新幹線
上越新幹線は線路容量とターミナル容量から、当面新宿駅 - 大宮駅間の工事実施計画申請は行わないこととし、東北新幹線に乗り入れとなったが、新宿駅地下にもスペースが確保されていた。1973年(昭和48年)7月12日、参議院運輸委員会において内田隆滋国鉄理事は、「大宮と東京の間は新幹線が二本要る、それを施行する場合、地元の御要望もございまして、いわゆる現在の計画している新幹線と通勤線とを併設いたしまして、現在の貨物線にもう一本の新幹線を通すという計画をいたしたわけでございます。」と答弁している。また1973年(昭和48年)9月4日、参議院運輸委員会において磯崎叡国鉄総裁は「東北、上越あるいは北陸を東京都内に入れる際に、東京都から、東京駅に集中しないでほしいという強い御要請がございました。その際に、私どももそれを受けまして、東北、上越の認可を大臣からいただきます際には、将来そのターミナルを東京駅以外のところに持っていきたいということをつけ加えて大臣の御承諾を得ております。その際に、やはりその第一候補となるのは新宿でございます。」と答弁している。なお、1971年(昭和46年)9月15日付け読売新聞では、「国鉄、鉄建公団では、51年の開通当初は東北、上越両線を東京駅から大宮駅付近まで併用とし、新宿駅完成後に東北新幹線は東京駅、上越新幹線は新宿駅に分離したい考え。東京駅を出た列車は、高架から秋葉原付近でいったん地下にもぐり、田端付近でカオを出すが、分離後の上越新幹線は、この田端を分岐点に、山手貨物線あとをたどり新宿駅と結ばれる。さらに新宿から山手貨物線あとを延長し大崎付近で東海道新幹線と直通させる計画も出ている。 」とし、1973年(昭和48年)3月11日付け毎日新聞においては、「来年10月の武蔵野線全面開通に伴い不要化する東北本線の貨物線と山手貨物線の敷地を使い、大宮-赤羽(以上東北本線)赤羽-池袋-新宿(以上山手貨物線)というコースをとる」とされている。整備新幹線開業後の大宮 - 東京間および東京駅の容量逼迫に備えてこの区間の建設を再開すべきだという意見がある。ただし、埼京線高架沿いの空き地は「都市施設用地」と呼ばれる都市施設(道路、公園等)を計画したものであり、延伸のために確保された用地ではなく、国鉄が先行取得し、いずれ、戸田、浦和、与野、大宮の4市(浦和市、与野市、大宮市は現・さいたま市)に売却することとされている。また、前記の「不要化する貨物線」とされている線路については現在東北・上越新幹線と並行する東北本線(宇都宮線)・高崎線の一部列車(湘南新宿ライン)が、更に池袋駅以南は埼京線も乗り入れ、重要な通勤路線として再活用されており、上越新幹線への転用は困難となっている。他方、2017年(平成29年)1月12日付け信濃毎日新聞では「JR東日本は、巨額の投資が必要な大宮以南の線路増強について慎重だ。「現有の新幹線設備を有効活用することで、利用状況を踏まえた列車本数を確保できると考えている」(広報部)とする。今後、需要が増える場合には「大宮発着の列車の運行などを必要に応じて検討していくことになる」との立場だ。」としている。鉄道総合技術研究所の小野田滋は「このルートは工事費が巨額となることから現実的ではないと判断され打ち切られ」たとしている。
新幹線の列車名(列車愛称)は、東海道・山陽・九州新幹線では速度別につけられている。JR東日本の新幹線では、E1系・E4系「Max」を使用する場合は列車名の前に「Max」が付いていた。JR東日本の山形・秋田新幹線およびJR九州の西九州新幹線は列車名が単一である。JR東日本の北陸新幹線とJR九州の九州新幹線も部分開業時は列車名が単一であった。
東海道・山陽新幹線
「のぞみ」
現行の東海道・山陽新幹線の最速列車で、「ひかり」「こだま」とは異なる料金体系である。1992年3月14日に運行開始された。N700系・N700S系が使用される。過去には300系、500系、700系も使用されていた。
「ひかり」
