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《新幹線戰士》（日語：シンカリオン，英語：Shinkalion，中國大陸譯作「進化利恩」，臺灣譯作「新幹線變形機器人」）是在日本動畫作品《新幹線戰士》系列中出現的巨大機械人。
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- 新幹線戰士 E5隼號（シンカリオン E5はやぶさ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：100公噸
- 駕駛員：速杉隼人（-第63話）→ 玄武（劇場版）
- 大宮分部所有，全能型的新幹線戰士。使用武器為「閘口斬擊劍[note 1]」，必殺技為「金色能量炮」，腳部配備推進器，使其能夠高速移動。第9話連結合體時由於合適率上升而新增一對用於強化閘口斬擊劍之刀刃狀飛翼構造，後自第11話起將之常置配備於一般形態肩後。新幹線模式為新幹線E5系。初次登場於第1話。
- 因其構造特殊而被設定為必須由合適率最高者搭配車長寶之「思想連鎖」（インターロック）功能輔助方能駕駛，第61話時此限制因任務已結束而隨着車長寶的初始化一同解除，因此之後得以由較低合適率者駕駛。
- 第64話被遺留至地底世界的建築物中，隨着該建築物的崩塌而下落不明。第76話後被超進化研究所從地底回收並自此僅於模擬戰鬥中使用，劇場版中為應對瓦爾哈拉族的侵略而交由玄武駕駛。
- 新幹線戰士 E5隼號 MkII（シンカリオン E5はやぶさ MkII）
- 全長：27.5公尺
- 重量：125公噸
- 駕駛員：速杉隼人（第64話起至今）
- 大宮分部所有，E5隼號的後繼機，三節車廂變形的新幹線戰士。由倉敷重工設計，再由伊邪建造完成，屬於二機可能夠進行超乘合體的新幹線戰士的其中之一，是針對合適率100％以上的駕駛員所開發的機體。使用武器為「閘口斬擊劍[note 1]」，必殺技為「雙重金色能量炮」。配備「閘口劍鞘」（ブレードケース）和鳥型無人機械人「上空偵察機獵鷹」（上空探査機ハヤブサ），超乘合體時可分解為合體配件。新幹線模式同樣為新幹線E5系。初次登場於第61話片尾，正式登場於第64話。
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- 新幹線戰士 E6小町號（シンカリオン E6こまち）
- 全長：25.0公尺
- 重量：95公噸
- 駕駛員：測試駕駛員（第1、2話）→ 男鹿秋田（第3話起）。
- 大宮分部所有，速度型的新幹線戰士。使用武器為「平交道射擊槍」，可切換為短槍管的「普通模式」（ノーマルモード）、長槍管的「來福模式」（ライフルモード）以及固定於肩膀上的「加農模式」（キャノンモード），亦可特化為「射水模式」（放水モード）或「噴火模式」（バーナーモード），必殺技為「平交道大炮」，頭部配備遠程瞄準器「生剝鬼目鏡」（ナマハゲゴーグル），腳部配備車輪。新幹線模式為新幹線E6系。初次登場於第1話，正式登場於第4話。
- 新幹線戰士 E7光輝號（シンカリオン E7かがやき）
- 全長：26.0公尺
- 重量：110公噸
- 駕駛員：測試駕駛員（第1、2話）→ 大門山貫（第5話起）
- 大宮分部所有，力量型的新幹線戰士。使用武器為「車輪金鋼鑽」，第37話起必殺技為「車輪金鋼鑽 - 力量模式」，腳部配備履帶。新幹線模式為新幹線E7系。初次登場於第1話，正式登場於第5話。
- 新幹線戰士 E3翼號（シンカリオン E3つばさ）
- 全長：25.0公尺
- 重量：95公噸
- 駕駛員：月山忍
- 山形分部所有，機動型的新幹線戰士。使用武器為遠近兩用的紅色「欄杆手裡劍」，可變化為近距離攻擊的「苦無模式」（クナイモード）和遠距攻擊的「手裏劍模式」（シュリケンモード），並可從手持式底座發射煙霧以及鈎爪。另可使用高速移動產生分身的分身術以及創造旋風將敵人捲入的「寒風之術」（木枯らしの術）等忍術。新幹線模式為新幹線E3系1000番台。在原着中稱為「新幹線戰士 E3翼號火焰飛翼（シンカリオン E3つばさ フレアウィング，暫譯）」，且與鋼鐵飛翼為兄弟機的關係[5]。初次登場於第10話。
- 新幹線戰士 N700A希望號（シンカリオン N700Aのぞみ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：100公噸
- 駕駛員：清洲龍司（-第27話）→ 清洲辰巳（第54話起）
- 名古屋分部所有，適合近距離攻擊。必殺技為「飛天雙重刺」、交棒予辰巳後則改為「枕木雙截棍」。
- 新幹線模式為新幹線N700系1000番台（N700A）。初次登場於第12話。
- 新幹線戰士 N700A 進階模式（シンカリオン N700A アドバンスドモード）
- 全長：27.5公尺
- 重量：140公噸
- 新幹線戰士 N700A的強化形態，由N700A主機體加上額外一節中間車廂組成的強化機體，配備「進階手臂」（由車廂集電弓附近部分組成，置於右手）、「車止防護盾」（由車殼組成，置於左手）和「背包推進器」（バークパックブースター，暫譯，由底盤組成，置於背部），必殺技為「飛龍噴射拳」。
- 該模式為清洲龍司駕駛時專用形態，辰巳駕駛時則沒有使用該模式。
- 新幹線戰士H5隼號（シンカリオン H5はやぶさ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：100公噸
- 駕駛員：發音未來
- 北海道分部所有。使用武器與E5同樣為「閘口斬擊劍[note 1]」，機體整體結構亦與E5差不多，但並無金色能量炮之機能，且初登場時肩部後方即有配備刀刃狀飛翼構造。加裝了「夕張加熱系統」，使其於嚴寒的環境中仍能發揮最佳大效能。新幹線模式為新幹線H5系。初次登場於第15話。
- 新幹線戰士 800燕號（シンカリオン 800つばめ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：95公噸
- 駕駛員：大空零
- 門司分部所有。唯一於一般形態下就能夠飛行的新幹線戰士，配備了「燕子飛翼」和「燕子輔助翼」2種翅膀，使其成為唯一不需另經由模式轉換或合體即具有飛行能力的新幹線戰士，必殺技為「集電弓箭」。新幹線模式為新幹線800系1000番台（新800系）U007編組。初次登場於第21話。
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- 新幹線戰士 500回聲號（シンカリオン 500こだま）
- 全長：27.0公尺
- 重量：120公噸
- 駕駛員：速杉北斗
- 京都分部所有，四節車廂變形的大型新幹線戰士，是特別為成年駕駛員開發的新幹線戰士。使用武器為「信號機矛槍」，必殺技為「飛彈防護盾」。新幹線模式為新幹線500系7000番台。初次登場於第23話。
- 新幹線戰士 500 TYPE EVA（シンカリオン 500 TYPE EVA）
- 全長：28.5公尺
- 重量：123公噸
- 駕駛員：碇真嗣
- 京都分部所有。使用武器為「信號機矛槍」和「飛彈防護盾」，必殺技為「信號機矛槍 TYPE EVA」。外型類似新世紀福音戰士裏的EVA 初號機。新幹線模式為新幹線500系7000番台V2編組「500 TYPE EVA」特別列車 。在原着中為新幹線超進化研究所與特工機關NERV共同緊急開發的新幹線戰士。初次登場於第31話。
- 其持有之信號機矛槍原與500回聲號之信號機矛槍同樣為灰色系，第31話戰鬥中與E5之閘口斬擊劍合體後化為與朗基努斯之槍相似的血紅色，並沿用至劇場版。
- 新幹線戰士 700系列（シンカリオン 700シリーズ）
- 特指下面3機新幹線戰士，由京都分部與門司分部共同開發，外型相較於其他新幹線戰士矮小，每機只由一節車廂變形而成。可進行特殊的合體方式「三重合體」。設定中可變形成推進器加掛於其他新幹線戰士背上，稱為「巨型推進器模式」（ギガブースターモード，暫譯），下述機體中700希望號以及700光號鐵路之星隸屬於京都分部，N700瑞穗號則隸屬於門司分部。
