新干线（Shinkansen），在英语中通俗地称为子弹列车，是日本的高速铁路网络。 最初建成是为了连接遥远的日本地区与首都东京，为了帮助经济增长和发展，除了长途旅行之外，最大的大都市区周围的一些区域被用作通勤铁路网络。 它由五家日本铁路集团公司运营。
从1964年的TōkaidōShinkansen（515.4公里，320.3英里）开始，该网络已经扩展到目前包括2,764.6公里（1,717.8英里）的线路，最高速度为240-320公里/小时（150-200英里/小时），283.5公里（176.2英里）Mini-Shinkansen线路，最高时速130公里/小时（80英里/小时），10.3公里（6.4英里）的支线与新干线服务。 该网络目前连接本州和九州岛上的大多数主要城市，以及北海道北部的函馆，延伸至札幌正在建设中，并计划于2031年3月开始。最高运行速度为320公里/小时（200英里/小时） ）（在TōhokuShinkansen的387.5公里路段）。 1996年，传统铁路的试运行速度达到了443公里/小时（275英里/小时），而2015年4月的SCMaglev列车的试运行速度达到了603公里/小时（375英里/小时）的世界纪录。
连接日本三大城市东京，名古屋和大阪的原始TōkaidōShinkansen是世界上最繁忙的高速铁路线。 在2017年3月之前的一年期间，它载运了1.59亿乘客，自五十多年前开放以来，它已经运送了超过56亿乘客。该线路上的服务运行的火车比大多数火车都要大世界上其他高速线路。 在高峰时段，该线路每个方向每小时运送13列火车，每个火车有16辆车（1,323个座位，偶尔还有额外的站立乘客），列车之间的最小车头距离为3分钟。
直到2011年，日本的新干线网络在任何高速铁路网络中的年乘客量最高（2007年最多为3.53亿），当时中国高速铁路网络每年超过3.7亿人次，年旅客超过17亿2017年，虽然累计旅客总数超过100亿，但仍然较大。 虽然新干线网络不断扩大，但预计日本人口下降将导致乘客人数随着时间的推移而下降。 最近旅游业的扩张使得乘客人数略有增加。
词源
日语中的新干线（日语：新干线）意味着新干线或新干线，但这个词用于描述列车运行的铁路线和列车本身。 在英语中，火车也被称为子弹列车。 子弹头列车（日语：弾丸列车Hepburn：dangan ressha）起源于1939年，是最早规划阶段新干线项目的初始名称。 此外，名称superexpress（日语：超特急赫本：chō-tokkyū），直到1972年才用于TōkaidōShinkansen的Hikari列车，今天用于英语公告和标牌。
历史
日本是第一个为高速旅行建设专用铁路线的国家。 由于山地地形，现有的网络由1,067毫米（3英尺6英寸）窄轨线组成，通常采用间接路线，无法适应更高的速度。 因此，与现有标准轨距或宽轨轨系统具有更高升级潜力的国家相比，日本对新高速线路的需求更大。
负责建造第一座新干线的关键人物是总工程师Hideo Shima和日本国家铁路公司（JNR）的第一任总统ShinjiSogō，他们设法说服政客支持该计划。 负责其技术开发的其他重要人员是Tadanao Miki，Tadashi Matsudaira和Hajime Kawanabe，他们是JNR铁路技术研究所（RTRI）的成员。 他们负责第一线TōkaidōShinkansen的大部分技术开发。 在第二次世界大战期间，这三个人都参与过飞机设计。
早期提案
流行的英文名子弹头列车是日语术语dangan ressha（弾丸列车）的字面翻译，这是该项目的昵称，而它最初是在20世纪30年代进行讨论的。 由于最初的0系列新干线与子弹及其高速相似，这个名字被卡住了。
