鐵路列車

俄罗斯原始的铁路运输系统。

1930年代英國鐵路餐車。

1807年，英國威爾斯出現第一個鐵路列車。[3]

1831年8月9日，德威特·克林頓·普爾德駕駛著火車行駛在紐約的奧爾巴尼客運鐵路線。1840年代，開始使用機械臂板號機。1857年，人們開始使用比鍛鐵鐵軌更堅固的鋼軌。1863年，英国伦敦建成第一條地下鐵路[4]，也就是大都會鐵路。

1864年，喬治‧M‧普爾曼設計出一種新型的臥鋪車。1879年，世界最早的電力火車開始運行。

1931年，第一條從東到西橫越非洲大陸的本格拉－加丹加鐵路在南部非洲建成通車。

最初的列車是由繩索、重力或馬匹[5]所牽引。到了十九世紀，多數的列車都改由蒸汽機車牽引。二十世紀初，伴隨都市鐵路地下化的需求與柴油機專利保護到期，鐵路牽引車輛開始向電氣化與內燃化發展。二十世紀三十年代，動力分散式列車首次應用。隨著科技進步與發展，二十世紀五十年代始，高功率易維護的電力機車與内燃機車逐步取代蒸汽機車。至二十世紀七十年代，大部份國家幹線鐵路皆實現内燃化或電氣化。僅有部分線路因自然條件制約或經濟因素仍殘存部分蒸汽機車運營，例如中國最後營運的幹線蒸汽機車於2005年12月9日在內蒙古退役[6]；尼尔吉里山区铁路亦是印度現存少有蒸汽機車運行的鐵路。部分國家會保留部分仍使用蒸汽機車的線路作爲歷史遺產，以休闲觀光爲主。鐵道迷通常是此類線路的常客。

電氣化鐵路的最初投資很大，但按每公里計算則是運作成本最低的。因此只有高流量的線路才適合電氣化， 電氣化列車可能使用高架電纜或第三軌供電。

使用燃料電池驅動的電力機車是機車動力發展的最新方向[7][8]。燃料電池電力機車既具備電力機車清潔能源的優點，亦能避免在低流量線路投資電氣化的低回報。至2014年，燃料電池電力機車的初期成本仍非常高。

以動力的單位千瓦特（KW）除以能夠牽引的重量公噸（Ton）來計算動力機車頭的效能稱為牽引能力比，蒸汽機車效能最低，其次是柴油機車（電力傳動比液力傳動效益高），電力機車或是電聯車相對而言就經濟的多。因為不需消耗額外的動能來牽引產生動力的引擎。

牽引動能比由小排到大依序為：（客运飞機、機車、轎車、公交車與卡車、農用牽引機、拖曳卡車、）蒸氣機車、柴油液力传動機車、柴油電力传动機車、電力機車、柴油动車组、高鐵、電力动車组（、遠洋客輪、遠洋漁船、遠洋油輪）。

若考慮單位燃料或是單位動力的成本來營運軌道車輛，是以小編組來做區間運轉有最佳能量使用經濟效益，也就是4車一編組。每站都停的通勤電聯車最具效益。更具能量和時間效益的是不停站電車，乘客登車後均直接坐到目的站才停下來，可以一車一編組按需求調度去不同的目的地。

按不同条件区分，火车可以有多个分类，主要的分類是載客列車及貨運列車，以下是一些其他的分類。

區間列車

日本爱知环状铁道线的區間列車

區間列車指的是在只在兩點間來回的鐵路列車，一般提供的是頻繁的短程列車服務。但在臺灣，區間指的是區域通勤。[9][10] 世界上很多國家的鐵路都有區間列車。[11]

機車牽引的客車

日本新幹線於仙台站的E5系。

載客的列車用客車廂，把乘客從車站運送列另一車站。車站間的距離可能不足一公里，亦有可能長達數百公里。載客列車可以是本身有動力的動力分散式列車，也可以是鐵路機車配合無動力的鐵路客車。乘客會在火車站上下車，一般而言載客列車有固定的公共交通时刻表，货物列车需要禮讓載客列車先行。

載客列車會有列車長監督列車的正常運行，列車長也會和其他列車的工作人員合作，例如服务员或是搬运工。在北美火車客運的鼎盛时期，列車上會有兩個列車長，其中一個負責卧铺车的人員。

高鐵

条目：高速鐵路

高鐵是一種營運速度比普通鐵路高的鐵路運輸系統。目前，世界上主要運行的高速鐵路的最高營運時速大约都設定在250至350公里，少部分系統設定的營運時速較低（每小時200至250公里），例如美國Acela特快、瑞典SJ2000列車、中國和諧號CRH1。