- 新幹線戰士 700希望號（シンカリオン 700のぞみ）
- 全長：19公尺
- 重量：45公噸
- 駕駛員：五橋城
- 必殺技為「進化劍」。新幹線模式為新幹線700系3000番台。初次登場於第34話。
- 新幹線戰士 700光號鐵路之星（シンカリオン 700ひかりレールスター）
- 全長：19公尺
- 重量：45公噸
- 駕駛員：五橋銀
- 必殺技為「燈號槍」。新幹線模式為新幹線700系7000番台。初次登場於第34話。
- 新幹線戰士 N700瑞穗號（シンカリオン N700みずほ）
- 全長：19公尺
- 重量：45公噸
- 駕駛員：霧島高虎
- 必殺技為「動輪鎚」。新幹線模式為新幹線N700系7000番台。初次登場第34話。
- 新幹線戰士黃醫生號（シンカリオン ドクターイェロー）
- 全長：35公尺
- 重量：255公噸
- 駕駛員：清洲龍司
- 名古屋分部所有，五節車廂變形的超大型新幹線戰士，除合體之外所有新幹線戰士當中的最大型機體。使用武器為能夠變形的「鐳射武器」（レーザーウェポン），透過槍型的「鐳射激光槍」和劍型的「鐳射激光劍」兩種形態的變化，能夠對付各式各樣的敵人。配備「檢測鐳射防護盾」以及「鐳射掃描」。新幹線模式為新幹線923型T4編組。初次登場於第36話，正式登場於第38話。
- 新幹線戰士 E3翼號鋼鐵飛翼（シンカリオン E3つばさ アイアンウィング）
- 全長：25.0公尺
- 重量：95公噸
- 駕駛員：月山忍（-第64話）→ 青龍（第70、71話）
- 大宮分部所有，特製的臨時替代用新幹線戰士，當一台新幹線戰士因故無法出動時，其駕駛員可暫時使用此機。原本計劃作為駕駛員們的聖誕禮物，因虎目之戰而提前登場。使用武器為綠色的「欄杆手裡劍」，必殺技為巨大化的「真·欄杆手裡劍」。新幹線模式為新幹線E3系1000番台的舊塗裝版本。在原着中為火焰飛翼（暫譯）的兄弟機[5]。初次登場於第49話。
- 新幹線戰士 923黃醫生號（シンカリオン 923ドクターイェロー）
- 全長：26.5公尺
- 重量：100公噸
- 駕駛員：速杉北斗（-劇場版前段）→ 清洲龍司（劇場版後段）
- 京都分部所有，全身被金色包覆的新幹線戰士。使用武器為「電磁軌道炮」（レールガン）和「有軌電車劍」（トロリブレード），額部配備之「檢測掃描鏡」（スキャンアイカメラ）搭載「追蹤感應器」（追尾センサー）等各式感應裝置，能追蹤敵人的動向。新幹線模式與黃醫生號同樣為新幹線923型T4編組，然而黃醫生號以該編組之7號車（東京方向）為先頭車，923黃醫生號則以1號車（博多方向）為先頭車[note 3]。二機間並無直接關連。初次登場於第72話片尾，正式登場於第73話。
- 劇場版中於北海道對決雪之哥斯拉時被發光粒子擊中以致其駕駛員北斗被傳送至不同時空下落不明而遺留在北海道，之後改由清洲龍司駕駛。
- 新幹線戰士 ALFA-X（シンカリオン ALFA-X）
- 新幹線戰士 Hello Kitty[6][7]（シンカリオン ハローキティ）
- 全長：27.0公尺
- 重量：120公噸
- 駕駛員：凱蒂·懷特
- 使用武器為「信號機矛槍」和「飛彈防護盾」，其中飛彈防護盾可射出蘋果形及心形飛彈，又稱為「蘋果導彈」（リンゴミサイル）。新幹線模式為新幹線500系7000番台V2編組「Hello Kitty 新幹線」特別列車 。
- 僅於「新幹線戰士 Hello Kitty」特別短篇以及動畫第二部第16話中蒼玉的幻想中出現，實際上不存在。
- 新幹線戰士 Hello Kitty Hello Kitty形態（シンカリオン ハローキティ ハローキティモード）
- 全長：5輛載蘋果的貨車之高度
- 重量：3輛載蘋果的貨車之重量
- 新幹線戰士 Hello Kitty的強化形態，使用武器為「飛彈防護盾」和「絲帶魔法棒」（リボンステッキ），且頭部加上與凱蒂頭部相似之加大頭罩「Hello Kitty面具」（ハローキティマスク）。
- 新幹線戰士 N700S希望號（シンカリオン N700Sのぞみ）
- 全長：27公尺
- 重量：125公噸
- 駕駛員：不明
- 以新幹線N700S系電聯車為原型極秘開發的機體，構造與E5 MkII及黑色新幹線戰士奧加同為三輛變形。屬於能夠進行超乘合體的新幹線戰士之一，武器為「車止槍刃」（クルマドメガンブレード），有槍及劍兩種模式，但平時通常以槍的形式使用，至尊模式時才改用劍的形式。配備龍型無人機械人「雷電至尊飛龍」（輸送式バッテリー スプリームドラゴン），至尊模式及超乘合體時可分解為合體配件。
- 僅於「新幹線戰士N700S希望號」特別短篇中出現，自超進化研究所名古屋分部出發前往地底世界並先後與千齒龍獸、陸地火蜥蜴等古力亞捷斯對戰。動畫中未實際登場。
- 新幹線戰士 N700S 至尊模式（シンカリオンN700S スプリームモード）
- 全長：28公尺
- 重量：155公噸
- 新幹線戰士N700S與至尊飛龍合體後的強化形態。配備「集中電纜」（コンセントレーションケーブル）、「至尊飛翼」（スプリームウイング）、「至尊龍爪」（スプリームクロー）及「至尊面具」（スプリームマスク）。其中集中電纜可藉由將其末端的「集中插頭」（コンセントレーションプラグ）插在機體手部、腳部或武器上，將全身力量集中於該部位以強化其拳擊、踢腿、斬擊等攻擊效能。必殺技為「至尊斬擊」（スプリームスラッシュ）。
- 新幹線戰士Z E5隼號（シンカリオンＺ E5はやぶさ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：110公噸 → 109公噸（改善型）
- 駕駛員：新多進 → 碓冰阿布特（《復活的灰簾》） → 新多進（《復活的灰簾》第8話）
- 活化E5系新幹線速度特質而開發的全能型新幹線戰士。使用武器為「車站聖劍」（エキスカリバー[note 4]），並於背部與腳部分別配備了推進器以及翔隼鈎爪（ハヤブサクロー）以強化其速攻能力。機體胸口處配備了類似金色能量炮之「超進化能量砲」（超進化エネルギー砲）構造，但僅於合體時使用，一般時無功能。新幹線模式時於車內配置與實車相同之18席金色頭等車廂座位，不需變形時可視特殊需求搭載乘客[8]。原型為新幹線E5系。初次登場於第二部第1話。
- 於進前往墨西哥留學期間被改造成為「新幹線戰士Z E5隼號 改善型」（シンカリオンＺ E5はやぶさ 改善型），武器亦強化成為「車站聖劍改」（エキスカリバー改），並改由阿布特駕駛。
- 新幹線戰士Z E6小町號（シンカリオンＺ E6こまち）
- 全長：26.5公尺
- 重量：105公噸 → 104公噸（改善型）
- 駕駛員：大曲花火
- 與E6系新幹線同樣具備高機動性的新幹線戰士，使用武器為「變壓變頻破壞炮」（ＶＶＶＦブラスター[note 5]），並於額部搭載3D雷達，且腳部之「草履釘鞋」（ゾウリスパイク）構造中配置了減震器，使其於劇烈移動中也能安定地進行射擊。肩膀裝有能量增強裝置，可以將高能量釋放到裝備好的武器上。原型為新幹線E6系。初次登場於第二部第3話。
- 第25話時為了應對出現於四國的巨型怪物體而於超進化研究所伊予西條分部接受改造，將其新幹線模式的轉向架暫時更換為窄軌款式。同話戰鬥中由於其駕駛員花火的合適率上升而新增必殺技「變壓變頻花火特製舞台」（ＶＶＶＦハナビスペシャル）。
- 後傳小說《復活的灰簾》中於首度對決灰簾時時手部嚴重受損，並於修復時一併進行改造成為「新幹線戰士Z E6小町號 改善型」（シンカリオンＺ E6こまち 改善型），武器亦強化成為「變壓變頻破壞炮改」（ＶＶＶＦブラスター改）。
- 新幹線戰士Z E7光輝號（シンカリオンＺ E7かがやき）
- 全長：26.5公尺
- 重量：120公噸
- 駕駛員：戶隱大樹