新干线的名称于1940年首次正式用于东京和下关之间的标准客运和货运线路，该线路将使用最高时速为200公里/小时（120英里/小时）的蒸汽和电力机车。 在接下来的三年里，铁道部制定了更加雄心勃勃的计划，将线路扩展到北京（通过隧道到达韩国）甚至新加坡，并建立与西伯利亚大铁路和亚洲其他干线的连接。 随着日本在第二次世界大战中的地位恶化，这些计划于1943年被放弃。 然而，一些建筑工作确实开始了; 现今新干线的几条隧道可以追溯到战争时代的项目。
施工
第二次世界大战结束后，随着日本工业和经济的重建，高速铁路被遗忘了好几年，而传统的东海干线的乘客和货运量也在稳步增加。 到20世纪50年代中期，Tōkaidō线正在满负荷运转，铁道部决定重新考虑新干线项目。 1957年，小田急电铁推出了3000系列SE Romancecar列车，为窄轨列车设定了145公里/小时（90英里/小时）的世界速度记录。 这列火车让设计师相信他们可以安全地制造出更快的标准列车。 因此，第一个Shinkansen，0系列，是建立在Romancecar的成功之上。
在20世纪50年代，日本国家的态度是，铁路很快就会过时，取而代之的是美国和欧洲许多国家的航空旅行和高速公路。 然而，日本国家铁路总裁ShinjiSogō强烈坚持高铁的可能性，新干线项目得以实施。
政府批准于1958年12月开始，东京和大阪之间的东海新干线第一段的建设于1959年4月开始。新干线的建造成本最初估计接近2000亿日元，这是以一种形式提出的。政府贷款，铁路债券和来自世界银行的8000万美元的低息贷款。 然而，初步成本估算被故意低估，实际数字几乎翻了一番，达到约4000亿日元。 由于预算短缺在1963年变得明显，崇光辞职承担责任。
1962年在小田原开设了一个车辆测试设施，现在是该系列的一部分。
初步成功
TōkaidōShinkansen于1964年10月1日开始服务，赶上第一次东京奥运会。 传统的限速快递服务从东京到大阪需要6小时40分钟，但新干线仅用了4个小时就完成了旅行，到1965年缩短为3小时10分钟。它启用了东京和大阪这两个最大的大都市之间的一日游。在日本，显着改变了日本人的商业和生活方式，并增加了新的交通需求。 该服务立即取得成功，在1967年7月13日不到三年就达到了1亿人次，1976年达到了10亿人次。在大阪70年代世博会上推出了16辆车。 1992年，每个方向平均每小时有23,000名乘客，TōkaidōShinkansen是世界上最繁忙的高速铁路线。 截至2014年，火车成立50周年，每日客运量已上升至391,000，超过18小时的时间表，平均每小时不到22,000名乘客。
第一个新干线列车，0系列，速度高达210公里/小时（130英里/小时），后来增加到220公里/小时（137英里/小时）。 这些列车中的最后一辆具有经典的弹头外观，于2008年11月30日退役。一辆驾驶汽车从0系列列车中的一辆由JR West捐赠给2001年在英国约克的国家铁路博物馆。
网络扩张
TōkaidōShinkansen的迅速成功促使向西延伸至冈山，广岛和福冈（三洋新干线），于1975年完工。首相Kakuei Tanaka是新干线的热心支持者，他的政府提出了一个广泛的网络，与大多数现有的干线并行线。 两条新线路TōhokuShinkansen和JōetsuShinkansen是按照这个计划建造的。 由于JNR在整个20世纪70年代后期陷入债务，许多其他计划的线路被推迟或完全报废，主要是因为建立新干线网络的成本很高。 到20世纪80年代初，该公司实际上已经破产，导致其于1987年私有化。
私有化的区域JR公司继续开发新干线，开发了新的列车模型，每个车型通常都有自己独特的外观（例如JR West推出的500系列）。 自2014年以来，新干线列车定期以320公里/小时（200英里/小时）的速度运行，将它们与法国TGV和德国ICE一起作为世界上最快的列车。
