东北新干线和东海道新干线在东京站为什么不能直通？
东北新干线和东海道新干线在东京站不能直通，这背后涉及一系列复杂的技术、运营和历史原因。为了详细解释这个问题，我们可以从以下几个方面进行探讨：
1. 车辆标准和设计差异
这是最核心的原因。虽然都是新干线，但东北新干线和东海道新干线在车辆设计上存在显著差异，导致它们无法兼容运行在对方的轨道上：
最高运行速度：
东海道新干线 (0系、100系、300系、500系、700系、N700系列)： 主要设计用于相对平坦且弯道较少的路线，初期最高时速为210公里/小时，后续型号逐步提升到240公里/小时，再到300公里/小时（部分型号如300系、500系、N700系列）。
东北新干线 (200系、E2系、E3系、E4系、H5系、W7系、E5系、H5系)： 考虑到要穿越山区和有更多曲线的地区，其设计更侧重于在复杂地形下的高速运行。特别是后来的E5系（隼）、H5系（隼）等型号，最高运营速度达到了320公里/小时（部分区段）。
影响： 车辆的设计决定了其受电弓、牵引系统、制动系统以及车体结构等。这些差异使得一个新干线系统设计的列车，在另一个系统上运行时可能无法达到最佳性能，甚至存在安全隐患。
动力供应系统（电力系统）：
新干线普遍采用高压交流电供电。 但电压等级和供电频率在不同线路或不同时期可能有所差异。
东海道新干线： 主要使用 25,000 伏特 (25kV) 的交流电，频率为 60 赫兹 (Hz)。
东北新干线： 主要使用 25,000 伏特 (25kV) 的交流电，频率为 50 赫兹 (Hz)。
影响： 列车上的受电弓、变压器、牵引电机等电气设备是根据特定的供电频率和电压设计的。如果一辆车在频率或电压不匹配的线路上运行，可能会导致设备损坏、性能下降甚至火灾。虽然日本在不同电气化铁路系统之间存在一些过渡方案（如双频受电弓），但对于新干线这种高速、大功率的系统来说，跨频率运行的兼容性非常复杂且风险高。
车辆限界（车体尺寸）：
虽然新干线在轨道轨距上统一为标准轨距（1435毫米），但车体的高度、宽度以及车体与轨道之间的间隙（所谓的“车辆限界”）可能存在细微差异。
影响： 如果车辆尺寸不完全匹配对方的轨道限界，可能会在通过隧道、桥梁或站台时发生碰撞，造成严重事故。
信号系统和运行控制系统：
新干线是高度自动化的铁路系统，其信号系统和运行控制系统（如ATC Automatic Train Control）是为特定线路设计的。
影响： 东海道和东北新干线各自的信号系统和运行控制逻辑可能不兼容。一辆列车需要能够被对方线路的信号系统正确识别、跟踪和控制，这包括速度指令、道岔切换指示等。如果系统不兼容，将无法保证安全运行。
车轴和转向架设计：
虽然新干线都采用无砟轨道，但对车轴和转向架的载荷、转向架的结构设计等方面，可能为了适应不同线路条件（如曲线半径、坡度）而有所优化。
影响： 长期在不匹配的轨道上运行，可能对车辆和轨道都造成不必要的损耗。
2. 轨道和信号系统不兼容
除了车辆本身的设计，运行线路的轨道设施和信号系统也造成了直通的障碍：
轨道设备：
供电系统电压和频率： 已经在上面提到，这是最根本的差异。
道岔设计： 新干线的高速道岔设计非常精密。不同线路为了满足各自的运营需求（如列车类型、密度），道岔的设计参数可能有所不同，直接切换可能存在兼容性问题。
信号系统与列车运行控制系统 (ATC)：
如前所述，每条新干线线路都有一套独立的 ATC 系统，用于实时监控列车速度、位置，并根据信号信息自动控制列车。
影响： 如果东北新干线的列车要开到东海道新干线，它必须能够被东海道新干线的 ATC 系统识别和控制，反之亦然。由于系统设计理念、技术标准和硬件配置的差异，这种兼容性通常不存在。例如，信号编码、轨旁设备读取数据的方式可能都不同。
3. 运营管理和安全考量
即使技术上能够做到一定程度的兼容，运营和安全也是关键的制约因素：
最大化运营效率： 东海道新干线是世界上最繁忙的铁路线之一，高峰时段列车班次非常密集。允许外来车辆（尤其是性能参数不同的）进入，可能会干扰原有的精确时刻表，降低整体运输效率。
安全冗余和标准： 新干线以其极高的安全性著称。为了维持这一水平，每一条线路都经过严格的设计和测试，所有运行车辆也必须满足该线路的最高安全标准。跨线运行意味着车辆必须同时满足两条线路的安全标准，这极其困难。任何一个不兼容的环节都可能成为潜在的安全隐患。
