新幹線
現在唯一実用化されている技術で、全国新幹線鉄道整備法附則第6項第2号に定めるところの「新幹線鉄道直通線」、すなわち既存の鉄道路線に敷設された線路が新幹線と接続し、かつ新幹線の列車が省令で定める速度で走行できる構造を有する路線であり、在来線の線路を新幹線のものと同じ標準軌に改軌改良し、在来線の車両限界に合わせ、在来線の安全基準にも合致した車両で新幹線との直通運転を行う方式。山形新幹線の福島駅以北並びに秋田新幹線の盛岡駅以西がこれに該当する。
新幹線区間と標準軌在来線を直通する特急列車を新幹線直行特急という。
この方式で標準軌に改軌改良された在来線区間は、以下のような特徴がある。 法律や設備などの上では新幹線ではなく在来線である。ただし、営業上・案内上では「山形新幹線」「秋田新幹線」といった「新幹線」の呼称が用いられる。営業戦略上と地元への誘致効果がその理由である。 最高速度は130 km/hに制限されている。 完全立体交差化は行わず、踏切数を削減すると共に保安設備を強化している。 ミニ新幹線化された区間の全区間が改軌前より50 Hz・20,000 V交流電化された区間であったため、改軌後もこれをそのまま採用し、電圧は20,000 Vのままである。直通車両は複数電源対応としている。この場合の異電圧区間の接続はデッドセクションとなっている。
1992年(平成4年)に400系を新造し、山形新幹線として奥羽本線の福島駅 - 山形駅が、1997年(平成9年)にE3系を新造し、秋田新幹線として田沢湖線・奥羽本線の盛岡駅 - 秋田駅が、1999年(平成11年)にE3系1000番台を増備し、山形新幹線の延伸として奥羽本線の山形駅 - 新庄駅が、それぞれ順次営業運転を開始した。
JR西日本は山陽新幹線博多総合車両所への車庫線を旅客線化し、1990年(平成2年)に博多南線として博多駅 - 博多南駅を、こだま号に使用される車両を用いる在来線特急という形態で営業運転を開始した。
また最高速度は210 km/hの時代が長く続いたが、国鉄末期頃(→1985年3月14日国鉄ダイヤ改正・1986年11月1日国鉄ダイヤ改正も参照)から次第に向上されるようになり、21世紀初頭では東海道新幹線で270 km/h、山陽新幹線区間で300 km/h、東北新幹線区間で320 km/hに至っている。また時速アップ以外にも、停車駅での停車時間の短縮や、停車駅間の速度をできるだけ高速度で維持するなどして、わずかな分単位ながら、主要駅間の時間短縮を図る工夫もされている。
5 km以内に限り18 ‰・2.0 km以内に限り20 ‰とする。用地や地形の関係から規定以上の勾配を必要とする区間では特別認可の形で設置されており、東北新幹線東京 - 大宮間では25 ‰、北陸新幹線では30 ‰、九州新幹線鹿児島ルートでは35 ‰の勾配が含まれている。
事故防止のため以下の設計を行う。 自動車との衝突事故を防ぐため、踏切を一切設けない。 線路内に一般の人が立ち入れないようにする。前項も含めた対策として全線立体交差とする。また、列車の運行妨害等に対しては法律面でも「新幹線特例法」によって在来線より厳しい罰則を定めている。 通過列車との接触など人身事故を防ぐため、プラットホームに可動ゲート付きの安全柵(以下、ホームドア)を設ける(例:新横浜駅や新神戸駅など)か、通過線と待避線を分ける(例:静岡駅、福島駅など)。ただし、通過列車の通過速度が低い駅には安全柵のみ設けられている。また、東海道新幹線・山陽新幹線の東京駅や名古屋駅、京都駅、新大阪駅、岡山駅、広島駅、小倉駅、博多駅など、全列車が停車する駅には当初柵などは設けられてはいなかったが、後に安全柵ならびに一部の駅でホームドアが設けられた。また、東海道新幹線では、静岡駅や浜松駅など、通過線と待避線が分かれていながら安全柵が設置されている駅もある。
日本国有鉄道(国鉄)時代の1964年(昭和39年)10月1日に開業した東海道新幹線が初の路線である。開業に先立ち、東京駅の東海道新幹線8、9番ホームの間に「0キロメートル」の起点標(距離標)が設置された。開業を1964年にしたのは、1964年の東京オリンピックの開催時期に合わせたからである。
併せて専用の0系が開発され、営業に投入された(→1964年10月1日国鉄ダイヤ改正も参照)。なお、開通に先立つ同年4月22日からアメリカのニューヨーク市で開催されたニューヨーク万国博覧会の日本館に実物大モックアップが展示され、日本の技術力を誇示した。
10月1日の東京発の一番列車(ひかり1号、運転士・山本幸一、伊月正司の2名)は定員987名のところ乗客は730名ほどであり満席ではなかった。
開業当初の営業最高速度は200km/h(東京 - 新大阪間「ひかり」4時間、「こだま」5時間)。路盤の安定を待って翌年に210km/h運転(同「ひかり」3時間10分、「こだま」4時間)を開始した(→1965年10月1日・11月1日国鉄ダイヤ改正も参照)。