- 活用E7系新幹線強大馬力的力量型新幹線戰士，使用武器為「高電壓斧頭」（コウデンアツアックス）。原型為新幹線E7系。初次登場於第二部第4話結尾，正式登場於第5話。
- 新幹線戰士Z 800燕號（シンカリオンＺ 800つばめ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：105公噸
- 駕駛員：中洲山笠
- 搭載飛行裝備，可進行空中戰鬥的新幹線戰士，使用武器為「集電弓苦無」（パンタグラフクナイ），並配備「Z燕子飛翼」（Ｚスワローウィング），當向上展開形成「飛行模式」（飛行モード）時可使其於高空中自由滑翔。原型為新幹線800系1000番台U007編組。初次登場於第二部第8話結尾，正式登場於第9話。
- 新幹線戰士Z N700S希望號（シンカリオンＺ N700Sのぞみ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：110公噸
- 駕駛員：安城長良
- 集結超進化研究所的技術，擁有空前運動性能的新幹線戰士，其搭載的「雙重鯨魚系統」（デュアル・グランパス・システム）可使另一高合適率者以車長之身分與駕駛員共同控制該機體。使用武器為「路軌釘爪」（イヌクギクロー）。原型為新幹線N700S系。初次登場於第二部第11話。
- 新幹線戰士Z 500回聲號（シンカリオンＺ 500こだま）
- 全長：26.5公尺
- 重量：110公噸
- 駕駛員：嵐山銀河
- 以全車搭載馬達的500系開發成的新幹線戰士，擅長利用出色的瞬發力進行快速攻擊。使用武器為「信號刀」（シンゴウトウ）。原型為新幹線500系。初次登場於第二部第17話。
- 新幹線戰士Z 500 TYPE EVA（シンカリオンＺ 500 TYPE EVA） [9]
- 全長：26.5公尺
- 重量：110公噸
- 駕駛員：碇真嗣[10]
- 新幹線超進化研究所京都分部與特工機關NERV共同開發的新幹線戰士，使用武器為「高震動信號刀」（プログレッシブシンゴウトウ[note 6]），並具備使A.T.力場無效化之「反A.T.力場」（アンチA.T.フィールド）能力。原型為新幹線500系7000番台V2編組「500 TYPE EVA」特別列車。初次登場於第二部第21話[11]。
- 新幹線戰士Z 黃醫生號（シンカリオンＺ ドクターイエロー）
- 全長：26.5公尺
- 重量：110公噸
- 駕駛員：安城島風
- 全身配有武裝的超攻擊型新幹線戰士，使用武器為「尖軌聖劍」（トングレールソード）以及「路軌釘霰彈槍」（イヌクギショットガン），並配備「黃色飛翼」（イエローウィング），使其能於空中滑翔；另於其新幹線模式之車廂中配備特殊檢測儀器「大深度地下檢測裝置」（大深度地下検測装置），能偵測並定位出行走區間附近地底的黑石。原型為新幹線923型T4編組。初次登場於第二部第19話片尾，正式登場於第22話。
- 新幹線戰士Z 黃醫生號 Z保線模式（シンカリオンＺ ドクターイエロー Ｚホセンモード）
- 全長：28.5公尺
- 重量：225公噸
- 新幹線戰士Z 黃醫生號的強化形態，由Z 黃醫生號主機體加上額外二節中間車廂組成的強化機體，使用武器為「尖軌聖劍」、「路軌釘霰彈槍」以及「檢測飛彈」（ケンソクミサイル），並於額部搭載掃描儀。初次登場於第23話。
- 新幹線戰士Z H5隼號（シンカリオンＺ H5はやぶさ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：110公噸
- 駕駛員：月野美達露
- 為了於嚴寒環境下戰鬥而開發的新幹線戰士，使用武器為「信號燈機槍」（カンテラガトリング），並配備道產護目鏡（ドウサンゴーグル）以及「樏盾」（カンジキシールド）。原型為新幹線H5系。初次登場於第二部第28話。
- 新幹線戰士Z ALFA-X（シンカリオンＺ アルファエックス）[12]
- 全長：26.5公尺
- 重量：115公噸
- 駕駛員：新多進
- 搭載最先進技術的次世代新幹線戰士Z，使用武器為「X大劍」（グレートエックスソード）、「X長槍」（エックススピア）以及由「X加農炮」（エックスキャノン）與「ALFA破壞炮」（アルファブラスター）結合成的「ALFA-X巨炮」（アルファエックスキャノン），並配備「ALFA飛翼」（アルファウィング），使其能於空中滑翔。內建之「ALFA-X系統」（アルファエックスシステム）可使與其合體之新幹線戰士Z或Z列車機體的性能增幅，當該系統發動時其臉部會被X字型之「X面具」（エックスマスク）覆蓋。原型為新幹線E956型。僅登場於後傳小說《山手危機》（ヤマノテ・クライシス），動畫中未登場。
- 新幹線戰士Z N700S鷗號（シンカリオンＺ Ｎ７００Ｓかもめ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：110公噸
- 駕駛員：中洲山笠
- 結合800燕號的色彩意象以及N700S希望號的高性能的最先進新幹線戰士，使用武器為「海鷗迴旋鏢」（カモメブーメラン）。原型為新幹線N700S系8000番台Y1編組。初次登場於後傳小說《復活的灰簾》第3話，動畫中未登場。
- 新幹線戰士Z 500 TYPE EVA-02（シンカリオンＺ 500 TYPE EVA-02） [13]
- 全長：26.5公尺
- 重量：110公噸
- 駕駛員：惣流·明日香·蘭格雷
- 特工機關NERV以將新幹線戰士量產化為前提開發的新幹線戰士Z，使用武器為「高震動信號刀」、「剪票器步槍」（カイサツキョウライフル）以及兩把「2424式步槍」（２４２４式ライフル）。原型為衍生自新幹線500系「500 TYPE EVA」特別列車的虛構EVA 2號機塗裝版本「500 TYPE EVA-02」[14]。動畫中未登場。
- 新幹線戰士 E5隼號（シンカリオン E5はやぶさ）
- 全高：21公尺
- 全長：11公尺
- 重量：50公噸
- 駕駛員：大成太晴
- 由E5系新幹線隼號的先頭車變形而成的新幹線戰士。初次登場於第三部第1話，正式登場於第2話。
- 新幹線戰士 E6小町號（シンカリオン E6こまち）
- 全高：21公尺
- 全長：11.5公尺
- 重量：47.5公噸
- 駕駛員：福爾登茜
- 由E6系新幹線小町號的先頭車變形而成的新幹線戰士。初次登場於第三部第6話。
- 新幹線戰士 E7光輝號（シンカリオン E7かがやき）
- 全高：21公尺
- 全長：10.5公尺
- 重量：55公噸
- 駕駛員：九頭龍良太
- 由E7系新幹線光輝號的先頭車變形而成的新幹線戰士。初次登場於第三部第4話。
- 新幹線戰士 N700S希望號（シンカリオン N700Sのぞみ）
- 全高：21公尺
- 全長：10.5公尺
- 重量：50公噸
- 駕駛員：魚虎天
- 由N700S系新幹線希望號的先頭車變形而成的新幹線戰士。初次登場於第三部第8話。
- 新幹線戰士 H5隼號（シンカリオン H5はやぶさ）
- 全高：21公尺
- 全長：11公尺
- 重量：50公噸
- 駕駛員：五稜郭紫苑
- 由H5系新幹線隼號的先頭車變形而成的新幹線戰士。初次登場於第三部第9話。
- 新幹線戰士 E8翼號（シンカリオン E8つばさ）
- 全高：21公尺
- 全長：11.5公尺
- 重量：47.5公噸
- 駕駛員：最上丸馬
- 由E8系新幹線翼號的先頭車變形而成的新幹線戰士。初次登場於第三部第14話，正式登場於第15話。
- 新幹線戰士 N700S鷗號（シンカリオン N700Sかもめ）
- 全高：21公尺
- 全長：10.5公尺
- 重量：50公噸
- 駕駛員：海風九十九
- 由N700S系新幹線鷗號的先頭車變形而成的新幹線戰士。初次登場於第三部第20話。
- 新幹線戰士 500回聲號（シンカリオン 500こだま）
- 全高：21公尺
- 全長：13公尺
- 重量：50公噸
- 駕駛員：西大路大和
- 由500系新幹線回聲號的先頭車變形而成的新幹線戰士。初次登場於第三部第24話。
