北海道新幹線
概要
北海道新幹線のうち青森市 - 札幌市の区間は、1972年（昭和47年）に全国新幹線鉄道整備法第4条第1項の規定による『建設を開始すべき新幹線鉄道の路線を定める基本計画』により公示され、1973年（昭和48年）11月13日に整備計画が決定された5路線（いわゆる整備新幹線）の路線の一つである。国鉄の財政悪化により建設が一時凍結されたが、2005年（平成17年）に新青森 - 新函館間で着工され、2016年（平成28年）3月に新青森駅 - 新函館北斗駅間が開業した。青函トンネル（全長：53.85km、海底部：23.30km）を含む新中小国信号場 - 木古内駅間の約82kmの区間は三線軌条による在来線（海峡線）との共用区間である（後述）。
未開業区間のうち新函館北斗駅 - 札幌駅間が2030年度末に開業する予定である。札幌市 - 旭川市間は1973年（昭和48年）に基本計画が決定されている。
東日本旅客鉄道（JR東日本）が運営する東北新幹線と相互直通運転を行っており、まとめて東北・北海道新幹線または北海道・東北新幹線と称されることもある。
運行形態
新青森駅 - 新函館北斗駅間運行の「はやて」を除き東北新幹線と直通運転しており、おおむね1時間に1本の割合で運転されている。また、2016年（平成28年）3月26日に開業した新青森駅 - 新函館北斗駅間の距離が約148kmと短いことから、東北新幹線と一体的な列車名を使用している。
乗務員と車内販売
乗務員（運転士、車掌）は、東京 - 新青森間がJR東日本、新青森 - 新函館北斗間がJR北海道の管轄で函館新幹線運輸所が担当しており、管理境界駅の新青森で交代となる。
また、グランクラスアテンダントは全区間通しで日本レストランエンタプライズ (NRE) の担当となる。接客サービスは東京 - 新函館北斗間の列車のみとなる。2019年3月15日まで実施されていた車内販売もNREが担当していた。
三線軌条区間
北海道新幹線は青函トンネル（全長：53.85km、海底部：23.30km）を含む新中小国信号場 - 木古内駅間の82.1km区間が三線軌条となっており、在来線（海峡線）との共用走行を行う。そのため、三線軌条特有の装置である限界支障報知装置やレール破断検知装置、車軸検知式き電区分制御装置を開発し共用区間全線に設置されている。この区間には新幹線専用分岐器7箇所に加え、三線分岐器12箇所、在来線専用分岐器10箇所が設けられている。ただし、この区間は2019年3月16日改正の時点では最高速度が160km/hに制限されており、東京 - 新函館北斗間の所要時間は最短で3時間58分となっている。
この区間は2016年3月26日の開業時点では最高速度が140km/hに制限されていた。そのため、北海道や青森県などで構成する協議会は高速化を要望している。
国土交通省は、北海道新幹線の青函トンネル内での最高速度を、当初計画の140km/hから、200km/h以上に高速化する方法を話し合う有識者会議を開き、すれ違う貨物列車のコンテナが風圧で破損する恐れがあるため、ダイヤ調整などですれ違いを回避し、高速走行する方法を検討している。2017年12月には今後の試験走行の結果をふまえて、青函トンネル内について2018年（平成30年）度末に全列車の最高速度の160km/h運転化を、2020年（平成32年）度末に特定時期の複数の下り列車の最高速度200km/h化を行う方針が国土交通省によって示された。160km/h化によって現行に比べ3分の短縮、下り線の200km/h化によって現行に比べ6分に短縮されると試算している。
鉄道・運輸機構は2018年9月に160km/hから210km/hでの速度向上試験（200km/h以上は下り線のみ）及び160km/hでの新幹線と在来線のすれ違い試験を行うことを発表した。しかし台風21号及び北海道胆振東部地震の影響により、200km/h以上での走行試験は見送られた。この結果を踏まえ、2019年（平成31年）3月16日のダイヤ改正にて営業列車の最高速度160km/hへの引き上げが実現された。2019年（令和元年）9月からの試験では最高で260km/hでの試験を行う予定とした。
冬期対策設備
