发展

  俄罗斯原始的铁路运输系统。

  1930年代英国铁路餐车。

1807年，英国威尔士出现第一个铁路列车。

1831年8月9日，德威特·克林顿·普尔德驾驶着火车行驶在纽约的奥尔巴尼客运铁路线。1840年代，开始使用机械臂板号机。1857年，人们开始使用比锻铁铁轨更坚固的钢轨。1863年，英国伦敦建成第一条地下铁路 ，也就是大都会铁路。

1864年，乔治‧M‧普尔曼设计出一种新型的卧铺车。1879年，世界最早的电力火车开始运行。1931年，第一条从东到西横越非洲大陆的本格拉－加丹加铁路在南部非洲建成通车。

动力

最初的列车是由绳索、重力或马匹 拉动的。到了十九世纪，多数的列车都改由蒸汽机车牵引。1940年代以后蒸汽机车渐由较清洁及需要较少劳力的柴油机车取代，后来又出现电力机车以及动力分散在各个车厢的动力分散式列车。1970年为止，大部分国家日常使用铁路机车至少都已 内燃化 （ 英语 ： dieselisation ） 或是采用更新的技术，当时只有一些煤和人工便宜的地方仍使用蒸汽机车，例如中国最后运营的大型蒸汽机车是于2005年12月9日在内蒙古退役 。不过许多国家的观光铁路仍使用蒸汽机车，只是针对休闲观光或是铁道迷的市场。

电气化铁路的最初投资很大，但按每里计算则是运作成本最低的。因此只有高流量的线路才适合电气化。电气化列车可能使用高架电缆或第三轨取电。

最近已在进行电力机车使用燃料电池驱动的研究 。燃料电池电力机车结合了非电力机车不需要供电系统以及电力机车零排放的优点。不过至2014年为止， 燃料车辆 （ 英语 ： Fuel cell vehicle ） 的初期成本仍非常高。

以动力的单位千瓦特（KW）除以能够牵引的重量公吨（Ton）来计算动力机车头的效能称为牵引能力比，蒸汽机车效能最低，其次是柴油机车（电力传动比液力传动效益高），电力机车或是电联车相对而言就经济的多。因为不需消耗额外的动能来牵引产生动力的引擎。

牵引动能比由小排到大依序为：（客运飞机、摩托车、一般家庭的汽车、公路上跑的卡车、农用牵引机、全挂拖车、）蒸气机车、柴油液力传动机车、柴油电力传动机车、电力机车、柴油动车租、高铁动车组、电力动车组（、客轮、渔船、油轮）。

若考虑单位燃料或是单位动力的成本来营运轨道车辆，是以小编组来做区间运转有最佳能量使用经济效益， 也就是4车一编组。每站都停的通勤电联车最具效益。 更具能量和时间效益的是不停站电车，乘客登车后均直接坐到目的站才停下来，可以一车一编组按需求调度去不同的目的地。

种类

按不同条件区分，火车可以有多个分类，主要的分类是载客列车及货运列车，以下是一些其他的分类。

路轨

按路轨分类，列车可分为铁轨、单轨、磁浮。亦有登山铁路特别使用的齿轨铁路、及由缆索拉动的[[索道，亦有使用自走的动车组。

某些列车由多过一个的机车牵引。在北美洲，货车经常是由三、四个以至五个机车重联牵引。另外也有把机车置于列车头尾及中间位置牵引，如大秦铁路。

也有列车是专门为轨道维修而设的。

区间列车

  日本爱知环状铁道线的区间列车

区间列车指的是在只在两点间来回的铁路列车，一般提供的是频繁的短程列车服务。 

载客列车

  机车牵引的客车

  日本新干线于仙台站的E5系。

载客的列车用客车厢，把乘客从车站运送列另一车站。车站间的距离可能不足一公里，亦有可能长达数百公里。载客列车可以是本身有动力的动力分散式列车，也可以是铁路机车配合无动力的铁路客车。乘客会在火车站上下车，一般而言载客列车有固定的公共交通时刻表，货物列车需要礼让载客列车先行。

载客列车会有列车长监督列车的正常运行，列车长也会和其他列车的工作人员合作，例如服务员或是搬运工。在北美火车客运的鼎盛时期，列车上会有两个列车长，其中一个负责卧铺车的人员。

高速铁路

高速铁路是一种营运速度比较普通铁路高的铁路运输系统。截至2013年，世界上主要运行的高铁系统的最高营运时速大约都设定在300公里（包括德国、日本、意大利、英国和韩国的系统），少部分系统拥有比较高的时速。

第一个正式营运的高速铁路是日本的新干线，在于1964年10月1日东京奥运前夕开始通车营运。

若是距离不超过500至600 km（311至373 mi），多半高速铁路在时间及价格上都比飞机划算，因为机场的 报到 （ 英语 ： check-in ） 及登机大约共需二个小时 。而且若考虑飞机起飞时的耗油，火车单位距离的运营成本也比较航空要低。不过当距离变长，起飞耗油与高空飞行使占总成本的比例降低，加上节省下来的时间，空运就比较有竞争力了。