自1970年以来，ChūōShinkansen也在进行开发，这是一条从东京到大阪的规划磁悬浮列车。 2015年4月21日，七车L0系列磁悬浮列车设定了603公里/小时（375英里/小时）的世界速度记录。
技术
为了实现高速运转，新干线采用了与传统轨道相比的一系列先进技术，不仅实现了高速度，而且实现了高标准的安全性和舒适性。 它的成功影响了世界上其他铁路，因此重新评估了高铁的重要性和优势。
路线
新干线的路线与传统的铁路线完全分开（Mini-shinkansen除外，传统的线路）。 因此，新干线不会受到较慢的本地或货运列车的影响（北海道新干线在通过Seikan隧道时除外），并且能够准时运营许多高速列车。 这条线路建成时没有道路交叉口。 跟踪是严格禁止的，对违反法律严格监管的行为进行处罚。 它使用隧道和高架桥穿过障碍物而不是绕过障碍物，最小曲线半径为4,000米（最古老的TōkaidōShinkansen上2,500米）。
跟踪
新干线使用1,435毫米（4英尺8 1/2英寸）标准规，与1,067毫米（3英尺6英寸）窄规格旧线相比。 采用连续焊接导轨和摆动过渡点，消除了道岔和交叉口的间隙。 使用长导轨，通过伸缩接头连接，以最小化由于热伸长和收缩引起的测量波动。
使用有碴轨道和平板轨道的组合，专用于高架桥和隧道等混凝土床段的板式轨道。 由于较低的轨道高度减小了隧道的横截面积，因此板式轨道在隧道区域中的成本效益显着提高，从而将建筑成本降低了30％。 然而，与其他一些高速铁路相比，新干线隧道的直径较小，导致隧道繁荣问题成为居住在隧道门户附近居民的一个问题。
板式轨道由轨道，紧固件和带有水泥沥青砂浆的轨道板组成。 在路基和隧道中，圆形立柱（直径400-520毫米，高200毫米）的间隔为5米。 预制立柱由钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土制成; 它们防止轨道板沿纬度方向或纵向方向移动。 一个轨道板重约5吨，宽2220-2340毫米，长4900-4950毫米，厚160-200毫米。
信号系统
新干线采用ATC（自动列车控制）系统，无需轨旁信号。 它使用全面的自动列车保护系统。 集中交通控制管理所有列车运行，与列车运行，轨道，车站和时刻表相关的所有任务都是联网和计算机化的。
电气系统
新干线使用25kV交流架空电源（Mini-shinkansen线上20kV AC），以克服现有电气化窄轨系统使用的1,500 V直流电的限制。 动力沿着列车的车轴分布，以减少单个动力车辆下的重轴负荷。 东海道新干线电源的交流频率为60赫兹。
火车
新干线列车是电动多个单元，由于与机车或动力车相比使用更轻的车辆，因此可以提供快速的加速，减速和减少对轨道的损坏。 这些客车是空气密封的，以确保高速进入隧道时的稳定气压。
正点
由于有几个因素，新干线非常可靠，包括与较慢的交通几乎完全分离。 2016年，JR Central报告说，新干线每列火车的平均延误时间为24秒。 这包括由于无法控制的原因造成的延误，例如自然灾害。 1997年的记录是18秒。
牵引
新干线从一开始就使用了电动多单元配置，0系列新干线的所有车轴都通电。 其他铁路制造商传统上不情愿，或者无法使用分布式牵引配置（例如，Talgo使用AVE Class 102的机车配置并继续使用Talgo AVRIL，因为不可能使用动力转向架作为零件Talgo Pendular系统）。 在日本，电动多单元配置存在显着的工程需求。 更大比例的驱动轴导致更高的加速度，这意味着如果经常停车，新干线不会损失太多时间。 与世界其他地方的高速线路相比，新干线的长度与其长度成比例。
安全记录