主要駅停車の列車。各駅停車ではないが、「のぞみ」に比べ停車駅が多く、料金体系も異なる。東海道新幹線開業当初から運行されており、当初は大都市駅のみに停車し、各駅停車の「こだま」に対して超特急の代名詞であった。その後、運行本数の増加に伴い、主要駅のみ停車する速達タイプ、乗降客数の少ない駅にも停車するタイプ、一部の区間で各駅に停車するタイプなど停車駅が多様化し、「のぞみ」が加わった以降では「のぞみ」でも「こだま」(各駅停車)でもない列車という位置づけになっている。山陽新幹線では"ひかりレールスター"と呼ばれる、顧客ニーズに応える形で登場した列車も運行されている。過去には"ウエストひかり"や"グランドひかり"などもあった。「のぞみ」と違い、一部区間が各駅停車となる列車もある。N700系・N700S系・700系(山陽新幹線のみ)が使用される。過去には0系、100系、300系、500系も使用されていた。
「こだま」
各駅停車の列車で、「ひかり」と同様、東海道新幹線開業当初から運行されている。全区間にわたって運行されているが、東海道区間と山陽区間(新大阪駅)を跨ぐ列車はない。早朝や深夜には普通車が全車自由席の列車や、グリーン車なしで全車自由席の列車も運行される。N700系、N700S系が使われるほか、山陽新幹線では500系(8両編成)、700系、N700系7000番台・8000番台を使用する列車がある。2008年11月30日までは0系、2012年3月までは100系・300系も使用されていた。
山陽・九州新幹線
「みずほ」
新大阪駅 - 鹿児島中央駅を結ぶ最速列車。九州新幹線内では久留米駅(一部列車のみ)・熊本駅・川内駅(一部列車のみ)・鹿児島中央駅に停車する。朝夕を中心に運転される。新大阪駅 - 鹿児島中央駅間を最速3時間41分で結ぶ。山陽新幹線内では「のぞみ」並みの所要時間で、料金体系も「のぞみ」と同一である。N700系7000番台・8000番台を使用。
「さくら」
主要駅停車の列車。山陽・九州新幹線の直通列車と、九州新幹線内のみ運行する列車がある。山陽新幹線内では「ひかり」並みの所要時間で、料金体系も「ひかり」と同一である。九州新幹線内では熊本駅 - 鹿児島中央駅間(熊本駅発着の1往復は博多駅 - 熊本駅間)が各駅停車となる列車もある。N700系7000番台・8000番台と800系を使用する。なお、800系は九州新幹線内のみを運転する一部列車で使用される。
「つばめ」
各駅停車の列車。ほとんどが九州新幹線内のみの運行で、早朝・深夜を除いて博多駅 - 熊本駅間の運行であるが、朝に山陽新幹線直通の熊本発小倉行きが1本運行されている。主に800系を使用するが、一部列車はN700系7000番台・8000番台も使用する。
「かもめ」
運行区間・停車パターンに関係なく全ての列車に「かもめ」の愛称が使用される。武雄温泉駅で「リレーかもめ」一部の「みどり」「ハウステンボス」も「リレーかもめ」として運行される。と同一ホーム対面乗り換えを行っている。N700S系8000番台を使用する。
東北・北海道新幹線
「はやぶさ」
東京駅 - 仙台駅・盛岡駅・新青森駅・新函館北斗駅間を結ぶ最速列車。2011年3月5日に運行開始した。E5系・H5系を使用する。東北新幹線の他の列車とは異なる料金体系をとる。早朝・夜間の一部を除き全車指定席で、グリーン車のほかに、グランクラスがある。ただし一部の「はやぶさ」のグランクラスはシートのみの営業となる。
「はやて」
盛岡駅・新青森駅 - 新函館北斗駅間を運行するが、臨時列車としては東京駅 - 新青森駅間で大宮駅 - 仙台駅間ノンストップの列車が運行される場合もある。2002年の八戸開業時に東京駅 - 八戸駅間を結ぶ列車として運行開始された。前述の「はやぶさ」の登場および運行本数拡大によって少数派となったが、2014年11月20日の発表では、北海道新幹線開業以降も存続することとなっている。早朝・夜間の一部を除き全車指定席。E5系、E2系が使用されている。E5系を使用する列車にはグランクラスが連結されているが、一部列車のグランクラスは非営業となる。
