新幹線
新幹線の運賃は、並行在来線の営業キロを元に決められる。これは元来新幹線が並行在来線の別線増設として建設されたという歴史的経緯や、運賃計算の繁雑化を避けたことによるものである。詳しくは以下の通り。
注:この節での(運賃・料金計算のための)「並行在来線」とは、東海道新幹線では東海道本線、山陽新幹線では東海道本線・山陽本線・鹿児島本線、東北新幹線の東京駅 - 盛岡駅間では東北本線、上越新幹線では(東北本線)・高崎線・上越線・信越本線、九州新幹線の博多駅 - 新八代駅間、川内駅 - 鹿児島中央駅間では鹿児島本線、西九州新幹線の諫早駅 - 長崎線間では長崎本線のこと。
新幹線と並行在来線は原則として同一路線とみなされる(「幹在同一視」)。そのため、新幹線を利用した場合と在来線を利用した場合とで基本的に運賃は変わらない(後述するように例外もある)ので、在来線用の乗車券に特急券を買い足すことで、新幹線を利用できるようになる。 山陽本線には岩国駅 - 櫛ケ浜駅間を含む区間について岩徳線経由のキロ数で運賃を計算する特例がある(経路特定区間)が、山陽新幹線にもこの特例が適用される。なお、山陽新幹線の実際のルートは岩徳線沿いになっている。
東北・上越新幹線建設の際にも貨物輸送の可能性が検討されたが、迅速性を優先されるという物資の輸送では航空貨物との競合が避けられずしかも貨物シェア自体が小さいこともあって、基本規格は東海道・山陽新幹線に準じることとして将来の可能性を残す形で見送られた。
国鉄民営化後に開発された新幹線車両はアルミニウム車体が一般化、さらにアルミ材の加工手法の発達により、製作費のコストダウンとさらなる軽量化の両立が図られた。この結果、国鉄時代に開発された初期新幹線車両より著しく軽量化されている。
一方で、JR発足以降積極的に行われた高速化に伴い、走行中のパンタグラフと架線の接触や風切り音による騒音の発生や、接触部の著しい消耗などが問題とされた。このため、0系では2両おきに付いていたパンタグラフが300系では8両毎に1つに減ったほか、500系では翼型と呼ばれるT字型の特殊な集電装置が設置されるなど改良され、騒音を抑えながら集電効率を向上させた。また、パンタグラフに流線型の突起物を取り付けるなどの改良も加えられた。その他、高速でのトンネルの突入時のトンネル内部の急激な気圧変化による騒音(トンネル微気圧波)の発生を抑えるための、走行時の空気の流動性やトンネル進入時の面積変化率を考えた先端車両の開発などが行われているため、初期の0系に比べ先頭車先端部が長く伸ばされるとともに、通常の電車とは著しく異なった形態(鋭い流線型やカモノハシのような形)を呈する傾向にある。
貨物鉄道は、航空機やトラックと比べて、ドアツードアではリードタイムや輸送品質の面で十分に競争力がある輸送サービスを提供できていないが、新幹線の貨物輸送の拡大によって競争力を強化することを課題の1つに挙げている。新幹線は旅客輸送に特化する前提で整備されてきたが、近年は一部で貨客混載輸送が行われ、宅配便、鮮魚・鮮果、半導体といった付加価値の高い品目の輸送において、新たな市場を開拓しつつある。将来的に、新幹線の貨物専用車両による高頻度の大量高速輸送を実現できれば、日本の物流においてイノベーションを引き起こす可能性があり、新たな輸送ニーズや市場の開拓を通じた日本経済・地域経済の成長への貢献、航空機やトラックからのモーダルシフトによる地球環境への貢献の可能性も出てくる。一方で、大量輸送と高速走行を兼ね備えた車両の新規開発、積み替え技術の開発と必要な施設の整備、乗入れ区間、旅客列車とのダイヤ調整、安全確保のための方策、運行主体や費用負担など、多くの課題があることが指摘されている。国、JR貨物、JR旅客会社等の関係者による調査を行って課題を整理した上で、まずはJR貨物が中心となって、線路容量に余裕がある路線における走行を念頭に置いた、高速走行と大量輸送の両立が可能な貨物専用車両の導入の可能性を検討する必要があるとしている。
山陽新幹線で300 km/h。 10月1日:北陸新幹線開業。260 km/h。
1999年12月4日:上越新幹線、275 km/h運転を廃止し、240 km/hに変更。
2002年8月1日:ドイツでケルン-ライン=マイン高速線が開業。ICE 3で300 km/h。
2004年 3月13日:九州新幹線鹿児島ルート開業。260 km/h。 4月1日:韓国で韓国高速鉄道 (KTX) が開業。300 km/h。
2007年 1月5日:台湾高速鉄道が開業。300 km/h。 6月10日:フランスでTGV・LGV東ヨーロッパ線が開業。320 km/h。
