９０−３：961形（961-1〜6）

東北・上越新幹線の建設が決定した等、今後の整備新幹線建設に際し、車両のあり方を示すべく９６１形が製造された。９５１形の試験結果を反映した形としている。６両編成で、新幹線電車としては始めて座席１行分の小窓が採用された。

電動機出力は更に上昇し、当時の限度である275KWとなり、最高速度も260km/h以上の設計となった。東日本地区でも走るため、交流25000Vは変わらないが、50Hz,60Hzの複周波数対応となった。

寒冷地を走るべく、車内一角の外気取り入れ口には雪切室が設けられた。雪切室はすでに北海道で走る711系近郊形電車で実用化されている技術ではある。また空気調和装置は、ヒートポンプでは寒冷地では能力不足と判断、天井両端には冷房装置が付けられ、暖房はヒーターが付けられた。

運転台には車上ミニコンピューターシステム（ＡＴＯＭＩＣ）が設置、またキャラクタディスプレイ（ＣＲＴ方式、文字情報装置）で車両情報が即時に運転手に伝わるようにしている。

流線型は９５１形よりも短くはなったが、流線型上部の機器搬入口が２つに別れて設置されいる。光前頭は蛍光灯を埋め込み、光るようにした。正面スカートには何もなかったが、小山試験線転属に向け、961-1正面スカートに排雪器が付けられた。この排雪器は９６２形や２００系に採用された。

６両編成のうち、１、２、６号車は普通車座席で、転換式のW-14(二人掛け)、W-72(三人掛け)が並べられた。３号車は食堂車で、36形の先行として製造されたが、厨房部が広く、食堂座席数が少ない。４号車は寝台車であり、一人用寝台個室や普通の二段寝台、昼行用の６人用個室など様々な形態が作られた。５号車は幅４ｍの開口部を設け、車両の剛性と乗り心地との関係を調べるため、わざと剛性を低下、様々な補強材を入れて耐久試験を行った。将来的には電気軌道総合試験車に改造出来る構造とした（実現せず）。

昭和48年の完成後、山陽新幹線の岡山〜博多間で試験を行うこととなっていたが、用地買収の難航で線路が完成せず、結局山陽新幹線ではろくに走行試験を行うことが出来なかった。昭和54年以降、東北新幹線の小山試験線で使うべく、浜松工場で必要機器取り付け改造の上、大井車両基地から陸送、小山に搬入された。青と白の塗装のまま小山試験線で走行試験を繰り返し、昭和54年12月７日に時速３１９kmの電車世界最高速度を記録した。昭和54年には緑と白の９６２形も製造、共に東北新幹線開業前まで働いた。

昭和57年の開業後、緑の９６２形は９２５形10番台に改造されて、９２１形を組み込んで電気軌道総合試験車となったが、青の９６１形は改造されなかった。青のまま仙台の車両基地に置かれていたが、出番はなかった。当時行われていた速度向上の試験には９２５形を使った（軌道試験車抜き）ためである。国鉄分割民営化後、９６１形はＪＲ東日本の所属となったが、出番はないまま平成２年に廃車となった。中間車は解体、先頭車は緑と白の塗装に改められた上、仙台総合車両所（後の新幹線総合車両センター）の玄関脇に保存されている。

９６１形諸元