「やまびこ」
盛岡駅以南を走る列車で、下記の「なすの」を除くもの。仙台駅以南では主要駅停車、以北では各駅停車が多い。全区間各駅停車の列車もある。東北新幹線開業当初から運行されており、当初は各駅停車の「あおば」に対して主要駅停車もしくは一部区間で各駅停車の列車という位置づけであった。E5系、E6系、E2系を使用。E5系を使用する列車にはグランクラスが連結されているが、一部列車のグランクラスはシートのみの営業または非営業となる。
「なすの」
東京駅 - 那須塩原駅・郡山駅間を走る各駅停車の列車。E5系、E6系、E2系が使用される。2010年までは増結用として400系も使用された。E5系を使用する列車のグランクラスはシートのみの営業となる。
「つばさ」
山形新幹線開業時から運行されており、停車駅や使用車両に関係なく、山形新幹線内を通るすべての新幹線列車にこの愛称が付けられている。E3系1000番台および2000番台を使用し、福島以南は基本的にE2系「やまびこ」と併結(一部は単独運転する)。2010年までは400系も使用され、過去には200系「やまびこ」やE4系「Maxやまびこ」と併結していた。
「こまち」
秋田新幹線開業時から運行されており、停車駅や使用車両に関係なく、秋田新幹線内を通るすべての新幹線列車にこの愛称が付けられている。E6系を使用し、盛岡以南は基本的にE5系「はやぶさ」と併結。2014年3月まではE3系も使用され、過去には200系「やまびこ」やE2系「やまびこ」→「はやて」、E5系「はやて」と併結していた。全車指定席。
「とき」
越後湯沢駅以北を運行する列車。ほとんどが東京駅 - 新潟駅間で運行されている。主要駅停車の列車と各駅停車の列車がある。E2系、E7系を使用。過去には200系、E1系、E4系も使用されていた。上越新幹線開業時から運行されており、開業当初は、主要駅停車の「あさひ」に対し、各駅停車の列車名として使用されていた。1997年10月1日に「たにがわ」「あさひ」への統合で消滅したが、東京駅から高崎駅まで同じ区間を運行する「あさま」との混同を防止するため、2002年12月1日のダイヤ改正で「あさひ」からの改称という形で復活した。
「たにがわ」
越後湯沢駅(スキーシーズンはガーラ湯沢駅)以南を走る列車。使用車両は「とき」と同じ。定期列車はすべて各駅停車で、普通車全車自由席の列車もある。冬季には一部の途中駅を通過するガーラ湯沢駅発着の臨時列車も設定されている。
「かがやき」
東京駅 - 金沢駅間直通列車のうち、主要駅に停車する速達タイプ。E7系、W7系を使用。グランクラスを設定。全車指定席。
「はくたか」
東京駅 - 金沢駅間直通列車のうち、停車タイプ。北陸新幹線内のみ運行の金沢発長野行きが夜に1本運行されている。使用車両は「かがやき」と同じE7系・W7系を使用。グランクラスも設定されている。
「あさま」
東京駅 - 長野駅を結ぶ列車。E7系、W7系を使用し、グランクラスが連結されているが、シートのみの営業となる。過去にはE2系、臨時列車で200系、E4系が使用されたこともあり、E4系使用の場合「Maxあさま」の名前が付いた。
「つるぎ」
富山駅 - 金沢駅間で運転されるシャトルタイプの列車。使用車両は「かがやき」「はくたか」と同じ。グランクラスが連結されているが非営業。
「あおば」
各駅停車の列車。1997年10月1日のダイヤ改正で「なすの」・「やまびこ」へ統合して消滅した。
「あさひ」
速達型列車として設定されたが、長野新幹線開業後は越後湯沢駅以北の区間を走行する列車の統一名称となった。「あさま」と名称が紛らわしいため、2002年12月1日のダイヤ改正で「とき」と改称された。ただし、前述の「たにがわ」に該当する列車は、それ以前から改称されていた。
「スーパーこまち」
E3系0番台からE6系への置き換えの過渡期に設定された愛称。E6系で東北新幹線を300 km/hで運行する列車を区別するためのもので、E6系への置き換えが完了した2014年3月15日のダイヤ改正で全て「こまち」に戻された。
