Železnica

Železnica je druh pozemnej dopravy tovaru a osôb po umelej dopravnej ceste (železničná trať; spravidla koľaj) patrične vybavenej technickým zariadením, a to v miestnej aj diaľkovej preprave. „Železnica“ označuje aj železničnú trať alebo súbor činností a zariadení spojených so železničnou dopravou.
Vývoj železnice v 19. a dlho aj v 20. storočí bol ukazovateľ priemyselného rozvoja. Vozidlá železnice premávajú spravidla na železných kolesách po koľajniciach spočiatku zo železa, neskôr zo zliatiny s majoritným zastúpením ocele. Okolesie na kolesách zabezpečuje, že vozidlá zostávajú na koľajniciach. Pohon vozidiel je daný rôznymi strojnými náhonmi vo vozidlách (motorový vozeň) alebo špeciálnymi hnacími vozidlami (rušeň) – v začiatkoch železnice sa používali najmä kone.
Pre svoju vysokú kapacitu, bezpečnosť a spoľahlivosť je sieť tratí väčšinou strategickým majetkom každej krajiny využívaným aj armádou, či už v časoch mieru, ale aj vojen.

2200 pred Kr.–1803 po Kr.: Počiatky tratí

Úplné počiatky železníc možno nájsť u Babylončanov, ktorí už približne 2 200 rokov pred našim letopočtom používali kamenné žľaby na usmernenie pohybu kolesových vozidiel, podobne ako neskôr Gréci a Rimania.
V severoanglických a stredoslovenských baniach sa v stredoveku stavali drevené trate pre banské vozíky ťahané koňmi alebo baníkmi. Neskôr, okolo roku 1790, bolo drevo nahradené železom pri výrobe kolies a neskôr tratí . Tu možno hľadať počiatky názvu – zdôraznenie železa v názve je rozšírené v kontinentálnej Európe a v Latinskej Amerike, kým v Anglicku, v Holandsku a na severoamerickom kontinente prevláda označenie podľa koľajovej charakteristiky (Railway, Spoorweg, Railroad).
Prvá americká trať bola pravdepodobne postavená roku 1795 na Beacon Hill neďaleko Bostonu, Massachusetts. Trať bola drevená, s rozchodom približne 60 cm a slúžila na odvoz zeme z vrcholu kopca na jeho úpätie.

Železničná mánia v Spojenom kráľovstve

Obdobie rokov 1830 – 1850 sa v Spojenom kráľovstve nazýva Železničná mánia (Railway mania) pre prekotný a nekontrolovaný rozvoj železníc: do roku 1842 sa v Británii položilo vyše 2 080 km tratí, v období 1840 – 1850 až 7 200 km. Investičná bublina dosiahla vrchol v roku 1846, nasledujúci pád znamenal krach mnohých projektov, z ktorých mnohé boli neskôr odkúpené preživšími hráčmi za zlomok ceny.
Rozsah železničnej mánie dokladá i to, že 10 010 km tratí bolo vybudovaných na základe projektov schválených parlamentom v období rokov 1844 – 1846, pričom dĺžka dnešnej siete v Spojenom kráľovstve je približne 18 tisíc kilometrov. Dôsledkom mánie trvajúcim dodnes je zdvojenie diaľkových tratí, keďže konkurujúce si spoločnosti nepociťovali potrebu koordinovať vedenie tratí a zdieľať ich časti, a štát žiadnu centrálnu koncepciu nepresadil. Do roku 1870 bolo v Británii v prevádzke 21 600 km železníc.

Prvé železnice na európskom kontinente

Na európskom kontinente sa v rokoch 1830 – 1850 železnice rozvíjali striedmejšie ako v Spojenom kráľovstve. Európske železnice dlhú dobu buď dovážali lokomotívy z ostrovov, alebo preberali britské vzory v ich konštrukcii. Neskôr o európsky trh súťažili britské lokomotívky s americkými, ktorých výrobky boli adaptabilnejšie na kontinentálne podmienky (členitý reliéf…). Na druhej strane, európski konštruktéri sú autormi mnohých technických vylepšení parnej lokomotívy, najmä v druhej polovici 19. storočia, a taktiež vizionármi nových trakcií (elektrický a dieselový rušeň).

Francúzsko

Prvý francúzsky rušeň skonštruoval Marc Séguin, majiteľ patentu na žiarotrubkový kotol z roku 1827. Rušeň s usporiadaním 0–4–0 (B) sa prvýkrát rozbehol 7. novembra 1829 na trati nákladnej konskej železnice Lyon–St. Étienne. Táto železnica je teda prvou traťou s parnou trakciou vo Francúzsku. Do roku 1838 bolo v krajine položených 550 km tratí pre parné vlaky, čiže výrazne menej, než vo Veľkej Británii.

