鉄道輸送

鉄道輸送（列車輸送とも呼ばれる）は、通常2本の平行な鋼鉄レールで構成される線路上を走る車輪付きの車両を使用する輸送手段です。^{[1]鉄道輸送は、}道路輸送に次ぐ2つの主要な陸上輸送手段の1つです。エネルギー効率^[2]と潜在的な高速性により、世界中の旅客輸送と貨物輸送の約8％に使用されています^[2]。

鉄道車両は一般にゴムタイヤの道路車両よりも摩擦抵抗が低いため、鉄道車両をより長い列車に連結することができます。動力は通常、ディーゼル機関車または電気 機関車によって供給されます。鉄道輸送は資本集約的で道路輸送よりも柔軟性に欠けますが、よりエネルギー効率が高く、より安全に大量の乗客や貨物を輸送することができます。^[a]

人力や動物の力で動く鉄道の先駆けは古代から存在していたが、現代の鉄道輸送は19世紀初頭にイギリスで蒸気機関車が発明されたことに始まる。最初の旅客鉄道であるストックトン・アンド・ダーリントン鉄道は1825年に開通した。 1830年にイギリスで最初の都市間接続が開通した後、ヨーロッパと北米全体に鉄道が急速に普及したことは、産業革命の重要な要素であった。鉄道輸送の導入により、水上輸送に比べて輸送コストが下がり、「全国市場」が形成され、都市間の価格差が小さくなった。

1880年代に、路面電車と高速輸送システムから鉄道の電化が始まりました。1940年代から、蒸気機関車はディーゼル機関車に置き換えられました。最初の高速鉄道システムは1964年に日本で導入され、現在では高速鉄道がヨーロッパ、東アジア、米国東部の多くの都市を結んでいます。自動車や飛行機との競争により衰退した後、鉄道輸送は道路の混雑と燃料価格の高騰、および二酸化炭素排出量削減手段としての政府による鉄道への投資により、ここ数_十年で復活を遂げています。

先史時代から、車輪付きの乗り物のために、滑らかで耐久性のある路面が作られてきました。場合によっては、車輪だけを支えるために、幅が狭く、2 つに分かれていました。つまり、荷馬車用の通路や軌道でした。車輪を軌道から外さないように、溝やフランジなどの機械的な手段を備えたものもありました。

例えば、紀元前600年頃からギリシャのコリントス地峡を6～8.5kmにわたって船を輸送していたという証拠があります。ディオルコス^{は少なくとも紀元後1世紀まで、650年以上使用されていました。 [3]舗装された軌道は後に}ローマ帝国のエジプトでも建設されました。^[4]

1515年、マテウス・ラング枢機卿はオーストリアのホーエンザルツブルク城のケーブルカー、ライスツークについて記述した。この路線はもともと木製のレールと麻の牽引ロープを使用し、踏み車を介して人力または動物の力で動かされていた。^[5]この路線は改良された形で現在も運行されており、おそらく最も古い運行中の鉄道である。^[6]

馬が引く木製のレールを使った馬車道（または路面電車）は、鉱山への鉱石の運搬を容易にするために 1550 年代に登場し始め、すぐにヨーロッパで普及しました。このような運行は、1556 年にドイツでゲオルギウス アグリコラの著書『金属論』で説明されています。^[7]この路線では、木の板の上を走るフランジのない車輪と、板の隙間に差し込む台車の垂直のピンを使用して、正しい方向に進ませる「フント」カートが使用されました。鉱夫たちは、線路上で発生する騒音から、このワゴンをHunde (「犬」) と呼んでいました。 ^[8]

16世紀の中央ヨーロッパでの使用については多くの文献に記録がある。^[9]このような輸送システムは後に、おそらく1560年代から、イングランドのカンブリア州カルドベックでドイツ人炭鉱労働者によって使用された。 ^{[10]幌馬車道は1600年頃、おそらくは1594年には}リバプール近郊のプレスコットに建設された。フィリップ・レイトンが所有していたこの路線は、プレスコット・ホール近くの炭鉱から、約半マイル (800 m) 離れた終点まで石炭を運んだ。^[11]ケーブルカーは1604年より前のいつかにシュロップシャーのブロズリーにも作られた。これはジェームズ・クリフォードの炭鉱からセヴァーン川まで石炭を運び、はしけに積んで川沿いの町に運んだ。^[12] 1604年にハンティンドン・ボーモントによって完成したウォラトン・ワゴンウェイは、誤ってイギリス最古の鉄道として引用されることがあります。この鉄道はストレリーからノッティンガム近郊のウォラトンまで走っていました。^[13]

1758年に建設されたリーズのミドルトン鉄道は、改良された形ではあるものの、後に世界最古の現役鉄道（ケーブルカー以外）となった。1764年には、アメリカ大陸初の鉄道がニューヨーク州ルイストンに建設された。^[14]

1760年代後半、コールブルックデール社は木製レールの上面に鋳鉄板を固定し始めた。これにより、さまざまなゲージを使用できるようになりました。当初はバルーンループのみが旋回に使用できましたが、後に可動ポイントが使用され、切り替えが可能になりました。^[15]

フランジのない車輪がL字型の金属板の上を走るシステムが導入され、プレートウェイとして知られるようになった。シェフィールド炭鉱のマネージャーであるジョン・カーは1787年にこのフランジ付きレールを発明したが、正確な日付は議論されている。プレートレールはベンジャミン・ウートラムが運河に走る荷馬車用に採用し、彼のバタリー製鉄所で製造した。1803年、ウィリアム・ジェソップは南ロンドンで複線のプレートウェイであるサリー鉄鉄道を開通させたが、これは誤って世界初の公共鉄道とされることもある。^[16]

ウィリアム・ジェソップは、1789年にレスターシャー州ラフバラーのナンパンタンにあるチャーンウッド・フォレスト運河の延長に、全鉄製のエッジレールとフランジ付き車輪を使用して成功を収めていました。1790年、ジェソップとパートナーのアウトラムはエッジレールの製造を開始しました。ジェソップは1790年にバタリー社のパートナーになりました。最初に建設された公共のエッジウェイ（したがって最初の公共鉄道でもあります）は、1796年のレイクロック鉄道です。この路線の主な目的は石炭の輸送でしたが、旅客も輸送していました。

鉄製の鉄道を建設するこの 2 つのシステム、つまり「L」プレート レールと滑らかなエッジ レールは、19 世紀初頭まで並行して存在し続けました。フランジ付き車輪とエッジ レールは最終的にその優位性を証明し、鉄道の標準となりました。