- 新幹線戰士 0（シンカリオン 0）
- 全高：21公尺
- 全長：9.6公尺
- 重量：60公噸
- 駕駛員：工部零士
- 由0系新幹線的先頭車變形而成的新幹線戰士，為超進化鐵路開發機構最初的新幹線戰士。使用武器為「零刃」（ゼロブレード），可以二刀流或是以握柄連結的兩種狀態使用。初次登場於第三部第3話，正式登場於第26話。
- 黑色新幹線戰士（ブラックシンカリオン）
- 全長：26.5公尺
- 重量：100公噸
- 駕駛員：青龍（第55話後為人類姿態）
- 伊邪交予基度拉爾撒斯族的新幹線戰士[15]，由因實驗事故而來到地底世界的超進化研究所試驗機體「新幹線戰士E2」改造而成[4]。新幹線模式為黑色新幹線，屬於可能夠飛行之新幹線戰士的其中之一（僅限模式轉換後）。使用武器為「暗黑閘口斬擊劍」、「暗黑平交道射擊槍」、「暗黑車輪金鋼鑽」、「暗黑欄杆手裡劍」，必殺技為「死亡能量炮」。
- 初次登場於第5話片頭，正式登場於第18話。
- 第53話起由新幹線超進化研究所大宮分部暫時保管，第55話起正式加入大宮分部。
- 黑色新幹線戰士 龍騎兵模式（ブラックシンカリオン ドラグーンモード）
- 黑色新幹線戰士於第24話登場的新形態。
- 全長：18.5公尺
- 重量：195公噸[16]
- 必殺技為「龍騎兵路軌攻擊」。初次登場於第24話，正式登場於第25話。
- 黑色新幹線戰士 狂戰士模式（ブラックシンカリオン バーサーカーモード）
- 黑色新幹線戰士於第25話登場的新形態。
- 全長：29公尺[16]
- 重量：150公噸
- 使用武器為「暗黑閘口斬擊劍」、「暗黑平交道射擊槍」、「暗黑車輪金鋼鑽」、「暗黑欄杆手裡劍」、「暗黑飛龍噴射拳」、「暗黑飛彈群」，配備「暗黑燕子飛翼」，必殺技為「地獄（黑色）能量炮」。初次登場於第25話。
- 黑色新幹線戰士 紅（ブラックシンカリオン紅）
- 全長：26.5公尺
- 重量：100公噸
- 駕駛員：青龍（人類姿態）
- 第55話車長寶進入黑色新幹線戰士後使其覺醒產生的全新形態，全身染成紅色、眼睛顏色由桃紅轉變為綠色、駕駛艙背景中軌道的顏色由原先類似納米機械人軌道的紫紅色轉變為光線路軌的藍綠色，且其持有之暗黑進化裝備的語音轉變為與超進化研究所之進化裝備同款之語音。此形態的黑色新幹線戰士速度增快為原本的三倍，劍技也大幅提升，甚至凌駕於狂戰士模式之上。使用武器為暗黑閘口斬擊劍紅」（ダークカイサツソード紅），必殺技為「超級暗黑閘口斬擊劍」和「死亡能量炮」。新幹線模式為沒有黑色粒子包覆的黑色新幹線。初次登場於第55話。
- 第69話因蒼玉的計謀而遭到量產型黑色新幹線戰士2-5號擊敗並退化回原本的黑色新幹線戰士，後於第76話決戰時再度進化並與新幹線戰士E5隼號MkII進行超乘合體，劇場版於瓦爾哈拉決戰時與黑色新幹線戰士奧加進行超乘合體。
- 第二部第24話中伴隨着青龍回歸大宮分部而再次登場，於模擬戰鬥中與大宮分部所屬的三台新世代新幹線戰士Z機體對戰。
- 黑色新幹線戰士奧加（ブラックシンカリオン オーガ）
- 全長：28公尺
- 重量：135公噸
- 駕駛員：麒麟（第71話-第76話）→蒼玉（劇場版前段）→白虎（劇場版後段）
- 倉敷重工所有，新幹線模式為神秘新幹線，由麒麟設計，再由伊邪建造完成，構造與新幹線戰士E5隼號MkII和N700S希望號同為三輛變形。屬於三機可能夠進行超乘合體的新幹線戰士的其中之一，同時屬於可能夠飛行之新幹線戰士的其中之一（僅限模式轉換後及超乘合體時），武器為「「暗黑如意狼牙棒」（フリーゲージカナボウ），配備能夠放出電流的「雷角」（エレクホーン），以及鳥型無人機械人「暗黑獵鷹」（ブラックハヤブサ），可分解成為飛昇模式與超乘合體之合體配件。登場初期頭部被「暗黑魔王面具」（オーガマスク）遮蓋，其駕駛艙背景中軌道的顏色原為類似納米機械人軌道的紫紅色，白虎接收後則轉變為光線路軌的藍綠色。初次登場於第65話，正式登場於第71話。
- 黑色新幹線戰士奧加 飛昇模式（ブラックシンカリオン オーガ ライジングモード）
- 全長：28公尺
- 重量：160公噸[16]
- 黑色新幹線戰士奧加於第73話登場的新形態。配備「避雷針劍」（ヒライシンブレード）、「雷電飛翼」（サンダーウィング）以及六顆「車輪鼓」（シャリング）。必殺技為由避雷針劍吸收大氣中的電能後再由雷角射出之「改正雷擊炮（カイセイサンダー）」。麒麟與蒼玉駕駛時頭部被暗黑魔王面具遮蓋，白虎駕駛時則無。初次登場於第73話。
- 第76話被乘載着眾人之力量而強化的新幹線戰士E5 MkII超乘黑色新幹線戰士紅擊毀。劇場版中被瓦爾哈拉重建，以飛昇模式之姿態登場，由蒼玉駕駛。在蒼玉的詭計被白虎識破後與白虎在岩手進行大戰，後被白虎接收，並以沒有被暗黑魔王面具覆蓋頭部之飛昇模式之姿態加入新幹線小隊與瓦爾哈拉的戰鬥，後與黑色新幹線戰士紅進行超乘合體。
- 量產型黑色新幹線戰士（ブラックシンカリオン ナンバーズ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：100公噸
- 駕駛員：黑色車長寶
- 黑色新幹線戰士的量產型複製體，由車長寶的黑化複製體「黑色車長寶」控制，1-5號及9、11、12號隸屬於蒼玉，其餘數十部隸屬於麒麟。外形酷似黑色新幹線戰士，惟部分塗裝改為銀色，且頭部被銀色骷髏面具遮蓋，右肩上寫着銀色的不同羅馬數字以作區分。第69話起代號定為「量產型黑色新幹線戰士」（ブラックナンバーズ）。
- 量產型黑色新幹線戰士10號（ブラックナンバーズX）
- 登場於第68話。神秘新幹線進入捕獲力場後釋放黑色粒子製成，後被新幹線戰士E5 MkII 超乘N700A擊毀。
- 量產型黑色新幹線戰士1、2、3、4、5號（ブラックナンバーズI、II、III、IV、V）
- 登場於第69話。5輛量產型黑色新幹線戰士分別出現在不同地點，迫使5輛新幹線戰士分散行動。在黑色新幹線戰士紅擊毀1號後，另外4部聯合起來擊敗黑色新幹線戰士紅並將其奪去。
- 量產型黑色新幹線戰士6、7、8號（ブラックナンバーズVI、VII、VIII）
- 登場於第70話。後被新幹線戰士E3翼號與E3翼號鋼鐵飛翼同時攻擊而擊毀。
- 量產型黑色新幹線戰士9、11、12號（ブラックナンバーズIX、XI、XII）
- 登場於第72話。後被新幹線戰士黃醫生號、N700A、800和三重合體4部聯合擊毀。
- 量產型黑色新幹線戰士13-15號、20號、50號、55號、不明（ブラックナンバーズXIII-XV、XX、L、LV、？）
- 登場於第73話。13至15號首先於東京出現並與新幹線戰士E5隼號MkII、新幹線戰士E6小町號、新幹線戰士E7光輝號及新幹線戰士E3翼號進行交戰，另有包含20、50和55號在內的4部分別出現於函館、京都、名古屋與門司等地，分別與新幹線戰士H5隼號、新幹線戰士黃醫生號、新幹線戰士N700A希望號、新幹線戰士800燕號及新幹線戰士托尼提號對峙，上述機體除了13號被前來支援的新幹線戰士923黃醫生號擊毀之外，其餘6部機體隨着第74話主戰場轉換至地底世界而撤退，之後下落不明。
- 量產型黑色新幹線戰士龍騎兵（暫稱）
- 登場於第73話。前述機體出現不久之後，數十部騎着銀色飛龍的機體於麒麟於新宿上空打開的通道中飛出，最終被暗黑狂戰士號發射一記地獄（黑色）能量炮全數擊毀。
- 闇黑新幹線戰士（ダークシンカリオン）
- 全長：26.5公尺
- 重量：105公噸
- 駕駛員：碓冰阿布特
- 闇黑新幹線的新幹線戰士模式。使用武器為「遮斷矛」（シャダンスピア）以及「天頂盾」（テンジョウシールド），並配備「闇黑飛翼」（ダークウイング）使其能於空中滑翔。於機體中樞內設有一般新幹線戰士機體沒有之迴路，可對其駕駛員的情感產生反應並與之融合，爆發出具毀滅性的強大力量[18]。於第二部第8話中初次在阿布特的夢中出現，正式登場於第14話。於第37話被擊敗後被回收至超進化研究所大宮分部進行分析。
- 闇馬（ダークホース）
- 全長：不明
- 重量：170公噸
