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新幹線變形機器人Z／新幹線変形ロボ シンカリオンＺ

活化E5系新幹線速度特質而開發的全能型新幹線變形機器人。使用武器為「站聖劍」（エキスカリバー），並於背部與腳部分別配備了推進器以及翔隼鉤爪（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光速能量炮之「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席頂級座艙座位，不需變形時可視特殊需求搭載乘客。原型為新幹線E5系電力動車組。初次登場於第1話。

與E6系新幹線同樣具備高機動性的新幹線變形機器人，使用武器為「變壓變頻破壞炮」（ＶＶＶＦブラスター），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系電力動車組。初次登場於第3話。

活用E7系新幹線強大馬力的力量型新幹線變形機器人，使用武器為「高電壓斧」（コウデンアツアックス）。原型為新幹線E7系電力動車組。初次登場於第4話結尾，正式登場於第5話。

搭載飛行裝備，可進行空中戰鬥的新幹線變形機器人，使用武器為「集電弓苦無」（パンタグラフクナイ），並配備「Z飛燕雙翼」（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系電力動車組1000番台。初次登場於第8話結尾，正式登場於第9話。

集結超進化研究所的技術，擁有空前運動性能的新幹線變形機器人，其搭載的「雙重虎鯨系統」（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「軌道釘鉤爪」（イヌクギクロー）。原型為新幹線N700S系電力動車組。初次登場於第11話。

以全車搭載馬達的500系開發成的新幹線變形機器人，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系電力動車組。初次登場於第17話。

新幹線超進化研究所京都支部與特務機關NERV共同開發的新幹線變形機器人，使用武器為「高震動信號刀」（プログレッシブシンゴウトウ），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21話。

全身配有武裝的超攻擊型新幹線變形機器人，使用武器為「尖軌聖劍」（トングレールソード）以及「軌道釘散彈槍」（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「大範圍深度地下檢測裝置」（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暗黑石。原型為新幹線923型高速綜合檢測列車T4編組。初次登場於第19話片尾，正式登場於第22話。

為了於嚴寒環境下戰鬥而開發的新幹線變形機器人，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系電力動車組。初次登場於第28話。