日本の鉄道の現代化

1988年の瀬戸大橋と青函トンネルの開通（一本列島）で鉄道連絡船に乗り換えることなく四国や北海道に直接渡る事が出来るようになり、鉄道の利便性は向上した。その中で前者は到達時間の短縮によって大幅な旅客増を実現したが、後者については旅客増はほとんど無く貨物輸送の強化に貢献したのみであった。自家用車の普及は鉄道を利用する通勤客や買い物客の減少を招き、地方の普通列車の乗客は通学生や老人が目立つようになっている。

一方東京周辺や京阪神地区などの大都市圏では、鉄道は到着時刻が正確で道路の渋滞に左右されないので通勤・通学分野で圧倒的なシェアを保っている。これらの大都市では鉄道による輸送力強化が続いており、例えば大阪では1990年に大阪市営地下鉄長堀鶴見緑地線が鉄輪式リニアモーター地下鉄の第一号として開通し、東京でも翌年リニア方式の都営地下鉄大江戸線が運行を始めた。東京地区の地下鉄への相互乗り入れは「地下鉄を挟んで別々の鉄道が相手側まで乗り入れる」のが一般化するほどになった。名古屋や京都の地下鉄でも私鉄との相互乗り入れが見られるようになった。

また地下鉄よりも輸送力の小さな公共交通機関として新交通システムの増設が続いている。1981年に神戸のポートライナーと大阪のニュートラムが走り始めた後、日本各地に建設された。東京の「ゆりかもめ」はお台場などの人気スポットを経由するため高い乗車率があるが、利用客の動向を読み誤った例もある。例えば名古屋近郊の桃花台新交通桃花台線は1991年に開業したが、利用客が増えず2006年に廃業を余儀なくされた。

技術革新
この時期鉄道車両の高速化やメンテナンス性向上において、技術的に重要な改良が行われた。車体傾斜車両の技術革新と、電気列車における電子制御（可変電圧可変周波数制御通称VVVF制御）の進展である。特に後者はJR私鉄を問わず新製される電車や電気機関車の標準システムとなっている。

車体傾斜車両の技術革新
曲線区間を高速のまま通過する方式として、車体傾斜車両（俗にその一方式である「振り子式列車」と呼ばれる）がある。国鉄の車体傾斜車両は1973年（昭和48年）に中央本線に登場した381系電車があるが、それ以後技術的な進展が無かった。381系電車は自然振り子方式で、列車がカーブに入ってから遠心力で車体が傾き始める機構であり、この傾斜の遅れが快適性を損なっていた。この改善策としてカーブに差し掛かるタイミングに合わせて機械力で車体を傾斜する強制車体傾斜方式がある。

1989年（平成元年）にJR四国を走り始めたTSE（量産車は2000系気動車）は、自然振り子方式と強制車体傾斜方式を組み合わせた制御付き自然振り子式気動車特急で、エンジンの反トルクによる不要な揺れや、トルク伝達時にプロペラシャフトが振り子運動を阻害すると言った液体式気動車特有の問題を克服し、土讃線や予讃線の大幅なスピードアップを達成した。引き続きJR北海道のキハ281系気動車が1994年（平成6年）から営業運転を開始し、道内各都市間の到達時間の短縮を行った。

電車ではJR東海の383系電車「ワイドビューしなの」が制御振り子+自己操舵台車を採用して1995年（平成7年）から営業運転を行っている。その後旅客会社6社全てが制御振り子式の新型特急を登場させたが、車体傾斜車両への取り組みは各社の事情によって進捗度が異なる。例えばJR東海は「しなの」に使用する381系を全て383系に切り替えたが、JR西日本は新形振り子電車の283系電車を開発し、紀勢本線に投入したものの、充分な増備をしないまま旧式の381系電車を2015年（平成27年）10月まで併用、伯備線の「やくも」も381系のままである。

振り子式以外に実用化された車体傾斜方式として、枕バネ用の空気バネを利用した強制車体傾斜方式がある。自然振り子方式と同様に1960年代から研究されてきたが、制御技術の進んだ近年まで実用化できていなかった。この方式はJR北海道が1997年（平成9年）に運用開始した201系通勤型気動車での初採用以降、同社や私鉄の特急車両の高速化、新幹線車両の更なる高速化へと利用が拡大している。

JR北海道の制御付自然振り子式気動車は1995年（平成7年）にキハ283系へと進化し、自己操舵台車の採用、変速機のクロースレシオ化、最大傾斜角度の増大などにより、特に帯広以東に線形の良くない箇所を抱える根室本線での高速化を果たした。さらにJR北海道は、制御付自然振り子装置に空気バネによる車体傾斜装置を組み合わせ、動力方式もモータ・アシスト式ハイブリッドとしたキハ285系を開発し、量産先行車にあたる3両編成1本が2014年（平成26年）に完成した。これによりさらなる高速化を目指す計画であったが、相次ぐ重大インシデントと社員の不祥事によって国土交通省から再三にわたる特別保安監査を受けたことで、従来技術のまま安全対策に注力する経営方針へと変更されてキハ285系の量産計画は中止となり、落成した先の3両も使いみちのないまま2015年（平成27年）に廃車となった。