日本の二大都市である東京 - 大阪間は、1958年(昭和33年)から在来線の特急で日帰り可能になっていたものの、滞在時間がわずか2時間あまりしか取れなかった。しかし新幹線の開通により、日帰りでも滞在時間を充分取れるようになり、社会構造に著しい変化を及ぼした。ビジネスやレジャーの新しい需要を喚起し、東海道新幹線においては当初の12両編成が、1970年(昭和45年)の大阪万博の開幕を機に16両編成まで拡大され、高速大量輸送機関としての確固たる地位を確立した。
以下の各事例は、新幹線の安全を脅かす事故例と考えられ、重大視されてきた。
1973年(昭和48年):東海道新幹線大阪運転所脱線事故
1974年(昭和49年):東京運転所(品川基地)分岐線と新大阪駅構内で相次いで発生したATC異常信号事故
1991年(平成3年):ひかり291号(100系X編成)が、三島駅まで車輪を固着させたまま走行した事例
1997年(平成9年):山陽新幹線の岡山新幹線運転所内で過走して脱線した事故
1999年(平成11年):山陽新幹線福岡トンネルコンクリート塊落下事故
2010年(平成22年):山陽新幹線広島-新神戸間において、「のぞみ56号」の台車のギヤボックスカバーが破損、漏れた油が過熱し車内に白煙が充満、乗客1名が負傷した事故
2015年(平成27年):山陽新幹線小倉 - 博多間において、「さくら561号」のカバーが脱落、脱落したカバーが車体を損傷させ、乗客1名が負傷した事故
2017年(平成29年):のぞみ34号(N700系K5編成)が、名古屋駅まで台車に亀裂が入った状態で走行した事例(新幹線の事故で初めて国交省運輸安全委員会から「重大インシデント」認定)
他にも1990年代末期から多発したトンネルのコンクリート剥落事故に対しては、JR各社には設備保全を徹底させる対策が求められている。
また在来線と直通運転を行うミニ新幹線(山形新幹線・秋田新幹線)では在来線区間に踏切もあるため、踏切事故がしばしば発生している。
「貨物新幹線」は、東海道新幹線の建設時から東京-大阪間を5時間半で結ぶ夜行貨物列車の運行構想があった。1958年(昭和33年)に国鉄幹線調査会が答申し、国鉄の新幹線総局計画審議室などが検討をおこなった。
計画を担当していた石井幸孝によると、国鉄では5トンコンテナの規格を新幹線の車両限界に合わせたサイズ(8×8×12フィート)とし、貨物取扱駅の用地買収を進め工事も開始したが、東海道新幹線の建設費がインフレの影響で当初の計画より二倍近くに膨れ上がったため計画を断念した。その後、貨物新幹線用地は東京貨物ターミナル駅や車両基地などに転用された。大阪貨物ターミナル駅の近くには未完成の高架施設が残っていたが、2013年から順次撤去工事が進められている。
東海道新幹線建設時の計画については、世界銀行から新幹線建設の資金を調達する際、貨物が鉄道輸送の主力となっていたアメリカの理解を得るためのダミー構想であったとの見方があるが、石井はこれを否定している。また、国鉄在籍時に東海道新幹線建設に従事した長尚は、高橋団吉著『新幹線を走らせた男 国鉄総裁十河信二物語』の「じつは、貨物新幹線を走らせる気は、最初からなかったのである。」という記述に対して「東海道新幹線の計画から開業後の暫くまで、国鉄の責任者・関係者は貨物輸送を真剣に考えていたことは、次のような幾つかの事実から間違いない」としている。
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。
日本では、新幹線という単語がすでに高速鉄道そのものを意味する普通名詞と化しているため、報道などでは日本国外の高速鉄道についても国名を付けて「○○新幹線」「○○版新幹線」「○○の新幹線」と広く呼ばれている(例:TGVはフランス新幹線、ICEはドイツ新幹線、KTXは韓国新幹線、ロシア高速鉄道はロシア新幹線、台湾高鐵は台湾新幹線など)。
しかし、日本の新幹線は車両・軌道・架線・信号 (ATC) などを総合した独自のシステムであり、ミニ新幹線を除けばヨーロッパのように在来線と相互乗り入れしているわけではなく、他の高速鉄道システムとは区別することがある。英語では、日本の新幹線は Shinkansen と表記されるように、新幹線とは日本の高速鉄道システムの固有の名称として取り扱っている。技術的には、他国の高速鉄道と異なり在来線とは独立したシステムとなっているのが特徴で、動力分散方式など独自性が強いのも特徴である。もっとも、車両が新幹線とほぼ同一であるなど仕様が近い台湾高鐵に関しては高雄捷運の日本語アナウンスなどで「台湾新幹線」と呼称している例も存在し、台湾高鐵の建設の際に機電システムを請け負った日本連合7社が設立した合弁会社は「台湾新幹線株式会社」と名乗っていた。
アメリカ合衆国・テキサス州ヒューストン - ダラス間を90分で結ぶテキサス・セントラル・レイルウェイの建設計画が日本の新幹線方式を導入することが決まり、早ければ2021年に建設を開始し、2026年の開業を予定している。なお既に日本の新幹線方式で建設し、N700系の改良版を導入することを明言している。JR東海が技術支援に加え、少額の出資を検討している。