thumb|Shinkansen 500-serie. thumb|Deutsche Bahns flaggskip: ICE 3. thumb|Flytoget, som sammen med sin nære slektning type 73 var Norges første høyhastighetstog, kommer opp i maksimalt 210 km/t. miniatyr|Flytogsett 78-05 fra CAF i trafikk på Oslo S. Som forgjengeren har det en tillatt toppfart på 210 km/t, men kan gå i opptil 245 km/t.
Høyhastighetstog, lyntog eller høyfartstog kan defineres som tog som går i mer enn 250 km/t på ny bane (høyhastighetsbane), og minst 200 km/t på oppgradert bane. Denne definisjonen er i tråd med EU-direktiv 96/48. Foreløpig brukes høyhastighetstog bare til persontrafikk, med unntak av noen franske posttog.
Definisjoner Grensen for høyhastighetstog og -baner varierer likevel noe fra land til land. Etter definisjonen ovenfor er NSBs Stadler FLIRT-tog, med en toppfart på 200 km/t, høyhastighetstog hvis de oppnår en slik hastighet mellom Vestby og Sandbukta på Østfoldbanen om signalsystemet oppgraderes – mens de ikke er det om de går med samme fart på Gardermobanen, hvor fartsgrensen har vært 210 km/t siden åpningen. I desember 2009 vedtok Stortinget utredning av et høyhastighetsnett, «med bygging som siktemål», og med en gjennomsnittsfart på hovedstrekninger på minst 250 km/t.
På engelsk brukes av og til very high-speed og ultra high-speed om hastigheter på ca. 350 km/t og mer. Alstom/SNCFs rapport om utvikling av høyhastighetsnettet i EU-området skiller mellom linjer med meget høy hastighet (VHS, Very High-Speed, minst 300 km/t), moderat høyhastighet (MHS, Moderate High-Speed, 250–280 km/t, og oppgraderte linjer (CUP, upgrades of conventional lines, 200–220 km/t)Further Development of the European High Speed Rail Network. System Economic Evaluation of Development Options. Paris/Hamburg, desember 2013.. Betegnelsene ovenfor brukes hverken av UIC (Den internasjonale jernbaneunionen) eller EU i deres definisjoner av høyhastighetstog.
Historisk brukes høyhastighetstog både på norsk og engelsk også om noen av gamle dagers raskeste tog, f.eks. Fliegender Hamburger – selv om disse ikke er høyhastighetstog etter dagens standard.
Beskrivelse Tog beregnet på å kjøre i 360–380 km/t er hyllevarehttp://www.alstom.com/Global/Sweden/Resources/Documents/transport_agv.pdf. Pr. 2021 har Kina de raskeste konvensjonelle togene i vanlig trafikk, med en toppfart på 350 km/t. Tyske ICE3-tog tillates å kjøre i opptil 330km/t på linjen Köln–Frankfurt for å ta igjen forsinkelser.Ben Jones, CNN: Flying without wings: The world's fastest trains. Oppdatert 10. desember 2021; https://edition.cnn.com/travel/article/worlds-fastest-trains-cmd/index.html. Franske TGV-tog fra Alstom kommer opp i 320 km/t på flere linjer, først (i 2005) mellom Avignon og Aix-en-Provence. 300 km/t forekommer også i Japan (Shinkansen), Spania (f.eks. Madrid–Sevilla, hvor 99,84 % av togene er i rute eller maks 5 min. forsinket), Belgia og Storbritannia (High Speed 1).
Ved testkjøring har en oppnådd til dels betydelig høyere hastigheter enn de som tillates i vanlig trafikk, i enkelte tilfeller nærmere det dobbelte. 574,8 km/t er verdensrekorden for et konvensjonelt tog, satt 3. april 2007 av et modifisert TGV-tog på linjen Paris–Strasbourg. Rekorden for et ikke-modifisert tog, 403,7 km/t, er satt av et Siemens Velaro E-tog på AVE-linjen Madrid-Zaragoza i Spania.
