東北新幹線和東海道新幹線在東京站為什麼不能直通？

我想可能的原因有以下幾點
1.日本跨鐵路局的車似乎是能不開就不開，這樣把全國鐵路網分成幾個部分，從而簡化了調度過程；
2.東北地區唯一的大城市是仙台，由於航空的競爭，對直通大阪、京都等城市的要求不高；
3.日本人對於換乘比較習慣。
4.新幹線是以東京為中心建設的，如果建立直通列車，有可能會發生這種情況：博多開往青森的車到了東京人全下來了，又換了一批人上去，從而延長了站台佔有時間。
但是，將要修建東北新幹線時，把東京站新幹線的股道合併作為東北新幹線就是舉手之勞，為什麼增加了佔地面積，又建了一套站台？

1.首先跨過東京的廣域需求極小，歷史上只有在1970年代短暫的開過名古屋~青森的臨時急行，開了兩年就停了。大阪對東北走北陸本線，也不需要繞到東京來。

2.其實最開始東京站設計還是可以直通的，像這樣。

以今天的角度看只有8條到發線似乎少了一點，但是當時的餅畫的是上越·北陸進新宿站，北有樂町還有成田·中央新幹線可以分流東海道，所以能力上似乎還是能接下來車的。但是在1973年發生石油危機之後，大型基建投資被削減，畫不起餅了。
接著1975年山陽新幹線博多開通，日本國鐵經過計算為了實現5-5運行圖(一小時5班光和5班木靈)，東海道·山陽就需要用掉6條到發線，另外東海道線路容量也已經十分緊張(1973年時最大密度區段達102對)。那麼國鐵思考了一下，認為東北過來的車還是不要開進去添亂了，留條到發線給臨時運轉直通就行了，就變成了這樣——

如上圖這時的設計還是有一條到發線共用的。國鐵分割以後，JR東海表示現在東海道的車增發的更多了，為了保證正常運轉，不可能跟你東日本共用到發線，當然別提直通了。
官僚和JR討論一番以後決定，取消直通線，由兩家JR自己「開業以後自行判斷」是否需要直通，就變成了東海道單獨3面6線，東北1面2線的場景。
當然兩條到發線肯定是沒法大量接車的，所以1997年上越新幹線開通時候東日本又從既有線挪了兩條到發線，把中央本線趕到了地上三層，就形成了東京站今天的格局。
至於兩家JR自行判斷的結果，那就是不直通了唄~當然2027年中央新幹線開通以後說不定是有可能再恢復直通的。

200系鋼簧包裹

排障器：
0系圓頭

200系尖頭雪鏟

總之還有很多其他對策…
最後一張圖說明

如果直通運營，是只允許東北的車上東海道不許東海道的車上東北呢，還是所有車全部寒地對策改造呢？

謝邀，
你的這個問題，JR東海和東日本都想過。
首先看一下兩條線路的供電制式
兩條線路均為全線電氣化，25,000伏特交流電，其中東海道新幹線為60赫茲，東北新幹線為50赫茲，赫茲不同不能說明不能直通，因為赫茲變化技術早在北陸新幹線的E7/W7繫上實行過

其中第二你說對了一半，東北地區唯一的大都市除了仙台之外確實別無他擇
最重要的一點是，東海道新幹線的14站台和15站台原本是接到東北新幹線的，但是由於股道過於彎曲，是不符合設計規範的，故取消了連接方案[1]。

[1] 『新幹線マニアの基礎知識（イカロスMOOK ― マニアの王道）』 中尾一樹、伊藤久巳著、イカロス出版 14?15番線の神田寄りが大きくカーブしているのは東北?上越新幹線との直通を想定したためであったとされている

東海道山陽新幹線本來就是JR東海和JR西日本兩家的，太多「跨局車」了。

主要原因應該是四小時理論
當軌道交通用時超過4h時，人們將會傾向於選擇民航出行。

東京至岡山段的東海道區域的民航線路競爭吧不過新幹線，但是超過岡山到廣島甚至博多之後，民航的市場份額就越來越大了。

如果我住在大阪，想要去仙台，就算東海道東北線實現了直通，也要花費4個多小時，更不要提去盛岡或者青森了。這種情況下，我相信大部分人都會選擇民航。

去年開通函館段的北海道新幹線後，羽田-函館的航班還增加了一趟，今年還要加一趟從成田-函館的航班。原因不光是東京坐新幹線到函館要四個多小時，也不光是從新幹線站坐電車去函館市區要15分鐘。還有新幹線開通帶來的旅遊熱效應。

另外還有開通東海道-東北長線之後，冬季經常發生的東北新幹線晚點，會影響到雨雪較少的東海道段的運行。作為日本大動脈的東海道線上的火車俠們肯定不會開心的。