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新干线300系电力动车组，东海道、山阳新干线的第三代的车辆，是东海旅客铁道（JR东海）和西日本旅客铁道（JR西日本）使用的新干线车辆，行走于东海道、山阳新干线，于1992年3月开始投入服务。

300系是首款服务希望号（のぞみ，Nozomi，意思是“希望”）班次的新干线列车，其最高运行速度达270km/h（测试时为325km/h）。
1990年（平成2年）东海旅客铁道（JR东海）订购的量产先行试制车（J0编组，后来量产化改造为J1编组）登场，之后量产车（J编组）由1992年（平成4年）到1998年（平成10年）间制造。另外，1993年（平成5年）制造的列车替换1975年（昭和50年）3月因新干线延长至博多站后而合并制造的0系。量产车外型由手钱正道、户谷毅史、松本哲夫、木村一男设计。
为了实现稳定而高速的运行，车体进行了空气动力学性能的提升及轻量化改进，由东京站至新大阪站仅需要2小时30分。此后，1993年3月18日，“希望号”的运营区间延长至博多站，西日本旅客铁道（JR西日本）引入相同规格的300系（F编成）9组列车，东京站-博多站间仅需要5小时4分。
截至1998年停产为止，300系共制造了70组、1120辆，包括J编组61组、976辆和F编组9组、144辆，J编组中在500系制造结束后落成的编组之外，J52之后的编组在700系的量产先行试制车C1编组落成之后竣工。此外，1号量产车J2编组比100系G编组中的最终增备编组G46编组先落成，但G46编组先报废了。
1999年后，随着700系的量产和100系开始报废，“希望号”的运用逐渐让给了700系，改为“光号”和“回声号”。为置换本系列而开发的N700系自2007年开始量产，300系因而开始了报废进程，相应的“光号”和“回声号”由从“希望号”撤下的700系（一部分为N700系）充当。

超级光号
“希望号”的原型为“超级光号”，其开发历程可以追溯至1988年1月在JR东海内部设置的“新干线速度提高计划委员会”，该委员会于同年1月28日第1次发表该提速计划项目。该委员会是在100系开发项目后继续进行300系的研发探讨的。

270km/h
“希望号”的目的是为了要尽可能快地联系东京站及新大阪站之间的交通，当时所设定的竞争对手为飞机。在两地间航空机飞行所需的时间虽仅需1小时，但从市区到机场间的交通移动却相当耗时。为了能与航空对抗，因此拟定的策略便是若列车能控制在2小时30分到达或许能达到与航空竞争的目标。“希望号”在推出当初的广告标语是：“足够应付上午9点的会议”。
经过对线路设备等各方面的探讨，列车营运速度被设定在270km/h。

车轮轴重在11.3吨以下
第一代新干线0系的最高速度是220km/h，车轮轴重为16吨（1辆64吨）。开发300系当时，为了将其在270km/h行驶时列车噪音和振动情况控制在与0系于220km/h行驶时同样的程度，故而考虑对车辆进行轻量化。为此，便取下0系列车部分车厢的电动机和电阻器等行车机器，改造为无动力车厢（拖车）以进行轻量化，再将这些车厢夹在列车编组中间，于1988年5月24日至6月3日之间在滨松站至名古屋站间进行试验行驶。该节无动力车厢的车重是44吨。之后分别改以56吨的空车及装满水的64吨的车厢来做试验。
因为0系的最高速度就如同上面所述为220km/h，根据实地试验所得的数据计算得出，若车轮的轴重设定在11.3吨（车重45吨）以下就能达到在270km/h运转之下能维持不超过现行的车辆在220km/h运转之下的车辆振动值。自300系以后，在东海道、山阳新干线行驶的车辆，车轮轴重的设计均以11.3吨以下为目标。

地面设施的改良
东海道新干线上半径2500米（R2500）的弯道较多，原本的弯道路线设计超高量是180mm，不过，随着300系开始运转，弯道路线超高量则变更为200mm。同时，在半径3000米（R3000）的弯道上，路线超高量从150mm变更为180mm。这项改善工程使得这些区间的最高速度能够提高至255km/h。东海道新干线整体有约1/4（120km，上行和下行线共计240km）的路段实施了这项弯道路线超高量的变更工程。
由于与以前车辆的最高速率不同，ATC也进行了相应改良。首先，为使ATC能够对应270km/h的高速运转，ATC信号的频率种类也增加为2种，并新增了高速对应的信号，不过，是在不影响原来的单一频率信号传送方式的基础上加以改良的。加上在安全性的方面重新考虑之后，将闭塞区间的长度从以前的10km缩短成8.5km。这些改良使得300系能在旧有的列车运行图高速化后运行。
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车身结构
车身首次采用铝合金单皮层构造，车身质量6.0吨，较首款使用铝制车身的营运用新干线列车200系的8.5t相比减少了2.5t，轻量化效果明显。为了达到降低空气阻力的效果，车辆横截面积减小，车体高度比100系降低了约40厘米。同时，为降低行驶过程中的风切噪音，驾驶室周边采用了平滑设计，与下部裙板构成一体。此外，为了降低车辆重心，将300系之前的新干线列车采用的置顶空调移动至车体底部，因此，空调出风口重新设计为通过窗间的柱子内的管道送风。与此同时，侧窗再度缩小（普通车上下660毫米×高780毫米），窗框高度由100系的855毫米降低至710毫米。
初期的车辆（J1-J15、F1-F5编组）为了使空气阻力降低，所以采用了关门时与车体齐平的内塞拉门，但因结构复杂故障频繁，加之成本问题及未达到明显的降低噪音效果，而自1993年的首列增备车J16编组开始改为通常的推拉门。此外，100系为止的新干线采用与车顶平行的遮雨板也被省略，仅设置在车门上方。这也成为包括东日本旅客铁道（JR东日本）的新干线列车在内的后续新干线车辆的主流配置。