レールに使われていた鋳鉄は脆く、重い荷重がかかると壊れてしまうため、不十分であることが判明しました。 1820年にジョン・バーキンショーが発明した錬鉄が鋳鉄に取って代わりました。錬鉄は、通常単に「鉄」と呼ばれ、破損する前にかなりの変形に耐えることができる延性のある材料であったため、鉄のレールには適していました。しかし、ヘンリー・コートが1784年にパドリング法の特許を取得するまで、鉄の製造にはコストがかかりました。1783年にコートは、鉄を固めて形を整えるのにハンマーで叩くよりも15倍速い圧延法の特許も取得しました。 ^[17]これらのプロセスにより、鉄とレールの製造コストが大幅に削減されました。鉄の製造における次の重要な開発は、ジェームズ・ボーモント・ニールソンが開発した熱風法（1828年に特許取得）で、これにより銑鉄の製造に必要なコークス（燃料）や木炭の量が大幅に削減されました。 ^{[18]錬鉄はスラグや}ドロスを含む柔らかい材料でした。柔らかさとドロスにより、鉄レールは変形したり剥離したりする傾向があり、10年も持たなかった。交通量が多いと、1年しか持たないこともあった。鉄の生産におけるこれらの進歩は、最終的に木材と鉄の複合レールを、より優れた全鉄レールに置き換えることに繋がった。ベッセマー法の導入により、鋼鉄を安価に製造できるようになり、1860年代後半から鉄道が大幅に拡張された時代が始まった。鋼鉄レールの耐久性は鉄よりも数倍長かった。^{[19] [20] [21]}鋼鉄レールにより、より重い機関車が可能になり、列車を長く走らせることができるようになり、鉄道の生産性が向上した。^[22]ベッセマー法では、鋼鉄に窒素が導入されたため、鋼鉄は経年とともに脆くなった。19世紀末近くにはベッセマー法に代わって平炉が使われるようになり、鋼鉄の品質が向上し、コストがさらに削減された。こうして、レールにおける鉄の使用は完全に鋼鉄に置き換えられ、すべての鉄道の標準となりました。

最初の旅客馬車または路面電車であるスウォンジー・アンド・マンブルズ鉄道は、1807年にウェールズのスウォンジーとマンブルズの間で開通しました。 ^[23]蒸気機関車が登場した後も、19世紀末まで馬は路面電車の輸送手段として好まれていました。蒸気機関車は街の通りに煙を発生させていましたが、馬は蒸気で動く路面電車に比べてクリーンだったからです。

1784年、スコットランドの発明家で機械技術者のジェームズ・ワットが蒸気機関車の設計特許を取得した。ワットは、それまで鉱山から水を汲み出すために使われていたトーマス・ニューコメンの蒸気機関を改良し、車輪を動かすことのできる往復動エンジンを1769年に開発した。これは大型の固定式エンジンで、綿工場やさまざまな機械に動力を与えた。当時のボイラー技術では、シリンダー内の真空に作用する低圧蒸気を使用する必要があり、そのためには別の凝縮器と空気ポンプが必要だった。しかし、ボイラーの構造が改良されるにつれて、ワットはピストンに直接作用する高圧蒸気の使用を検討し、車両の動力源として使用できる小型エンジンの可能性を提起した。ワットの従業員ウィリアム・マードックは、特許取得後、その年に自走式蒸気車両の実用モデルを製作した。^[24]

最初の本格的な蒸気機関車は、1804年にイギリスで、コーンウォール生まれのイギリス人技師リチャード・トレビシックによって作られた。これは高圧蒸気を使って一回の動力ストロークでエンジンを駆動した。伝動システムには、ピストンロッドの動きを均一にするために大きなフライホイールが使われていた。1804年2月21日、世界初の蒸気動力鉄道の旅が行われ、トレビシックの無名の蒸気機関車が南ウェールズのマーサー・ティドビル近郊のペニダレン製鉄所の路面電車に沿って列車を牽引した。^{[25] [26]}トレビシックは後に、ロンドンのブルームズベリーで円形の線路上で動く機関車「キャッチ・ミー・フー・キャン」を披露したが、当時使用されていた鋳鉄製のプレートウェイ線路には彼のエンジンが重すぎたこともあり、鉄道機関車の実験段階から先には進めなかった。^[27]

商業的に成功した最初の蒸気機関車は、 1812年にリーズのミドルトン鉄道向けに製造されたマシュー・マレーのラック式機関車サラマンカでした。この2気筒機関車は、端のレールの軌道を壊さないほど軽量で、レールの側面に鋳造された歯を使った歯車によって粘着の問題を解決しました。したがって、これは最初のラック式鉄道でもありました。

1813年には、クリストファー・ブラケットとウィリアム・ヘドリーがワイラム炭鉱鉄道向けに製造したパッフィング・ビリーという機関車が続き、粘着力だけで走行する最初の機関車となった。これは、複数の車輪に重量を分散させることで実現した。パッフィング・ビリーは現在ロンドンの科学博物館に展示されており、現存する最古の機関車である。^{[28] [29]}

1814年、ジョージ・スチーブンソンは、トレビシック、マレー、ヘドレーの初期の機関車に触発され、勤務先のキリング ワース炭鉱の支配人を説得して、蒸気機関車の製造を許可してもらった。スチーブンソンは、蒸気機関車の開発と普及に極めて重要な役割を果たした。彼の設計は、初期の先駆者たちの仕事を大幅に改善したものだった。彼は、やはり成功したフランジ付き車輪粘着機関車である機関車ブリュッヒャーを製造した。1825年には、イングランド北東部のストックトン・アンド・ダーリントン鉄道向けに機関車ロコモーションを製造した。この鉄道は、異なる運行で馬力と蒸気力の両方を使用していたが、1825年に世界初の公共蒸気鉄道となった。1829年、彼は機関車ロケットを製造し、レインヒル・トライアルに出場して優勝した。この成功により、スティーブンソンはイギリス、アイルランド、アメリカ、そしてヨーロッパの多くの地域で鉄道用の蒸気機関車を製造する一流企業としての地位を確立した。^{[30] : 24–30}常時蒸気機関車のみを使用した最初の公共鉄道は、1830年に建設されたリバプール・アンド・マンチェスター鉄道であった。 ^[31]

蒸気動力は、1 世紀以上にわたって世界中の鉄道の主要な動力システムであり続けました。

最初の電気機関車として知られるものは、1837年にスコットランドのアバディーンの化学者ロバート・デイビッドソンによって製造されたもので、ガルバニ電池（バッテリー）で駆動されていた。したがって、これは最古のバッテリー式電気機関車でもあった。デイビッドソンは後に、 1841年に開催されたスコットランド芸術協会博覧会で展示されたガルバニという名のより大きな機関車を製造する。7トンのこの車両には、2つのダイレクトドライブ式リラクタンスモーター、各車軸の木製シリンダーに取り付けられた鉄の棒に作用する固定電磁石、および単純な整流子が搭載されていた。6トンの荷物を時速4マイル（時速6キロメートル）で1.5マイル（2.4キロメートル）の距離を牽引した。翌年9月にエディンバラ・グラスゴー鉄道で試験走行されたが、バッテリーからの電力が限られていたため、一般には使用されなかった。鉄道労働者らは、この機関車を雇用安定の脅威とみなし、破壊した。^{[32] [33] [34]} 19世紀半ばまでに、ほとんどのヨーロッパ諸国は鉄道を軍事目的で利用していました。^[35]