電車制御の電子化
電車や電気機関車は誕生以来動力として「直流電動機」を使用し、その制御には複数の電動機と多数の抵抗器を繋ぎ変えて電動機に流れる電流を制御する「抵抗制御」という方式を採用していた。直流電動機は荷重の変化や回転数の変化に対する許容幅が広く電動車に適した電動機であるが、重要部品である電機子が回転により物理的に磨耗するため定期的に清掃や部品交換等のメンテナンスが必要であることが難点。また抵抗制御もカム軸により電気接点をオン・オフするため経時劣化が避けられず定期メンテナンスを必要とする上に抵抗器による電気のロスが避けられない。

1968年に営団地下鉄で試作された6000系電車は、抵抗制御をやめて電動機に流れる電流を半導体素子の働きにより無接点で電子的に制御するサイリスタチョッパ方式を採用し、運行コストとメンテナンス性を改善した。このサイリスタチョッパは大別して主電動機に直巻電動機を使用しつつ、電動機の電機子に流れる電流をスイッチングする電機子チョッパ制御と、複巻電動機の分巻界磁に流れる電流をスイッチングする界磁チョッパ制御、分巻電動機の電機子と他励界磁を共に高周波スイッチングする4象限チョッパ制御の3種が存在し、前2者が先行した。界磁チョッパは高速電車への回生ブレーキ機能の付加に適して東急・京王・近鉄・阪急等の大手私鉄各社に1970年代以降大量採用され、電機子チョッパは中・低速域での高加減速を繰り返し、主回路から抵抗器を追放できることによるトンネル内の温度上昇抑制や省エネルギーが大きなメリットとなる各都市の地下鉄電車で1970年代前半以降標準的に採用され、同じく高加減速運用に充当される阪神の「青胴車」と呼ばれる各停用電車にも改造および新造で導入され、それぞれ省エネルギーに大きな威力を発揮した。また、これらを統合した4象限チョッパは営団地下鉄や一部の新交通システムで採用され、続くVVVF制御への橋渡しとなった。

電車駆動システムの本格的な電子化は、電動機に「かご形三相誘導電動機」を使用し、「可変電圧可変周波数制御」(Variable Voltage Variable Frequency:VVVF)方式で電動機を動かすことにより達成された。この電動機の回転速度は入力される交流電流の周波数に比例し、出力は電圧によって制御できる。また電機子のような磨耗部品が無いためメンテナンスを大幅に軽減できるという利点がある。「可変電圧可変周波数制御」方式とは、大容量のインバータにより適切な周波数・適切な電圧の交流電気を発生させて電動機を動かす方式で、電力ロスが少ない上に物理的な電気接点を持たないためメンテナンスが少なくて済むという特徴がある。

この方式を日本で最初に採用したのは電気容量が少なく、軌道回路が存在しないために誘導障害が問題となりにくい路面電車で、1982年の熊本市電8200形である。本格的な電車に採用されたのは1984年の近鉄1250系であり、これは世界最初の大型電車への採用となった（最初の車両は試作車的な存在であり量産は1987年から始まった）1990年代に入るとJR東日本とJR西日本でVVVFインバーター制御による通勤電車の試作・量産が始まった。新幹線では、1990年に試作車が完成し1992年から営業運転に入った「のぞみ」用の300系電車がVVVFインバーター制御を採用して、軽量化と高速化を達成した。在来線特急もJR西日本の681系電車「スーパー雷鳥」が1992年から営業運転を始めている。その後新たに設計される電車や電気機関車は大半がVVVFインバーター制御を採用することになった。

鉄道の高速化
国鉄在来線や各私鉄は1970年頃までに決めた最高速度120 km/hを20年以上更新しなかった。しかし他の交通機関に対抗して乗客を確保するため、各鉄道会社は昭和の最後の頃から再度スピードアップに取り組み始めた。まず1988年に近鉄が新幹線から乗客を取り戻すために名古屋と難波を2時間で結ぶダイヤを設定し、「アーバンライナー」21000系電車を投入して（区間限定ではあるが）最高速度130 km/hで走り始めた。翌年JR東日本の651系電車「スーパーひたち」が130 km/h運転を開始した。この列車は日本の在来線で初めて表定速度が100 km/hを上回った。JR九州は1992年にビュッフェなどの乗客サービスを充実させた新型特急787系電車を「特急つばめ」としてデビューさせ、高速バスや九州内の航空便に対応した。