日本の鉄道は明治時代の草創期にコストの面から狭軌を採用したため、その規格の低さに加えて地形的な事情から勾配や曲線が多いなどの制約を受け、欧米の鉄道のような高速運転とは無縁であった。最高速度は1910年代から1950年代まで100 km/h以下に留まっていた。
そこで標準軌に改軌する提案も、明治から大正にかけて何度か出されていたが、政争や予算問題などから結局実現しなかった(日本の改軌論争も参照)。
また1910年代には、東京 - 大阪間に電車による高速新路線「日本電気鉄道」を敷設する計画が民間から出されたが、国の許可するところとならず、実現には至っていない。
日本における現実的な高速列車開発は、日本の勢力下にあった満洲(現在の中国東北部)を縦断する南満洲鉄道(満鉄)に始まる。同社は日本の資本と技術により運営されており、ほとんどの幹部・技術者が日本人で、実質的に日本の鉄道と言っても過言ではない。
当時の満鉄は電化以前の鉄道で蒸気機関車牽引であったが、1,435 mmの国際標準軌(日本では広軌と称した)を用いた高規格路線であり、保守的な日本内地の鉄道省とは一線を画した先進的な試みを早くから行っていた。
1934年(昭和9年/康徳元年)、満鉄は自社設計によって当時の欧米の潮流に互した流線形蒸気機関車「パシナ形」を開発、これに新開発の流線形客車編成を組み合わせ、大連 - 新京(現・長春)間701 kmに特急「あじあ」号を運転開始した。この列車は最高速度120 km/h以上を誇り、最高95 km/hに留まる鉄道省の列車をはるかに凌駕した。所要8時間30分、表定速度は82 km/hに達した。
とはいえ、当時の欧米の鉄道はさらに上を行っていた。例えばイギリスのロンドン・アンド・ノース・イースタン鉄道(LNER)がロンドン - エディンバラ間に運転していた特急列車「フライング・スコッツマン」は、蒸気機関車牽引で最高速度160 km/h以上での営業運転を行っており、ドイツ国鉄では気動車列車「フリーゲンダー・ハンブルガー」が150 km/h 以上の高速で営業運転していた。さらにアメリカの私鉄各社には、定期運転列車を牽引して、最高速度は優に180 km/hに達する蒸気機関車さえ存在していたのである。
「あじあ」号は全客車冷暖房完備など世界の最先端を行っていた部分もあったが、120 km/h運転そのものは、当時の欧米の主要幹線での標準的な水準に達したものでしかなかった。
この技術が、日本本土の鉄道に直接生かされることはなかった。しかし満鉄関係者には鉄道技術者の島安次郎がおり、その長男の島秀雄と共に後述する「弾丸列車計画」を推し進めることになる。
なお、前述した日本電気鉄道のように、民間による大規模な都市間電車は実現しなかったが、中近距離の都市間電車に関しては、新京阪鉄道や阪神急行電鉄、参宮急行電鉄、阪和電気鉄道のように、アメリカのインターアーバンの技術を取り入れるなどして実現させた所もあった。これら路線の多くは、既存の鉄道線と競合する形で敷設されたものとなっており、「(既存の並行線よりも)高規格な路線において、高速運転を行うこと」がその建設目的となっていた。「新しい高規格線を敷く」という意味では、新幹線に通じる所もある。
その中でも、参宮急行電鉄が転じた関西急行鉄道は途中に伊勢中川駅での乗り換えこそあるものの、大阪と名古屋という中距離の2大都市間(当時の営業キロで189.5 km)を電車で結ぶことに成功しており、また阪和電気鉄道は「あじあ」号の水準に匹敵する、表定速度81.6 km/hの「超特急」を狭軌路線で運転していた。
これらの私鉄で用いられた電車はハイレベルな仕様の車両が多く(新京阪P-6形、参急2200系、阪和モヨ100形など)、後述する国鉄における動力分散方式の開発にも、いくらか影響を与えている。
1930年代に入ると、満洲事変や日中戦争の激化などにより、日本から中国や満洲国へ向かう各種物資輸送需要の激増で、東海道・山陽本線の輸送量も増大した。