ヴェルナー・フォン・シーメンスは、 1879年にベルリンで電気鉄道を実演した。世界初の電気路面電車であるグロース＝リヒターフェルデ路面電車は、1881年にドイツのベルリン近郊のリヒターフェルデで開業した。この電車はシーメンスによって建設された。この路面電車は、走行レールから供給される直流180ボルトで走行した。1891年に線路に架線が設置され、路線はベルリン＝リヒターフェルデ西駅まで延長された。 1883年にはイギリスのブライトンで国民電気鉄道が開業した。この鉄道は現在も運行されており、世界最古の運行中の電気鉄道となっている。また1883年には、オーストリアのウィーン近郊でメードリング・ヒンターブリュール路面電車が開業した。これは、架線から電力を得て定期運行する世界初の路面電車であった。 5年後、アメリカでは1888年にフランク・J・スプレイグが設計した機器を使用して、リッチモンド・ユニオン旅客鉄道で電気トロリーが初めて導入されました。^[36]

幹線に初めて電化が使用されたのは、 1895 年にボルチモア アンド オハイオ鉄道(B&O)のボルチモア ベルト ラインの 4 マイル区間で、ボルチモアのダウンタウンの端を巡る一連のトンネルを通って B&O の主要部分をニューヨークへの新線に接続しました。1897 年にスプレイグが多重ユニット列車制御を発明したことで、電気はすぐに地下鉄の電力供給源として選ばれるようになりました。1900 年代初頭までに、ほとんどの路面電車が電化されました。

世界最古の地下鉄であるロンドン地下鉄は1863年に開業し、1890年にはシティ・アンド・サウス・ロンドン鉄道（現在はロンドン地下鉄ノーザン線の一部）で第4軌条システムを用いた電化サービスを開始しました。これは電気牽引を採用した最初の主要鉄道でした。世界初の深層電気鉄道であるこの鉄道は、テムズ川の下のロンドン市からロンドン南部のストックウェルまで走っています。 ^[37]

最初の実用的な交流電気機関車は、当時チューリッヒのエリコン社に勤務していたチャールズ・ブラウンが設計した。1891年、ブラウンは三相交流を使用して、ラウフェン・アム・ネッカーの水力発電所とフランクフルト・アム・マイン西の間で280 km (170 mi) の長距離送電を実証した。ブラウンは、ジャン・ハイルマンのもとで蒸気電気機関車の設計に携わっていたときに得た経験から、三相モーターは直流モーターよりも重量出力比が高く、整流子がないため製造と保守が簡単であることに気付いた。^[b]しかし、当時の直流モーターよりもはるかに大きく、床下台車に搭載することができず、機関車内にしか搭載できなかった。^[39]

1894年、ハンガリーの技術者カルマン・カンドーは、電気機関車用の新型3相非同期電動駆動モーターと発電機を開発した。カンドーの1894年初頭の設計は、1896年から1898年にかけて建設されたフランスのエヴィアン・レ・バンの短い3相交流路面電車に初めて適用された。 ^{[40] [41]}

1896年、エリコンはルガーノ路面電車にこのシステムの最初の商用例を導入した。各30トンの機関車には、二重架線から供給される三相750V 40Hzで駆動する110kW（150馬力）のモーターが2台搭載されていた。三相モーターは一定速度で稼働し、回生ブレーキを提供するため、急勾配の路線に適しており、最初の幹線用三相機関車は、1899年にブラウン社（当時はウォルター・ボヴェリ社と提携）によってスイスの40kmのブルクドルフ・トゥーン線に納入された。

イタリアの鉄道は、短い区間ではなく幹線全長に電気牽引を導入した世界初の鉄道であった。106 kmのヴァルテッリーナ線は、カンドーとガンツ工場のチームによって設計され、1902年9月4日に開通した。^{[42] [43]}電気システムは3 kV 15 Hzの三相であった。1918年に、^{[44]カンドーは}回転位相変換器を発明し、電気機関車が3相モーターを使用しながら、高電圧国内ネットワークの単純な産業周波数（50 Hz）単相交流を運ぶ単一の架空線を介して電力を供給できるようにした。^[43]

交流牽引の普及に大きく貢献したのは、第二次世界大戦後のフランスのSNCFである。同社は交流50Hzで試験を行い、それを標準として確立した。SNCFの試験が成功した後、現在では産業用周波数とも呼ばれる50Hzが世界中の幹線鉄道の標準として採用された。^[45]

鉄道用内燃機関の最も古い記録には、ウィリアム・デント・プリーストマンが設計したプロトタイプが含まれている。 ウィリアム・トムソン卿は1888年にこれを検査し、「プリーストマン石油エンジンを台車に取り付け、一時的な線路で稼働させ、機関車用に石油エンジンを応用した例」と説明した。^{[46] [47] 1894年には、}プリーストマン・ブラザーズが製造した20馬力（15kW）の2軸機械がハル・ドックで使用された。^[48]

1906年、ルドルフ・ディーゼル、アドルフ・クローゼ、および蒸気・ディーゼルエンジン製造会社のゲブリューダー・スルツァーは、ディーゼル機関車を製造するためにディーゼル・スルツァー・クローゼ社を設立した。スルツァーは1898年からディーゼルエンジンを製造していた。プロイセン国鉄は1909年に同社にディーゼル機関車を発注した。世界初のディーゼル機関車は1912年夏、スイスのヴィンタートゥール・ローマンスホルン鉄道で運行されたが、商業的には成功しなかった。^[49]機関車の重量は95トン、出力は883kW、最高速度は100km/h (62mph)だった。^[50] 1920年代半ばまでに、いくつかの国で少数の試作ディーゼル機関車が製造された。ソ連は1925年後半から3つの異なる設計の実験ユニットを運用したが、技術的に実行可能であることが証明されたのはそのうちの1つ（Eel-2）のみであった。^[51]

1914年、ゼネラル・エレクトリック社の電気技師であるヘルマン・レンプが信頼性の高い直流電気制御システムを開発し特許を取得した（その後の改良もレンプが特許を取得した）。 ^[52]レンプの設計では、エンジンと発電機の両方を協調的に制御するために単一のレバーを使用し、すべてのディーゼル電気式機関車制御システムのプロトタイプとなった。1914年、ブラウン・ボベリ社の電気機器とスイスのスルツァーAG社のディーゼルエンジンを搭載した世界初の機能的なディーゼル電気式鉄道車両が、ケーニヒ＝ザクセン州鉄道（王立ザクセン州鉄道）向けにワゴンファブリック・ラシュタット社によって製造された。これらはDET 1およびDET 2に分類された（de.wiki）。最初に常用されたディーゼル電気式機関車はスイッチャー（入換）機関車であった。ゼネラル・エレクトリック社は 1930 年代にいくつかの小型のスイッチャー機関車を製造しました (有名な「44 トン」スイッチャーは 1940 年に導入されました)。ウェスティングハウス・エレクトリック社とボールドウィン社は 1929 年からスイッチャー機関車の製造に協力しました。

1929年、カナダ国鉄はウェスティングハウス社製の9000と9001の2両を導入し、北米で初めて幹線でディーゼル機関車を導入した鉄道となった。^[53]

ヨーロッパでは 1960 年代以前に最高速度 200 km/h (120 mph) に達する蒸気機関車やディーゼル機関車の運行が開始されましたが、あまり成功しませんでした。

日本初の電化高速鉄道である 東海道新幹線は、1964年に東京と大阪の間で導入されました。それ以来、最高時速300 km (190 mph) 以上の速度で機能する高速鉄道輸送が、日本、スペイン、フランス、ドイツ、イタリア、中華人民共和国、台湾(中華民国)、イギリス、韓国、スカンジナビア、ベルギー、オランダで建設されました。これらの路線の多く建設により、ロンドン - パリ - ブリュッセル回廊、マドリード - バルセロナ、ミラノ - ローマ - ナポリなどの接続都市間の短距離航空便と自動車交通、およびその他の多くの主要路線が劇的に減少しました。^[要出典]