- 由闇黑新幹線的中間車變形成的機器馬，可以從旁支援闇黑新幹線戰士、讓闇黑新幹線戰士騎在身上戰鬥，也能與其合體組成「闇黑新幹線戰士 半人馬形態」，或將各部位分解後裝在其身上組成「闇黑新幹線戰士 惡魔形態」。初次登場於第二部第14話。
- 闇黑新幹線戰士 半人馬形態（ダークシンカリオン ケンタウロスモード）
- 全長：28公尺
- 重量：275公噸
- 闇黑新幹線戰士的強化形態之一。將闇黑新幹線戰士以及闇馬合體，使闇黑新幹線戰士的機動力與戰鬥力更加強化。使用武器為「遮斷矛」以及兩把「闇黑衝擊炮」（ダークブラスター）。初次登場於第二部第15話。
- 闇黑新幹線戰士 惡魔形態（ダークシンカリオン デビルモード）
- 全長：29.5公尺
- 重量：275公噸
- 闇黑新幹線戰士的強化形態之一，由闇黑新幹線戰士主體加上額外三節中間車廂組成的強化機體。使用武器為「惡魔加農炮」（デビルキャノン） 以及將兩把「闇黑衝擊炮」改置於肩上形成之「惡魔龍卷風」（デビルトルネード），並同樣配備天頂盾與闇黑飛翼，必殺技為「惡魔光速能量炮」（デビルグランクロス）。於第二部第19話中初次被床次提及，正式登場於第30話。
- 闇黑新幹線戰士 絕對形態（ダークシンカリオンアブソリュート）
- 全長：26.5公尺
- 重量：105公噸
- 第二部第37話阿布特成功控制住自己身上的托列蘭提亞後使闇黑新幹線戰士進化、全身化為銀白色之全新形態，使用武器為由遮斷矛轉化成之「絕對聖劍」（アブソリュートソード），並配備分別由天頂盾以及闇黑飛翼轉化成之「絕對防護盾」（アブソリュートシールド）以及「絕對飛翼」（アブソリュートウイング）[note 8]，必殺技為「絕對光速能量炮」（アブソリュートグランクロス）。
- 絕對獨角獸（アブソリュートユニコーン）
- 全長：不明
- 重量：170公噸
- 由白銀新幹線的中間車變形成的機器馬，可以從旁支援闇黑新幹線戰士 絕對形態、讓闇黑新幹線戰士騎在身上戰鬥，也能與其合體組成「闇黑新幹線戰士 絕對半人馬形態」，或將各部位分解後裝在其身上組成「闇黑新幹線戰士 絕對騎士形態」。初次登場於後傳小說《山手危機》，動畫中未登場。
- 闇黑新幹線戰士 絕對半人馬形態（ダークシンカリオンアブソリュート ケンタウロスモード）
- 全長：28公尺
- 重量：275公噸
- 闇黑新幹線戰士 絕對形態的強化形態之一，將闇黑新幹線戰士 絕對形態以及絕對獨角獸合體，使闇黑新幹線戰士 絕對形態的機動力與戰鬥力更加強化。使用武器為「絕對聖劍」以及兩把由闇黑衝擊炮轉化成之「絕對衝擊炮」（アブソリュートブラスター），並於額部加裝能量吸收裝置「獨角獸刺角」（ユニコーンスピア），可吸收雷電使其攻擊增幅。同樣配備「絕對飛翼」，但改置於腰部兩側而非原半人馬形態時闇黑飛翼之兩後腿上方。初次登場於後傳小說《山手危機》，動畫中未登場。
- 闇黑新幹線戰士 絕對騎士形態（ダークシンカリオンアブソリュート ナイトモード）
- 全長：29.5公尺
- 重量：275公噸
- 闇黑新幹線戰士 絕對形態的強化形態之一，由闇黑新幹線戰士絕對形態主體加上額外三節中間車廂組成的強化機體。使用武器為由惡魔加農炮轉化成之「絕對加農砲」（アブソリュートキャノン）以及將兩把「絕對衝擊炮」改置於肩上形成之類似惡魔龍卷風的大砲，並同樣配備絕對防護盾與絕對飛翼，必殺技為自「獨角獸刺角」吸收雷電並由能量炮砲口放出之「騎士光速能量砲」（ナイトグランクロス）。初次登場於後傳小說《山手危機》，動畫中未登場。
- 幻影新幹線戰士（ファントムシンカリオン）
- 全高：21公尺
- 全長：10.5公尺
- 重量：50公噸
- 駕駛員：大成伊奈
- 由黑色新幹線的先頭車變形而成的新幹線戰士。使用武器為「幻影匕首」（ファントムダガー）、「幻影衝擊炮」（ファントムブラスター）以及「幻影護手」（ファントムガントレット）。三款裝備可結合成「幻影護手劍」（ファントムガントレットソード）。
- 初次登場於第三部第1話片頭，正式登場於第11話。
- 冥王新幹線戰士（ハーデスシンカリオン）
- 全高：21公尺
- 全長：11.5公尺
- 重量：50公噸
- 駕駛員：幪面男人
- 由全新的黑色新幹線的先頭車變形而成的新幹線戰士。使用武器為兩把燃燒着火焰的大劍「蒼藍烈火」（アズールインフェルノ）以及「朱紅烈火」（クリムゾンインフェルノ）。
- 初次登場於第三部第16話。
- 彌倪阿得斯（ミニュアデス）
- 蝙蝠型的Unknown，同時也是冥王新幹線戰士的支援機之一。可與俄耳托洛斯合體成二輛編成的車輛形態。
- 原型為希臘神話人物彌倪阿得斯姊妹。初次登場於第15話。
- 俄耳托洛斯（オルトロス）
- 雙頭犬型的Unknown，同時也是冥王新幹線戰士的支援機之一。可與彌倪阿得斯合體成二輛編成的車輛形態。
- 原型為希臘神話雙頭犬。
- 冥王新幹線戰士 毀滅形態（ハーデスシンカリオン デストロイフォーム）
- 全高：22公尺
- 全長：14.5公尺
- 重量：100公噸
- 冥王新幹線戰士與彌倪阿得斯、俄耳托洛斯合體後的形態。使用武器為「蒼藍烈火」、「朱紅烈火」以及雙叉爪（バイデントクロー）。
- Z火車 E235山手線（ザイライナー Ｅ２３５ヤマノテ）
- 裝備「山手斬劍擊」（ヤマノテソード）以及「月台閘門盾」（ホームドアシールド）、用於支援「新幹線戰士Z E5隼號」的手部強化型Z火車。存放於東京綜合車輛中心。對應之Z碼位於群馬縣碓冰川河床中的岩石上。原型為JR東日本E235系。初次登場於第二部第2話。
- 後傳小說《復活的灰簾》中為對應超究極Z合體系統而改造成為「Z火車 E235山手線 改善增結型」（ザイライナー Ｅ２３５ヤマノテ 改善増結型），新增可強化腿部之第二輛車體，並增備「山手鈎爪」（ヤマノテクロー）以及「山手盾」（ヤマノテシールド）。
- Z火車 E259N'EX號（ザイライナー Ｅ２５９ネックス）
- 裝備「N'EX加農炮」（ネックスキャノン）、用於支援「新幹線戰士Z E6小町號」的腿部強化型Z火車。存放於盛岡車輛中心。對應之Z碼位於岩手縣盛岡市太田藥師神社旁的巨石上。原型為JR東日本E259系。初次登場於第二部第3話。
- 後傳小說《復活的灰簾》中為對應超究極Z合體系統而改造成為「Z火車 E259N'EX號 改善增結型」（ザイライナー Ｅ２５９ネックス 改善増結型），新增可強化手部之第二輛車體，並增備「N'EX飛彈」（N'EXミサイル）以及「N'EX加特林槍」（N'EXガトリング）。
- Z火車 E353梓號（ザイライナー Ｅ３５３アズサ）
- 裝備「梓號電鋸」（アズサチェンソー）以及「梓號斧頭」（アズサアックス）、用於支援「新幹線戰士Z E7光輝號」的手部強化型Z火車，內建之「氣壓懸吊系統」（エアロスプリングシステム）可使機體的力量增幅。對應之Z碼位於長野縣長野市戶隱山不動尊磨崖佛附近的石墩頂部。原型為JR東日本E353系。初次登場於第二部第6話。
- Z火車 883音速號（ザイライナー ８８３ソニック）
- 裝備「音速弩槍」（ソニックボウガン）以及「音速噴射器」（ソニックジェット）、用於支援「新幹線戰士Z 800燕號」的腿部強化型Z火車。對應之Z碼為福岡縣太宰府市大宰府政廳遺跡由寶滿山上望去之整體輪廓。原型為JR九州883系。初次登場於第二部第9話。
- Z火車 HC85飛驒號（ザイライナー ＨＣ８５ヒダ）
- 裝備「飛驒混能劍」（ヒダハイブリッドソード）以及「飛驒號衝擊波」（ヒダブラスター）、用於支援「新幹線戰士Z N700S希望號」的二輛編成Z火車，可同時強化手部及腿部。對應之Z碼位於愛知縣犬山市博物館明治村中的拱橋橋墩上。原型為JR東海HC85系。初次登場於第二部第13話。
- Z火車 323大阪環狀號（ザイライナー ３２３オオサカカンジョウ）
- 裝備「大阪環狀劍」（オオサカカンジョウブレード）以及「大阪環狀護盾」（オオサカカンジョウシールド）、用於支援「新幹線戰士Z 500回聲號」的手部強化型Z火車。對應之Z碼位於京都府京都市電氣化鐵道事業發祥之地紀念碑（電気鉄道事業発祥の地碑）上。原型為JR西日本323系。初次登場於第二部第19話。
