超電導リニア
日本は比較的地震の多い地域であり、地震対策は重要な課題である。実用化時には新幹線と同様に地震を検知した場合、走行中の車両を停止させるシステムが採用される予定になっている。また常用の回生ブレーキで500 km/hからの制動距離は約6 kmであり、(比率としては)新幹線に比べ制動距離は短い。また地震で軌道に歪みが発生した場合でも、浮上が約80 mmあり、軌道と車両が接触する可能性は極めて少ない。電力がロストした場合でも、側面からは反発力が働き壁に激突することはないが、軌道そのものが断層などでずれた場合、深刻な問題となる。
ニオブ・チタン系の超電導電磁石を超電導状態で保持するためには、外部からの熱の進入を遮断するとともにコイルを冷却する必要がある。このため超電導リニアの車両本体内には超電導電磁石冷却システムが搭載されている。冷却システムは車載冷却機・バッファタンクと電磁石が1つの系で直接接続されて、コイルを冷やす直接冷却となっている。液化ヘリウムは高価なものであり、超電導リニアでは気化ガスを再液化して再利用するシステムの研究が行われた。
超電導リニアの冷却システムでは蒸発したヘリウムガスを回収して車載冷却装置で再液化し、バッファタンクに保存する。車載冷却機は、気化したヘリウムガスを冷却するための装置で、クロードサイクル方式を採用している。クロードサイクル方式とは、自動車のガソリンエンジンと同じようにシリンダとピストン、吸気弁、排気弁からなる。吸気弁から高圧のガスをシリンダ内に取り込み、ガスにピストンを押させながら膨張させてガスを冷却。排気弁を開いて冷却したガスを排出する装置になっている。
1993年(平成5年)1月に導入された実験車両。MLU002とほぼ同様の外形であるが、正面窓が省略されている。ディスクブレーキ、空力ブレーキなどが追加されている。当然ながらMLU002焼失に対する反省から難燃化も行われた。この車両で、1995年(平成7年)1月に宮崎実験線での有人走行最高速度記録、411 km/hを達成している。
MLU002とMLU002Nでは、クエンチ現象と液体ヘリウムの異常消費の2つの問題に悩まされた。1987年(昭和62年)に初めてこの問題に直面した。1992年(平成4年)にこの現象は究明された。超電導電磁石の線材はニオブチタン合金でできており、それを銅で覆った細線を束ねた構造になっていた。MLU002では軽量化のために銅の比率を低下させたため、強度が低下して走行時に軌道側の電磁石から与えられる力により線材が周期的に曲げられることになり、その振動により熱が発生してクエンチ現象に至っていた。またヘリウムの消費量の問題は、軽量化のためにアルミの断熱板を採用したために、軌道側の電磁石からの磁界により渦電流が発生して発熱していたことが原因であると判明した。これらに対策を講じたことにより、クエンチ現象はまず発生しなくなり、液体ヘリウムの消費量も激減してほぼクローズサイクルで運転できるようになった。浮上方式としては底面に浮上コイルを設けた最後の車両である。これ以降は軌道側の側壁に8の字構造の浮上コイルを持つ側壁浮上方式に置き換わる。試験終了後は、宮崎実験線の施設にて保存されている。
超電導リニアは浮上走行のため空力的安定は重要である。特に横風の影響は懸念されるが、軌道がU字型をしており、従来の軌道鉄道より強い。また風雨による運転基準は実用化時に、新幹線等の基準を参考に決定がなされると思われる。ちなみに、宮崎実験線では台風で空港が閉鎖されたときも走行実験を行い、特に問題は発生しなかった。
降雪地帯へ軌道を敷設する場合は、東海道新幹線と同様の消雪装置を設置するか、もしくは軌道をシェルターで覆う必要が生じると思われる。
1991年(平成3年)10月、宮崎実験線でMLU002が焼失する事故が発生した。原因は、補助車輪のゴムタイヤのパンク状態を再現する機構が誤作動して空気が抜けてしまい、車輪がロックした状態で牽引車両で引き上げようとして、車輪と軌道との摩擦で発火したものであった。さらに、軽量化のためもあったのだが、燃焼特性の点で問題のあるマグネシウムを使用していた事、発火したことにより支持輪を上下させる油圧装置に繋がるパイプが焼損し作動油が漏れたことから一気に火が回った。この教訓を踏まえ、MLU002N以降では難燃性の素材化の徹底を図った。
超電導磁石による浮上・案内という基本原理は、米国ブルックヘブン国立研究所のジェームズ・パウエル(英語: James Powell)とゴードン・ダンビー(英語: Gordon Danby)による米国機械学会誌への発表によるものであるが、その後、基礎技術から日本で独自に研究・開発が行われた点も特筆すべき事柄である。技術的には既に実用化段階にあり、有人の試験走行で2003年(平成15年)12月にMLX01の3両編成が鉄道における世界最高速度となる581 km/hを記録、2015年(平成27年)4月16日にはL0系7両編成が590 km/h、同月21日には同じくL0系7両編成が603 km/hを記録し、MLX01の世界記録を更新した。
2027年(令和9年)を目標に中央新幹線として品川駅 - 名古屋駅間の営業運転を開始する予定であるが、運営母体となるJR東海は南アルプストンネル静岡工区の建設の遅れのため、2027年の営業運転再開は難しいことを発表している。