高速列車は通常、設計上大きな旋回半径が組み込まれた立体交差軌道上の連続溶接レールの標準軌線路で運行されます。高速鉄道はほとんどの場合、旅客輸送用に設計されていますが、一部の高速システムでは貨物サービスも提供しています。

1980 年以降、鉄道輸送は劇的に変化しましたが、多くの歴史的鉄道は、観光列車の運行のために古い鉄道線路を保存・維持するために、生きた歴史の一部として運行を続けています。

列車は、線路に沿って移動する連結された一連の鉄道車両です。列車の推進力は、独立した機関車または自走式複数ユニットの個々のモーターによって提供されます。ほとんどの列車は収益用の荷物を運びますが、線路の保守目的など、鉄道自体の使用のための非収益用の車両も存在します。機関士(北米ではエンジニア) が機関車またはその他の動力車を制御しますが、ピープル ムーバーと一部の高速輸送システムは自動制御されています。

伝統的に、列車は機関車を使用して牽引されます。これは、列車の先頭に 1 台以上の動力付き車両を配置し、列車全体の重量を牽引するのに十分な牽引力を提供することです。この配置は貨物列車で依然として主流であり、旅客列車でもよく使用されます。プッシュプル列車では、機関士が機関車を遠隔操作できるように、最後尾の客車に運転室が装備されています。これにより、列車が方向転換するたびに機関車を列車の先頭に移動する必要がないため、機関車牽引列車の欠点の 1 つが解消されます。鉄道車両は、旅客または貨物の牽引に使用される車両です。

複数ユニットは、列車全体に動力付きの車輪を備えています。これらは、高速輸送システムや路面電車システム、および多くの短距離および長距離の旅客列車に使用されています。鉄道車両は、単一の自走式車両で、電気で推進される場合もあれば、ディーゼルエンジンで駆動される場合もあります。複数ユニットは、ユニットの両端に運転室があり、客車の下に収まるほど小さい電気モーターやその他のエンジンを製造できるようになったことを受けて開発されました。貨物用複数ユニットはわずかで、そのほとんどは高速郵便列車です。

蒸気機関車は、粘着力を提供する蒸気エンジンを備えた機関車です。石炭、石油、または木材が火室で燃やされ、ボイラーで水を沸騰させて加圧蒸気を生成します。蒸気は煙室を通過し、煙突または煙突から出ます。その過程で、蒸気はピストンに動力を与え、動力は駆動輪（米国ではメインドライバー）のコネクティングロッド（米国ではメインロッド）とクランクピン（米国ではリストピン）を介して、または駆動車軸のクランクに直接伝達されます。蒸気機関車は、経済性と安全上の理由から世界のほとんどの地域で段階的に廃止されていますが、多くは歴史的鉄道によって稼働可能な状態で保存されています。

電気機関車は、架空線または第三軌条を介して固定電源から電力を引き出します。一部の機関車はバッテリーも、または代わりにバッテリーを使用します。高圧交流で駆動する機関車では、機関車内の変圧器が高圧低電流電力を低電圧高電流に変換し、車輪に動力を供給する牽引モーターで使用します。現代の機関車は、三相交流誘導モーターまたは直流モーターを使用します。特定の条件下では、電気機関車が最も強力な牽引力となります。^[要出典]また、電気機関車は最も安価に運転でき、騒音が少なく、局所的な大気汚染もありません。^{[要出典]ただし、}架空線とサポート インフラストラクチャの両方、および電気を生成するために必要な発電所に多額の資本投資が必要です。したがって、電気牽引は都市システム、交通量の多い路線、および高速鉄道で使用されます。

ディーゼル機関車はディーゼルエンジンを原動機として使用します。エネルギー伝達はディーゼル電気式、ディーゼル機械式、ディーゼル油圧式のいずれかですが、ディーゼル電気式が主流です。電気ディーゼル機関車は、非電化区間ではディーゼル電気式として、電化区間では電気機関車として走行するように製造されています。

動力源の代替手段としては、磁気浮上、馬車、ケーブル、重力、空気圧、ガスタービンなどがあります。

旅客列車は、乗客が乗降する駅に停車します。列車の監視は、車掌/列車管理者/車掌の義務です。旅客列車は公共交通機関の一部であり、多くの場合、バスが駅に接続しています。旅客列車は、長距離の都市間旅行、毎日の通勤旅行、または地元の都市交通サービスを提供しており、多様な車両、運行速度、優先権要件、および運行頻度で運行されています。運行頻度は、多くの場合、1時間あたりの列車数（tph）で表されます。^[54]旅客列車は通常、都市間鉄道と都市内輸送の2種類の運行方法に分けられます。都市間鉄道は、より高速、より長いルート、より低頻度（通常はスケジュール通り）であるのに対し、都市内輸送は、より低速、より短いルート、より高頻度（特にピーク時）です。^[55] 都市間列車は、都市間で停車駅が少ない長距離列車です。列車には通常、食堂車などの設備があります。一部の路線では、寝台車による夜行サービスも提供しています。長距離列車には特定の名前が付けられているものもあります。地域列車は中距離列車で、都市と郊外の周辺地域を結んだり、停車駅が多く低速で地域サービスを提供したりします。通勤列車は都市部の郊外を走り、毎日の通勤サービスを提供します。空港鉄道は市内中心部から空港への迅速なアクセスを提供します。

高速鉄道は、従来の鉄道よりもはるかに高速で運行する特別な都市間列車であり、その最高速度は時速200～350キロメートル（120～220マイル）とされている。高速鉄道は主に長距離サービスに使用され、ほとんどのシステムは西ヨーロッパと東アジアにある。上海のリニアモーターカーなどの磁気浮上式列車は、ガイドウェイの下側に向かって上向きに引き寄せられる下乗り磁石を使用しており、この路線は、短距離ではあるが、日常的な運行において従来の高速鉄道よりもいくらか高い最高速度を達成している。高速鉄道は速度が速いため、路線の配置は従来の鉄道よりも曲線が広くなる傾向があるが、運動エネルギーの大きい列車が容易に登れるように勾配が急になることがある。

運動エネルギーが大きいということは、馬力対トン比が高いことを意味します（例：ショートトンあたり20馬力、またはトンあたり16キロワット）。これにより、列車は加速して高速を維持し、勢いが増して下り坂で回復するにつれて急勾配を走行することができます（切土と盛土、トンネル掘削の必要性が減ります）。曲線では横方向の力が働くため、曲線は可能な限り大きな半径で設計されます。これらすべての特徴は貨物輸送とは大きく異なるため、経済的に実現可能であれば、高速鉄道専用線を正当化できます。^[55]

高速鉄道は、従来の都市間列車よりも最高速度が高い都市間鉄道サービスですが、その速度は高速鉄道ほど速くはありません。これらのサービスは、より高速で安全に運行できる列車をサポートするために、従来の鉄道インフラを改良して提供されています。

