高速化 (鉄道)
鉄道の高速化（てつどうのこうそくか）とは、鉄道の改良によって列車の運行時間を短縮することである。ここでは特に新幹線（高速鉄道）による鉄道網拡大の代替となりうる在来線高速化事業および新線建設について述べる。日本国外では中速鉄道（英: medium-speed rail）、準高速鉄道（英: semi-high speed rail）という用語が使われることもある。
高速化の手法
既存路線の改良による高速化は、新線建設と比べるとはるかに費用を抑えられ工事も容易であることが多い。部分的に従来の線路を放棄して別の用地に新たな線路を敷設する手法もとられる。運行頻度の高い線区を営業運転させながらの改良工事は運行に支障を来すため、列車を運休させることがある。
高速化は、特に車両性能の向上が重要な要素であるが、それだけでなく、地上設備、信号保安、ダイヤ構成、保守など、鉄道を構成する要素のバランスの上に成り立つものであり、それらの要素の何かが欠けると、高速化の効果が低下したり、乱れやすいダイヤになることがある。また、輸送障害や事故の原因にもなりうる（例：JR福知山線脱線事故、JR北海道の多数のトラブル）。
高速化により、沿線の騒音や振動が悪化する場合がある（例：名古屋新幹線訴訟）。
また、線路改良や新車投入などのコストがかかるため、投資額と時間短縮効果のバランスをとることが重視される。
新在直通運転
日本のように高速鉄道路線と在来線とで軌間が異なる鉄道網では、改軌や三線軌条化、あるいは高速度走行に耐えうる軌間可変車両の導入によっても鉄道の高速化が実現する。
ミニ新幹線
既存の在来線を標準軌に改軌、もしくは三線軌条化して高速鉄道路線（新幹線）との直通運転を可能にする方式は、ミニ新幹線と呼ばれる。山形新幹線と秋田新幹線の2路線で採用されている。
フリーゲージトレイン
高速鉄道路線（新幹線）と在来線の異なる軌間に合わせて走行できる車両は、フリーゲージトレインと呼ばれる。2016年現在、開発は進められているが実用化の目処は立っていない。
スーパー特急
改軌も軌間可変も用いずに、在来線と同じ軌間で高速鉄道（新幹線）を建設する方式は、スーパー特急と呼ばれる。
1940年代後半 - 1950年代前半
戦後間もない頃の国鉄は疲弊した鉄道施設及び車両の修繕・復興に総力を費やしたため、東海道本線を走る特急「へいわ」が戦前の特急「燕」よりも1時間近く遅くなったことに代表されるように、高速性については戦前より後退したと言える。この状況は1950年（昭和25年）頃にようやく戦前レベルまで改善されることとなる。1950年代の国鉄高速化の歴史とはすなわち鉄道無煙化・動力分散化の歴史であるといってよい。既に電化されている区間において従来の機関車牽引列車に対して画期的な高速性を発揮した80系電車が登場し、またようやく実用化にこぎつけたDMH17系エンジンと液体式変速機を搭載したキハ17系気動車やキハ55系気動車が全国の非電化線区へ投入され、目覚しい時間短縮を実現したのもこの頃である。
1950年代後半 - 1960年代後半
国鉄における高速化が最高潮に達したのがこの頃である。50年代に既に全線複線電化が完成し、80系電車の投入によって長距離高速列車にも電車を使用することが可能であるという実績を得た国鉄当局は1958年（昭和33年）に新設する東海道本線の特急「こだま」へ充当すべく、20系電車（称号改正により、151系電車）を登場させる。この列車の設定により、（段階的にではあるが）東阪間はそれまでの機関車牽引特急の最速所要時間であった7時間30分を1時間も短縮した6時間30分という驚異的な所要時間で結ばれることとなった。また、この頃になるとキハ81・82系気動車の開発によって非電化区間を走る特急列車が無煙化されたことなどから全国に特急ネットワークが形成されることとなった。また、1964年（昭和39年）にはこの時期の高速化指向の集大成とも言える東海道新幹線が開業している。
