miniaturadeimagen|448x448px|Tren de alta velocidad frente al monte Fuji thumb|450px|upright=2|Líneas de alta velocidad en Europa. thumb|450px|upright=2|Líneas de Alta Velocidad en Asia. Alta velocidad ferroviaria (AVF) es el sistema de transporte por ferrocarril en la que tanto el material rodante como la infraestructura ferroviaria están diseñados para que los trenes puedan circular a velocidades superiores a 250 km/h .
Dependiendo de la velocidad a la que circulan los trenes, se denominan líneas de alta velocidad ó líneas de altas prestaciones a las líneas ferroviarias que tienen unas características técnicas superiores a las de las líneas convencionales.
Japón y varios países europeos llevan unos treinta años realizando grandes inversiones en ferrocarril de alta velocidad para unir sus principales ciudades. La atención prestada a los trenes rápidos que superan los 200 km/h (el primero fue el italiano ElettroTreno ETR 200 en 1939) viene justificada por la necesidad de aliviar la congestión del tráfico aéreo y por carretera, a la vez que se reducen los costes de explotación y la contaminación.
Hace ya más de medio siglo que se sabe que algunos trenes corrientes podían alcanzar velocidades del orden de 300 km/h aplicando mayor potencia de tracción. Pero estas enormes velocidades se consideraron de aplicación imposible porque los coches dañaban seriamente las vías y su conservación requería mucho esfuerzo, siendo excesivamente caro.
Definiciones de alta velocidad La propia UIC habla de «definiciones» y da un significado amplio y general; concretamente solo menciona velocidades superiores a 250 km/h para líneas de nueva construcción o 200 km/h para líneas reformadas. Según la definición española (ADIF AV) y europea se considera alta velocidad siempre que se cumplan algunas de estas características:
Redes: el sistema ferroviario español que forma parte del sistema ferroviario transeuropeo de alta velocidad incluye: Líneas especialmente construidas para la alta velocidad, equipadas para velocidades por lo general iguales o superiores a 250 km/h. Líneas especialmente acondicionadas para la alta velocidad equipadas para velocidades del orden de 200 km/h. Líneas especialmente acondicionadas para la alta velocidad, de carácter específico debido a dificultades topográficas, de relieve o de entorno urbano, cuya velocidad deberá ajustarse caso por caso. Esta categoría incluye también las líneas de interconexión entre las redes de alta velocidad y convencionales, los tramos de estación, el acceso a las terminales, almacenes, etc., que son recorridos a velocidad convencional por material rodante de «alta velocidad».
Vehículos: el sistema ferroviario español que forma parte del sistema ferroviario transeuropeo de alta velocidad engloba los vehículos concebidos para circular a: Velocidad de 250 km/h como mínimo en las líneas especialmente construidas para la alta velocidad, pudiéndose al mismo tiempo, en las circunstancias adecuadas, alcanzar velocidades superiores a los 300 km/h. Velocidad del orden de 200 km/h en las líneas anteriores, en caso de ser compatibles con las posibilidades de esas líneas. Vehículos concebidos para funcionar a una velocidad máxima inferior a 200 km/h que posiblemente vayan a circular por toda la red transeuropea de alta velocidad, o por una parte de esta, cuando sean compatibles con los niveles de rendimiento de dicha red, que deberán reunir los requisitos que garanticen un funcionamiento seguro en esa red.
Hay que tener en cuenta que dependiendo las diferentes características los requisitos técnicos son muy diferentes a pesar de que todos ellos se denominen «alta velocidad».
Diferencias de criterio entre Adif y UIC Así, al no haber ni definiciones ni características técnicas exactas, en España en 2020 la UIC considera de alta velocidad a las líneas o tramos Zaragoza-Huesca, Ourense-Santiago y Sevilla-Cádiz mientras que Adif no lo hace; mientras que Adif sí considera el tramo Valencia-Vandellós del Corredor Mediterráneo de alta velocidad mientras que la UIC no lo considera así. Por ello, la diferencia de 3.330 km por parte de la UIC y 3.402 km por parte de Adif.
Mientras que Adif y UIC sí consideran alta velocidad la Variante de Pajares, Y vasca, el tramo La Coruña-Vigo del Eje Atlántico y a la futura línea Madrid-Extremadura que no cumplen íntegramente los criterios de la UIC. Estos casos serían similares a ciertas excepciones, siendo lo más extremos cuando la UIC considera de alta velocidad al Corredor Noreste de Estados Unidos, donde comparte vía con trenes de cercanías y de mercancías, o a los Mini-Shinkansen, antiguas líneas de vía estrecha adaptadas al ancho estándar y donde la velocidad máxima es de 130 km/h.
Características de la alta velocidad ferroviaria Al tratarse de vehículos y vías férreas desarrolladas de forma unitaria, las velocidades que alcanzan estos ferrocarriles requieren técnicas específicas, en cuatro aspectos básicos.
Las instalaciones
Las vías deben tener unas curvas con radios superiores a los convencionales, como mínimo 3000 o 3500 metros, Cuando lo normal en una línea convencional el radio de las curvas sea de hasta 500 metros. Los túneles tienen una sección considerablemente mayor que en las líneas convencionales, para evitar los efectos aerodinámicos debidos al cruce de trenes a velocidades relativas de 500 km/h.
La estructura del tren
Como las locomotoras de las líneas de alta velocidad son capaces de superar los 250 km/h, los trenes de alta velocidad son composiciones indeformables en las dos cabezas motrices, una en cada extremo (es decir, que no se pueden separar unos coches de otros como en los trenes convencionales), y encuadran un número determinado de remolques.