- Z火車 μ SKY TYPE EVA（ザイライナー ミュースカイ TYPE EVA） [9]
- 裝備「μ SKY劍」（ミュースカイブレード）以及「μ SKY護盾」（ミュースカイシールド）、用於支援「新幹線戰士Z 500 TYPE EVA」的手部強化型Z火車。對應之Z碼僅知位於愛知縣名古屋市，確切地點不明。原型為名鐵2000系之新世紀福音戰士特別塗裝，為本系列首臺以私鐵而非JR之車輛為原型的機體。初次登場於第二部第21話。
- Z火車 261北斗號（ザイライナー ２６１ホクト）
- 裝備「北斗機槍」（ホクトマシンガン）、用於支援「新幹線戰士Z H5隼號」的腿部強化型Z火車，腳部配備履帶以及滑雪板使其能夠於雪地上高速行走。對應之Z碼位於青森縣東津輕郡龍飛岬津輕海峽·冬景色歌謠碑上。原型為JR北海道Kiha 261系。初次登場於第二部第32話。
- Z火車 883音速日輪號（ザイライナー ８８３ソニックニチリン）
- 裝備「日輪弩槍」（ニチリンボウガン）以及「日輪噴射器」（ニチリンジェット）、用於支援「新幹線戰士Z N700S鷗號」的腿部強化型Z火車。原型為JR九州883系AO7編組的舊塗裝版本。初次登場於後傳小說《復活的灰簾》第3話，動畫中未登場。
- 支援拖車（エルダトレーラー）
- 由載運新幹線進行陸上輸送用的大型拖車為原型開發而成的超鐵機支援車。
- 支援起重車（エルダトップリフター）
- 由貨運車站中裝卸貨櫃用的堆高機為原型開發而成的超鐵機支援車。
- 支援鑽地車（エルダドリル）
- 着眼於隧道工程以及挖掘作業用的大型重型機具的力量而開發而成的超鐵機支援車。
- 支援蒼藍運輸車（エルダブルートレーラー）
- 由載運新幹線進行陸上輸送用的大型拖車為原型開發而成的超鐵機支援車。
- 支援推土車（エルダドーザー）
- 由在寒冷地帶活躍的除雪車為原型開發而成的超鐵機支援車。
- 支援無人機（エルダドローン）
- 參考自正在研發以用於檢查線路設備的無人機而開發而成的超鐵機支援車。
- 支援渡輪（エルダフェリー）
- 參考自JR九州高速船「Queen Beetle」而開發而成的超鐵機支援車。
- 支援人機（エルダ式ジンキ）
- 由人型重型機具「零式人機」和鐵道工程車輛融合而成的「多功能鐵道重機」為原型開發而成的超鐵機支援車。
- 新幹線戰士E5連結E7（シンカリオン E5 リンク E7）
- 全長：27公尺
- 重量：110公噸[16]
- 駕駛員：速杉隼人&大門山貫
- 新幹線戰士E5隼號和新幹線戰士E7光輝號的合體，使用武器為「閘口斬擊劍」（第43話時使用其強化版本「超級閘口斬擊劍」）和「超級車輪金鋼鑽」，必殺技為「金色能量炮」，初次登場於第8話。
- 新幹線戰士E5連結E6（シンカリオン E5 リンク E6）
- 全長：27公尺
- 重量：105公噸[16]
- 駕駛員：速杉隼人&男鹿秋田
- 新幹線戰士E5隼號和新幹線戰士E6小町號的合體，使用武器為「超級閘口斬擊劍」和「超級平交道大炮」，必殺技為「金色能量炮」，初次登場於第9話。
- 新幹線戰士E5連結800（シンカリオン E5 リンク 800）
- 全長：27公尺
- 重量：110公噸[16]
- 駕駛員：速杉隼人&大空零
- 新幹線戰士E5隼號和新幹線戰士800燕號的合體，使用武器為「超級閘口斬擊劍」和「集電弓箭」，必殺技為「金色能量炮」，另有將閘口斬擊劍裝置於800的集電弓箭上後射出之特殊招式。初次登場於第22話。
- 新幹線戰士E6連結E3（シンカリオン E6 リンク E3）
- 全長：26公尺
- 重量：100公噸[16]
- 駕駛員：男鹿秋田＆月山忍
- 新幹線戰士E6小町號和新幹線戰士E3翼號的合體，使用武器為「超級欄杆手裡劍」，必殺技為「超級平交道大炮」，初次登場於第37話。
- 新幹線戰士E5交叉500（シンカリオン E5 クロス 500）
- 全長：31公尺
- 重量：180公噸
- 駕駛員：速杉隼人&速杉北斗
- 新幹線戰士E5隼號和新幹線戰士500回聲號的合體，由五節車廂組成，其中新幹線戰士E5隼號僅需一輛先頭車進行合體。使用武器為閘口斬擊劍與信號機矛槍之合體「閘口三叉戟」，必殺技為「超級金色能量炮」，初次登場於第26話。
- 新幹線戰士E5交叉黃醫生號（シンカリオン E5 クロス ドクターイエロー）
- 全長：38公尺
- 重量：275公噸
- 駕駛員：速杉隼人&清洲龍司
- E5隼號與黃醫生號號的合體，由七節車廂組成，為唯一未配有手持武器的合體機體。兩位駕駛員的同步率誤差必須在0.2%以內否則無法合體。為解決過去E5交叉500使用必殺技後消耗大量電力的缺點，於背部搭載了能夠從大氣中吸收能源的「鐳射推進翼」（レーサーブースター）裝置，必殺技為「超級金色能量炮」，初次登場於第47話。
- 新幹線戰士三重合體（シンカリオン トリニテイ）
- 全長：28公尺
- 重量：140公噸
- 駕駛員：五橋銀、五橋城&霧島高虎
- 新幹線戰士700系列3輛機體的合體，使用武器為三機武器的合體「三一斧槍」，必殺技為「三一能量炮」，初次登場於第35話。
- 設定上又分為以希望號為主體的「希望形式」（のぞみバージョン）、光號鐵路之星為主體的「光形式」（ひかりバージョン）以及以瑞穗號為主體的「瑞穗形式」（みずほバージョン）等三種形態，然而以光號鐵路之星為及瑞穗號為主體的合體從未在動畫中登場。
- 新幹線戰士E5MkII超乘黑色新幹線戰士紅（シンカリオン E5MkII オーバークロス ブラックシンカリオン 紅）
- 全長：30.5公尺
- 重量：250公噸[16]
- 駕駛員：速杉隼人&青龍
- 新幹線戰士E5隼號MkII和黑色新幹線戰士紅的合體，使用武器為閘口劍鞘與兩把暗黑閘口斬擊劍紅的合體「超越交叉真紅磨床劍」，必殺技為「超越金色能量炮」，翅膀染色為桃紅色，頭盔為由暗黑狂戰士號之頭盔改色成紅橙色系而成的黑色新幹線戰士紅頭盔。初次登場於第65話。
- 新幹線戰士E5MkII超乘E6（シンカリオン E5MkII オーバークロス E6）
- 全長：30.5公尺
- 重量：245公噸
- 駕駛員：速杉隼人&男鹿秋田
- 新幹線戰士E5隼號MkII和新幹線戰士E6小町號的合體，使用武器為「平交道射擊槍Mkll」以及其與閘口劍鞘的合體「閘口來福槍」，必殺技為「大曲金色能量炮」，翅膀染色為紅色，頭盔為E6小町號與上空偵察機獵鷹分解成頭盔配件後合體之頭盔。
- 初次登場於第66話。
- 新幹線戰士E5MkII超乘E7（シンカリオン E5MkII オーバークロス E7）
- 全長：30.5公尺
- 重量：260公噸[16]
- 駕駛員：速杉隼人&大門山貫
- 新幹線戰士E5隼號MkII和新幹線戰士E7光輝號的合體，使用武器為「閘口斬擊劍」和「車輪金鋼鑽Mkll」（シャリンドリルMkII），其中後者可特化為「螺絲批模式」（ドライバーモード），必殺技為「飯山超越能量炮」，翅膀染色為藍色，頭盔為E7光輝號與上空偵察機獵鷹分解成頭盔配件後合體之頭盔。初次登場於第67話。
- 新幹線戰士E5MkII超乘N700A（シンカリオン E5MkII オーバークロス N700A）
- 全長：30.5公尺
- 重量：250公噸[16]
- 駕駛員：速杉隼人&清洲辰巳
- 新幹線戰士E5隼號MkII和新幹線戰士N700A希望號（辰巳駕駛時）的合體，配備「車止防護盾Mkll」和「進階手臂Mkll」，其中防護盾置於右手上，進階手臂則置於左手上，與N700A進階模式時的位置相反，由於E5 MkII已配備推進器，因此未再加裝背包推進器。使用武器為「閘口斬擊劍」和「飛龍噴射拳Mkll」（動畫中僅作為一般拳頭使用，飛龍噴射拳之發射構造並沒有發射），必殺技為「三河安城超越能量炮」，翅膀染色為亮黃色，頭盔為新幹線戰士N700A進階模式同款之頭盔。初次登場於第68話。