北海道新幹線の経由する青森県と北海道は日本でも有数の豪雪地帯であり、冬季においても安定輸送を維持するための対策が施されている。
最も雪の多い新青森駅付近では、東北新幹線の青森県区間とと同じスプリンクラーによる散水消雪方式が採用されている。
新青森以北の地域では冬季の平均気温が－1℃を下回るため、散水した水が凍結する恐れがあることから散水消雪方式ではなく、高架橋の軌道下の路盤コンクリートを高くし、線路の両脇に雪を貯める貯雪式高架橋を採用している。比較的降雪量の多い青森県側では、高架橋内の降雪を減らすための雪覆いを設けた半雪覆式貯雪型高架橋が採用されている。新幹線列車の共用走行を想定して建設された海峡線との共用区間や一部の新設区間など人家が少なく騒音の問題のない個所では、軌道面以外に開口部を設けて雪を高架橋の下に落とす開床式高架橋が採用されている。北海道側では通常の貯雪式高架橋が採用されている。
氷塊や雪の介在による分岐器不転換を防止する対策として、電気融雪器を設置することを基本としており、加えてJR北海道の在来線で実績のある分岐器融雪ピットと圧縮空気の噴射で氷雪を除去するエアジェットを設置する。海峡線との共用走行区間の三線分岐器の箇所については、電気融雪器とエアジェットに加え、スノーシェルターを整備した。
軌道上の除雪を行う除雪用機械（モーターカー）については、9両の導入を予定しており、これまでの新幹線用と基本的には変わらないが、共用走行区間の三線軌道を除雪する際には、三線軌道に合わせた形状の鉄板（フランジャー）を下ろして除雪を行う。

エアジェットについては、開業時となる2016年3月には作動に伴う騒音の問題が表面化し、防音対策を担当する鉄道建設・運輸施設整備支援機構と北斗市との間で協議が進められているが、平行線をたどる状態となっている。また、騒音問題に伴って、エアジェット設置箇所周辺には発生音に関する注意喚起標識が設置されている。
地震対策設備
最新の観測技術や高速ネットワークに対応し、早期探知アルゴリズムを改良した「早期地震防災システム」が開発され、北海道新幹線にも導入されている。また、2004年に発生した新潟県中越地震による上越新幹線脱線事故をうけて、新幹線車両が地震などにより脱線した場合でも、車両がレールから大きく逸脱することを防止する「車両逸脱防止L型ガイド」が開発され、使用車両であるH5系・E5系の全編成にを設置されている。さらにレールの転倒や大幅な移動を防ぎ、L型車両ガイドが有効に機能するよう、「レール転倒防止装置」の敷設工事が進められている。
利用状況
開業から1年が経過した2017年3月27日にJR北海道は最初の1年間（2017年3月25日まで）の利用状況を発表した。それによると、年間の利用者数は229.2万人、一日平均で約6300人となり、在来線時代の前年に対して164%となった。平均乗車率は32%である。この数値は事前想定の1日5000人を上回った。羽田・函館線の航空利用者は2016年上期に前年比97%で、時間的制約で航空機が優位になるという想定は外れたと評されている。一方、函館大学等による調査では、ビジネス客は利用者の2割以下という結果が出ており、青函間に限った場合には運賃・料金面で差が拡大したフェリーの利用客が増加した。
2017年度の営業係数は202となっており、新幹線で唯一、100を超えている。
新函館北斗 - 札幌間の建設
新函館北斗 - 札幌間の駅予定地や一部のトンネルについては、2006年度（平成18年度）の時点で着工を前提としない地質調査が開始されている。2007年（平成19年）5月より開かれた政府・与党プロジェクトチームでは同区間および北陸新幹線の金沢 - 敦賀間、九州新幹線の諫早 - 長崎間の3区間について着工が検討されたが、3区間合計で2兆5千億円（2008年12月時点）と見積もられている建設費を全額確保する見通しが立たず、元々10年とされていた工期を5年程度延長して既に着工済みの整備新幹線区間の完成を待つ、もしくは一部のみ着工するといった案が浮上した。主たる財源として有力視されているのが、東北新幹線八戸 - 新青森間と九州新幹線新八代 - 博多間、そして北陸新幹線長野 - 金沢間の線路使用料である。この線路使用料のうち、2008年（平成20年）12月の時点で最大6千億円が充当できるとされている。また、鉄道建設・運輸施設整備支援機構の剰余金や既設新幹線譲渡収入なども財源の候補に挙がっている。
