כדי לספק שירות במהירות ותדירות טובה הרכבת המהירה נעה על מסילות מיוחדות שמאופיינות בהפרדה מלאה ממסילות אחרות ומכבישים, בשיפועים נמוכים, במסלולים ישרים ובדיוק טכני רב. סלילה של נתיב כזה דורשת בדרך כלל חפירה של מנהרות רבות וגשרים ארוכים. מנהרת הרכבת הארוכה ביותר וגשר הרכבות הגדול ביותר נבנים בימים אלו באירופה עבור מסילות מהירות כאלו. מסיבות אלו, קווי רכבות מהירות יקרים מאוד לבנייה.
הרכבת המהירה הראשונה בעולם, השינקָנְסֶן, נחנכה ביפן בין טוקיו לאוסקה לכבוד האולימפיאדה של שנת 1964. מאז, מדינות רבות, בעיקר באירופה, פרסו רשת רכבות מהירות.
שנגרי-לה של העולם היא הרכבת המהירה הארוכה בעולם; כ-3668 ק"מ.
מיזמים של רכבות מהירות בעולם.
שינקנסן.
שינקנסן (יפנית 新幹線) היא רשת רכבות מהירות ביפן, המופעלת על ידי חברת הרכבות של יפן. מאז שנפתחה מסילת טוקאידו שינקנסן, בשנת 1964, התפתחה הרשת והיא מחברת היום את רוב הערים הראשיות על האיים הונשו וקיושו ברכבות שמהירותן מגיעה ל-300 קמ"ש וזאת בסביבה הנתונה תמיד לסכנות של רעשי אדמה וסופות טייפון. בנסיעות מבחן הגיעה השינקנסן למהירות של 443 קמ"ש לרכבת על גלגלים ו-580 קמ"ש לרכבת ריחוף מגנטי.
פירושו המילולי של השם "שינקנסן" ביפנית הוא "קו ראשי חדש" ובמובנו הצר מתייחס למסילה בלבד, בעוד ששמן הרשמי של הרכבות ביפנית הוא "סופר מהירה", יחד עם זאת לעיתים נדירות ההבחנה הזו נעשית אפילו ביפן. בניגוד לקווי הרכבת הישנים ביפן, השינקנסן נוסעת על מסילה ברוחב סטנדרטי (1,435 מ"מ), והיא עוברת במנהרות ובגשרים כדי לחצות מכשולים, במקום להתפתל סביבם.
TGV, (מבוטא: טֶה-זֶ'ה-וֶה, בצרפתית: train à grande vitesse - רכבת במהירות גבוהה) הוא מיזם הרכבות המהיר הראשון והמפותח ביותר באירופה. במרכזו רשת מסילות, שיוצאת מפריז לכיוון דרום (לליון ומרסיי), מזרח (שטרסבורג), מערב וצפון (בריסל ולונדון). למרות שהעבודות על הרשת החלו כבר בסוף שנות השישים, קטעים ממנה עדיין לא גמורים. בעתיד, הרשת צפויה לעבור את הגבול הצרפתי לעבר ברצלונה, מדריד, פרנקפורט ובזל. רכבות ה-TGV נעות במהירות של 300 קמ"ש באופן סדיר. בניסוי שנערך ב-3 באפריל 2007 שבר ה - TGV את שיא העולם במהירות לרכבות על פסים עם מהירות של 574.8 קמ"ש.
קווים לדוגמה:
Thalys.
Thalys (מבוטא טאליס - השם חסר משמעות והומצא על ידי מחשב) הוא אחד ממיזמי הרכבות המהירות הבינלאומיים הראשונים. מדובר בשירות רכבות שמרכזו בבריסל, המקשר אותה לאמסטרדם, פריז וקלן. בחורף נוסעת הטאליס גם לאתרי הסקי בצרפת. בכל מדינה נעות הרכבות האדומות של Thalys על מסילות רכבת מהירה של הרשת המקומית. לצד היורוסטאר, ה-Thalys היא בין הגורמים שהביאו להתמוטטות חברת התעופה הלאומית הבלגית סבנה, משום שתושבי בלגיה יכולים להגיע בזמן מאוד קצר לשדות התעופה הגדולים סכיפהול (ליד אמסטרדם) ושארל דה גול (ליד פריז) ומשם לטוס לכל רחבי העולם.
ל-Thalys גם חשיבות לאיחוד האירופי שמשרדיו ממוקמים בבריסל.
קווים לדוגמה:
יורוסטאר.