- 新幹線戰士E5MkII超乘923黃醫生號（シンカリオン E5MkII オーバークロス 923ドクターイエロー）
- 全長：30.5公尺
- 重量：250公噸
- 駕駛員：速杉隼人&速杉北斗
- 新幹線戰士E5隼號MkII和新幹線戰士923黃醫生號的合體，使用武器為「閘口斬擊劍」、「電磁軌道炮」以及兩者的合體「閘口長刀」（カイサツナギナタ，暫譯），必殺技為「三重金色能量炮」，翅膀染色為金橙色，頭盔為新幹線戰士923黃醫生號與上空偵察機獵鷹分解成頭盔配件後合體之頭盔。與其餘超乘合體不同，於背後加裝由923黃醫生號中間車殼組成、類似太陽能板之能量吸收裝置，可吸收能源並使其攻擊增幅。初次登場於第73話。
- 第73話被黑色新幹線戰士狂戰士模式斬斷右翼後受損，後於第75話再度合體。
- 新幹線戰士E5MkII超乘ALFA-X（シンカリオン E5MkII オーバークロス ALFA-X）
- 全長：34.5公尺
- 重量：350公噸[17]
- 駕駛員：速杉隼人&少年北斗
- 新幹線戰士E5隼號MkII和新幹線戰士ALFA-X（X模式之姿態）的合體，由八節車廂組成的巨無霸機體，為目前所有合體當中最大者。使用武器為將閘口斬擊劍與兩把車輛斬劍擊合體形成之「閘口軍刀」（カイサツセイバー），必殺技為「終極金色能量炮」（アルテイメットグランクロス），翅膀染色為金黃色，頭盔為新幹線戰士ALFA-X X模式同款之頭盔，登場於劇場版。
- 由於構造較大，合體方式與其他超乘合體不同，機身中央以及兩腳踝分別增加了「強化鎧甲」（ボティアーマー）以及「線性錨式煞車器」（リニア式アンカーブレーキ）作為支撐結構，且使用X模式之手臂作為主要手臂構造，E5 MkII之手臂則置於機體後方用以支撐翅膀。
- 黑色新幹線戰士奧加超乘黑色新幹線戰士紅（ブラックシンカリオン オーガ オーバークロス 紅）
- 全長：不明
- 重量：不明
- 駕駛員：白虎&青龍
- 黑色新幹線戰士奧加和黑色新幹線戰士紅的合體，使用武器為將兩把暗黑閘口斬擊劍紅分別裝在兩枝暗黑如意狼牙棒兩端形成的「黑暗軌距可變劍」（ダークフリーゲージソード），配備「雷角」、「避雷針劍」、「雷電飛翼」各一對、「車輪鼓」六顆，必殺技為「黑暗軌距可變劍」，頭盔為黑色新幹線戰士紅之頭盔，翅膀沒有染色。登場於劇場版。
- 值得一提的是，雖然黑色新幹線戰士奧加公開同時公佈的「黑色新幹線戰士奧加超乘黑色新幹線戰士紅」商品宣傳照中之造型較接近改正雷擊炮形態，但實際在動畫中登場的造型較接近飛昇模式，改正雷擊炮形態之造型反而並未出現。
- 新幹線戰士Z E5山手號（シンカリオンZ E5ヤマノテ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：116公噸
- 新幹線戰士Z E5隼號與Z火車E235山手線合體後的形態。將Z火車E235山手線變形後取代新幹線戰士Z E5隼號的手臂構造，使其攻擊力與防禦力更加強化。武器為將「車站聖劍」與「山手斬劍擊」結合而成的「山手線車站聖劍」（ヤマノテエキスカリバー）。必殺技為由超進化能量砲發射出之「Z能量炮」（Zグランクロス），第二部第36話時新增其強化版本之必殺技「真．光速能量炮」（シングランクロス）。初次登場於第二部第2話。
- 新幹線戰士Z E6 N'EX號（シンカリオンZ E6ネックス）
- 全長：27.5公尺
- 重量：118公噸
- 新幹線戰士Z E6小町號與Z火車E259N'EX號合體後的形態。將Z火車E259N'EX號變形後取代Z E6小町號的腿部構造，使狙擊力更加強化。武器為將「變壓變頻破壞炮」與「N'EX加農炮」結合而成的「N'EX變壓變頻破壞炮」（ネックスＶＶＶＦブラスター）。將N'EX加農炮裝於肩上即可轉換為「爆發模式」（バーストモード）。初次登場於第二部第3話。
- 新幹線戰士Z E7梓號（シンカリオンZ E7アズサ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：129公噸
- 新幹線戰士Z E7光輝號與Z火車E353梓號合體後的形態。將Z火車E353梓號變形後取代Z E7光輝號的手臂構造並增幅其力量，使破壞力更加強化。武器為將「高電壓斧頭」與「梓號斧頭」結合而成的「梓號高電壓斧頭」（アズサコウデンアツアックス）。初次登場於第二部第6話。
- 新幹線戰士Z 800音速號（シンカリオンZ 800ソニック）
- 全長：27.5公尺
- 重量：118公噸
- 新幹線戰士Z 800燕號與Z火車883音速號合體後的形態。將Z火車883音速號變形後取代Z 800燕號的腿部構造，使飛行性能更加強化。武器為將「集電弓苦無」與「音速弩槍」結合而成的「音速集電弓弩」（ソニックパンタグラフボウガン）。初次登場於第二部第9話。
- 新幹線戰士Z E5音速號（シンカリオンZ E5ソニック）
- 全長：不明
- 重量：不明
- 新幹線戰士Z E5隼號與Z火車883音速號合體後的形態。將Z火車883音速號變形後取代Z E5隼號的腿部構造，使E5隼號獲得飛行能力。初次登場於第二部第10話。
- 新幹線戰士Z N700S飛驒號（シンカリオンZ N700Sヒダ）
- 全長：27.5公尺
- 重量：131公噸
- 新幹線戰士Z N700S希望號與Z火車HC85飛驒號合體後的形態。將Z火車HC85飛驒號變形後取代Z N700S希望號的手臂及腿部構造，使格鬥性能更加強化。武器為將兩把「飛驒混能劍」結合而成的「飛驒混能薙刀」（ヒダハイブリッドナギナタ）。初次登場於第二部第13話。
- 新幹線戰士Z 500大阪環狀號（シンカリオンZ 500オオサカカンジョウ）
- 全長：26.5公尺
- 重量：122公噸
- 新幹線戰士Z 500回聲號與Z火車323大阪環狀合體後的形態。將Z火車323大阪環狀變形後取代新幹線戰士Z 500回聲號的手臂構造，使其攻擊力與防禦力更加強化。武器為將「信號刀」與「大阪環狀劍」結合而成的「大阪環狀信號刀」（オオサカカンジョウシンゴウトウ）。初次登場於第二部第19話。
- 新幹線戰士Z 500 μ SKY TYPE EVA（シンカリオンZ 500ミュースカイ TYPE EVA） [9]
- 全長：26.5公尺
- 重量：122公噸
- 新幹線戰士Z 500 TYPE EVA與Z火車μ SKY TYPE EVA合體後的形態。將Z火車μ SKY TYPE EVA變形後取代新幹線戰士Z TYPE EVA的手臂構造，使其攻擊力與防禦力更加強化。武器為將「高震動信號刀」與「μ SKY劍」結合而成的「μ SKY高震動信號刀」（ミュースカイプログレッシブシンゴウトウ）以及額外加裝的「分歧努斯之槍」（ブンキヌスの槍[note 9]）。初次登場於第二部第21話。
- 新幹線戰士Z H5北斗號（シンカリオンＺ H5ホクト）
- 全長：27.5公尺
- 重量：128公噸
- 新幹線戰士Z H5隼號與Z火車261北斗號合體後的形態。將Z火車261北斗號變形後取代Z H5隼號的腿部構造，使其性能更加強化。武器為將「信號燈機槍」與「北斗機槍」結合而成的「北斗油燈格林機槍」（ホクトカンテラガトリング）。初次登場於第二部第32話。
- 新幹線戰士Z E5 ALFA-X（シンカリオンＺ E5アルファエックス）
- 全長：不明
- 重量：不明
- 新幹線戰士Z E5隼號與新幹線戰士Z ALFA-X合體後的形態[note 10]。將新幹線戰士Z ALFA-X取代Z E5隼號的手臂及腿部構造，並藉由「ALFA-X系統」使其性能增幅。使用武器為將「車站聖劍」與「X大劍」結合而成的「大車站聖劍」（グレートエキスカリバー）、將兩把「X長槍」與「ALFA破壞炮」結合而成的「X鈎爪」（エックスクロー）以及將「X加農炮」改置於背後形成之「隧道X加農炮」（ズイドウエックスキャノン）[19]，配備「ALFA飛翼」以及「X面具」，必殺技為「Z能量炮」。動畫中未登場。