高速輸送システムは、大都市に建設される都市内システムであり、あらゆる旅客輸送システムの中で最も容量が大きい。通常は高架で、地下または高架で建設されるのが一般的である。路面レベルでは、小型の路面電車が使用できる。ライトレールは、段差のないアクセス、独自の権利、時には地下区間を持つ改良型路面電車である。モノレールシステムは高架で、中容量のシステムである。ピープルムーバーは、シャトルとして数駅のみを運行する、運転手なしの高架鉄道である。高速輸送システムは統一されていないため、路線の配置はさまざまで、権利（私有地、道路の側道、道路の中央分離帯）や幾何学的特徴（急カーブまたは広いカーブ、急勾配または緩勾配）もさまざまである。たとえば、シカゴの「L」列車は、ループの急カーブを通り抜けるために非常に短い車両で設計されている。ニュージャージーのPATHは、トランスハドソントンネルのカーブに対応するために同様のサイズの車両を使用している。サンフランシスコのBARTは、路線で大型車両を運行している。^[55]

貨物列車は、貨物の種類に特化した貨車を使用して貨物を運びます。貨物列車は非常に効率的で、規模の経済性と高いエネルギー効率を備えています。 ^[56]しかし、集配地点までの線路が不足しているために、旅程の両端で積み替えが必要な場合、柔軟性が欠如し、その使用は減少する可能性があります。当局は、その効率性と道路交通の削減のために、貨物鉄道輸送の使用を奨励することがよくあります。^[57]

コンテナ列車は、特に二重積み付けによってコストが削減される北米で、一般貨物用として多くの場所で広く使用されるようになりました。コンテナは、船やトラックなどの他のモード間、および軌間の境界で簡単に積み替えることができます。コンテナは、貨物を列車に手動で積み下ろしする必要があった有蓋車（貨車）の後継となりました。貨物の複合輸送コンテナ化は、サプライチェーン 物流業界に革命をもたらし、輸送コストを大幅に削減しました。ヨーロッパでは、スライド壁貨車が通常の有蓋貨車にほぼ取って代わりました。他のタイプの車両には、冷蔵車、家畜用のストックカー、道路車両用のオートラックなどがあります。鉄道と道路輸送を組み合わせると、ロードレイラーによってトレーラーを列車に乗り入れる ことができるため、道路と鉄道間の移動が容易になります。

バルク貨物の取り扱いは鉄道輸送の重要な利点です。積み替えコストが低い、またはゼロであることに加え、エネルギー効率と在庫コストが低いため、鉄道は道路輸送よりもはるかに安価にバルク貨物を取り扱うことができます。一般的なバルク貨物には、石炭、鉱石、穀物、液体などがあります。バルク貨物は、オープントップ車両、ホッパー車両、タンク車両で輸送されます。

鉄道の線路は、鉄道会社が所有または賃借している土地に敷設されます。緩やかな勾配を維持することが望ましいため、丘陵地帯や山岳地帯では、線路は遠回りして敷設されることがよくあります。ルートの長さと勾配の要件は、交互に切土、橋梁、トンネルを使用することで軽減できます。これらはすべて、権利取得に必要な資本支出を大幅に増加させる一方で、運用コストを大幅に削減し、より長い半径の曲線でより高速化を可能にします。密集した都市部では、既存の資産への影響を最小限に抑えるために、鉄道がトンネル内に敷設されることがあります。

線路は、一定の間隔、つまりレールゲージを維持するために、木材、コンクリート、鋼鉄、またはプラスチックの枕木と呼ばれる部材に垂直に固定された 2 本の平行な鋼鉄レールで構成されています。「スラブ トラック」など、他のバリエーションも可能です。スラブ トラックでは、準備された地下の上にあるコンクリート基礎にレールが固定されます。

軌間は通常、標準軌（世界の既存鉄道路線の約70%で使用）、広軌、狭軌に分類されます。^{[58]軌間に加えて、線路は、橋梁、トンネル、その他の構造物を安全に通過できるように、鉄道車両とその積荷の最大の高さと幅を定義する}積載限界に合わせて敷設されます。

線路は円錐形のフランジ付き車輪を誘導し、能動的な操舵なしで車両を線路上に維持するため、列車は道路車両よりもはるかに長くなります。レールと枕木は通常、圧縮土で作られた基礎の上に置かれ、その上にバラスト層が置かれ、枕木からの負荷を分散し、上を通過する車両の重量で時間の経過とともに地面が沈下しても線路が曲がらないようにします。

バラストは排水手段としても機能します。特殊なエリアのより現代的な線路には、バラストなしで直接取り付けられているものもあります。線路はプレハブの場合もあれば、その場で組み立てられる場合もあります。レールを溶接して連続溶接レールを形成することで、レール間の接合部の小さな表面隙間によって生じる車両の摩耗や損傷を抑えることができます。また、これにより乗り心地も静かになります。

カーブでは、外側のレールが内側のレールよりも高い位置にある場合があります。これは片勾配またはカントと呼ばれます。これにより、線路をずらす傾向のある力が軽減され、立っている家畜や立っている乗客または座っている乗客にとってより快適な乗り心地が得られます。特定の片勾配は、限られた速度範囲で最も効果的です。

ポイントと分岐器 (分岐器とも呼ばれる) は、列車を線路の分岐セクションに誘導する手段です。ポイントは通常の線路と同様に敷設されており、通常はフロッグ(共通クロッシング)、チェック レール、および 2 つの分岐器レールで構成されます。分岐器レールは、信号システムの制御下で左または右に動かされ、列車が進む経路を決定します。

木製枕木の釘は時間が経つと緩むことがありますが、割れたり腐ったりした枕木は、新しい木製枕木またはコンクリート製の代替品に個別に交換できます。コンクリート枕木もひび割れや割れが生じることがあり、これも個別に交換できます。地盤沈下によりレールが沈下した場合は、専用機械で持ち上げ、枕木の下にバラストを追加してレールを水平にすることができます。

定期的にバラストを取り除き、きれいなバラストと交換して、適切な排水を確保する必要があります。暗渠やその他の水路は、水が道床に溜まって土砂崩れが発生しないように、常にきれいな状態にしておく必要があります。川沿いに道床が敷設されている場合は、通常、増水時に川岸が浸食されるのを防ぐために追加の保護が施されます。橋は、重い列車が通過するときに短時間で大きな応力を受けるため、検査とメンテナンスが必要です。

世界のさまざまな地域で、また時には同じ国内でも、異なる軌間を使用すると、乗客や貨物の移動が妨げられる可能性があります。軌間の境界を越えての移動を容易にするために、異なる軌間の2本の線路が交わる場所には、複雑な転送機構が設置されることがよくあります。インドやオーストラリアなど、複数の軌間を使用している国は、鉄道網を統一するために多額の投資を行ってきました。中国は、西ヨーロッパに鉄道で商品を輸送するために、近代化されたユーラシア・ランド・ブリッジを開発しています。

鉄道設備の検査は、列車の安全な運行に不可欠です。世界中の鉄道では、さまざまな種類の欠陥検出器が使用されています。これらの装置は、単純なパドルとスイッチから、赤外線やレーザースキャン、さらには超音波音声分析まで、さまざまな技術を使用しています。これらの装置は、70年間使用されてきており、多くの鉄道事故を回避してきました。