Un tren pesado somete a las vías a mayores esfuerzos que un tren ligero, aumentando en consecuencia los costes de mantenimiento y el consumo de combustible; para proteger las vías los trenes rápidos han de pesar lo menos posible. Para reducir el peso se toman diferentes medidas: Se fabrican los coches con materiales más ligeros, lo que ha permitido fabricar cajas de dos pisos que no pesan más que los de un piso. Los motores de tracción se han aligerado sin sacrificar la potencia gracias a nuevos diseños y a la utilización de materiales más ligeros. Los transformadores, que tienen la misión de suministrar diferentes voltajes y potencias para los motores, son de las partes más pesadas del tren; la construcción de transformadores con láminas de aluminio y de acero aleado con cobalto en lugar de hilos de cobre ha permitido reducir su peso de 11 a 7,5 toneladas.
La señalización de la línea
Debido a las altas velocidades a las que se circula no son visibles las señales convencionales y se requiere la visualización de las indicaciones de velocidad en la cabina del maquinista. Sofisticados sistemas de control, como el ERTMS, vigilan el estricto cumplimiento de todas las órdenes de circulación que se transmiten al maquinista. Los maquinistas están en contacto permanente con el puesto de control mediante equipos de radio, como el GSM-R para recibir y comunicar cualquier orden o consulta que requieran.
La mecánica del tren
Al aumentar mucho la velocidad del tren aumentan también las vibraciones producidas por el contacto de las ruedas con los railes, este problema se puede solucionar de dos maneras: Se recurre a separar más la distancia entre los bogies que la que tienen en los trenes convencionales, consiguiendo así una mayor estabilidad. Se instalan sistemas que inclinan el tren para que realice el seguimiento de las curvas, de esta manera los coches pueden pivotar sobre los bogies e inclinarse para contrarrestar las fuerzas que actúan sobre el tren y los pasajeros. El sistema de frenado es asimismo más potente de lo común y emplea diversos sistemas: El propio motor de tracción que actúa como generador de corriente utilizando la energía que desarrolla el tren de tal manera que reduce la velocidad a medida que va produciendo energía eléctrica, la cual a su vez puede ser devuelta a la línea de alimentación pasando por catenarias aéreas para alimentar a otros trenes que circulen por la misma línea o bien para la regulación de la temperatura ambiente u otros usos del propio tren. También se usan frenos convencionales de disco, de alta potencia y, en algunos casos, frenos por zapatas. El sistema de suspensión utilizado es doble y se revisa de manera especial, ya que si bien las líneas de alta velocidad no tienen apenas defectos en las vías cualquier posible irregularidad, por pequeña que sea, tiene una repercusión importante a la velocidad que se van a recorrer. El sistema de suspensión doble anteriormente comentado es una mezcla de suspensión neumática y de muelles de acero.
Japón: primeras líneas de Alta Velocidad
Antecedentes de la Alta Velocidad Ferroviaria Japón fue el primer país en construir vías férreas especialmente dedicadas para la alta velocidad. Debido a la naturaleza montañosa de gran parte del país, las líneas existentes presentaban un ancho de vía estrecha (1.067 mm), las cuales no podían ser adaptadas a velocidades superiores, además de un gran tráfico que impedía agregar más trenes. Por lo que Japón tenía una mayor necesidad de implantar un nuevo sistema ferroviario respecto a otros países, ya que los sistemas ferroviarios existentes en el resto de países tenían un potencial de mejora mayor que en Japón.
El nombre Shinkansen, el conocido como tren bala, se usó formalmente por primera vez en 1940, en una propuesta de línea de pasajeros y mercancías de ancho estándar entre Tokio y Shimonoseki, usando locomotoras eléctricas (siguiendo el modelo del italiano ElettroTreno ETR 200) y a vapor a una velocidad media de 150 km/h (un incremento de 50% sobre el tren más veloz de esa época), y con velocidades máximas de 200 km/h (más del doble de la velocidad del tren japonés más rápido de aquel entonces). A lo largo de los tres años siguientes, el Ministerio de Transportes esbozó planes más ambiciosos para extender la línea hasta Pekín (a través de un túnel hasta Corea) y hasta Singapur, y construir conexiones al Ferrocarril Transiberiano y otras líneas asiáticas, ya que en aquella época Japón era una potencia colonial en toda la costa asiática oriental. Estos planes se desestimaron oficialmente en 1941, por la entrada de Japón en la II Guerra Mundial.
Con el fin de la II Guerra Mundial, y con la derrota de Japón en el año 1945, los trenes de alta velocidad fueron olvidados durante algunos años. Sin embargo, a mediados de los años 50, la línea principal de Tōkaidō entre la capital y Osaka ya estaba operando a su máxima capacidad, y el Ministerio de Transportes decidió reabrir el Proyecto Shinkansen. La aprobación gubernamental llegó en 1958, y la construcción del primer tramo de la Tōkaidō Shinkansen entre Tokio y Osaka se inició en 1959. Gran parte de la construcción fue financiada con un préstamo de 80 millones de dólares del Banco Mundial. En 1962 se abre en Odawara un tramo para pruebas del material rodante, que hoy forma parte de la línea principal.
El Tōkaidō Shinkansen fue inaugurado el 1 de abril de 1964, justo a tiempo para la celebración de los Juegos Olímpicos de Tokio 1964. Fue un éxito inmediato, llegando a la marca de los 100 millones de pasajeros en menos de tres años, el 13 de julio de 1967, y a los mil millones de pasajeros en 1976. Para la Expo '70 de Osaka se introdujeron dieciséis nuevos trenes.