このころ鉄道省内部に「鉄道幹線調査会」が設立され、主要幹線の輸送力強化についての検討が行われた。ここから抜本的な輸送力増強手段として1939年に発案されたのが「弾丸列車計画」であった。
これは、東京から下関まで在来の東海道・山陽本線とは別に広軌(1,435 mm・標準軌)の新路線を建設し、最高速度200 km/hと満鉄「あじあ」号を超える高速運転を行い、東京 - 大阪間を4時間、東京 - 下関間を9時間で結ぶことを計画したものであった。この計画は翌1940年(昭和15年)9月に承認され、建設工事が始められることになった。
すでにこの時点で、新しい幹線を敷設するということから「新幹線」や「広軌新線」という呼称を内部関係者は用いていた。「新幹線」の語はここが起源であるとされている。
また将来的には対馬海峡に海底トンネルを建設して、統治下である朝鮮半島へ直通、釜山から奉天(現:瀋陽)を通り満洲国の首都新京(現:長春)、さらには北京・昭南(現:シンガポール)に至る、という構想も一部では描かれていた。
当時の鉄道では、日本においてもまだ機関車が客車を牽引する方式が一般的であったうえ、完全電化したものの、発電所が敵国からの攻撃を受けた場合の対処について軍からクレームを受けたために、「弾丸列車」も電気機関車と蒸気機関車を併用する方式で計画された。
1941年12月の太平洋戦争勃発後も工事は続けられ、日本坂トンネルや新丹那トンネルが、1942年には東山トンネルの工事が着工したが、最終的には戦況の悪化で中断した(その後再開され新幹線に利用)。しかし、そのルートの相当部分が後の東海道新幹線建設で役立てられた。特に、土地買収が戦時中の時点で半ば強制的な形で相当な区間において終わっていたことは、新幹線建設をスムーズにした。
この弾丸列車計画の技師たちが居住した地として、静岡県田方郡函南町には「新幹線」という地名が、東海道新幹線の開業前から存在した。
太平洋戦争終結後数年間、鉄道をも含めて混乱の極みにあった日本も、1950年(昭和25年)の朝鮮戦争以降本格的に復興し、鉄道の都市間輸送需要も急激に伸張していった。
旧日本軍の研究部門や軍需企業、旧南満洲鉄道に所属し、戦後その職を失ったり技術を持て余していた優秀な人材を、昭和20年代の国鉄が多数獲得したことは見逃せない事実である。高速走行中の車両の振動や、空力特性の研究は、旧軍出身技術者の存在によって大きく進展した。
1955年(昭和30年)に国鉄総裁に就任した十河信二は、国鉄出身の卓越した技術者であるが一時民間にあった島秀雄を再度招聘し、国鉄技師長に就任させた。彼らを中心とする人々が、その後新幹線計画を推進することになる。
地盤が悪く山がちな日本において列車を高速運転するには、機関車が客車を牽引する「動力集中方式」よりも、電車・気動車のように編成の各車両に動力を持たせる「動力分散方式」の方が適している。カーブや勾配の多い条件でも加減速能力に優れ、また線路への負担が小さいため、脆弱な地盤に敷かれた線路でも高速を出せるからである。当時は蒸気機関車主流の時代であり、また国際的に見ても主流であることから、国鉄部内でも動力集中式に固執する者が多かったが、島秀雄は例外的に戦前から動力分散方式の特性を理解し、研究していた。
島は1951年(昭和26年)に事情によって国鉄を離れていたが、彼の指揮の下で1950年(昭和25年)に開発された東海道線普通列車用の80系電車は、短距離向けと見られていた電車が、長距離運転にも優れた特性を発揮するという事実を実証し、その後国鉄の在来線に電車・気動車の普及を進める原動力となった。島の復帰以降、国鉄の動力分散化の流れはさらに加速する。
日本では1953年(昭和28年)以降、欧米からの新技術移入や国内メーカーの技術開発に伴い、電車の高性能化の動きが始まった。