鉄道信号は、列車の衝突を防ぐために鉄道の交通を安全に制御するために使用されるシステムです。摩擦の少ない固定レールで誘導される列車は、すぐに停止したり、運転手の視界内で停止したりできない速度で頻繁に走行するため、衝突の危険性が特に高くなります。一方、ゴムタイヤと路面の間の摩擦レベルが高い道路車両は、ブレーキ距離がはるかに短くなります。ほとんどの形式の列車制御では、鉄道網の各セクションの責任者から列車の乗務員に移動権限が渡されます。すべての方法で信号を使用する必要はなく、一部のシステムは単線鉄道に特化しています。

信号処理は伝統的に信号ボックスで行われ、信号係が分岐器や信号装置を操作するために必要なレバーフレームを収容する小さな建物です。これらは鉄道のルートに沿ってさまざまな間隔で配置され、特定の線路セクションを制御します。最近の技術の発達により、信号操作が地域の制御室に集中化されたため、このような運用原則は不要になりました。これはコンピュータの使用が増えたことにより容易になり、広大な線路セクションを 1 か所から監視できるようになりました。一般的な閉塞信号方式では、線路を閉塞信号、操作規則、自動制御装置の組み合わせで保護されたゾーンに分割し、常に 1 つの閉塞内には 1 本の列車しか入れないようにします。

電化システムは列車に電気エネルギーを供給するため、列車は車内に原動機を搭載しなくても運行できます。これにより運行コストは低くなりますが、路線沿いに多額の資本投資が必要になります。幹線および路面電車システムでは通常、線路沿いの柱から垂れ下がる架空線があります。高架高速輸送システムでは、地上の第三軌条が使用されることがあります。

電力は直流(DC) または交流(AC)で供給されます。最も一般的な DC 電圧は、路面電車や高速輸送システムでは 600 V と 750 V、幹線では 1,500 V と 3,000 V です。2 つの主要な AC システムは15 kVと25 kVです。

鉄道駅は、乗客が列車に乗り降りできる場所として機能します。貨物駅は、貨物の積み下ろし専用に使用されるヤードです。大きな旅客駅には、切符や食事の購入など、乗客に便利な施設を提供する建物が少なくとも1つあります。小さな駅は通常、プラットフォームのみで構成されています。初期の駅には、旅客と貨物の両方の施設が建設されることもありました。^[59]

プラットホームは列車への容易なアクセスを可能にするために使用され、地下道、歩道橋、踏切を介して相互に接続されています。一部の大きな駅は袋小路として建設されており、列車は一方向からしか運行されていません。より小さな駅は通常、地元の住宅街にサービスを提供しており、フィーダーバスサービスに接続している場合があります。大きな駅、特に中央駅は、市内の主要な公共交通機関のハブとして機能し、鉄道サービス間、および高速輸送、路面電車、またはバスサービスへの乗り換えが可能です。

1980年代以降、鉄道会社を分割する傾向が強まり、車両を所有する会社とインフラを所有する会社が分離されました。これは特にヨーロッパで当てはまり、この取り決めは欧州連合によって義務付けられています。これにより、どの鉄道事業者もヨーロッパの鉄道網のどの部分にも自由にアクセスできるようになりました。英国では、鉄道線路は国有であり、公的管理機関（ネットワークレール）が線路の運営、保守、開発を行っていますが、 1990年代の民営化以降は列車運行会社が列車を運行しています。^[60]

米国では、北東回廊以外の鉄道網とインフラは、事実上すべて貨物鉄道会社が所有している。旅客鉄道、主にアムトラックは、貨物線のテナントとして運行している。その結果、貨物鉄道と旅客鉄道の運行は密接に同期され、調整される必要があり、旅客列車は多くの場合、ホスト貨物鉄道会社によって運行される。この共有システムにより、両社は連邦鉄道局（FRA）によって規制されており、 AREMAの線路作業に関する推奨慣行と車両のAAR基準に従うことができる。^[55]

鉄道会社の主な収入源は、乗車券収入（旅客輸送の場合）と貨物の輸送料金である。^{[61] [62]}頻繁に旅行する人向けに割引や月間パスが提供される場合がある（例：定期券や鉄道パス）。貨物収入は、コンテナスロットごと、または列車全体で販売されることがある。荷送人が車両を所有し、輸送のみをレンタルすることもある。旅客輸送の場合、広告収入が大きなものとなることがある。

鉄道輸送は他の主要な輸送手段に比べて外部性が少ないため、政府は鉄道運営に補助金を出すこともできる。鉄道会社が国有の場合、政府は生産量の増加と引き換えに補助金を直接支給するだけでよい。運営が民営化されている場合、いくつかの選択肢がある。一部の国では、インフラを政府機関または企業が所有し、安全要件を満たす企業であれば誰でも線路に自由にアクセスできるシステムを採用している。このような場合、政府は線路を無償で提供するか、すべての費用をカバーしない料金で提供するかを選択できる。これは、政府が道路への無料アクセスを提供するのと類似していると見なされている。旅客運行の場合、国有運営者に直接補助金が支払われるか、公共サービス義務入札が行われ、最低入札者に期間限定の契約が与えられる可能性がある。EUの鉄道補助金総額は、2005年に730億ユーロに達した。^[63]

カナダのヴィア・レールと米国の旅客鉄道会社アムトラックは、それぞれの国の政府によって認可された民間鉄道会社である。自動車や航空会社との競争により民間の旅客サービスが衰退したため、民間の旅客サービスは現金で入会金を支払うか、機関車や車両を手放すことでアムトラックの株主となった。政府はアムトラックに創業資金を供給し、会計年度末に損失を補填することで補助金を出している。^{[64] [ページが必要]}

一部の列車は道路車両よりも速く走行します。列車は重量があり、線路から外れることができず、停止距離が長くなります。起こりうる事故には、脱線（線路からの逸脱）、他の列車や道路車両との衝突、または踏切での歩行者との衝突があり、鉄道事故および死傷者の大半を占めています。リスクを最小限に抑えるための最も重要な安全対策は、鉄道信号、踏切の遮断機または立体交差など、厳格な運用規則です。列車の汽笛、ベル、または警笛は列車の存在を警告し、線路脇の信号は列車間の距離を維持します。安全性を高めるために使用される別の方法は、プラットホームと線路を分離するプラットホームスクリーンドアの追加です。これにより、重大な傷害や死亡事故につながる可能性のある線路への不法侵入を防ぐとともに、火災の危険をもたらす可能性のある線路上のゴミの堆積を防ぐなどの利点があります。

日本の新幹線など、多くの高速都市間ネットワークでは、列車は踏切のない専用線路を走行します。これは、自動車、他の車両、または歩行者との衝突の可能性を効果的に排除し、他の列車との衝突の可能性を大幅に減らすため、システムの安全性にとって重要な要素です。もう 1 つの利点は、都市間ネットワークのサービスが定刻どおりに行われることです。

他のインフラ資産と同様に、鉄道は、貨物収入業務や旅客サービスに支障をきたす可能性のあるインフラ障害の影響を最小限に抑えるために、定期的な検査とメンテナンスを実施する必要があります。旅客は最も重要な貨物とみなされ、通常はより高速、より急勾配、より高い容量/頻度で運行されるため、旅客の路線は特に重要です。検査方法には、軌道ジオメトリカーまたは歩行検査が含まれます。特に交通サービス向けの曲線メンテナンスには、ゲージ測定、ファスナーの締め付け、およびレールの交換が含まれます。

