JR西日本は次世代の通勤形車両として321系を開発しました。321系はシステムの冗長性の確保とフレキシブルな編成を可能とするため、0.5Mシステムを採用しました。0.5Mシステムは1つの車両が動台車と付随台車を搭載するなど1両で走る機能を全て備え、全ての車種の車体および艤装は同一となっています。このシステムを成立させるため主回路は従来の軸単位の3レベル制御から、台車単位の2レベル制御に変更となりました。補助電源装置は主制御装置と一体化しており、付随車をのぞく全ての車両に搭載されており、全ての補助電源装置が並列運転しています。モータは出力270kWの誘導電動機でPGセンサレスとなりました。歯数比は207系と異なり223系と同じ6.53となっています。このため加速性能は223系並に落ちています。なお、最高速度は120km/hとなっていますが、改造により130km/h運転が可能となっています。パンタグラフは当初、クモハ321およびモハ321に下枠交差型がそれぞれ1個取り付けられていましたが、東西線乗り入れ対策として後にパンタグラフが2個に変更となっています。台車は223系のものを基本とした軸梁式ボルスタレス空気バネ台車で、床面高さを低減させるため空気バネ正面高さが低くなっています。
車体は軽量ステンレス構造で、レーザ溶接を多用しており外板の平滑性と車体の強度が向上しています。車体断面は近郊型電車との共通化を図るため、207系から変更されています。側引戸は半自動式で、207系と同様押しボタンによる自動開閉となっています。換気用の窓は側面に4カ所設けられており、貫通扉は車体中央に戻されています。車内はバケット式ロングシートで、6人掛けとすることで1人あたりの幅を広げました。車内の案内表示は従来のLEDから液晶ディスプレーに変わり、次駅案内だけでなく動画広告も配信できるシステムとなっています。騒音低減のため床にはゴムチップが埋め込まれています。
321系は2005年よりJR京都・神戸線の普通電車として活躍し、従来使用していた201系を置き換えました。
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