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Une voie ferrée, appelée aussi voie de chemin de fer, est un chemin construit pour le transport ferroviaire de marchandises et de personnes.

Une voie ferrée est généralement constituée de deux rails en acier qui sont disposés parallèlement et écartés. Ces deux rails sont maintenus au sol par des planches de bois appelées traverses. Le tout est maintenu par un matériau lourd : le ballast. Les traverses et le ballast permettent aux rails d'être solidement fixés au sol, et évitent qu'ils bougent lorsqu'un train circule.

A la différence des routes, les voies ferrées n'ont pas d'intersections entre elles. Les seuls croisements que rencontrent les trains sont les passages à niveaux, où ils sont toujours prioritaires.

Pour changer de voie sur un parcours, un train doit emprunter un aiguillage. Les aiguillages peuvent s'enclencher manuellement ou sont déclenchés à distance de manière électrique. Sur certaines voies, et notamment dans les gares de voyageurs ou les gares de marchandises, de nombreux aiguillages sont présents.

Les voies ferrées permettent la circulation des convois ferroviaires : train, métro, tramway. Ces engins fonctionnent au courant électrique, des pylônes de fils électriques sont donc souvent disposés au dessus des voies (ou au sol) pour permettre le fonctionnement des trains. Il existe aussi des motrices à moteur diesel.

Autrefois en Europe, et encore aujourd'hui dans de nombreux pays, les motrices étaient des locomotives à vapeur. Les différents véhicules ferroviaires sont en contact avec la voie ferrée grâce à des essieux ou des bogies, qui permettent de rouler sur les rails.

Il existe différents types de voies : les principales, qui sont utilisées pour la circulation de la plupart des trains ; les voies de service, pour des opérations de manœuvre ; les voies de garage, utilisées comme lieu de dépôt du matériel roulant. Il existe également des voies spéciales pour les lignes à grande vitesse.

Ainsi, en France, le TGV, ne peut pas atteindre sa vitesse maximale sur une voie principale standard. En effet, des voies sont spécialement aménagées pour qu'il puisse y circuler très rapidement, sans rattraper un autre train et sans dérailler.

En gare, les voies principales sont surmontées de quais pour la montée et descente des voyageurs ou le chargement et déchargement des marchandises. En France, la SNCF attribue des numéros et des lettres aux voies pour assurer le bon déroulement de l'exploitation. En effet, les voyageurs doivent être aidés pour savoir quel train passe sur quelle voie.