レールの波状化は、軽量車軸や車輪の通過回数が多く、車輪とレールの接合部が擦り減るため、交通システムでよく見られる問題です。保守作業は運行と重なることがあるため、保守時間帯（夜間、閑散時間、列車のスケジュールやルートの変更）を厳守する必要があります。さらに、保守作業中の乗客の安全（線路間の柵、資材の適切な保管、線路作業の通知、州に近い機器の危険性）を常に考慮する必要があります。トンネル、高架構造物、混雑した都市景観などにより、保守作業員のアクセスに問題が生じることがあります。その場合、特殊な機器や従来の保守用具の小型版が使用されます。^[55]

高速道路や道路網では容量が個々のルート区間に分散しているのに対し、鉄道の容量は基本的にネットワークシステムであると考えられています。そのため、多くの要素がシステム障害の原因と結果となります。保守では、ルートのパフォーマンス（列車サービスの種類、出発地/目的地、季節の影響）、線路の容量（長さ、地形、線路数、列車制御の種類）、列車のスループット（最高速度、加減速率）、および旅客貨物共用線路のサービス機能（側線、ターミナル容量、切り替えルート、設計タイプ）など、さまざまな要素を考慮する必要があります。^[55]

鉄道輸送はエネルギー効率に優れている^[67]が、資本集約型である^[68]機械化された陸上輸送手段である。線路は滑らかで硬い表面を備えており、列車の車輪は比較的低い摩擦レベルで回転することができる。

現代の典型的な貨車は、2 つの 4 輪台車に最大 113 トン (125 ショートトン) の貨物を積載できます。 線路は列車の重量を均等に分散し、道路輸送よりも車軸と車輪あたりの荷重を大幅に増やすことができるため、エネルギー効率が向上します。 列車は積載する荷物に対して正面面積が小さいため、空気抵抗が減り、エネルギー使用量が減ります。

さらに、車輪を誘導する軌道の存在により、非常に長い列車を 1 台または数台のエンジンで牽引し、カーブでも 1 人のオペレーターで運転できるため、人員とエネルギーの使用の両方で規模の経済性が実現します。対照的に、道路輸送では、連結部が2 つを超えると横滑りが発生し、車両が安全でなくなります。

輸送手段の移動に費やされるエネルギーだけを考え、リスボンの都市部を例にとると、同様の乗車率で乗客1人当たりの消費エネルギーを考えると、乗客の輸送に関しては電気鉄道は自動車より平均で2​​0倍効率的であると思われる。^[69]燃料消費量が約6 L/100 km (47 mpg _‑imp ; 39 mpg _‑US )の自動車を考えると、ヨーロッパの平均的な車は1台あたり約1.2人の乗客が乗車し(乗車率は約24%)、1リットルの燃料は約8.8 kWh (32 MJ)に相当し、平均441 Wh (1,590 kJ)の乗客1人当たり1kmに相当する。これに対し、現代の電車の平均乗車率は 20%、消費電力は約 8.5 kW⋅h/km (31 MJ/km、13.7 kW⋅h/mi) で、乗客 1 人あたり 1 キロメートルあたり 21.5 Wh (77 kJ) に相当し、自動車の 20 分の 1 の電力消費量です。

これらの利点により、鉄道輸送は多くの国で旅客および貨物輸送の主要な形態となっている。^[68]鉄道はヨーロッパでは至る所で利用されており、統合されたネットワークは事実上大陸全体をカバーしている。インド、中国、韓国、日本では、何百万もの人々が鉄道を定期的な交通手段として利用している。北米では、貨物鉄道輸送は広く普及しており頻繁に利用されているが、北東回廊以外では、他の輸送手段、特に自動車や飛行機の好まれ方が高まっているため、都市間旅客鉄道輸送は比較的少ない。^{[64] [ページが必要] [70]}しかし、近隣地域内で簡単にアクセスできるようにするなど、新しく改善された方法を実施することで、通勤者が自家用車や飛行機を使用するのを減らすのに役立つ可能性がある。^[71]

南アフリカ、北アフリカ、アルゼンチンには広範な鉄道網があるが、アフリカや南アメリカの他の地域では鉄道の一部が孤立している。オーストラリアは人口密度に見合った疎らな鉄道網だが、特に南東部では重要な鉄道網を持つ地域もある。オーストラリアには以前から存在する東西大陸横断線に加え、南北を結ぶ線路が建設されている。世界で最も標高の高い場所にある鉄道はチベットのラサへの線路で、^[72]部分的に永久凍土地域を走っている。西ヨーロッパは世界で最も鉄道密度が高く、各国の鉄道網の技術的・組織的違いにもかかわらず、多くの個別の列車が複数の国を経由して運行されている。

歴史的に、鉄道は近代性と進歩の理念の中心であると考えられてきた。^[73] 19世紀の近代化の過程には、空間志向の世界から時間志向の世界への移行が伴った。時間管理の重要性が高まり、鉄道駅の時計塔、公共の場の時計、鉄道員や旅行者用の懐中時計が生まれた。列車は正確な時刻表に従い、早めに出発することはなかったが、前近代では、客船は船長が十分な乗客を乗せるといつでも出発した。前近代では、現地時間は太陽が最も高い正午に設定されていたが、これは標準時間帯の導入によって変更された。印刷された時刻表は旅行者にとって便利であったが、列車指令書と呼ばれるより精巧な時刻表は、列車の乗務員、保守作業員、駅員、修理・保守作業員にとって不可欠であった。鉄道の時刻表の構造は、後にバス、フェリー、飛行機の時刻表、ラジオやテレビ番組、学校のスケジュール、工場のタイムクロックなど、さまざまな用途に合わせて調整されました。^[74]

19 世紀初頭の電信の発明も、鉄道網の発展と運営に欠かせないものでした。悪天候でシステムが混乱した場合、電信士はシステム全体に即座に修正と更新を伝えました。また、ほとんどの鉄道は単線で、待避線と信号機があり、優先度の低い列車を迂回させて待ち合わせをさせることができました。

学者たちは鉄道を国家建設の成功と結び付けている。^[75]

歴史家ヘンリー・アダムスによれば、鉄道網には以下が必要であった。

なぜなら、資本、銀行、鉱山、炉、商店、発電所、技術的知識、機械的な人口など、あらゆる新しい機械を創出する必要があり、同時に、新しい規模と新しい条件に合うように社会的および政治的習慣、考え、制度を着実に改造する必要があったからである。1865年から1895年までの世代はすでに鉄道に抵当に入れられており、その世代自身以上にそれをよく知っていた者はいなかった。^[76]

その影響は、輸送、財務、管理、キャリア、世間の反応という 5 つの側面から調べることができます。

鉄道は、大規模な国内市場に貨物や乗客を輸送するための効率的なネットワークを形成します。そのため、鉄道の発展は、製造、小売、卸売、農業、金融など、国の経済の多くの側面に利益をもたらしました。1940年代までに、米国はヨーロッパに匹敵する規模の統合された国内市場を持ちましたが、内部障壁や関税はなく、共通の言語、金融システム、法制度に支えられていました。^[77]