第一個正式營運的高速鐵路是日本的新幹線，在於1964年10月1日東京奧運前夕開始通車營運。

若是距離不超過500至600 km（311至373 mi），多數高速鐵路在時間及價格上都比飛機划算，因為機場的登機手續大約耗時二個小時[12]。若考慮飛機起飛時的耗油，列車單位距離的營運成本也比較航空要低。在移動距離更長的情況下，起飛耗油與高空飛行使佔總成本的比例降低，加上節省的時間成本，空運會較有競爭力。

台灣高鐵700T

部份高速列車的車身可以擺動，稱為傾斜式列車，以便在轉彎時無需降低車速。例如潘多利諾電聯車及新幹線N700系電聯車等。

通常高速鐵路的列車編組不設卧車，不過仍有少數提供臥車服務的案例。例如中國鐵路由北京市至福州市間的D301/302次。

高速鐵路列車的車體大量採用各種複合材料。依照不同複合材料的特性製作各種組件，目的是能夠減輕車廂重量、降低噪音、震動，並高安全性、舒適性，增加列車的壽命並降低維修成本[13]。在轨道佳通内部设施与装饰材料方面，常采用複合材料、夹层结构材料、PET泡沫夹层结构、巴沙轻木等，而作为车辆的承重结构，车体如今也已开始采用诸如碳纤维（CF）、玻璃纤维（fiberglass）、环氧树脂（Epoxy resin）和酚醛树脂（PF）等复合材料，而用蜂窝、夹层泡沫结构也比传统的铝结构质量减轻了30%。这都为高速列车的性能提升奠定了基础。

城际列车

台灣城際列車-推拉式自強號

城际列车是連結城市間的鐵路運輸服務。可以提供旅客商務旅行、觀光等多方面的服務。

城際列車和及其他軌道運輸最大的不同點在於：[14]

• 運輸距離較長（距離通常會超過200公里）
• 停靠站數較少
• 營運速度較快
• 列車內裝較豪華，跨夜行駛的列車甚至會連結臥舖車

貨運列車拖動的是貨車載貨車廂。

貨運列車

世上鐵路運輸使用得最多的是鐵路貨運。美国的鐵路主要是用作貨運。

在合適的情況下，鐵路貨運比道路貨運便宜很多，亦更節省能源。鐵路貨運最適合用來長途運載大量的貨物。但對於短途或小量的貨物則較為不適合。鐵路貨運的最大缺點是缺乏彈性。在不少國家鐵路貨運正漸被以道路貨運取代。但亦有很多政府因為環境的考慮，而設法鼓勵使用鐵路。

鐵路使用的載貨車廂有多種，現代最常見的是貨櫃車。它們可以由起重機吊起，從車廂運到船或貨車上。 有些國家的貨櫃車廂採用附帶方式，又稱為「背載式運輸」，貨櫃車可以把貨櫃連拖架駛上列車車廂上。到達目的地後直接由貨櫃車頭把貨櫃開走。英国、法国之間的英法海峽隧道鐵路線便是採用這種設計。

其他的貨車車廂包括有：運送車輛的平車、散裝貨物的敞車、冷凍食物的冷藏車、運送豬或牛等動物的棚車、運送煤炭壙物穀類的漏斗車、運送汽油等液體的罐車及運送闊大貨物的大物車等等。

雙層列車（北美英語：The bilevel car；英國英語：Double-decker train）是一種有兩層乘客艙的列車，法國開發了雙層高速列車。雙層高速列車可載客545人，比普通高速列車提高載客量45%。

美規的鐵路轉向架及軸箱

在機械術語中，轉向架（bogie，/ˈboʊɡi/ BOH-ghee)）是一個連接在車廂上，有輪子的底盘或框架。轉向架可以在車子下方固定的位置，像貨運卡車一様，也可以用連接式設計，轉向架在兩個車廂之間，或像履帶車輛一様放在懸吊系統。一般一個車廂或鐵路機車會有兩個轉向架，一頭一個。另一個作法會將轉向架放在兩個車廂之間。大部份的轉向架有兩個輪軸，這也是最簡單的設計，不過有些設計乘載重載的轉向架最多會到五個輪軸。重載的車廂可能會有兩個以上的轉向架，利用跨度垫（span bolster）平衡負載，並連接轉向架和車廂。通常列車的車廂地板會比轉向架高，不過車廂的地板也可以比轉向架低，例如雙層列車，在符合高度限制的條件下增加車內的空間，或是一些沒有階段的低地板火車。

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