尽管频繁的地震和台风，新干线50多年的历史，载客超过100亿，但由于出轨或碰撞，没有乘客死亡。 关闭乘客或其财物的门造成了伤亡和单一死亡; 服务员在平台上受雇以防止此类事故。 然而，乘客在行驶中的火车前后都有自杀事件。 2015年6月30日，一名乘客在新干线列车上自杀，自焚，杀死另一名乘客并严重伤害其他七人。
新干线列车在客运服务中出现了两次出轨。 第一次发生在2004年10月23日的Chūetsu地震中。位于JōetsuShinkansen的Toki No. 325列车的10辆车中有8辆在新泻长冈的长冈站附近出轨。 154名乘客中没有人员伤亡。
2013年3月2日，秋田新干线发生了另一次脱轨事件，当时小町25号列车在秋田大仙的暴风雪条件下出轨。 没有乘客受伤。
在发生地震时，地震探测系统可以使列车很快停下来，较新的列车组较轻，并且具有更强的制动系统，可以更快地停止。 在详细分析了Jōetsu脱轨后，安装了一种新的防脱轨装置。
神户钢铁公司的伪造丑闻曝光几个月后，该公司是新干线列车的高强度钢材供应商之一，在检查一个转向架时发现了裂缝，并于2017年12月11日停止使用。
经济学
新干线以超越建筑和运营贡献的方式对日本的商业，经济，社会，环境和文化产生了显着的有益影响。 仅从传统网络转换到高速网络所节省的时间的结果估计为4亿小时，该系统每年的经济影响为5000亿日元。 这不包括减少对进口燃料的依赖所带来的节省，这也带来了国家安全利益。 新干线，特别是在非常拥挤的沿海TaiheiyōBeltmegalopolis，遇到了两个主要目标：
新干线列车通过在最小的土地足迹上增加吞吐量来减少区域交通的拥堵负担，因此与世界上人口较少的地区常见的模式（如机场或高速公路）相比，在经济上更为可取。
由于铁路已经是主要的城市乘客旅行模式，从这个角度来看，它类似于沉没成本; 没有相当数量的驾驶者说服切换模式。 最初的大都市新干线是有利可图的，并为自己买单。 连通性使Kakegawa等农村城镇重新焕发活力，否则这些城镇将远离主要城市。
然而，最初的新干线谨慎让位于政治考虑，将模式扩展到该国人口较少的地区，部分是为了将这些利益扩展到关东和近畿的关键中心之外。 在一些地区，由于长期的土地征用问题，区域扩建受到了挫折，有时受到当地人对扩大成田机场跑道的强烈抗议的影响，以应对延伸到21世纪初的更多交通。 东京的机场已达到或接近容量，鉴于地理位置和需要美国军事存在，没有其他民用机场的空间。 新干线延伸到人口稀少的地区，网络意图使人口远离首都。
这种扩张成本很高。 国家铁路公司JNR已经承担了补贴无利可图的农村和区域铁路的负担。 此外，它假设新干线的建设债务达到政府公司最终欠下约28万亿日元的水平，这有助于将其区域化和私有化。 私有化的JR最终总共支付了9.2万亿日元来收购JNR的Shinkansen网络。
私有化后，新干线网络继续在人口较少的地区大规模扩张，但与JNR时期相比，可以更灵活地剥离无利可图的铁路或削减成本。 目前一个重要的因素是泡沫后零利率政策，该政策允许JR借入巨额资金而不必担心还款时间。
对环境造成的影响
从东京到大阪的东海道新干线旅行仅产生相当于汽车相当于二氧化碳排放量的16％左右，每年可节省15,000吨二氧化碳。
遇到的挑战
噪音污染
噪音污染问题意味着增加速度变得更加困难。 在日本，人口密度很高，并且对新干线的噪音污染进行了严厉的抗议，这意味着居民区的噪音现在限制在70分贝以内。 因此，已经实现了受电弓的改进和减少，汽车的重量减轻以及隔音屏障的构造和其他措施。 目前的研究主要是为了降低运行噪音，尤其是列车高速运输隧道时引起的隧道运动现象。
地震
由于存在地震风险，1992年引入了紧急地震探测和报警系统（UrEDAS）（地震预警系统）。它可以在大地震的情况下自动制动子弹头列车。
暴雪