鉄道の資金調達は、民間（非政府）金融システムの劇的な拡大の基盤となった。鉄道の建設は工場よりもはるかに高価だった。1860年には鉄道の株式と債券の合計額は18億ドルだったが、1897年には106億ドルに達した（国家債務総額は12億ドル）。^[78]

資金はアメリカ北東部の金融業者とヨーロッパ、特にイギリスから提供された。^[79]資金の約10パーセントは政府からのもので、特に一定量の線路が完成すると土地の譲渡という形で提供された。^[80]アメリカの新興金融システムは鉄道債券に基づいており、1860年までにニューヨークが金融市場の主流となった。イギリスは世界中の鉄道に多額の投資をしたが、アメリカほど投資が集中した国は他になく、債券総額は1914年までに約30億ドルに達した。しかし、1914年から1917年にかけて、イギリスは軍需品の支払いのためにアメリカの資産を売却した。^{[81] [82]}

鉄道経営陣は、当時の他の業界で一般的だったものよりもはるかに複雑な同時関係を処理できる複雑なシステムを設計しました。土木技術者が鉄道の上級管理職になりました。アメリカの主要な革新者は、1840年代のマサチューセッツ州西部鉄道とボルチモア・アンド・オハイオ鉄道、1850年代のエリー鉄道、1860年代のペンシルバニア鉄道でした。 ^[83]

鉄道の発展により、ブルーカラーとホワイトカラーの両方に民間部門でのキャリアが生まれました。鉄道員は若い男性にとって生涯の仕事となり、女性が雇われることはほとんどありませんでした。典型的なキャリアパスは、若い男性が18歳で工場労働者として雇われ、24歳で熟練整備士、25歳でブレーキマン、27歳で貨物車掌、57歳で旅客車掌に昇進することです。ホワイトカラーのキャリアパスも同様に描かれました。教育を受けた若い男性は事務または統計の仕事から始め、駅員または部門または中央本部の官僚に昇進し、各レベルで追加の知識、経験、および人的資本を獲得しました。彼らは代わりが非常に困難であったため、事実上永久的な仕事が保証され、保険と医療が提供されました。

雇用、解雇、賃金率は、えこひいきや性格の対立を最小限に抑えるために、職長ではなく中央管理者によって決定されました。すべてが規則に従って行われ、ますます複雑化する一連の規則によって、あらゆる状況で何をすべきか、また、階級と賃金が正確にいくらになるかが全員に指示されました。1880年代までに、鉄道員は定年退職し始め、彼らのために年金制度が考案されました。^[84]

鉄道は、多数の顧客や労働者を都市中心部や郊外に輸送することで、社会の活性化と経済競争力に貢献しています。香港は鉄道を「公共交通機関のバックボーン」と認識しており、鉄道サービスと包括的に連携したフランチャイズバスシステムと道路インフラを開発しました。^[85]北京、上海、広州などの中国の大都市は、鉄道輸送路線をフレームワークとし、バス路線を大都市交通システムの主体と認識しています。^[86]日本の新幹線は、東京-神戸線に位置する「日本の産業と経済の中心」の増大する交通需要を満たすために建設されました。^[87]

鉄道輸送は軍事活動にとって重要となることがある。1860年代、鉄道は南北戦争[88]や普墺戦争、普仏戦争[89]において、兵士や物資を迅速に移動させる手段を提供した。20世紀を通じて^、鉄道は迅速な軍^{動員のための戦争計画の重要な要素であり、多数の予備兵を集合地点に、歩兵を前線に迅速かつ効率的に輸送することを可能にした。[90]}いわゆる戦略鉄道^は、主に軍事目的で建設された。第一次世界大戦中のフランス西部戦線では、1日に何列車分もの軍需品が必要だった。^[91]逆に、その戦略的価値のため、ドイツや占領下のフランスの操車場や橋は、第二次世界大戦中、連合軍の空襲の主な標的となった。^{[92]鉄道輸送とインフラは、}ロシアのウクライナ侵攻のような今日の紛争において重要な役割を果たし続けており、ベラルーシとロシアの鉄道の破壊行為も戦争の進路に影響を与えた。

鉄道は、成長を密集した都市圏とその幹線道路に沿って誘導する。^[要出典]これは、第二次世界大戦後の米国の交通政策を示す高速道路の拡張とは対照的である。高速道路の拡張は、代わりに大都市圏の周辺の郊外開発を奨励し、自動車走行距離の増加、炭素排出量、未開発地域の開発、自然保護区の枯渇につながった。^{[疑わしい-議論] [要出典]}これらの取り決めは、都市空間、地方税、^[93] 住宅価値、および多目的開発の促進を再評価する。^{[94] [95]}

鉄道網の発展に対しても反対意見があった。例えば、1840年代にオーストリアに鉄道と蒸気機関車が導入された際、列車の騒音、悪臭、公害、機関車の煤や燃えさしによる家屋や周囲の土地への被害に地元住民は激怒した。また、ほとんどの移動が長距離ではなかったため、新線を利用する人はほとんどいなかった。^[96]

2018年の研究では、北京地下鉄の開通により「大気汚染物質の濃度（PM _2.5、PM ₁₀、SO ₂、NO ₂ 、CO）のほとんどが減少したが、オゾン汚染にはほとんど影響がなかった」ことが判明した。^[97]

ヨーロッパの開発経済学者は、近代的な鉄道インフラの存在は国の経済発展の重要な指標であると主張しており、この観点は特に基本鉄道輸送インフラ指数（BRTI指数として知られる）を通じて示されている。^[98]

2010年の中国の鉄道年間支出は8,400億円（2019年時点で1,730億ドル）で、2014年から2017年にかけては年間8,000億円（2019年時点で1,640億ドル）の目標を掲げ、2016年から2020年にかけては3.5兆円（2019年時点で30兆ドル）を支出する計画だった。^[99]

インド鉄道は約2,600億ルピー（2019年は50億米ドル）の補助金を受けており、そのうち約60％が通勤鉄道と短距離旅行に充てられている。^[100]

2017年の欧州鉄道パフォーマンス指数（利用頻度、サービスの質、安全パフォーマンス）によると、欧州の国営鉄道システムのトップ層は、スイス、デンマーク、フィンランド、ドイツ、オーストリア、スウェーデン、フランスです。^[102]パフォーマンスレベルは、公共コストと特定の鉄道システムのパフォーマンスの間に正の相関関係があることを示しており、また、各国が公共コストと引き換えに受け取る価値の違いも示しています。デンマーク、フィンランド、フランス、ドイツ、オランダ、スウェーデン、スイスでは、費用対効果が比較的高いのに対し、ルクセンブルク、ベルギー、ラトビア、スロバキア、ポルトガル、ルーマニア、ブルガリアでは、欧州諸国の平均コスト対パフォーマンス比を下回っています。^[102]

2016年、ロシア鉄道は政府から949億ルーブル（約14億米ドル）を受け取った。^[112]

2015年、米国連邦政府からアムトラックへの資金は約14億ドルでした。^[113] 2018年までに、割り当てられた資金は約19億ドルに増加しました。^[114]

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