その後JR各社で上記技術的改良を取り入れた特急列車が製造され、130 km/h運転が広がった。特急車以外ではJR西日本の新快速が、1995年に投入された223系1000番台で130 km/h運転を行っている。例外としてJR西日本の681系電車が、新幹線に準じた規格で作られているほくほく線内で160 km/h運転を行っている。

また新幹線では、1992年から300系電車を使用した「のぞみ」が運行され、最高速度のアップと到達時間の短縮が達成された。その後登場した500系電車は更に速くなったが、スピードを重視しすぎて居住性が低下して乗客の不評を買ったため生産数は伸びず、その後は速度と居住性を両立させた700系電車に移行している。

新線建設とトンネル
JR移行時に新幹線の新規建設が一旦凍結されたが、その後需要に応じて延長・新設が計画され実行されつつある。しかし（国鉄時代と異なって）民営化したJRでは、開通後の採算性がきびしく問われるようになった。例えば山形新幹線では、コストの高い新線の建設をやめ、在来線を改良して（新幹線としては遅くなるが）在来線と併用可能にした。長野新幹線（通称）では新幹線の開業によって採算が悪化する並行在来線の信越本線の経営を、第三セクターしなの鉄道に移管している。また在来線・新幹線ともに新駅の建設については、建設費の一部または全部が地元負担になる請願駅とする場合が多い。

これら新幹線の建設や、常磐新線のような都市線建設について特徴的な点として「トンネルが多い」事が挙げられる。これは最新のトンネル掘削技術「新オーストリアトンネル工法」によって、トンネル工事にかかる時間と経費が激減した事により地価の高い土地を買って線路を地上に建設するより、トンネルを掘ったほうが安価に工事が出来るようになったために、トンネル区間が長くなってきている（出典 『トンネルものがたり』）。

事故防止
鉄道は自動車などに比べて事故率の低い輸送機関であるが、多くの乗客を乗せて運行しているため一旦事故が起こると被害が大きくなる。また原因についても事故数の多い踏切事故、1991年の信楽高原鐵道列車衝突事故や2005年のJR福知山線脱線事故のような運転・運用する人のミスや、2004年の新潟県中越地震の際に起こった上越新幹線脱線事故や、竜巻が原因と想定されている2005年のJR羽越本線脱線事故等千差万別である。鉄道会社は事故をなくすべく改善を続けている。

踏切事故防止
踏切事故防止のためには、踏切自体をなくして立体交差化する方法と、列車接近時に踏切内に人や車が入った場合に列車を止める方法がある。前者は抜本的な対策であるが実行するには多額の資金が必要。鉄道を渡る道路の混在緩和にも効果があるので、鉄道会社単独で工事することは少なく地方自治体と協力して実施している場合が多い。小田急小田原線や東武鉄道伊勢崎線では現在も工事が進行している。後者は踏切内に赤外線センサーを取り付け、遮断機が下りた後に踏切内に入ったものがあれば、接近列車に停止信号を送る設備が設置されている。

衝突時の運転士保護対策として、高運転台化や列車前頭部の強化（鉄板を厚くする）が行われている。

人為ミスの防止
人が起こすミスによる被害を防ぐためには、ミスを起こさないように訓練することと、人が（事故につながるような）間違った運転をした場合に機械側でそれを無効化する方法「フールプルーフ」がある。

運転の訓練は従来実車で行われてきたが、大手私鉄やJRでは実車に近い感覚で運転操作の訓練が出来るシミュレーターを開発し、運転手の養成に利用している。シミュレーターでは、実車では容易に経験できない条件も設定可能であるので教育訓練に非常に効果がある。

鉄道のフールプルーフとして自動列車停止装置（ATS）や、より高度な自動列車制御装置（ATC）がある。ATCは新幹線の基本技術の一つであるが、線路条件や外部の条件に応じて該当列車の速度を制御するもので設置や維持に高額のコストがかかる。日本では新幹線以外に輸送量の大きい都市部のJR各線や大部分の地下鉄、大手私鉄などで採用されている。ATSは赤信号でブレーキを掛けるだけの簡単なタイプからATCに近い機能を有するタイプまで様々あり、各路線の重要度に応じて設置されている。2005年のJR福知山線脱線事故ではATSグレードのミスマッチが指摘され、運転再開に際してはATSの改良が実施された。

災害への対策
台風のような大きな気象災害については気象情報の発達により事故につながることは殆ど無くなったが、ごく狭い範囲での突風や竜巻による事故は数年に1回程度発生している。鉄道会社は強風が予想される場所へ防風壁を設置したり、線路脇に気象観測装置を設置して突風を予想するなどの対策を行っている。