שירות ה-יורוסטאר נוצר כדי לנצל בצורה אופטימלית את מנהרת התעלה שנחפרה מתחת לתעלת למאנש ומחברת את בריטניה ליבשת אירופה. הרכבות פועלות מתחנת סנט פנקרס בלונדון לבריסל ופריז. בעבר הרכבות היו פועלות מתחנת ווטרלו בלונדון (שבאופן אירוני נקראת על שם העיירה בבלגיה שבה התחולל הקרב בין אנגליה לצרפת בימי נפוליאון במאה ה-19).
השירות נחשב מצליח מאוד וכ-60% מהתעבורה בין לונדון לפריז מתבצעת באמצעותו. זמני הנסיעה מלונדון לפריז הם שעתיים ו-35 דקות ולבריסל שעתיים ועשרים. 14 רכבות ביום מופעלות לפריז ו-8 לבריסל.
השיפור המשמעותי ביותר לשירות יהיה מיזם ה-CTRL (ראשי תיבות של Channel Tunnel Rail Link) - מיזם תשתיתי בעלות של 7.5 מיליארד אירו לחיבור מהיר של לונדון למנהרת הרכבת שמתחת תעלת למאנש. עם השלמתו תוכלנה הרכבות לעבור את הדרך בין לונדון לפריז בשעתיים ורבע, ותדירותן תוכל לעלות משמעותית. שלב ראשון של הקו נפתח ב-2003. עם סיום המיזם, יצאו הרכבות מתחנת הרכבת המחודשת סנט פַּנְקרס בלונדון.
במנהרה מתחת לתעלת למאנש מופעל גם שירות העברת כלי רכב מצד לצד, באמצעות קרונות רכבת מיוחדים עליהם מועמסים כלי הרכב.
ICE (גרמנית: InterCity Express) הוא מותג הרכבות המהירות של הרכבת הגרמנית
(DB - Deutsche Bahn). אף שבגרמניה התחילו לפתח את הרכבות המהירות רק בשנות התשעים, הם הדביקו את הפער לעומת הצרפתים וכיום רכבות ה- ICE3 הן מהמתקדמות והמהירות בעולם. כמו כן, הגרמנים משקיעים רבות בטכנולוגיית הרחיפה המגנטית (Magnetic levitation) - רכבת שמרחפת ומונעת באמצעות מגנטים.
קווים לדוגמה:
טרנס־אירופה אקספרס.
רשת רכבות מהירות, אלגנטיות ונוחות שפעלו במדינות הקהילה האירופית ובשווייץ משנות ה־50 עד שנות ה־80.
קו ציריך-מילאנו.
רוב תנועת הרכבות המהירות באירופה עוקפת את הרי האלפים הקשים למעבר. מסיבה זו מנותקים רשת הרכבות האיטלקית וליבה של שווייץ משאר אירופה. כדי לפתור בעיה זו נבנתה בעלות של 20 מיליארד אירו קו רכבת שחוצה את האלפים מצפון לדרום, לאורכה של שווייץ. בקו זה שלוש מנהרות גדולות בין ציריך לצוג (באורך של 20 ק"מ), מתחת למעבר ההרים בסן-גוטהארד (באורך של 57 ק"מ) וליד לוגאנו (באורך של 15 ק"מ).
המנהרה בסן-גוטהארד היא הארוכה ביותר בעולם, אפילו יותר מהמנהרה שמתחת לתעלת לה-מנש. החפירה התבצעה מחמישה כיוונים במקביל: משני הקצוות ומשלוש תעלות גישה למנהרה הראשית. מנהרה זו נמצאת 600 מטר נמוך יותר ממנהרות הרכבת והרכב הנוכחיות (מנהרת הרכב היא באורך של 16 ק"מ). הפרש גבהים זה מאפשר קיצור משמעותי של התוואי, הקטנת השיפועים והעלאת המהירות.
אחד המניעים העיקריים של השווייצרים בהקמת הקו הוא הורדת כמות המשאיות הנעה על כבישי ארצם. כבר כיום, משאיות העומדות בקריטריונים מסוימים מוטענות על קרונות רכבת כאשר הן חוצות את שווייץ. כך מפנים השווייצרים את הכבישים ממשאיות ומפחיתים משמעותית את זיהום האוויר.
בעקבות הפרויקט, הנסיעה מציריך למילאנו אורכת רק שעתיים וארבעים דקות ואילו לוצרן ולוגאנו מרוחקות רק שעה וחצי.
Acela.