- 闇黑新幹線戰士 絕對形態 ALFA-X（ダークシンカリオンアブソリュート アルファエックス）
- 全長：不明
- 重量：不明
- 駕駛員：碓冰阿布特、新多進
- 闇黑新幹線戰士 絕對形態與新幹線戰士Z ALFA-X合體後的形態[note 10]。將新幹線戰士Z ALFA-X取代闇黑新幹線戰士 絕對形態的手臂及腿部構造，並藉由「ALFA-X系統」使其性能增幅。使用武器為「絕對聖劍」、「絕對加農砲」以及兩把「絕對衝擊炮」，並配備「ALFA飛翼」以及「獨角獸刺角」，必殺技為「ALFA-X騎士金色能量炮」（アルファエックス ナイトグランクロス）。僅登場於後傳小說《山手危機》，動畫中未登場。
- 新幹線戰士Z N700S音速日輪號（シンカリオンＺ N700Sソニックニチリン）
- 全長：27.5公尺
- 重量：113公噸
- 新幹線戰士Z N700S鷗號與Z火車883音速日輪號合體後的形態。將Z火車883音速日輪號變形後取代Z N700S鷗號的腿部構造，並將原腿部構造改置於背後成為「至尊推進器」（スプリームスラスター），使其能於空中高速移動。使用武器為將「海鷗迴旋鏢」與「日輪弩槍」結合而成的「日輪海鷗弩槍」（ニチリンカモメボウガン）。初次登場於後傳小說《復活的灰簾》第3話，動畫中未登場。
- 新幹線戰士Z E5黃醫生號（シンカリオンＺ E5ドクターイエロー）
- 全長：29.5公尺
- 重量：275公噸
- 駕駛員：新多進、安城島風
- 新幹線戰士Z E5隼號與新幹線戰士Z 黃醫生號 Z保線模式合體後的形態。使用武器為將「車站聖劍」與「路軌釘霰彈槍」結合而成的「路軌釘磁軌砲」（イヌクギレールガン）以及「隧道加農砲」（ズイドウキャノン），必殺技為「超Z光速能量炮」（超Ｚグランクロス）。初次登場於第二部第30話。
- 新幹線戰士Double Z E5（シンカリオンダブルZ E5）
- 駕駛員：新多進、大曲花火、戶隱大樹、中洲山笠
- 新幹線戰士Z E5隼號與Z火車E235山手線、E353梓號、E259N'EX號以及883音速號合體並裝備新幹線戰士Z 800燕號之Z燕子飛翼後的形態。初次登場於第二部第41話。
- 闇黑新幹線戰士 Double Z（ダークシンカリオン ダブルZ）
- 駕駛員：碓冰阿布特、安城長良、嵐山銀河、月野美達露
- 闇黑新幹線戰士 絕對形態與Z火車HC85飛驒號、323大阪環狀號以及261北斗號合體後的形態。初次登場於第二部第41話。
必殺技為由兩者同時發射之「雙重Z光速能量炮」（ダブルZグランクロス）。
- 新幹線戰士Z E5山手號 超究極形態（シンカリオンZ パーフェクトE5ヤマノテ）
- 全長：28公尺
- 重量：122公噸
- 新幹線戰士Z E5隼號 改善型與Z火車E235山手線 改善增結型合體後的形態。武器為強化自山手線車站聖劍之「山手線雙重車站聖劍」（ヤマノテダブルエキスカリバー），並於膝蓋以及腳尖皆配備「山手鈎爪」，左手原配備之月台閘門盾則以「山手盾」替代。必殺技為「超究極Z能量炮」（パーフェクトZグランクロス）。初次登場於後傳小說《復活的灰簾》第5話，動畫中未登場。
- 新幹線戰士Z E6N'EX號 超究極形態（シンカリオンZ パーフェクトE6ネックス）
- 全長：28公尺
- 重量：131公噸
- 新幹線戰士Z E6小町號 改善型與Z火車E259N'EX號 改善增結型合體後的形態。將Z火車E259N'EX號變形後取代Z E6小町號的腿部構造，使狙擊力更加強化。武器除了強化自N'EX變壓變頻破壞炮之「N'EX變壓變頻破壞炮改」（ネックスＶＶＶＦブラスター改）外亦新增「N'EX飛彈」以及「N'EX加特林槍」。必殺技為「變壓變頻全力爆擊」（ＶＶＶＦフルバースト）。初次登場於後傳小說《復活的灰簾》第5話，動畫中未登場。
- 新幹線戰士 E5隼號 拖車形態（シンカリオン E5はやぶさトレーラーフォーム）
- 全高：22公尺
- 全長：11公尺
- 重量：65公噸
- 新幹線戰士E5隼號與支援拖車合體後的形態。使用武器為「陸運劍」（リクソウセーバー），並配備「牽引車翼」（トレーラーウィング）以及「車尾盾」（リアカーシールド），必殺技為「金色能量炮」（グランクロス）。初次登場於第三部第1話，正式登場於第2話。
- 新幹線戰士 E6小町號 起重車形態（シンカリオン E6こまちトップリフターフォーム）
- 全高：23.5公尺
- 全長：18.5公尺
- 重量：59公噸
- 新幹線戰士E6小町號與支援起重車合體後的形態。使用武器為「緊締槍」（キンテイガン）以及「固鎖破壞者」（ツイストロックバスター），並配備「高機動滾輪」（高機動ローラー）。初次登場於第三部第1話，正式登場於第6話。
- 新幹線戰士 E7光輝號 鑽地車形態（シンカリオン E7かがやきドリルフォーム）
- 全高：22.5公尺
- 全長：11.5公尺
- 重量：100公噸
- 新幹線戰士E7光輝號與支援鑽地車合體後的形態。使用武器為「雙重挖地鑽」（リクソウセーバー），並配備「挖地防撞桿」（クッサクバンパー）以及「鑽頭腿甲」（ドリルレッグアーマー）。初次登場於第三部第1話，正式登場於第4話。
- 新幹線戰士 N700S希望號 蒼藍運輸車形態（シンカリオン N700Sのぞみブルートレーラーフォーム）
- 全高：22公尺
- 全長：10.5公尺
- 重量：65公噸
- 新幹線戰士N700S希望號與支援蒼藍運輸車合體後的形態。使用武器為「陸運刀」（リクソウブレード），並配備「陸運翼」（リクソウウィング）以及「車尾盾」（リアカーシールド）。初次登場於第三部第7話。
- 新幹線戰士 H5隼號 推土車形態（シンカリオン H5はやぶさドーザーフォーム）
- 全高：22.5公尺
- 全長：11.5公尺
- 重量：95公噸
- 新幹線戰士H5隼號與支援推土車合體後的形態。使用武器為「推土排土臂」（ドーザーハイドアーム），並配備「推土防撞桿」（ドーザーバンパー）以及「推土腿甲」（ドーザーレッグアーマー）。初次登場於第三部第10話。
- 新幹線戰士 E8翼號 無人機形態（シンカリオン E8つばさドローンフォーム）
- 全高：22.5公尺
- 全長：17.5公尺
- 重量：52.5公噸
- 新幹線戰士E8翼號與支援無人機合體後的形態。使用武器為「黃蜂來福槍」（ホーネットライフル），並配備「無人機翼」（ドローンウィング）。初次登場於第三部第15話。
- 新幹線戰士 N700S鷗號 渡輪形態（シンカリオン N700Sかもめフェリーフォーム）
- 全高：23公尺
- 全長：10.5公尺
- 重量：105公噸
- 新幹線戰士N700S鷗號與支援渡輪合體後的形態。使用武器為「三體船刀」（サンドウカトラス），並配備「海洋推進器」（オーシャンスラスター）以及「甲板盾」（サンデッキシールド）。初次登場於第三部第20話。
- 新幹線戰士 E5隼號 鑽地車形態（シンカリオン E7かがやきドリルフォーム）
- 全高：不明
- 全長：不明
- 重量：不明
- 新幹線戰士E5隼號與支援鑽地車合體後的形態。使用武器為「雙重挖地鑽」（リクソウセーバー），並配備「挖地防撞桿」（クッサクバンパー）以及「鑽頭腿甲」（ドリルレッグアーマー）。初次登場於第三部第22話。
- 新幹線戰士 500回聲號 人機形態（シンカリオン 500こだまジンキフォーム）
- 全高：23.5公尺
- 全長：18公尺
- 重量：60公噸
- 新幹線戰士500回聲號與支援人機合體後的形態。使用武器為「動力十億扳手」（ダイナミックギガスパナ）。初次登場於第三部第24話。
- 新幹線戰士SRG（シンカリオンSRG）
- 全高：29.5公尺
- 全長：25公尺
- 重量：155公噸
- 駕駛員：大成太晴、福爾登茜、九頭龍良太
- 新幹線戰士E5隼號、E6小町號和E7光輝號透過「SRG系統」合體後的形態。使用武器為「SRG陸運劍」（ＳＲＧリクソウセーバー）。
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