大規模な地震については、初期微動（P波）を関知して本振動（S波）が来る前に列車を止めるシステムが開発されている。1992年に（ユレダス）が東海道新幹線で稼動を初めて以来順次設置範囲が広がっている。ユレダスはP波検知の3秒後に警報を発するので、直下型地震でP波とS波が殆ど同時に到達した上越新幹線脱線事故の場合は効果が少なかった。対策としてP波検知の1秒後に警報を発するコンパクトユレダスが開発されて運用が始まっている。

現在と、未来への課題
JR発足後、JR各社は次第に独自の経営方針を見せ始め、バブル景気によって当初サービスの向上が図られ、民営化の成果が出たと評価された。しかしながら、バブル崩壊による大規模なリストラとともに次第にサービスは簡素化され、現在に至るまで、新幹線食堂車の廃止をはじめとする供食サービスの縮小、寝台列車の削減、ローカル路線の廃止など、サービス水準は低下しているとの声もある。

日本では膨大な旅客運輸需要がある一方、貨物運輸はそのほとんどがトラックによって担われ、モーダルシフトが叫ばれる一方、トラック業界の貨物の鉄道へのシフトはなかなか進んでいない。

また、福知山線脱線事故でクローズアップされたように、運用面の都合や効率を過度に追求した結果、合理化に伴う人員整理で、安全意識や人材育成が著しく等閑にされていたのではないか、との指摘もある。事実、新卒採用がなかった時期（余剰人員が問題になった1980年代 ）があるなど経営改善に偏重しすぎた面も見受けられた。これは、JRに先んじて合理化を行っている、私鉄各社にも同様に問題の種はあり、利益と引き換えに安全性を犠牲にするようなことはあってはならない。日本の鉄道は、依然安全性やダイヤ面で世界トップレベルであるとはいえ、その信頼性が揺らぐような事態は看過することができない。

しかしながら、安全への設備投資には莫大な費用がかかるうえに大抵の場合でその費用対効果は大きくないことが多く、都市部路線に限ってはJRや大手私鉄がホームドアや新型ATSなどの安全装置導入を推進する一方で、採算性の問題から設備投資はおろか老朽化した設備の検査すら覚束ないローカル線（銚子電気鉄道など）がある。

また、国鉄・JRから切り離された第三セクター型地方路線の問題とは別に、バブルの過渡期に、大都市で多く計画、開業する、国鉄・JRと関係しない形で発足した第三セクター型新都市交通の赤字問題も深刻である。楽観的な需要見込みにより建設されたが、予想ほど輸送需要が伸びず、未だ採算の目処すら立っていない路線も多く、通勤路線として建設されたものの廃止された新交通システム（桃花台新交通桃花台線）もある。

失敗例の一方、ゆりかもめ、つくばエクスプレス線のように、数少ないながら採算に成功しつつある第三セクターの新線もあり、計画と需要の見定めさえできれば、決して鉄道輸送自体が陳腐化したわけではない。ただ、全国的には、脱公共事業の流れ、そして根本的な財政悪化の影響で、各地の計画線の多くは計画撤回、もしくは変更が検討されている。莫大すぎる投資や、飽和状態の大都市沿線事情を鑑みれば、それもやむなしであろう。

なお、新幹線については、JR側が採算で難色を示している部分もあるにもかかわらず、経済効果を期待した地方の請願など政治上の都合で推進されている事情もあり（所謂「我田引鉄」）、鉄道全般の問題点とはやや趣が異なる。新幹線、整備新幹線を参照されたい。

いずれにせよ、20世紀の日本が、世界でも類を見ないほど鉄道と共に発展してきたのは事実である。広域交通が日本においては鉄道会社が不動産事業や住宅開発が行われ（良質な住宅供給に成功した地域もあるが鉄道会社の意図を超えた開発が行われ無秩序なスプロール化につながった例も少なくない）、あるいは小売・流通業を手がけて消費文化を作り出したこと、全国紙のような広域メディアの発行を可能にしたことなど、社会のあり方が鉄道と密接に結びついている例は多い。

他の交通機関との競争の更なる激化
国内航空が発達した結果、東京・大阪から北海道や南九州へ行く旅客はほとんどの人が飛行機を使うようになった。民間航空各社の割引料金が多様化し、東京・大阪間や大阪・福岡間では新幹線と航空機で一部拮抗した料金も見受けられる。北海道から九州まで日本全国に高速道路が網羅された結果、旅客は鉄道と高速バスの両者について到達時間と料金を比較して選択できるようになった。JR各社は昼間の特急列車をスピードアップして到達時間の面で高速バスに対抗したが、一方で他交通機関への競争力を失って利用客が激減した夜行列車は大幅に削減した。その後夜行列車はカシオペアやトワイライトエクスプレスのような、資金と時間にゆとりのある旅行客向けの列車のみが人気を博し、2010年代からは「ななつ星in九州」など富裕層をターゲットとしたクルーズトレイン型が主となっている。