Acela (מבוטא אֵסֶלַה) הוא שירות הרכבות המהירות של חברת אמטראק (Amtrak) שפועל לאורך נתיב המחבר את וושינגטון די. סי., פילדלפיה, ניו יורק, ובוסטון. יעדים נוספים לאורך הנתיב: בולטימור, פרינסטון, ניוארק, ניו-הייבן ופרובידנס. זהו פרויקט הרכבות המהירות היחיד בארצות הברית שפועל כיום. זמני נסיעה לדוגמה: ניו יורק וושינגטון - שלוש שעות ועשר דקות, ניו-יורק בוסטון - שלוש שעות וחצי.
AVE (ר"ת Alta Velocidad Española) הוא מיזם הרכבות הספרדי בעלות של 41 מיליארד אירו שמטרתו העיקרית היא חיבור כל ערי המחוז (סביליה, מאלגה, גרנדה, בילבאו ועוד) למדריד כך שמכל אחת מהן יהיה אפשר להגיע למדריד בפחות מארבע שעות ולברצלונה בפחות משש שעות וחצי.
הקו הראשון של AVE נפתח ב-1992 ומקשר את מדריד עם קורדובה וסביליה. הנסיעה ממדריד לסביליה (471 ק"מ) נמשכת כשעתיים וחצי.
X2000.
X2000 היא רשת הרכבות המהירות השוודית. הרשת מחברת את סטוקהולם עם הערים הראשיות במדינה (גטבורג, מאלמה ועוד) ודרך גשר ארסונד היא מגיעה גם לקופנהגן, בירת דנמרק. בניגוד למיזמי רכבות מהירות אחרות, הרכבות ב- X2000 הן רכבות רוכנות שנוסעות על רשת המסילות הרגילה. מסיבה זו הן פועלות במהירות של 200 קמ"ש בלבד. ()
קוריאה הדרומית היא המדינה השנייה במזרח אסיה, לאחר יפן שמרשתת את הערים המרכזיות שלה ברכבות מהירות. בתחילה, רוב הטכנולוגיה הגיעה מחברות צרפתיות שמעורבות בפרויקט ה-TGV, ואחר כך פותחה בקוריאה רכבת הסנצ'און. השירות נקרא Korea Train Express - KTX הקווים הראשונים שמחברים את סיאול לערים המרכזיות בדרום המדינה (פוסאן, דיג'ון, דגו ומוקפו) נחנכו ב-31 במרץ 2004. זמן הנסיעה מסיאול לפוסאן (מהקצה הצפון מערבי של המדינה לקצה הדרום מזרחי) התקצר מ-260 ל-160 דקות והוא צפוי להתקצר עד ל-116 דקות עד שנת 2010 כאשר כל המסילות יוחלפו במסילות המיועדות רק לרכבות מהירות.
ספסאן.
סאפסן (ברוסית: Электропоезд «Сапсан») היא רכבת מהירה רוסית שנבנתה בשיתוף פעולה נרחב עם סימנס הגרמנית ומשמשת את קו הרכבת המהיר "נבסקי אקספרס" מסנקט פטרבורג למוסקבה. הרכבת המהירה ברוסיה יצאה לדרך בדצמבר 2009 ונוסעת במהירות של 270 קמ"ש ויותר. ב-2012 נוספה ניזני נובגורוד וכעת הרכבת נוסעת מסנקט פטרבורג לניז'ני נובגורוד דרך מוסקבה. הרכבת מאפשרת הגעה ממרכז מוסקבה עד לבירה הצפונית של רוסיה תוך 3 שעות ו-45 דקות בלבד במקום 8 שעות בממוצע ברכבות רגילות. הרכבת נבנתה בגרמניה והיא בעצם מדגם Valero Rus מתוצרת "סימנס" (Siemens) בייצור מיוחד עבור רכבות רוסיה. משמעות השם "ספסאן" ברוסית הוא בז נודד, שיכול להגיע למהירות של 90 מטר לשנייה (322 קמ"ש).
קרונות הרכבת עוצבו במיוחד עבור רוסיה ובהתאם לדרישות חברת הרכבות הרוסית. הרכבת כוללת מחלקה עסקית, מחלקת תיירות וקרון מסעדה. מערכת מיזוג האוויר הותאמה גם לתנאי האקלים ברוסיה.
רכבות מהירות בישראל.
נכון להיום (2018) בישראל קיימת תוכנית לבניית קו רכבת מהירה לאילת. שאר המסילות במערכת הרכבות הרגילה בישראל מחברות בין מרחקים קצרים, ומהירות הנסיעה בהם נמוכה בהרבה (100 עד 160 קמ"ש). הקווים החדשים שנבנים, בתוכם הקו החדש לירושלים מאפשרים מהירות של עד 200 קמ"ש בקטעים מסוימים.