さらに北海道新幹線についてはスーパー特急方式で建設することも提案されたが、これには地元議員らが反対した。2008年（平成20年）12月の合意では長万部 - 札幌間の着工と新八雲駅（仮称）の設計、北陸新幹線金沢 - 福井間の着工と敦賀駅の整備および南越駅の設計、九州新幹線長崎駅の整備が認可される見通しになったが、2009年の民主党への政権交代により頓挫した。
2012年（平成24年）6月29日に、北陸新幹線の金沢 - 敦賀間、九州新幹線の諫早 - 長崎間とともにフル規格での整備が認可になった。同年8月25日に中間駅の長万部で起工式が行われた。
新函館北斗 - 札幌間の整備効果
新函館北斗 - 札幌間は2012年に着工し、2030年度末に開業予定である。開業後の所要時間について、新函館北斗 - 札幌間の着工に向けた2012年4月時点での国土交通省の試算では、新函館北斗 - 札幌間の所要時間は緩行タイプで1時間12分45秒、速達（平均的）タイプで1時間4分30秒、東京 - 札幌間の所要時間は速達（平均的）タイプで5時間14分15秒と想定されていた。なお、2018年3月時点での鉄道・運輸機構による時間短縮効果の試算では、東京 - 札幌間の所要時間は開業前（以下2018年3月時点）の7時間44分から約2時間45分短縮されて5時間00分、青森 - 札幌間では5時間7分から約2時間短縮されて3時間9分、函館 - 札幌間では3時間27分から約2時間短縮されて1時間27分となる。航空との所要時間を比較すると青森 - 札幌間でほぼ同じ、函館 - 札幌間では新幹線のほうが早くなると試算されている。また、新函館北斗 - 札幌間の整備により北海道内の交流人口が16,000人/日から1.3倍の21,000人/日に、北海道（道南を除く）と東北地方の交流人口が3,100人/日から2.0倍の6,200人/日に増加すると予測されている。環境面では航空機、バスから新幹線に旅客が転移することで、北海道の運輸部門（自動車除く）の二酸化炭素排出量の約9.5%に相当する167,000tの二酸化炭素の排出量削減が期待される。
青函共用走行区間の高速化
2016年3月の新青森駅 - 新函館北斗駅間の開業時点では、開業区間約149kmのうち半数以上の約82kmが青函共用走行区間であり、貨物列車とのすれ違いの影響などから最高速度が140km/hに制限されていた。そのため、国土交通省の青函共用走行区間等高速化検討WGにおいて、2018（平成30）年度末を目標に青函トンネル内の約54kmで最高速度を160km/hに引き上げ、遅くとも2020（令和2）年度までにGWやお盆、年末年始などの貨物列車の本数が少ない時期に、時間帯を限定したうえで下り線で200km/hを目標とする方針が定められた。160km/h化によって3分、200km/h化によってさらに3分の所要時間の短縮が見込まれている。JR北海道は2019年3月16日のダイヤ改正で青函トンネル内の最高速度を160km/hに引き上げて所要時間を最大4分短縮し、新青森 - 新函館北斗間を最短57分、東京 - 新函館北斗間を最短3時間58分で結ぶと発表した。
整備新幹線区間の速度向上
東北新幹線盛岡以北および北海道新幹線は、整備計画によって最高速度が260km/hとされている。新函館北斗 - 札幌間の着工に向けた試算では、東北新幹線盛岡以北および北海道新幹線を速度向上させた場合の試算も行われた。基本ケースの盛岡 - 札幌間260km/h、青函共用走行区間140km/hの場合、東京 - 札幌間の所要時間は5時間1分であるが、青函共用走行区間の速度を260km/hに速度向上した場合、基本ケースに比べて18分短縮されて4時間43分、青函共用走行区間を含む盛岡 - 札幌の全区間で320km/hに速度向上した場合、基本ケースに比べて28分短縮されて4時間33分になるとしている。
