連接東京秋葉原與筑波的筑波快線（つくばエクスプレス）。營運這條路線的首都圈新都市鐵道，擁有在日本私鐵中少見的車輛型式。
那就是交直流兩用車，能在交流電化區間與直流電化區間兩者行駛的車輛型式。
在日本鐵路系統中，戰前完成電氣化的國鐵路線與都市區行駛的私鐵（部分新交通系統除外）多採用直流電化。另一方面，戰後電氣化的部分國鐵路線則因各種理由採用了交流電化。若要同時行駛於直流電化區間與交流電化區間，車輛端必須具備相應對應的設備，這類規格的車輛即為交直流兩用車。
在國鐵／JR方面，像常磐線、北陸地區、九州北部等路段曾投入過多種形式的交直流兩用車，但在私鐵方面導入的例子則較少。
截至2026年，擁有交直流兩用車的私鐵只有5社：首都圏新都市鉄道（TX-2000系・TX-3000系）、えちごトキめき鉄道（413・455系）、あいの風とやま鉄道（521系・413系）、IRいしかわ鉄道、ハピラインふくい（皆為521系）。若包括過去的例子，則共有7社，還包括北越急行（681系・683系）與阿武隈急行（A417系）。
筑波快線之所以使用交直流兩用車，是因為茨城縣石岡市柿岡設有氣象廳的地磁氣觀測所。由於直流電化會對地磁觀測造成不良影響，因此在觀測所周邊約35公里範圍內，至少採用一般方式的直流電化會被避免。
在筑波快線中，由於守谷～筑波區間屬於觀測所周邊35公里範圍，因此秋葉原～守谷為直流電化區間，守谷～筑波則為交流電化區間。能行駛全線的車輛有兩種交直流兩用車：TX-2000系與TX-3000系。直流專用的TX-1000系則無法進入守谷站以北的區間。
順帶一提，若將筑波快線全線都改為交流電化，成本同樣會增加。交流電化雖然可比直流電化使用較高的架線電壓、減少變電所數量，但車輛所需的設備會比直流車更多，車輛製造成本上較為不利。這種電化方式較適合車輛較少的地方支線，而非車流量大的都市路段。因此筑波快線於開業時同時投入了直流專用的TX-1000系與交直兩用的TX-2000系兩種型式。不過，交直兩用車的價格仍比交流專用車要高……。
此外，交流電化區間需確保絕緣距離，因此隧道斷面也必須做得更大。在秋葉原～南千住為地下區間的筑波快線來說，全線採用交流電化似乎並不合適。
另外，首都圈新都市鐵道在開業時僅營運14列直流專用的TX-1000系；當時亦有16列的交直兩用TX-2000系，編成數大致各半。不過後續增備的車輛似乎著重於能進入筑波站的通用性，因而全部為交直兩用車（TX-2000系7列，內1列已廢車，以及TX-3000系5列）。
首都圈新都市鐵道表示正考慮導入新型車「TX-4000系」。筆者在2025年7月的記者會上向公司社長詢問未來新型車的方向：是否會以汎用性為重導入交直兩用車，或是像TX-1000系一樣導入直流專用車？社長回應指出，「關於是否需要交直流的轉換，今後仍不會改變」、「在車輛更新時，我們會一邊考量，讓交流區間與直流區間各自能有適當數量的運行。」
在筑波快線之外，目前運用交直兩用車的另外4家公司，均為因北陸新幹線延伸而從JR分離、接手路線的第三部門營運者。
あいの風とやま鉄道、IRいしかわ鉄道、ハピラインふくい這三家，使用從JR西日本繼承而來的521系。此外，あいの風とやま鉄道與IRいしかわ鉄道也各自有新導入的編成。但三家中，實際在定期運用上會在直流區間與交流區間之間往返的，只有あいの風とやま鉄道的521系100番台（用於直通七尾線）。
あいの風とやま鉄道還運行從JR西日本繼承而來的413系。開業時曾使用5編，但目前已有3編退役，現役僅剩觀光列車「一萬三千尺物語」與活動列車「とやま絵巻」。
えちごトキめき鉄道的413・455系是於2021年向JR西日本轉讓作為「觀光急行用」並開始運行的車輛。現在採用「新北陸色」塗裝，並有「TOKIトレイン」的愛稱。其日本海ひすいライン在えちご押上ひすい海岸～梶屋敷間設有交直死區，西側為交流電化、東側為直流電化；但該線投入的是柴油車ET122形，平常會在直流與交流區間來回的電車，除「TOKIトレイン」外並不存在。
曾是運用公司的北越急行曾擁有用於在來線特急「はくたか」的681系與683系；2015年北陸新幹線金澤開業時，此列車廢止，681系與683系已轉讓回JR西日本。此外，另一家曾保有交直兩用車的阿武隈急行，為了增發列車向JR東日本取得417系並以A417系運行。不過，該公司車輛的運用範圍全部都在交流電化區間，並未進入直流電化區間。