维护和检修： 不同车辆型号和线路有不同的维护检修需求和标准。如果列车在非设计线路运行，其维护保养的责任和流程会变得复杂。
4. 历史发展路径
两大战线从一开始就是独立发展起来的：
东海道新干线 (1964年开业)： 作为日本第一条新干线，它奠定了高速铁路的基础。其设计和运营模式影响了后来的所有新干线。
东北新干线 (1971年开始建设，1975年部分开通，1982年全线开通部分区段)： 在东海道新干线成功之后，日本开始规划建设连接北部地区的新干线网络。由于东北地区的地形特点和发展需求，其设计在某些方面继承了东海道新干线的同时，也根据新情况进行了优化。
这种独立发展路径导致了各自的技术标准和基础设施建设的差异，而没有预设为跨线直通设计。虽然在同一站（如东京站）内，不同新干线线路的站台是相连的，但这种连接仅限于旅客换乘，而非列车的物理轨道路线连接。
总结
东北新干线和东海道新干线在东京站不能直通，根本原因在于它们在车辆标准（尤其是电力系统频率和电压）、信号系统、运行控制系统以及轨道设备等方面存在显著的兼容性问题。这些差异是由于它们在不同的历史时期、为不同的地理环境和运营需求独立设计和建设的。即便技术上可以通过复杂的改造实现部分兼容，但考虑到运营效率、维护成本和至关重要的安全因素，这种直通并不实际，也违背了新干线系统追求极致安全和效率的初衷。旅客在东京站需要进行换乘，这正是不同新干线线路之间明确的界限。
1. 车辆标准和设计差异
这是最核心的原因。虽然都是新干线，但东北新干线和东海道新干线在车辆设计上存在显著差异，导致它们无法兼容运行在对方的轨道上：
最高运行速度：
东海道新干线 (0系、100系、300系、500系、700系、N700系列)： 主要设计用于相对平坦且弯道较少的路线，初期最高时速为210公里/小时，后续型号逐步提升到240公里/小时，再到300公里/小时（部分型号如300系、500系、N700系列）。
东北新干线 (200系、E2系、E3系、E4系、H5系、W7系、E5系、H5系)： 考虑到要穿越山区和有更多曲线的地区，其设计更侧重于在复杂地形下的高速运行。特别是后来的E5系（隼）、H5系（隼）等型号，最高运营速度达到了320公里/小时（部分区段）。
影响： 车辆的设计决定了其受电弓、牵引系统、制动系统以及车体结构等。这些差异使得一个新干线系统设计的列车，在另一个系统上运行时可能无法达到最佳性能，甚至存在安全隐患。
动力供应系统（电力系统）：
新干线普遍采用高压交流电供电。 但电压等级和供电频率在不同线路或不同时期可能有所差异。
东海道新干线： 主要使用 25,000 伏特 (25kV) 的交流电，频率为 60 赫兹 (Hz)。
东北新干线： 主要使用 25,000 伏特 (25kV) 的交流电，频率为 50 赫兹 (Hz)。
影响： 列车上的受电弓、变压器、牵引电机等电气设备是根据特定的供电频率和电压设计的。如果一辆车在频率或电压不匹配的线路上运行，可能会导致设备损坏、性能下降甚至火灾。虽然日本在不同电气化铁路系统之间存在一些过渡方案（如双频受电弓），但对于新干线这种高速、大功率的系统来说，跨频率运行的兼容性非常复杂且风险高。
车辆限界（车体尺寸）：
虽然新干线在轨道轨距上统一为标准轨距（1435毫米），但车体的高度、宽度以及车体与轨道之间的间隙（所谓的“车辆限界”）可能存在细微差异。
影响： 如果车辆尺寸不完全匹配对方的轨道限界，可能会在通过隧道、桥梁或站台时发生碰撞，造成严重事故。
信号系统和运行控制系统：
新干线是高度自动化的铁路系统，其信号系统和运行控制系统（如ATC Automatic Train Control）是为特定线路设计的。
影响： 东海道和东北新干线各自的信号系统和运行控制逻辑可能不兼容。一辆列车需要能够被对方线路的信号系统正确识别、跟踪和控制，这包括速度指令、道岔切换指示等。如果系统不兼容，将无法保证安全运行。
车轴和转向架设计：
虽然新干线都采用无砟轨道，但对车轴和转向架的载荷、转向架的结构设计等方面，可能为了适应不同线路条件（如曲线半径、坡度）而有所优化。
影响： 长期在不匹配的轨道上运行，可能对车辆和轨道都造成不必要的损耗。
2. 轨道和信号系统不兼容
除了车辆本身的设计，运行线路的轨道设施和信号系统也造成了直通的障碍：
轨道设备：
供电系统电压和频率： 已经在上面提到，这是最根本的差异。