1968年（昭和43年）、輸送需要の増大に応えるために東北本線を初めとして各地で行われていた電化や線形改良・軌道強化、キハ81・82系気動車が性能面で急行形のキハ55系やキハ58系と大差が無い、むしろ勾配線区ではより非力なことから開発されたキハ181系気動車などの集大成としてヨンサントオと言われる白紙ダイヤ改正を行った。これにより山陽・上越・北陸本線等で大幅な高速化が達成された。特に劇的だったのは電車化や全線東北本線経由に変更になったことから全区間で1時間54分も短縮された特急「はつかり」で、その表定速度は86.5km/hにも達した（後のダイヤ改正で所要時間8時間15分へとさらに高速化され、国鉄在来線史上最速の表定速度89.2km/hを記録することとなる）。
以上のように各地で目覚しい高速化が図られたヨンサントオ改正であるが、これ以後労使関係の悪化などが原因で最高速度向上の試みはJR化するまで表に出ることはなく、特急列車の一般化・大衆化に伴う停車駅数増加などで所要時間は全体的に増加する方向に向かう。
JR化後
国鉄民営化後はブレーキ性能の向上によって600m条項をクリアできる目処が立ったことや対抗輸送機関などとの関係もあり、線形のよい区間において130km/h運転を開始した。線形が悪い区間においても、高性能気動車の導入と各種地上施設の改良によって大幅に高速化したひだ・南紀や、使用車両はそのままでありながら曲線通過速度を大幅に引き上げることによって高速化を達成したあずさに代表されるように可能な限りの高速化を行った線区が多く見られる。一方、都市部の一般列車においても高速化される事例があったなどの理由から、私鉄においても高速化が以前よりも盛んに行われるようになった。
また、JR四国で制御付自然振り子車両である2000系気動車が開発されて以来、山岳路線のような急曲線の非常に多い路線においても大幅な高速化が可能となった。
なお、踏切が存在しない特殊区間においては130km/hを上回る速度で運行がなされている例もある（海峡線など）。
また新幹線においても、初期は210km/hが最高速度だったが、その後軽量化、高出力化、騒音低減などにより、270, 300km/hと段階的に高速化が行われてきた。特にJR化後は航空機との競争に打ち勝つため、盛んに高速化が推進されており、2013年3月16日からは東北新幹線で320km/h運転が開始された。
東海道新幹線は曲線が多いため、空気バネ車体傾斜装置を搭載したN700系を導入し、起動加速度も在来線車両である313系と同等の2.6km/h/s が出せるようにしたため、同じ270km/h でも所要時分を東京～新大阪間で5分短縮させることに成功した。また、設備の改良とブレーキ装置の改良等により2015年3月14日以降は285km/h による運転が行われ、さらに全線の所要時分が一部のぞみで3分短縮、ひかりとこだまの早朝と深夜の一部で1～4分の短縮が行われた。
私鉄
高速化を目的とした新線では、2010年開業の京成成田空港線の一部（成田高速鉄道アクセス・成田空港高速鉄道の京成電鉄スカイライナー）において速達列車で最高速度160km/hの運転が行われている。かつては北越急行ほくほく線の特急「はくたか」においても最高速度160km/hの運転が行われていたが、2015年3月14日に北陸新幹線が金沢まで延伸されたことにより廃止された。
大手民鉄各社でも、並行する国鉄線・JR線や、他の民鉄線との対抗上、古くから高速化に注力してきているが、近年の傾向として、少子高齢化やモータリゼーションなどの要因による鉄道利用客の減少傾向、福知山線脱線事故以降の安全重視傾向もあり、高速化による時間短縮よりも、沿線主要駅にこまめに停車することで利用客を増やす努力を行うことが多くなっている。
欧米諸国における在来線高速化
ヨーロッパではいわゆる高速鉄道の発生以前から高速化が進んでおり、いわゆる在来線においても1960年代には160km/h運転を実施していた。その後も路盤の強固さ及び線形の良さをいかして最高速度の向上が続けられ、IC及び一部の高速貨物列車では200km/hでの運行を実現している。また、イタリアやスペイン・スウェーデンなどの線形が悪い区間がある国々では強制車体傾斜装置の導入によって曲線通過速度の向上を図っている。以下に各国の在来線高速化事例を挙げる。