De fleste høyhastighetstog er elektriske. I Storbritannia er imidlertid dieseldrevne høyhastighetstog mye brukt, og frem til 2000 fantes en del gassturbindrevne høyhastighetstog (turbotog) i Frankrike, Canada og USA. Det spanske Talgo 250 Dual kan gå både på el og diesel
Ytre bygning Det karakteristiske ytre kjennetegn på et høyhastighetstog er strømlinjeformen, med en til dels langt fremstikkende front, og en glatt overflate uten noe som stikker ut. Dermed minimeres luftmotstanden, som får relativt større betydning jo mer farten øker. Således minimeres også turbulensen. Denne kan ellers være farlig eller ubehagelig for motgående tog, og kanskje føre til at grus og andre gjenstander langs linjen hvirvles opp. I tillegg avhenger luftmotstanden av hvorvidt toget kjører i åpent terreng eller i tunneler, og hvorvidt en tunnel består av separate løp eller om begge sporene går i samme tunnel. Konstruktørene må også ta hensyn til at deler av hjulene på et visst tidspunkt beveger seg med over det dobbelte av togets hastighet. Alt dette gjør at de fleste høyhastighetstog konstrueres etter omfattende tester i vindtunneler. En del lokomotiver og tog med mindre strømlinjet utseende kan riktignok gå i opptil 200 km/t. Dette er toppfarten til bl.a. det franske CC 6500, det tyske E 103 og det norske El 18. Strømlinjeformen kan reduseres luftmotstanden også ved betydelig lavere hastigheter, og i Norge er type 70 og type 72 langsommere tog med strømlinjeform. Som regel er det likevel lett å se om et tog er dimensjonert for 250 eller 150 km/t.
Togets utforming skal ikke bare minimere luftmotstanden: Noen steder skal togene kunne kjøre i stor fart gjennom svære snømengder. Da er det viktig at de kaster snøen til side, og ikke blir flytende oppå. I land som ofte er utsatt for tropiske orkaner skal togene kunne tåle sidevind på kanskje 200 km/t og mer uten å blåse av sporet. Her må en også regne med at f.eks. en jernbanebro eller viadukt kan være mer vindutsatt enn vindmålinger ved offisielle værstasjoner kan tyde på. I deler av Japan, Kina og Taiwan risikerer høyhastighetstog å møte en tropisk orkan.
Korte høyhastighetstog, for eksempel Flytoget, kan nøye seg med én motorvogn til å trekke de 2-3 andre vognene. Mange høyhastighetstog består av lok og etterfølgende vogner. Det vanligste er et lok i hver ende, og et større eller mindre antall (opptil 14) mellomvogner. Enkelte høyhastighetstog har en motorvogn i hver ende, men særlig i lange tog blir kravet til motorkraft så stort at motorene ikke får plass i en motorvogn som også skal romme passasjerer. Atter andre har én eller flere motorvogner i tillegg, de består bare av motorvogner (f.eks. AGV), eller annenhver vogn er en motorvogn. Enkelte (for eksempel TGV) har en leddelt konstruksjon med Jakobs-boggier, dvs. at hver boggi er delt mellom to vogner, bortsett fra at hvert lok har to boggier. Andre (f.eks. ICE-togene og flytoget i Norge) er laget mer konvensjonelt, med en boggi i hver ende av hver vogn. For øvrig finnes Jakobs-boggier også i langsommere tog og i enkelte leddtrikker.
De fleste høyhastighetstog består av stålvogner, men enkelte (f.eks. TGV Duplex) har vognkasser av aluminium selv om dette var vanligere i pionértiden på 1930-tallet. De strenge kravene til soliditet, demping av ytre og indre støy osv. gjør det vanskelig å bygge lette høyhastighetstog. Tyngden har da også langt mindre betydning for et tog enn for et fly. De fleste høyhastighetstog veier 700 kg–1,2 tonn pr. sitteplass, selvsagt også avhengig av innredning. Ellers er de fleste høyhastighetstog dimensjonert omtrent som andre tog, men enkelte har forsøkt å lage lavere tog bl.a. for å senke tyngdepunktet.
Som med andre persontog bygges også enkelte toetasjes høyhastighetstog, bl.a. TGV Duplex. Dette har således plass til opptil 540 passasjerer, noe avhengig av innredningen – mens de vanlige TGV-ene har snaut 400 sitteplasser. Bruken av aluminium gjør at TGV Duplex likevel ikke er tyngre enn de andre TGV-ene.
Lavgulv finnes i enkelte høyhasighetstog, som tog fra Talgo og i SMILE-tog (tidligere EC250) fra Stadler. som de sveitsiske forbundsbaner (SBB) skal bruke på transalpinske ruterhttp://www.railcolor.net/index.php?nav=1405330&id=6203&action=dview.