この過程で、振動を抑制し、乗り心地改善と高速運転に資する「カルダン駆動方式」と高速対応の新型台車、床面シャーシだけでなく側板や天井にも応力を分散させた「全金属製軽量車体」、全車両にモーターを搭載して加速力を高める「全電動車方式」、反応速度が速い上に取り扱いが容易な「電磁直通ブレーキ機構」、制御装置1台を2両の電動車で共用して軽量化やコストダウンを実現する「1C8M方式(MM'ユニット方式)」など、それ以前の電車とは一線を画する重要な革新的技術が、1953年(昭和28年)からわずか数年の間に実用化された。
この結果、高速性能・加減速性能に優れ、しかも居住性の良い高性能電車が、1954年(昭和29年)以降大手私鉄を中心に続々と出現して、大きな技術的成功を収めた。国鉄もこの潮流に乗って高性能電車の開発に取り組み、1957年(昭和32年)に新型通勤電車モハ90系(後の101系)を完成させる。
同年に小田急電鉄が完成させた低重心・連接構造の流線型特急電車3000形「SE車」は、鉄道技術研究所の技術指導を受けて設計された車両で、最高速度145 km/hを目指した野心作であった。しかし、曲線の多い小田急の路線ではその高速性能は十分に発揮できなかったため、小田急から国鉄に対して、試験で収集されたデータを小田急と国鉄の双方で利用することを条件として、軌道条件の優れている国鉄の路線上での走行試験について申し入れがあった。
国鉄はこの申し入れに対して快諾、小田急からSE車を借り入れ、1957年(昭和32年)9月に東海道本線で速度試験を行った。結果SE車は計画通りの145 km/hに到達し、当時の狭軌鉄道における世界速度記録を達成した。続いて国鉄はモハ90系通勤電車をギア比変更などで高速化改造、空気抵抗の面で不利な形態ながら135 km/hの好記録を達成した。
これらの実績を踏まえて、1958年(昭和33年)にはモハ90系の技術を応用し、東海道本線特急「こだま号」用に国鉄初の特急形電車モハ20系(後の151系)が開発された。流線型の軽量・低重心な車体は冷暖房完備で、空気ばね台車も装備し、スピードと快適な乗り心地を両立させて、動力集中方式の客車列車を完全に凌駕した。翌1959年7月には、東海道本線での速度試験で通常編成(4M4Tの8両編成)からデッドウェイトとなる付随車2両を抜いた6両編成で最高速度163 km/hに達し、小田急SE車の速度記録を更新した。
これらの電車における顕著な成績は、動力分散方式の資質を実証し、ひいては新幹線車両に電車を用いることへの強力な裏付けとなった。
1955年(昭和30年)から国鉄は交流電化方式の実用化に独自に取り組む。同年国鉄代表団はフランスパリで、狭軌用交流機関車を買いつける算段をするが、日本側は技術研究のための5両程度の買い付け意欲しかみせず、交渉は決裂。日本では同年中に独自開発による商用周波数の単相交流(20 kV 50 Hz)を使用する電気機関車2両(ED44 1(日立製作所製)・ED45 1(三菱電機・新三菱重工業製))の試作に成功する。
これらの試作車による研究成果を受けて、国鉄は1957年の北陸本線を皮切りに、地方線区での交流電化を開始した。これ自体は従来の直流電化に比べ、変電所間隔を長くできることから地上設備コストが低いと考えられたことによるものであったが、後に新幹線の電化システムに応用されることになる。超高速の電気鉄道においては大量の電力消費が生じ、これに伴って架線から効率よく集電するには、従来から用いられて来た1,500 Vの直流電源より、大電力を長距離送電できる高圧交流電源を用いる方が適していたのである(日本の鉄道の交流電化方式は在来線20 kV、新幹線25 kVで、電圧だけでも直流電化路線の10倍以上のレベルである)。
戦後の復興と共に鉄道および道路輸送の需要が増大すると、当時の日本における最重要幹線であった東海道本線の貨客輸送能力は、ほぼ限界に達していた。1956年に東海道本線の全線電化が完成するが、需要の増加には焼け石に水であった。