2008年8月1日:中国で京津都市間鉄道が開業。350 km/h。
2010年10月26日:中国で滬杭旅客専用線が開業。350 km/h。
2011年 3月5日:東北新幹線で300 km/h。 7月1日:中国・京津都市間鉄道が300 km/hに変更。 8月28日:中国・滬杭旅客専用線が300 km/hに変更。
2013年3月16日:東北新幹線で320 km/h。
2015年3月14日:東海道新幹線で285 km/h。
2016年3月26日:北海道新幹線開業。260 km/h。
2017年9月21日:中国・京滬高速鉄道で350 km/h。
新幹線では、動力を編成各車両に分散させる「動力分散方式」が採用されている。動力分散方式を採用することにより、電車方式と同様の、加減速性能の向上・軽量化・軌道への負荷軽減といった利点が追求されている。 また高速走行を行うため、列車編成内における電動車(動力車)の比率(MT比)が極力大きくされている。ブレーキは主電動機の発電抵抗を利用する電気ブレーキと、空気圧動作の摩擦による基礎ブレーキを併用するが、高速域からの減速には主に電気ブレーキが使用される。こうすることによって制輪子の磨耗を抑え、交換周期を延ばすことができる。
また、車両には気密構造が採用されている。高速運転時にトンネルに進入するなどの気圧変動による居住性の低下を防ぐためである。また、0系や100系など国鉄時代の東海道・山陽新幹線車両では車体の素材に普通鋼が使われていたためやや重かったが、東北・上越新幹線用の200系からは耐雪装備による重量増加を抑えるためアルミニウムが用いられて軽量化が図られた。
単相交流25,000 Vで電力を供給する。饋電(きでん)方式については、東海道新幹線開業当初はBT方式であったが、現在では他の新幹線と共にAT方式に統一された。電源周波数は以下の通り。 東海道新幹線では60 Hzに統一して給電している。静岡県の富士川を境に50 Hz(東側)と60 Hz(西側)の電源周波数区分が異なるが、50/60 Hz を共用とした場合 約 2.7t の車体重量増加が見込まれ将来的な経済性なども考慮し、当初から山陽方面への延長を構想していたため全線で60 Hzに統一し、車両側の特高圧機器の簡素化を図っている。なお、電源周波数区分50 Hzの地域では周波数変換所が設けられ、新幹線電源用に60Hzに変換している。 北陸新幹線は軽井沢駅 - 佐久平駅、上越妙高駅 - 糸魚川駅と糸魚川駅 - 黒部宇奈月温泉駅の計3か所に50/60 Hzの切り替えセクションが存在し、車両側も50/60 Hzの双方に対応している。
新幹線鉄道は、その大部分の区間において200 km/hを超える速度で運行するため、在来線鉄道とは異なったさまざまな技術が用いられている。速度のみならず、乗り心地や安全面でも世界的に見ても非常に高い水準が確保されている。
新幹線による貨物輸送は、最高速度や制動距離などの違いからダイヤグラム上で旅客列車と混在させることは現状では困難である。貨客混載での実証実験では積み替えの手間や輸送コストなどの問題が指摘されている。なお、約40年の時を経て同様のコンセプトを持つ列車が在来線でJR貨物M250系電車(スーパーレールカーゴ)として登場した。
新幹線では、航空機や船舶と異なり、通常の運行では乗客名簿などは整備されない。万一、転覆事故などで多数の死傷者が生じた時には、死傷者の身元特定に支障をきたすのではないか、との指摘もある。もしそうなった場合、家族への連絡や事故の補償などで大きな問題となることが予想されるが、新幹線を運営する各鉄道会社はこの課題について踏み込んだ対策を採るまでには至っていない。
20世紀末から世界的に増加しているテロリズムに対しても新幹線は脆弱ではないかとの指摘もされている。現状では航空機のような搭乗時の手荷物検査がなく、その気になれば車内やプラットホームに、可燃物や爆発物、刃物を容易に持ち込むことができるのも事実である。また高架橋などの軌道設備には周囲から容易に接近できる箇所が多く、この面でもたやすくテロの対象となりうる。
なお、N700系では全てのドア上部と乗務員室出入口に、E5系・H5系やE6系、E7系・W7系ではそれらに加えてグランクラスを除く客室内にも監視カメラを取り付けている。
新幹線が走っていない四国旅客鉄道(JR四国)では、2014年より予土線でキハ32形気動車を改造した“新幹線風の”車両「鉄道ホビートレイン」が走っている。非電化区間を走行するために、モーターではなく、ディーゼルエンジンを動力にしている。車内には0系風の転換座席を2脚設置したほか鉄道模型も展示されている。また、汽笛は新幹線のものと同じ音が鳴る。