本館に入ると、博物館の顔とも言うべき3両の車両が出迎えてくれます。

500系新幹線電車。日本で初めて最高速度300Km/hの営業運転を行った新幹線車両です。アルミハニカム構造の車体やキャノピー型の運転台、先の尖った15mのロングノーズや航空機のような断面積の小さい円筒形状のボディなど、他の新幹線にはない外見をしています。現在は、8両に減車され、山陽新幹線で各駅停車のこだま号の運用で活躍しています。これとは別にパンタグラフの展示コーナーにも500系独特の翼型のパンタグラフが展示されており、ボタンを押すことで、展開収納の様子を見る事ができます。このパンタグラフは現在の運用されている500系には搭載されていません。そのため現在、500系の最高速度285㎞/hに制限されています。京都鉄道博物館の500系には、山陽新幹線で期間限定で、ヱヴァンゲリヲンやハローキティとのコラボラッピングが展示車両にも施されるという規格がありました。

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