电源控制装置
除了主变压器将来自架线的25kV单相交流电降压之外，还有主变频器装置将单相交流电转换为直流电，再转化为三相交流电作为交流电源驱动主电动机。故300系也是首款使用交流牵引电动机的载客新干线列车。
采用M1+T+M2组合，M1车（315型、325型）搭载了主变频器装置、辅助电源装置，M2车（316型、322型、326型）搭载了主变频器装置，T车（319型、328型、329型）搭载了主变压器、集电装置、空气压缩机。为了使车体底部变得平滑以减低噪音、防止积雪，车底下方的机器按不同类别放置，并设置了简易盖板。
主变压器（TTM2，WTM204）为强制风冷式，容量2,900kVA。
主变频器装置（TCI1，WPC2）由GTO元件两个PWM变流器+一个VVVF逆变器构成。GTO元件开关频率低，因此发车与停车时能听见电动机发出明显的磁励音。
主电动机（TMT1 - TMT5，WMT203)为鼠笼式三相电动机，每节动力车辆配备4台。持续额定功率300千瓦，交流电动机的使用较采用直流电动机的100系相比输出功率高出约30%，质量却减少一半，一定程度上对全车的轻量化做出了贡献。
300系是首款采用了VVVF逆变器控制的再生制动的新干线列车，制动性能得以强化，但未装备电动机的拖车无法实现再生制动，故而装备了涡电流制动设备。因为车体轻量化使得编组重量中乘客重量的比例增加，本系制动控制加装了负重补偿装置。
不过，虽然使用铝合金车体而实现了轻量化，但是拖车的涡电流制动设备比电动机重，加之其装有设备中最重的主变压器，使得拖车的重量比电动车重。之后开发的500系因全列车为电动车故无此顾虑，700系则通过制动装置的轻量化及机器配置的最佳化达到电动车与拖车重量均等。
正因为动力车的分布问题，加上全列车两支受电弓均设于非动力车厢，故300系成为了首款采用车顶的总线（busbar）作为把动力传送至整组列车的新干线车款。
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转向架
本车的转向架以日本铁路综合技术研究所（JR总研）开发的9023EF型转向架为基础，也是新干线车辆首度采用无承梁转向架，不仅重量减轻，还兼具优良的曲线通过性能。为了提高列车在时速270km行驶时的稳定性，轴箱的支撑方式由0系新干线以来所用的IS式改良为圆柱橡胶并用式。为了达到轻量化的目的，车轮的直径由910毫米缩小至860毫米，车轴改为中空式。同时，转向架不留边框，框架改用高张力钢材，轴箱、齿轮箱使用铝合金材质。与100系一样采用WN平行万向节驱动方式。
转向架型号为M车TDT203型（3000番台WDT203型），T车TTR7001型（3000番台WTR7001型）。重量为TDT203型6,689公斤，TTR7001型6,914公斤，较100系DT202型的9,800公斤和TR7000型的9,225公斤大大减轻，实现轻量化。

集电装置
最初，车辆的集电弓为三组组合了大块挡板的交臂式受电弓（TPS203型）（第6、9、12号车厢，博多方向）。为了抑制集电弓离线产生电火花，在车厢顶部采用特高压引通线将其与各电气单元连接起来。各车辆之间的特高压引通线通过电缆接头连接。行驶时，为了降低噪音仅使用后部两个集电弓，但在实车试验行驶中发现在隧道内由于集电弓挡板的影响车厢会左右摇摆而降低乘坐舒适度，依据试验结果，从1995年（平成7年）8月起撤去车辆中间的集电弓并改变了车辆前后集电弓挡板的形状。随后，在700系下线的1998年（平成10年）度增加的预备车J59-J61编组自下线之时，其特高压引通线就改成与700系同样的以4节车厢为单位的电缆接头（cable head）式。1999年（平成11年）度，为推广700系所使用的降噪技术之成效，现有编组的集电弓也改为单臂式集电弓加上绝缘碍子罩和直接接头（除J59- J61编组），故所有300系均为单臂集电弓。
TPS203型
折叠高度：65mm
正常使用高度：575mm
正常向上力：5.5kg
总装重量：140kg
J编组和F编组在外观上的识别方法为集电弓罩（J编组灰色，F编组白色）及JR标志的色差，F编组车身下部追加了供升降千斤顶受力用的凹陷设计。