Innredning De aller fleste reiser med høyhastighetstog er på fire timer eller kortere. Stort sett er derfor togene innredet omtrent som langsommere tog beregnet på reiser av tilsvarende varighet. Enkelte minner imidlertid mye om et fly innvendig. Taket er ofte lavt for å minimere luftmotstanden. Reisenes forholdsvis korte varighet – og det at høyhastighetslinjene ofte er nattestengt for vedlikehold – gjør at svært få høyhastighetstog foreløpig er innredet med soveplasser. Et unntak er Bombardiers Zefiro250 og modifiserte utgaver av dette. Disse brukes i Kina.
Høyhastighetstog har klimaanlegg, bl.a. fordi det ville ha vært ubehagelig og til dels direkte farlig å åpne vinduene ved høy fart.
Støy Høyhastighetstogenes lydbilde avhenger selvsagt av motortypen og hastigheten. Pga. dieseldriften er britenes InterCity 125-tog blant de mest støyende høyhastighetstogene. De utmerker seg også med et mer høyfrekvent lydbilde enn det som ellers er typisk for dieselmotorer, noe som bekreftes av spektrogrammer.www.staff.brad.ac.uk/kvhorosh/CV6505M/lecture_07.pdf Elektriske høyhastighetstog har ellers et lydbilde som ved stillestående eller lav fart er typisk for moderne elektriske tog. For elektriske tog ved hastigheter på 30–270 km/t skyldes mesteparten av støyen kontakten hjul–skinnegang. Aerodynamisk støy (vindsus) øker imidlertid kraftig ved høye hastigheter. Den dominerer togstøyen ved 270 km/t og mer, og ved 400 km/t forårsaker den mer enn 2/3 av lydenergien.Michael Dittrich/TNO, European Commission Working Group: Railway Noise, Workshop Railway Noise Abatement in Europe - 29th October 2003; www.ec.europa.eu/transport/rail/environment/doc/noise-8.pdf Mer enn noe annet er det denne støyen som begrenser hastigheten på høyhastighetslinjene. Naboene til slike linjer slipper til gjengjeld å bli særlig plaget av tutingen fra togfløyter – de brukes mest foran planoverganger og andre steder med fare for kryssende trafikk, og på høyhastighetslinjene er slike krysningspunkter gjerne eliminert.
Høyhastighetsbaner
Høyhastighetstog kan brukes på alle slags jernbaner, men høye hastigheter krever høyhastighetsbaner med bl.a. meget slake kurver, noe større avstand mellom sporene, kraftigere fundamentering, og signalsystem tilpasset de høye hastighetene. Som regel godtas ikke planoverganger (jf. Høyhastighetsnett i Norge). Også kravene til vedlikehold skjerpes. Høyhastighetstog har imidlertid forholdsvis høy motorytelse pr. tonn, og derfor godtas brattere stigninger på en ren høyhastighetstbane enn på en bane som også skal brukes av godstog. Enkelte jernbaneselskaper har, med vekslende hell, innført krengetog for å øke hastigheten på eksisterende linjer.
Historie Før første verdenskrig thumb|I 1903 kjørte elektriske motorvogner fra Siemens & Halske og AEG (bildet) i over 200 km/t på den militære forsøksbanen mellom Marienfeld og Zossen utenfor Berlin. Jernbanefolk har ønsket å øke hastighetene iallfall siden George Stephensons The Rocket vant «lokomotivslaget» ved Rainhill 1830. Alt i 1890-årene kunne enkelte damplok, iallfall i USA, komme opp i 150–160 km/t. Dette var likevel unntak. Dampmaskinene og damplokene ble kraftig forbedret i hundreåret etter Rainhill, men virkningsgraden oversteg ikke 8 %. På en horisontal bane kunne således det populære tyske ekspresstogloket S3, som ble lansert i 1893, trekke 320 tonn (tilsvarte 8–10 personvogner) med 75 km/t. Men selv i en stigning på 1 % måtte lasten begrenses til 150 tonn hvis det skulle klare 50 km/t. For tunge godstog var stigninger et enda større hinder. Riktignok fantes kraftigere maskiner enn de tyske, men for et damplok var som regel bratte stigninger et større hinder enn krappe kurver. 1800-tallets jernbaner bar preg av dette, og mange av disse traseene ligger slik den dag i dag.
Elektrisiteten gav fart i sakene