道岔设计： 新干线的高速道岔设计非常精密。不同线路为了满足各自的运营需求（如列车类型、密度），道岔的设计参数可能有所不同，直接切换可能存在兼容性问题。
信号系统与列车运行控制系统 (ATC)：
如前所述，每条新干线线路都有一套独立的 ATC 系统，用于实时监控列车速度、位置，并根据信号信息自动控制列车。
影响： 如果东北新干线的列车要开到东海道新干线，它必须能够被东海道新干线的 ATC 系统识别和控制，反之亦然。由于系统设计理念、技术标准和硬件配置的差异，这种兼容性通常不存在。例如，信号编码、轨旁设备读取数据的方式可能都不同。
3. 运营管理和安全考量
即使技术上能够做到一定程度的兼容，运营和安全也是关键的制约因素：
最大化运营效率： 东海道新干线是世界上最繁忙的铁路线之一，高峰时段列车班次非常密集。允许外来车辆（尤其是性能参数不同的）进入，可能会干扰原有的精确时刻表，降低整体运输效率。
安全冗余和标准： 新干线以其极高的安全性著称。为了维持这一水平，每一条线路都经过严格的设计和测试，所有运行车辆也必须满足该线路的最高安全标准。跨线运行意味着车辆必须同时满足两条线路的安全标准，这极其困难。任何一个不兼容的环节都可能成为潜在的安全隐患。
维护和检修： 不同车辆型号和线路有不同的维护检修需求和标准。如果列车在非设计线路运行，其维护保养的责任和流程会变得复杂。
4. 历史发展路径
两大战线从一开始就是独立发展起来的：
东海道新干线 (1964年开业)： 作为日本第一条新干线，它奠定了高速铁路的基础。其设计和运营模式影响了后来的所有新干线。
东北新干线 (1971年开始建设，1975年部分开通，1982年全线开通部分区段)： 在东海道新干线成功之后，日本开始规划建设连接北部地区的新干线网络。由于东北地区的地形特点和发展需求，其设计在某些方面继承了东海道新干线的同时，也根据新情况进行了优化。
这种独立发展路径导致了各自的技术标准和基础设施建设的差异，而没有预设为跨线直通设计。虽然在同一站（如东京站）内，不同新干线线路的站台是相连的，但这种连接仅限于旅客换乘，而非列车的物理轨道路线连接。
总结
东北新干线和东海道新干线在东京站不能直通，根本原因在于它们在车辆标准（尤其是电力系统频率和电压）、信号系统、运行控制系统以及轨道设备等方面存在显著的兼容性问题。这些差异是由于它们在不同的历史时期、为不同的地理环境和运营需求独立设计和建设的。即便技术上可以通过复杂的改造实现部分兼容，但考虑到运营效率、维护成本和至关重要的安全因素，这种直通并不实际，也违背了新干线系统追求极致安全和效率的初衷。旅客在东京站需要进行换乘，这正是不同新干线线路之间明确的界限。
网友意见
1.首先跨过东京的广域需求极小，历史上只有在1970年代短暂的开过名古屋~青森的临时急行，开了两年就停了。大阪对东北走北陆本线，也不需要绕到东京来。
2.其实最开始东京站设计还是可以直通的，像这样。
以今天的角度看只有8条到发线似乎少了一点，但是当时的饼画的是上越·北陆进新宿站，北有乐町还有成田·中央新干线可以分流东海道，所以能力上似乎还是能接下来车的。
但是在1973年发生石油危机之后，大型基建投资被削减，画不起饼了。
接着1975年山阳新干线博多开通，日本国铁经过计算为了实现5-5运行图(一小时5班光和5班木灵)，东海道·山阳就需要用掉6条到发线，另外东海道线路容量也已经十分紧张(1973年时最大密度区段达102对)。那么国铁思考了一下，认为东北过来的车还是不要开进去添乱了，留条到发线给临时运转直通就行了，就变成了这样——
如上图这时的设计还是有一条到发线共用的。国铁分割以后，JR东海表示现在东海道的车增发的更多了，为了保证正常运转，不可能跟你东日本共用到发线，当然别提直通了。
官僚和JR讨论一番以后决定，取消直通线，由两家JR自己“开业以后自行判断”是否需要直通，就变成了东海道单独3面6线，东北1面2线的场景。
当然两条到发线肯定是没法大量接车的，所以1997年上越新干线开通时候东日本又从既有线挪了两条到发线，把中央本线赶到了地上三层，就形成了东京站今天的格局。
至于两家JR自行判断的结果，那就是不直通了呗~当然2027年中央新干线开通以后说不定是有可能再恢复直通的。
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