车厢配置
该车以16节车厢为一个编组，第8-10号车为绿色车厢（一等座车，グリーン車），其余为普通车厢（二等座车）。与100系不同，该车并未配置双层车厢及一等包厢。
绿色车厢的座椅排列为2+2，与100系一样每个座席都有阅读灯及通过耳机接收的音频服务。
普通车厢采用3+2的座席排列，座席前后间隔和100系一样是1,040mm。本系列从量产车起3人座席侧的中间座位（B席）的有效宽度较靠窗侧和通道侧座位的430mm多了30mm，为460mm。此外，自本系列起取消了餐车，取而代之的是在11号车厢内设置了兼具车内售货准备室功能的“贩卖部（service corner）”，但随着车内售货服务的完善，“贩卖部”于2003年9月起被废止。除J1编组之外，列车定员为绿色车厢200名和普通车厢1,123名，共1,323名，这在此后也成为东海道新干线车辆的标准定员。另外，J编组为棕色系配色，F编组为灰色系配色，也能据此区分。J编组和F编组的不同之处还在于，普通车厢座位几乎同色（靠背上的短毛绒材质颜色有区别），绿色车厢座位来说，在头枕、音量开关和阅读灯开关配置、阅读灯的设计、靠背后部的袋子的设计等处存在差异。
车厢内采用间接照明。这是为了实现在车体横截面缩小车身高度降低的情况下而又能扩大室内高度而采取的相对合理的方式（该车车体高度由100系的3,800mm降至3,650mm，降低了150mm，而室内高度却由2,100mm扩大了40mm至2,140mm）。
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前照灯、尾灯
沿革旧日本国有铁道（JNR）时代0系以来的特点，采用前照灯和尾灯使用同一灯泡，通过不同颜色的玻璃板转换切换首尾状态，这一传统结构仅持续到本系列，500系之后的新型新干线列车采用灯丝结构的前照灯和发光二极管的尾灯，将两者完全分离。

“希望号”试验列车J0编组，于1990年3月8日分配在东京第二车辆所，于1990年创造303km/h的记录，1991年（平成3年）2月28日凌晨创下了325.7km/h的记录，更新了12年以来961型的国内最高速度记录。该车有着与往后登场的量产车辆不同的外表：
1、车顶高度，与量产车辆3,650mm相比，J0编组为3,600mm
2、车头驾驶室玻璃的形状不同
3、车头两侧下面接近车轮转向架之处有膨胀突起
4、前面头灯的玻璃有棱角、较不平整（量产车辆较带有着圆滑感）
5、前面车裙分割线的差异
6、侧面车窗的高度较高
7、驾驶台窗户玻璃上部的把手型式不同（J1编组为横向，量产车辆为纵向）
不仅如此，在登场的时候其外表有所改变，如以下所述：
在连结器盖与前面的头灯有连为一体的银色装饰带（量产车辆为灰色涂装）
侧面带子的颜色不是现在量产车辆的青20号，而是水色（量产车辆和以往列车一样为青20号）
象征性标记被标示在车辆侧面上
J0编组登场当初因为东海道新干线采用BT馈电方式，受电弓在各单元各1节车厢，总计5节（第3、6、9、12、15号车厢）装载，不过，在1991年转换成AT馈电方式之后，即撤去了第3、15号车厢的受电弓，只留下了其中3节车厢的受电弓，其中第9号车厢的作为预备用，因此使用受电弓的车厢缩少至2节。此后，在第9号车厢的受电弓也撤去了，最终则改为和700系相同型式的单臂式受电弓和受电弓盖板。
在J0编组的第7号车厢有类似设置于100系的自助食堂，量产车辆改造后被撤去。

车辆退役
300系J1编组已于2007年3月28日报废，并于4月1日除籍。该组列车的第1-15号车厢已于4月底拆毁，现余下第16号车厢保存在JR东海的滨松工场内，之后则送至JR东海磁悬浮铁道馆内供展示之用。
而之后则继续量产车辆的报废，在2007年度前半年部分以J2、J14、J19等3编组成为第一批报废的对象，同年度后半年则以J3、J4、J6、J8、J11等5编组成为第二批报废的对象。
而列车报废程序依次被进行，2008年度结束之前J编组有20组报废，在2009年4月时J编组的在籍数量则有41编组(J20～J26、J28～J61编组)，J编组在N700系增加之后将全部依次报废。
根据2010年5月4日的一部分报道，JR东海保有的300系24编组384辆，预定在2012年3月之前完全报废(2010年4月末)，不过，JR东海并没有正式发表。