2019年5月13日にJR北海道は、北海道新幹線 新函館北斗 - 札幌間を320km/hで走行可能とするための工事を、現計画（最高速度260km/h）との工事費の差額を自社負担により実施することを国土交通省に対して要請した。新函館北斗 - 札幌間のうち80%（約170km）にあたるトンネル区間では、トンネル微気圧波対策として約30か所のトンネル坑口に設置される緩衝工の延長、それ以外の20%（約42km）のうち約30kmの区間では、防音壁のかさ上げやそれに伴う高架橋の強度を高める必要がある。現段階では工事費は120億円程度、これにより5分程度の時間短縮効果が見込まれるとしている。
並行在来線の扱い
新幹線が開業および事業化された区間の並行在来線については、それぞれ以下のような措置が執られている。津軽線も北海道新幹線と並行するが、JR東日本の路線であり経営主体が異なるため並行在来線とはみなされていない。
海峡線
海峡線は前述のとおり新中小国信号場 - 木古内駅間で北海道新幹線と線路を共用している。この区間は、架線電圧が交流20,000Vから25,000Vに昇圧され、保安装置も新幹線で使用されているDS-ATCに変更されており、その規格に対応した車両のみが走行できる。
夜行列車も含めた在来線の定期旅客列車が全廃された経緯としては、新幹線開業による特急の置き換えの他に、海峡線の設備更新により従来の在来線専用の電気車などが走行できなくなった事情もある。新幹線開業と同時に在来線としては実質的に貨物線に移行しており、現在は本州と北海道を結ぶ貨物列車の運行が中心となっている。
江差線
江差線は五稜郭駅 - 木古内駅間が並行在来線とされた。この区間は、第三セクター鉄道会社の道南いさりび鉄道に移管され、道南いさりび鉄道線として運行している。
一方、木古内駅 - 江差駅間については並行在来線ではないが、こちらは非電化区間である上に利用者が五稜郭駅 - 木古内駅間よりも少なく、北海道新幹線開業後、木古内以東が第三セクター化されると孤立するため、北海道新幹線の開業を待たずして、2014年（平成26年）5月12日に廃止された。
函館本線
函館本線は函館駅 - 札幌駅間が並行在来線とされた。このうち、函館駅 - 小樽駅間は新函館北斗駅 - 札幌駅間の開業時に経営分離される予定である。一方、小樽駅 - 札幌駅間は札幌都市圏輸送の使命を担っているため普通列車（快速含む）の本数・利用客共に多く、また、岩見沢方面や新千歳空港、さらには室蘭本線に乗り入れて苫小牧方面と一体的な運用を行っているなどの理由から、経営分離せずJR北海道が運営を継続する予定である。なお、新函館北斗 - 札幌間の着工に向けた試算では、函館 - 小樽間で在来線優等列車を運転せず、特急「スーパー北斗」は長万部 - 札幌間に運行区間が短縮されると想定して行われている。
また、JR北海道は、新幹線新函館北斗開業に合わせて五稜郭駅 - 新函館北斗駅間を交流電化し、733系電車（1000番台、3両編成）を使用した函館 - 新函館北斗間のアクセス列車「はこだてライナー」を16往復（その内、下り6本・上り7本は快速列車）運行している。
乗車券の特例制度
「青春18きっぷ」や「北海道&東日本パス」といった普通列車専用の特別企画乗車券において、北海道新幹線開業までは特急「白鳥」・「スーパー白鳥」の普通車自由席に限り、蟹田 - 木古内間を追加料金無しで乗車できる特例が設けられていたほか、「北海道&東日本パス」では急行「はまなす」を急行券別途購入で、「白鳥」・「スーパー白鳥」の新青森 - 函館間を普通車自由席に限り、自由席特急券別途購入で利用可能であったが、新幹線開業後はこれらの列車が廃止されたため、新たな特例制度が設けられた。
「青春18きっぷ」では「青春18きっぷ北海道新幹線オプション券」の購入により、また類似の「秋の乗り放題パス」では「秋の乗り放題パス北海道新幹線オプション券」の購入により、北海道新幹線 奥津軽いまべつ駅 - 木古内駅間で普通車の空席、および道南いさりび鉄道線木古内駅 - 五稜郭駅間の普通列車がオプション券1枚につき片道1回利用可能になった。また「北海道&東日本パス」では、特定特急券を購入すれば北海道新幹線新青森駅 - 新函館北斗駅間で普通車の空席が利用可能になった。
札幌 - 旭川間
札幌 - 旭川間（約130km）については1973年（昭和48年）11月15日運輸省告示第465号により基本計画が決定された高速鉄道路線となっている。