新幹線
東京 - 小田原において、「はこね」などとの競合が見られる。ただ、運賃格差の大きさと箱根方面への輸送を含むというその性質の差、それに東京側ターミナルの違い(新幹線・東京駅、小田急・新宿駅)などが作用して、棲み分けがされている。
東海道新幹線を運営するJR東海とは、国鉄時代から継続して小田急から御殿場線に乗り入れて新宿 - 御殿場間を運行する「ふじさん」(2018年までは「あさぎり」。一時は運行区間を新宿 - 沼津間に拡大し、専用車両として371系・20000形RSEを開発して共同運行を行っていた)を設定するなどしており、対立関係は見られない。
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。
ここで2編成の試作電車「1000形」を用いて車両と設備のテストを繰り返し、問題点をあぶり出しては改良を重ねていった。1963年(昭和38年)3月30日の速度向上試験では、1000形B編成が256 km/hの国内速度記録を達成している。モデル線での研究は、初代量産形新幹線電車となる0系や、線路設備の開発に生かされることになった。また、ここに中央鉄道学園小田原分所を設けて、新幹線のための乗務員と保線要員の養成も同時に行った。
しかし、このモデル線には欠点があった。相模湾に近く、冬でも比較的温暖な鴨宮では、降雪時の高速運転を想定した試験データは十分に得られなかったのである。
浮上式鉄道を含めた2015年4月時点における世界最速の旅客営業鉄道路線は、2003年にドイツの技術によって開業した、中国・上海浦東国際空港へのアクセス路線である上海トランスラピッドで、その最高速度は430 km/hである。 走行試験も含めた鉄道における最高速度の世界一は、日本のL0系が2015年4月に山梨リニア実験線で記録した603 km/h。浮上式鉄道を除くとフランスTGVの高速試験車V150編成が記録した574.8 km/hである(日本の非浮上式鉄道の最高記録はJR東海の300Xによって達成された443 km/hで世界第3位)。
東海道新幹線は建設時期が古く、カーブなどの線路状況が200 km/h台の設計になっている。より新しい山陽新幹線・東北新幹線などもフランスやドイツなどと比較すると山岳区間が多く、路線の起伏やカーブの設計などにおいて高速化を妨げる点が多い。特に後者は上越新幹線とともに寒冷地の耐寒・耐雪装備が不可欠であり、重量的に不利である。また沿線に住宅地が多いため、騒音への対策も必要となるなど、300 km/h以上の運転には課題が多い。
しかし、JR東海・JR西日本は2007年より山陽新幹線で500系と同じ最高速度300 km/h、東海道新幹線でも従来の車両では255 km/hまで減速する必要のあった半径2,500 mのカーブを、車体傾斜装置を搭載することで270 km/hで通過できるN700系の導入を開始した。
東京・品川 - 熱海において、JR東日本・東海道線との競合が見られる。平日早朝に上り、夜間に下り特急「湘南」、を運行し、特に東京発 18 - 20時台では特急「湘南」が 00分・30分発と2本体制になっている。ただ、平日かつ早朝・夜間帯のみの運行であるため、競合の主な対象が通勤者に置かれており、日中の時間帯や休日では棲み分けがされている。また、快速・普通列車のほぼ全ての列車には2階建てグリーン車も連結されていて、小田原・熱海方面からの在来線利用の遠距離通勤者に配慮している。
他には、東京方面からの富士箱根伊豆国立公園方面へのアクセスにおける、東京・品川 - 熱海間(JR東海・東海道新幹線とJR東日本・東海道本線)の競合があげられる。両社はこの区間において在来線同士の直通運転を除き、新幹線と在来線の相互連携は特に見られず(国鉄時代から発売されている特別企画乗車券「伊豆フリーQきっぷ」で、東京 - 熱海 - 三島間で東海道新幹線あるいは在来線特急(踊り子号)自由席の利用が可能である程度)、JR東日本側では在来線特急を伊豆急行線や伊豆箱根鉄道駿豆線と東京を直通させている。
なおJR東海は熱海駅、小田原駅から東京都区内までは新幹線を利用し、東京都区内JR在来線・りんかい線が乗り降り自由となる「こだま都区内・りんかいフリーきっぷ」を2013年7月31日まで発売していた。
上記以外の各新幹線は沿線地域と同じ電源周波数で、山陽・九州は60 Hz、東北・上越・北海道は50 Hz。
いずれの電気方式においても、変電所間での位相(北陸新幹線においては周波数)の相違を解決する必要があるが、高速を維持するため連続力行運転を行うことから、変電所の饋電区間の境界は、在来線のようにデッドセクション(アーク発生防止のため惰行で通過する)ではなく、地上切替方式を採用している。切替区間はエアーセクションで区分され、その前後の変電所の双方から饋電でき、最初は進入側の変電所から饋電し、列車が切替区間に入ったことを検知すると進出側の変電所からの饋電に切り替える。この間はおよそ0.5秒程度であり、乗客が切替を感知することはほとんどない。
