新幹線
新幹線（しんかんせん）は、JRグループ各社が運営している日本の高速鉄道である。1987年（昭和62年）までは日本国有鉄道（国鉄）が運営していた。
1964年（昭和39年）10月1日に東京駅 - 新大阪駅間に開業した東海道新幹線に始まり、国鉄時代には山陽・東北・上越の各新幹線が開業した。JR化後も、従来のJR線（在来線）と新幹線とで直通運転を行うミニ新幹線として山形・秋田の2路線が開業し、高速運転が可能な本来の新幹線規格（フル規格）でも北海道・北陸・九州（鹿児島ルート）の3路線が開業に至るなど、新幹線網の拡大は半世紀にわたって続けられている。2018年（平成30年）現在も北海道・北陸・中央・九州（長崎ルート）の各新幹線が建設中である。
自動列車制御装置
東海道新幹線開業時1964年に採用されたATCで、東海道新幹線は地上装置がATC-1A型とし、最高運転速度210km/hとして設計され、続く山陽新幹線はATC-1B型とし、東海道より最高速度を上げた。信号現示は0・30・70・110・160・210で、すべて現示速度は抑止速度（実際に速度超過でブレーキが作動する速度）であった。このうち0信号は3つあり、軌道回路が30信号を発信し、先行区間に列車が存在する場合において、各軌道回路の境目から、約150m手前に設置された地点検知の地上子から発信されるP点信号を受信することにより作動する01（ゼロイチ）、先行区間進入などの無信号区間や各種機器の故障時等による02（ゼロニ）、ループコイルによる03（ゼロサン）があり、車上現示では区別が分からないが、01と02では確認扱いにより進行することができるが、03信号は絶対停止信号とも呼ばれ信号現示が変わらない限り進行することはできない。また、駅間で後続列車が先行列車に接近の場合には、地上側で先行列車までの速度信号を160・30・0 (01) で発信させ、停車での駅進入の場合には、同様に列車から駅までの速度信号を160・70・30・0 (03) で発信させることにより、ATCによる多段ブレーキ制御によって列車を自動的に減速させ、車両側の信号現示が30信号になり30km/h以下になった場合、運転席にある確認ボタン押して確認扱いをすることにより、ATCのブレーキが緩解して、その後、ブレーキハンドルによる手動操作により列車を停止させる。もし、この確認ボタンの操作を怠るとATCのブレーキが作動したまま列車は停止する。また、ブレーキハンドルによる手動操作が行われなかった場合、先行列車に接近している時は、地点検知のP点の地上子から発信される01信号によって停止し、駅停車時では、出発進路の始端の外方（前方）に設置された、添線式停止制御軌道回路（ループコイル）が発信される03信号によって停止する。東海道新幹線大阪運転所脱線事故や品川基地出入場線本線合流部・新大阪駅構内の異常信号現示により、無信号時の混信における意図しない信号現示が問題になり保安度向上の必要性に迫られた。その後、保安度向上および最高速度アップに伴う現示追加のため、信号波を2周波組み合わせる方式に改良された（ATC-1D型、山陽ATC-1W）。東海道新幹線での最高現示速度は1986年の11月に220km/hに1992年の300系登場後より270km/hとなり、山陽新幹線では1997年の500系登場後より300km/hとなり、信号現示は0・30・70・120・170・220・230・255・270・275・285・300となっていた。なお、220信号以上での抑止速度は現示速度+5km/h（300のみ+3km/h）であり、東北・上越・北陸新幹線とは考え方が異なる。東海道新幹線では2006年3月18日にデジタルATC (ATC-NS) へ更新され、山陽新幹線でも2017年2月19日にATC-NSへ更新された。これにより、新幹線からアナログATCは姿を消した。
東北・上越新幹線開業時には、東海道・山陽新幹線で実績のあるATC-1型をベースに、2周波組み合わせ方式化して保安度を向上するとともに将来の最高速度アップに伴う現示追加や電源周波数の50/60Hz両用化で全国新幹線網に対応した上位互換の地上装置ATC-1D型が採用された。しかし車両形式が異なることから、車上装置はATC-2型とされ、以後は、車両形式にかかわらず、東海道・山陽新幹線用をATC-1 (D・W) 型、東北・上越新幹線・北陸新幹線用をATC-2型と呼称しているが、北陸新幹線用の地上装置はME（マイクロエレクトロニクス）技術を使用して装置の小型化を図ったATC-HS型が採用されている。当初の信号現示は、0・30・70・110・160・210・240で、後に260（北陸）、275（東北・上越）が追加された。また、0信号は4つになり、駅間で後続列車が先行列車に接近の場合には、地上側で先行列車までの速度信号を210・160・110・30・0 (01) で発信させ、停車での駅進入の場合には、同様に列車から駅までの速度信号を210・160・70・30・0 (03) で発信させることにより、ATCによる多段ブレーキ制御によって列車を自動的に減速させ、車両側の信号現示が30信号になり30km/h以下になった場合、運転席にある確認ボタンを押して確認扱いをすることにより、ATCのブレーキが緩解して、その後、ブレーキハンドルによる手動操作により列車を停止させる。ATC-1型と同じく、確認ボタンの操作を怠るとATCのブレーキが作動したまま列車は停止する。ブレーキハンドルによる手動操作が行われなかった場合でも、先行列車に接近している時は、地点検知のP点の地上子から発信される01信号によって停止し、駅停車時では、出発進路の始端の外方（前方）に設置された、添線式停止制御軌道回路（ループコイル）が発信される03信号よって停止する。また、当初は200系の一部編成、その後E2系J編成・E3系にも拡大した高速対応車両は、一部区間において、トランスポンダを使用して240信号を読み替えることで275信号を現示する。なお、東北・上越・北陸新幹線においては、すべて現示速度=抑止速度である。現在は、東北・上越・北陸新幹線全線において既にデジタルATC (DS-ATC) へ更新されている。
営団地下鉄東西線（当時）乗り入れ用の地上信号方式ATC（営団WS-ATC）で国鉄形式ではATC-3型と呼ばれる。1961年の営団地下鉄日比谷線（当時）開業に伴い日本初のATCとして採用されたものと同型である（日比谷線は2003年に新CS-ATCに切り替え）。乗り入れ相手先の部分でのみ使用され国鉄区間では採用・使用されていない。同線に過去に乗り入れをしていた301系、103系1000・1200番台、E231系800番台にはATC-3型車上装置が搭載されていた。乗り入れ先の東京メトロ東西線が2007年3月にデジタルCS-ATC へ切り替えられたため、既にJRではこの形式のATCは使用されていないが、2008年10月現在、東京メトロ東西線に乗り入れをしている東葉高速鉄道東葉高速線でこの方式を使用している。