1957年(昭和32年)、国鉄内部の「幹線調査会」は、東海道本線の輸送力飽和は早晩必至とし、現在線以外の線路増設が必要であると答申した。実際の手法としてさまざまな案が出されたが、基本的に以下の3案のいずれかが選択されることになった。
現在線に沿って線路を増設、複々線とする。
別ルートで狭軌新線を建設する。
別ルートで広軌新線を建設する。
東海道の線増計画は、従来の常道であれば複々線案が採られたところであった。しかし、十河ら国鉄幹部は将来の発展性を視野に入れ、あえて困難の多い広軌新線建設を決定したのである。それは戦前の弾丸列車計画を、戦後の技術革新の下で、改めて実現しようとする超高速列車計画であった。
同年5月30日には鉄道技術研究所(現:鉄道総合技術研究所)の篠原武司所長らが、鉄道技術研究所創立50周年記念講演「東京 - 大阪間3時間への可能性」で、広軌新線ならば東京 - 大阪間の3時間運転は技術的に可能であるという報告を行った。十河はその話を聞くや強い関心を示し、国鉄幹部を集めて技術研究所員に詳細を話させたという。
当時欧米では、将来の大量輸送手段として航空機と高速道路網による高速輸送が有望視され、鉄道はそれらに取って代わられる時代遅れのものだという見解が広まっていた。日本でもこれを範としようとする向きが一般的であり、在来線とは別規格の高速新線を建設するという計画は、国鉄内部でさえも疑問視する者が多かった。
鉄道ファンでもある作家の阿川弘之ですら、戦艦大和(大和型戦艦)・万里の長城・ピラミッドが「世界三大馬鹿」であり、この時期に莫大な投資をして新幹線を造れば「第2の戦艦大和」となって世界の物笑いの種になると批判した(後に阿川は新幹線が世界の鉄道斜陽論を覆すに至るまでの成功を収めたのを見て、十河の後を継いで国鉄総裁を務めた石田禮助との対談において、自らの不明を悔やむ発言をしている)。
そのような厳しい状況下で、十河と島は東海道に新たな大規模高速輸送用の鉄道路線(新幹線)を実現すべく政治的活動(十河が担当)と、技術的プロジェクト(島らが担当)を続けた。
技術的裏付けの下、1958年(昭和33年)に建設計画が承認され、翌1959年(昭和34年)4月20日に起工式が行われた。総工費は当初予定から修正され、3800億円にまで膨らんだ。元々十河などが国会内での承認を得るために安く見積もっていたこと、地価高騰のあおり、さらには新幹線建設に集中するために地方路線建設の陳情を蹴り国会議員の不興を買っていたこともあって、後には国会で責任問題に発展した。新幹線開業前に責任を取る形で十河は国鉄総裁を退任し、島も十河に殉じて国鉄を退職する。
1961年(昭和36年)5月1日に国鉄はこのプロジェクトに対し、世界銀行から8000万ドル(当時は1ドル=360円の固定相場制)の融資を受けた(この融資は1981年〈昭和56年〉に返済が完了した)。この融資を受けたことで、新幹線プロジェクトは日本の国家的プロジェクトとなり、国内事情によって中断することは許されなくなった。
その建設に関しては前述の通り、戦前の「弾丸列車計画」の際に開削されたトンネルや、買収された用地の多くが活用された。5年という短期間で完成したのは、この時の用地買収および工事があったからだともいわれている。また大阪府・京都府内では、完成した新幹線の線路を高架工事中の仮線として用いて、暫定的に阪急京都本線の電車を走らせていたこともあった(→新幹線の線路を先に走った阪急電車)。
1962年(昭和37年)には神奈川県綾瀬付近 - 小田原付近の区間がモデル線として先行整備され、小田原市鴨宮(かものみや)に鴨宮基地とそれを統括するモデル線管理区が置かれた。小田原 - 綾瀬間が試験路線に選ばれた理由は以下の通りである。
戦前の弾丸列車構想に際してすでに用地を取得しており、早い時期に着工する事が可能である。
直線・カーブ・トンネル・鉄橋と、線形や地上設備のシチュエーションが一通り揃っており、データ収集が容易である。
鴨宮付近では東海道本線と隣接しており、車両・資材などの搬入に便利である。
国立にある鉄道技術研究所からも近く、問題が発生した時も対処が容易である。