送電側の系統障害を避ける必要から、スコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器、ルーフ・デルタ結線変圧器を用いて三相交流から90度位相の異なる2組の単相交流が作られ、それぞれ上り線と下り線に給電されている。変電所の設置間隔は約 20 km 毎である。
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)。
まず1964年に東海道新幹線が開業し、これを延長する形で山陽新幹線の工事も始まり、1975年に博多駅まで全線開業した。
そして1970年には全国新幹線鉄道整備法が定められた。これによりまず東北・上越・成田の各新幹線の整備計画が決定し、続いて北海道新幹線、東北新幹線( 盛岡市- 青森市間)、北陸新幹線、九州新幹線鹿児島ルート、同長崎ルート(西九州ルート)の5線の整備計画も決定された(整備新幹線)。
整備新幹線以前に計画された路線は、計画が失効した成田新幹線を除き開業しており、整備新幹線の一部も開業している。しかしその一方で、基本計画が定められたまま着工の目処が全く立っていない路線も存在する。
東海道新幹線と山陽新幹線を併せて「東海道・山陽新幹線」、東北新幹線と上越新幹線を併せて「東北・上越新幹線」と呼ぶことがある。東海道・山陽新幹線は国鉄時代は一体的な運用がなされており、民営化後も多くの列車の相互直通運転が行われているため一括して扱われることが多い。1982年に東北・上越新幹線が開業するまでは単に「新幹線」と呼ばれることもあった。東北・上越新幹線は1982年に相前後して開業した東側のフル規格新幹線で、東海道・山陽新幹線のような一体的な運用はないが、一部の区間を共用するほか、車両やATCなどの運行システムが共通である。
このほか、東海道・山陽新幹線にならって相互直通運転がなされている新幹線同士を総称し、「東海道・山陽・九州新幹線」、「山陽・九州新幹線」、「東北・北海道新幹線」、「北海道・東北新幹線」と呼ぶことがある。
その後、100系車両の投入(1985年)とJR東海の発足(1987年)による東海道新幹線の競争力強化を受けて、1988年(昭和63年)に近鉄特急も新型車両「アーバンライナー」を投入し、2000年代には更なる新型車両「アーバンライナーnext」投入や「アーバンライナー」の「アーバンライナーplus」へのリニューアルを実施、運賃面でも割引乗車券の名阪まる得きっぷを導入するなどして、主に運賃面と快適性をアピールした。
なお、伊勢志摩・奈良方面など新幹線と競合しない区間では、むしろ東海道新幹線と近鉄特急は補完関係となっている。1964年(昭和39年)の東海道新幹線開業で、近鉄は自社特急網を新幹線の培養ルートとして育成し、新幹線で大阪・京都・名古屋に到達した旅客を自社沿線の観光地へ誘致する戦略を採った。伊勢志摩方面では在来線列車「みえ」との競合も多少見られるが、JR東海の特別企画乗車券の中には、新幹線と接続する京都駅から奈良方面への移動にJR西日本の奈良線ではなく、近鉄線を指定しているものも存在する。
なお、上述した歴史的経緯の詳細は、近鉄特急史に詳しい。
冒頭で述べたとおり、全国新幹線鉄道整備法では、新幹線鉄道を「その主たる区間を列車が200キロメートル毎時(以降km/hと記す)以上の高速度で走行できる幹線鉄道」(第2条)と定義している。「その主たる区間」であるから、局所的に200 km/h未満の速度でしか走行できない区間が存在しても新幹線鉄道である。新幹線を法律で定義しているのは、在来線とは異なる運転規則や構造規則(いずれも省令)が必要なためである。
列車の運行を妨げる行為に対しては、一般の鉄道でも鉄道営業法や刑法などに規定があるが、それに加えて、新幹線鉄道における列車運行の安全を妨げる行為の処罰に関する特例法(新幹線特例法)などによって、より厳しい法的措置が定められている。
なお、一般にミニ新幹線として称され、時刻表にも新幹線(の一部)として記載されている山形新幹線・秋田新幹線は、在来線を改軌して対応する一部の新幹線列車が走行できるようにしたものであり、目視による安全確認を要する信号機とATSの組み合わせによる列車防護、踏切道の存在など、新幹線鉄道構造規則に準じた構造(後述の「路線・軌道設備」を参照)とはなっておらず、全国新幹線鉄道整備法上の新幹線鉄道には含まず、在来線の扱いとなっている(後述の「在来線への直通」並びに両路線の記事を参照)。