  台湾高铁

部分高速列车的车身可以摆动，称为摆式列车，以便在转弯时无需降低车速。例如潘多利诺的电联车及新干线N700系电联车等。

长途客车有时会有卧车，但一般的高速铁路很少有卧车，因为它们一般在入黑以前便会到抵达目的地。

高速列车的车体大量的采用了复合材料。由复合材料做成的构件重量轻、强度高、刚性大，不仅大大减轻了车厢重量、降低噪声、振动，还提高安全性、舒适性，增加了列车的寿命并降低了维修成本 。在轨道佳通内部设施与装饰材料方面，常采用复合材料、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。

磁浮列车

磁浮铁路是铁路列车中较先进的新发明，是为了让时速超过500 km/h（310 mph）而开始的研究。世界上首条商业运营的磁浮列车线路是英国 伯明翰磁浮 （ 英语 ： AirRail_Link ） 。到2014年时，中国的上海磁浮示范运营线和日本的东部丘陵线是仍在商业运营的两条磁悬浮列车，上海磁浮示范运营线的速度最快，约有430 km/h（270 mph）。

长程列车

长程列车会经过数个城市，或一国家的几个区域，有时甚至会经过数个国家，一般会附带餐车方便乘客在路途中用餐，若是过夜的车次也会有卧车。若距离超过五百英哩以上的旅程多半会选择搭飞机，但长程列车也是一个受欢迎的选择，而且也可能是少数较便宜的选择。

城际列车

  台湾城际列车-E1000

城际列车是连结城市间的铁路运输服务。可以提供旅客商务旅行、观光等多方面的服务。

城际列车和及其他轨道运输最大的不同点在于：

运输距离较长（距离通常会超过200公里）

停靠站数较少

营运速度较快

列车内装较豪华，跨夜行驶的列车甚至会连结卧铺车

短程列车

城市之间不停沿途小站的市际列车称为 快车 或 特快 。各小站都停的称为 普通客车 、 普客 或 区间车 。

市区内列车

有些大城市有短距离的通勤列车往来市郊住宅区及市中心。这些通勤列车经常亦是城市轨道交通系统的一部分。很多的通勤车都是以站立为主，座位较少。有些地区会用双层客车来增加载客。而高速列车及卧车亦有是双层的。

城市轨道交通系有时被称作地下铁路，但它们在市中心以外可能会在路面或架空路轨上行走。这类列车的加速及减速一般都比长途车快，通常亦有更多的车门以供乘客上落。

路面电车或轻便铁路一般最多只会有两个车厢一同行走。路面电车通常会与其他车在同一条马路上行驶。轻便铁路是对很多现代化路面电车的称谓，因为它们介乎路面电车及重铁（即一般铁路列车）之间。路面电车跟轻便铁路其实没有很明确的分野，很多时分类都是约定俗成。

单轨铁路是铁路列车中较先进的新发明，不过应用仍然很少。

地下铁路、轻便铁路、通勤列车有时会被统称为 快速运输系统 。

货运列车

货运列车拖动的是货车载货车厢。

  货运列车

世上铁路运输使用得最多的是铁路货运。美国的铁路主要是用作货运。

在合适的情况下，铁路货运比道路货运便宜很多，亦更节省能源。铁路货运最适合用来长途运载大量的货物。但对于短途或小量的货物则较为不适合。铁路货运的最大缺点是缺乏弹性。在不少国家铁路货运正渐被以道路货运取代。但亦有很多政府因为环境的考虑，而设法鼓励使用铁路。

铁路使用的载货车厢有多种，现代最常见的是货柜（集装箱）车。它们可以由起重机吊起，从车厢运到船或货车上。 有些国家的货柜车厢采用附带方式，又称为“ 背载式运输 （ 英语 ： Piggy-back (transportation) ） ”，货柜车可以把货柜连拖架驶上列车车厢上。到达目的地后直接由货柜车头把货柜开走。英国、法国之间的英法海峡隧道铁路线便是采用这种设计。

其他的货车车厢包括有：运送车辆的平车、散装货物的敞车、冷冻食物的冷藏车、运送猪或牛等动物的棚车、运送煤炭圹物谷类的漏斗车、运送汽油等液体的罐车及运送阔大货物的大物车等等。

转向架

  美规的铁路转向架及轴套

在机械术语中，转向架（bogie， / ˈ b oʊ ɡ i / BOH -ghee )）是一个连接在车厢上，有轮子的底盘或框架。转向架可以在车子下方固定的位置，像货运卡车一様，也可以用连接式设计，转向架在两个车厢之间，或像履带车辆一様放在悬吊系统。一般一个车厢或铁路机车会有两个转向架，一头一个。另一个作法会将转向架放在两个车厢之间。大部分的转向架有两个轮轴，这也是最简单的设计，不过有些设计乘载重载的转向架最多会到五个轮轴。重载的车厢可能会有两个以上的转向架，利用跨度垫（span bolster）平衡负载，并连接转向架和车厢。通常列车的车厢地板会比转向架高，不过车厢的地板也可以比转向架低，例如双层列车，在符合高度限制的条件下增加车内的空间，或是一些没有阶段的低地板火车。

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