В начале 1962 года новая секция испытывалась на экспериментальном кольце ЦНИИ МПС, а со второй половины этого года началась постройка десятивагонных электропоездов ЭР9. Моторные вагоны строились Рижским вагоностроительным заводом, головные и промежуточные вагоны — Калининским вагоностроительным заводом, тяговые электродвигатели и ряд аппаратов — Рижским электромашиностроительным заводом, трансформаторное оборудование — Таллинским заводом ртутных выпрямителей, выпрямительные установки — Саранским заводом «Электровыпрямитель» и Таллинским заводом ртутных выпрямителей, главные воздушные выключатели — заводом «Уралэлектроаппарат», а затем Нальчикским заводом высоковольтной аппаратуры.

Моторный вагон электропоезда ЭР9 весит 59,2 т, прицепной — 37,0 т, головной — 39,0 т. Число мест для сидения в вагонах соответственно 110, 108 и 68.

Механическое оборудование

Кузова вагонов — цельнометаллические сварные несущей конструкции. В основном элементы конструкции кузовов те же что и в кузовах вагонов электропоезда ЭР2. Различны лишь элементы, для размещения и установки электрического оборудования, специфического для электропоезда переменного тока. Например для подвески тягового трансформатора, выпрямительной установки и сглаживающего реактора в раме моторного вагона установлены более мощные поперечные балки. Также предусмотрены места: для крепления главного выключателя (ГВ) на крыше вагона и для высоковольтного ввода на торцовой стене.

Внутреннее оборудование и планировка вагонов в основном такие же, как у вагонов электропоезда ЭР2. Однако, в моторных вагонах поездов ЭР9М, ЭР9Е, и ЭР9Т установлены высоковольтные шахты в центре вагона. В этих шахтах расположен шинный ввод, который заменяет высоковольтный кабельный ввод.

Электрическое оборудование

На каждом моторном вагоне установлено по четыре тяговых электродвигателя постоянного тока. Двигатели соединенны в две параллельные группы, по два последовательно.

Двигатели получают питание от контактной сети через: токоприёмник Л-13У01 (или Л-14М01), силовой трансформатор, выпрямительную установку, сглаживающий реактор.

Токоприёмник расположен на крыше моторного вагона. Он соединён с первичной (сетевой) обмоткой силового трансформатора, высоковольтным кабельным вводом.

Силовой трансформатор (ОЦР-1000/25 однофазный масляный) установлен под кузовом вагона. Трансформатор имеет четыре обмотки: одну первичную (сетевую) на номинальное напряжение 25 кВ при частоте 50 Гц, три вторичных (тяговую, отопительную и вспомогательную).

Выпрямительная установка УВП-3 преобразовывает переменный ток в постоянный (пульсирующий), для питания тяговых двигателей моторного вагона.

Сглаживающий реактор СР-800 представляет собой катушку индуктивности. Реактор предназначен для уменьшения пульсаций выпрямленного тока поступающего к тяговым электродвигателям.

Работа электропоездов

При эксплуатации первых электропоездов ЭР9 наблюдались отдельные неполадки: выходили из строя сопротивления, кремниевые вентили ВУ, высоковольтные кабели и отдельные вспомогательные машины, но по мере отработки конструкции и накопления опыта эксплуатации эти неполадки исчезали. Начиная с электропоезда ЭР9-02 кузова вагонов стали выпускать с комбинированными выходами (на низкие или высокие платформы), то есть по типу кузовов электропоездов ЭР2.

Выпуск моторвагонных поездов ЭР9 позволил перевести на моторвагонную тягу пригородное пассажирское движение не только Горьковского железнодорожного узла, но и пригородных участков Минска, Красноярска, Ростова и других городов Советского Союза. Кроме того, успешная эксплуатация этих электропоездов дала возможность прекратить работы по созданию моторных вагонов электропоезда ЭР8 с относительно сложными и неудобными для обслуживания коллекторными тяговыми электродвигателями.