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列車の車輪またはレールの車輪は、鉄道線路で使用するために特別に設計された車輪の一種です。車輪は転がる部品として機能し、通常は車軸に圧入され、鉄道車両または機関車に直接、または台車（CwthE）またはトラック（NAmE）に間接的に取り付けられます。機関車の下にある動力付き車輪は駆動輪と呼ばれます。車輪は最初に鋳造または鍛造され、その後、特定の硬度になるように熱処理されます。[ 1 ]新しい車輪は、旋盤を使用してプロファイルと呼ばれる標準化された形状に機械加工されます。すべての車輪プロファイルは、車輪とレールの適切な相互作用を確保するために定期的にチェックされます。プロファイルが不適切な車輪や摩耗した車輪は、転がり抵抗を増加させ、エネルギー効率を低下させ、脱線を引き起こす可能性さえあります。[ 2 ]国際鉄道連合は、標準車輪直径を920 mm（36インチ）と定義していますが、一部の高速鉄道システムやロールオン・ロールオフ車両ではより小さいサイズが使用されています。[ 3 ]
ほとんどの列車の車輪の走行面（「トレッド」または「リム」）は円錐形をしており、これが走行中に列車を線路の中央に維持する主な手段となっています。カーブでは、この円錐形のおかげで車輪セットは「自動操舵」になります。一方の車輪が隣接する（外側の）レールに近づくと、線路の中央にあるときよりもレールに対して大きな円周を示します。同時に、内側の車輪はレールに対してより小さな円周を示します。車軸が1回転するごとに各車輪が移動する距離の差によって、車輪セットは線路のカーブに沿って進みます。[ 4 ]強い横方向の力が加わると、例えばカーブの半径が通常よりも小さい場合や線路のアライメントに欠陥がある場合など、車輪セットは平衡状態から外れます。その場合、各車輪の内側にあるフランジと呼ばれる突起が、車輪セットがそれ以上動いて脱線するのを抑制します。[ 5 ]
機関車や車両あたりの車輪の数は、車両のニーズに合わせてサイズと数の両方で異なります。これらの要因に関係なく、同じサイズの車輪のペアは常に単一のユニットとして直線車軸に取り付けられ、これを車輪セットと呼びます。[ 4 ]
道路・鉄道併用車両に使用される車輪は、機関車や客車などの他の種類の鉄道車両に使用される車輪よりも一般的に小さい。これは、車両が道路走行モードにあるときは、車輪を地面から離して収納する必要があるためである。このような車輪は、直径が245mm （9.65インチ）程度と非常に小さいものもある。
現代の鉄道車輪は通常、モノブロック車輪とも呼ばれる単一の鋳造品から機械加工されます。[ 6 ]ただし、車輪の中には、車輪の芯と、その周囲にあるタイヤ（CwthE）またはタイヤ （NAmE）の2つの部分で構成されているものもあります。タイヤは一部の鉄道車両の構成要素であり、交換可能な摩耗要素を提供することを目的としています。これは、高価なスポーク構造を持つ蒸気機関車の時代には重要な要素でした。現代では、タイヤは必ず鋼鉄で作られており、これは以前の時代の鋳鉄よりも強度があります。通常、加熱して車輪に押し付けてから冷却して収縮させます。弾性のある鉄道車輪は、車輪とタイヤの間にゴムなどの弾性材料を持っています。このタイプの車輪の故障は、エシェデ高速列車衝突事故の原因の1つでした。[ 6 ]
ホイールの損傷の最も一般的な原因は、急ブレーキ、急勾配でのブレーキ、重荷重でのブレーキなど、激しいブレーキングです。ブレーキシュー（またはブレーキブロック）はホイール表面に直接接触し、膨大な量の熱エネルギーが発生します。通常の運転では、ホイールのトレッド温度は550 °C (1,022 °F)に達することがあります。[ 7 ]激しいブレーキング条件下では、発生した熱エネルギーが熱衝撃やホイールの機械的特性の変化につながる可能性があります。最終的に、急激な熱負荷は剥離と呼ばれる現象を引き起こします。あるいは、激しいブレーキングや低いグリップ力により、車両がまだ動いている間にホイールの回転が停止し、ホイールとレールの界面にフラットスポットや局所的な熱損傷が発生する場合があります。
現代の鉄道車輪は、摩耗材の余裕を持たせるために、かなり厚く製造されている。摩耗した車輪のプロファイルや平らな部分のある車輪は、十分な厚みの材料が残っていれば、車輪旋盤で加工できるからである。[ 8 ]
釜山地下鉄、リール地下鉄、札幌市営地下鉄などの中央ガイドレールを備えたゴムタイヤ式地下鉄や、ゴムタイヤ式路面電車にはガイドホイールが備わっている。