TōkaidōShinkansen冬季经常在Maibara车站周围地区遇到大雪。 火车必须降低速度，这可能会扰乱时间表。 后来安装了喷水灭火系统，但在下雪天气期间仍然会出现10到20分钟的延误。 此外，与积雪过多有关的树木倒塌也导致服务中断。 沿着JōetsuShinkansen的路线，冬天的雪可以非常沉重，雪深2到3米，因此该线配备了更强的洒水车和平板轨道，以减轻深雪的影响。
未来
速度提高
东北新干线
2011年3月在TōhokuShinkansen上推出E5系列列车，最高时速可达320公里/小时（最初限速300公里/小时）。在宇都宫和盛冈之间以最高时速320公里/小时的速度运行在这条路线上于2013年3月16日开始，从东京到新青森（距离674公里（419英里））的火车旅程时间减少到3小时左右。
使用Fastech 360测试列车进行的大量试验表明，由于噪音污染（特别是隧道吊杆），架空线磨损和制动距离等问题，以360 km / h（224 mph）的速度运行目前尚不可行。 2012年10月30日，JR东日宣布，到2020年，东北新干线正在进行研究和开发，将速度提高到360公里/小时。
北海道新干线
截至2016年，北海道新干线约82公里双轨段（包括通过青函隧道）的最高速度为140公里/小时（85英里/小时）。 每天大约有50个货运列车使用双轨道部分，因此限制这些列车在新干线服务之外的行程不是一种选择。 由于JR East和JR Hokkaido引用的这个和其他与天气有关的因素，东京和Shin-Hakodate-Hokuto之间的最快旅行时间目前是4小时2分钟。 从新青森到Shin-Hakodate-Hokuto，最快的服务需要61分钟。
到2018年，建议每天允许一个新干线服务以260公里/小时（160英里/小时）（隧道的最大速度）行驶，确保当时没有货运列车安排在双轨规段上行驶。 为了实现新干线列车以260公里/小时（160英里/小时）的速度在双轨距离上行驶的全部优势，正在考虑其他替代方案，例如自动减速新干线列车时速至200公里/小时（125英里/小时）的系统。通过窄轨列车，并将货运列车装载到特殊的“火车上列车”标准列车（类似于有盖的背负式平车列车）上，以抵御即将到来的新干线列车全速行驶的冲击波。 这将使从东京到Shin-Hakodate-Hokuto的旅行时间为3小时45分钟，在目前的时间表上节省了17分钟。
北陆延伸
北陆新干线正从金泽延伸至敦贺（拟于2023年完工），估计费用为3.04万亿日元（2012年货币）。
在政府委员会对五条指定路线进行调查后，政府于2016年12月20日选择了“大阪 – 京都”路线，进一步计划将线路从敦贺延伸至大阪。 正在调查的五条路线在北陆新干线页面详述。
预计在2030年之前不会在敦贺以外建造扩建工程，预计建设期为15年。 2017年3月6日，政府委员会宣布从京都到新大阪的选择路线是通过Kyotanabe，在Katamachi线的Matsuiyamate有一个车站。
临时计划
在前往大阪的线路完工之前，为了将北陆新干线的优势扩展到敦贺以西的车站，JR West正在与Talgo合作开发一种可以在下面运行的仪表更换列车（CGT）。新干线使用的25 kV交流电气化和传统线路上使用的1.5 kV直流系统。 这辆六车列车将于2017年开始在北陆新干线和1067毫米的北陆和高西线上进行试验。作为该项目的一部分，JR West已经开始试用一个专门建造的180米长的轨距 – 敦贺的改变者。
东北延伸/北海道新干线
北海道新干线形成新青森以北的东北新干线到新函馆北斗站（北海道函馆市北部）的延伸，穿过青山隧道，作为项目的一部分，改为双轨，开放2016年3月。
JR北海道将北海道新干线从Shin-Hakodate-Hokuto延伸至札幌，于2031年3月开放，在位于Shin-Hakodate-Hokuto火车站以北约1公里处的5,265米Murayama隧道进行隧道掘进，从2015年3月开始，该隧道将延长211.3公里，其中包括大岛（约26.5公里），泰因（约18.8公里）和Shiribeshi（约18公里）等主要隧道。
虽然从札幌到旭川的延伸被列入1973年的计划线路列表，但目前尚不清楚北海道新干线是否会延伸到札幌以外。
长崎新干线
JR九州正在建设九州新干线至长崎的延伸线（称为西九州新干线），部分为完整的新干线标准轨距建筑标准（武雄温泉 – 长崎），现有的狭小规格部分位于新鸟栖和武雄之间温泉将作为该项目的一部分进行升级。
该提案最初涉及在现有的九州新干线上引入从Hakata到Shin-Tosu（26.3 km）的仪表变换列车（GCT），然后通过连接到现有长崎主干道的特定轨距改变（标准到窄）轨道线路沿着它前往Hizen Yamaguchi（37.6公里），然后到Sasebo线到Takeo Onsen（13.7 km），在那里另一个仪表改变区（从窄到标准）将通往最后的Shinkansen线到长崎（66.7 km） ）。 然而，GCT转向架开发的技术问题意味着至少在2025年之前列车将无法使用，需要考虑其他选项，如“接力”服务，以确保该线路能够在2023年如期开放。
磁悬浮（中央新干线）
自1997年以来，磁悬浮列车一直在Yamanashi试验跑道上进行试运行，速度超过500公里/小时（310英里/小时）。 通过这种广泛的测试，磁悬浮技术几乎可以供公众使用。 该测试跑道从18.4公里延伸至42.8公里，于2013年6月完成，将于2013年8月开始进行延长的高速跑步试验。此部分将被纳入ChūōShinkansen，最终将东京与大阪连接起来。 2014年，品川至名古屋段的建设开始，286公里路线的86％将进入隧道。
从名古屋到大阪的路段也有争议。 计划从京都以南约40公里的奈良出发。 京都正在游说让这条路线向北移动，并与现有的东海道新干线基本保持一致，后者为京都而不是奈良提供服务。
迷你新干线
Mini-shinkansen（ミニ新干线）是以前的窄轨线已经转换为标准轨距的路线，允许新干线列车前往城市而无需建造完整的新干线标准线。
已建成两条迷你新干线：山形新干线和秋田新干线。 这些线路的新干线服务从东京穿过东北新干线，然后分支到传统的主线。 在Yamagata / Shinjo和Akita线路上，窄轨线被重新调整，导致当地服务由标准规格版本的1,067 mm规格的郊区/城市间车辆运行。 在Omagari和秋田之间的秋田线上，两条窄轨线中的一条被重新调整，剩下的窄轨线的一部分是双轨，为新干线服务提供了不停地相互通过的机会。
仪表变换火车
这是使用专门设计用于在1,067毫米（3英尺6英寸）窄轨铁路线和新干线使用的1,435毫米（4英尺8 1/2英寸）标准轨距上行驶的单列车概念的名称日本的火车服务。 Gauge Change Train（GCT）的卡车/转向架允许车轮从车轴上解锁，根据需要缩小或加宽，然后重新锁定。 这允许GCT遍历标准规格和窄规格轨道而无需调整线路费用。
从Takeo Onsen到长崎正在建设一条新的“全标准”Shinkansen线，九州新干线分店的Shin-Tosu – Takeo Onsen部分仍然是窄轨。 GCT建议在2023年3月的线路预定开放时提供新干线服务，但是至少在2025年之前GCT现在无法提供服务，正在考虑其他选项，例如“接力”服务。
与航空公司竞争
与航空运输相比，新干线有几个优点，包括调度频率和灵活性，准时操作，舒适的座位，以及方便的城市中心终端。
新干线的票价通常与国内机票价格相当。 从速度和便利的角度来看，新干线的市场份额已超过航空旅行的不到750公里，而航空和铁路在800-900公里范围内保持相互竞争，空气拥有更高的市场份额。超过1000公里的旅程。