Nemecko

Prvou parnou železnicou v Nemecku bola Bavorská Ľudovítova železnica (Bayerische Ludwigsbahn)  otvorená 7. december 1835. Viedla z Norimbergu do Fürthu. Bol na nej nasadený rušeň Adler (Orol) z dielne Georga a Roberta Stephensona s usporiadaním 2–2–2 (1A1). Predchádzala jej úzkorozchodná konská Železnica princa Williama otvorená 20. septembra 1831 na trase Hisbeck–Nierenhof v okolí Essenu. Prepravovala uhlie a od roku 1833 i pasažierov. V roku 1847 bola prestavaná na bežný rozchod a začala sa používať parná trakcia. 
24. apríla 1837 bola otvorená 3. nemecká železnica na úseku Lipsko–Althen. Trať bola 7. apríla 1839 predĺžená do Drážďan a stala sa tak prvou diaľkovou železnicou v Nemecku – dĺžka trate bola 120 km. Na trati bol tiež postavený prvý nemecký železničný tunel.
Nemecké trate boli vlastnené štátmi i súkromnými spoločnosťami; jedna z nich, Rýnska železnica (Rheinische Eisenbahn), otvorila v roku 1843 prvú medzinárodnú železničnú linku spájajúcu nemecké mesto Cologne a belgické Antwerpy. Bolo to obdobie rýchleho rozvoja nemeckých železníc – v roku 1845 bolo na jeho území viac než 2 tisíc km tratí, v roku 1855 už viac než 8 tisíc km.

Česko

Na české územie dorazil prvý vlak 6. júna 1839. Šlo o úsek Severnej dráhy cisára Ferdinanda budovanej od roku 1837 z Viedne. Na túto železnicu boli neskôr pripojené mestá Brno (7. júla 1839) a Olomouc (17. októbra 1841). Celá trať až do Ostravy a Bohumína bola uvedená do prevádzky 1. mája 1847.
Prvý parný vlak dorazil do Prahy v auguste 1845 po úseku Olomouc – Praha Severnej štátnej dráhy budovanej od roku 1842. Táto trať bola dobudovaná do Drážďan v rokoch 1845 – 1851.

Železničná trať

Pri bežnom koľajisku (železničný zvršok) sú koľaje upevnené v krátkom odstupe na krížovo uložené podvaly. Upevňuje sa rôzne (napr. klinom alebo sponou). Úlohou upevnenia je zabezpečenie rozchodu a zabránenie plávania koľají po dĺžke.
Podvaly sú z impregnovaného dreva a na hlavných tratiach z predpätého betónu. V menšom rozsahu sa používa aj oceľ (najmä mimo Slovenska a Česka, u nás má nepriaznivý vplyv na funkciu koľajových obvodov).
Koľajová mriežka sa dáva do koľajového podkladu (zväčša štrk), ktoré zachytáva statické a mechanické zaťaženie a odvádza ho do hĺbky.
Traťou (traťovou koľajou, šírou traťou v podmienkách ŽSR) sa rozumie koľaj spájajúcu dve susedné dopravne, ohraničenú v dĺžke vchodovými návesidlami a v šírke jej priechodového prierezu. Koľajiskom sa rozumie skupina vyhýbkami rozvetvených koľají nachádzajúcu sa v spoločnom železničnom telese, v dĺžke medzi prvou a poslednou vyhýbkou, prípadne medzi prvou vyhýbkou a zarážadlami (ak ide o slepé koľaje). Jeho šírka je ohraničená vonkajšou hranou priechodového prierezu krajných koľají rovetvenia ústiacich spravidla do traťových, prípadne iných koľají. Koľaj nachádzajúca sa medzi vchodovým návesidlom a krajnou vyhýbkou sa považuje za súčasť koľajiska.

Pohon

Na začiatku bol pohon ťažnými zvieratami (konská železnica), neskôr parnými strojmi, od roku 1879 elektrický pohon, od roku 1900 aj pohon Ottovými motormi – príp. dieselovými motormi a v modernej dobe aj turbínami. 
Na hlavných tratiach a v husto obývaných oblastiach sa používa elektrický pohon, inde skôr dieselový pohon.
Pri používaní dieselových motorov sa delí pohon podľa prenosu hnacej sily na diesel-elektrický, alebo diesel-hydraulický.

Bezpečnostné zariadenia

Hnacie vozidlá a železničné zariadenia majú bezpečnostné systémy, ktoré majú zabezpečiť bezpečnú prevádzku. K tomu patria najmä brzdné systémy a zabezpečovacie zariadenia.
Súčasťami systémov zabezpečenia vlakov sú najmä návestidlá,
vlakové zabezpečovacie zariadenie, bodové zabezpečovacie zariadenia a líniové zabezpečovacie zariadenia. Tieto systémy vo všeobecnosti nie sú medzinárodne štandardizované, aj preto sa často musí v hraničných staniciach prepriahať hnacie vozidlo (lokomotíva). Nový systém ERTMS a jeho súčasť ETCS úrovne 1 alebo (novšej) 2 má byť európskym štandardom, jeho nasadzovanie na tratiach (okrem pomerne vysokých finančných nákladov vyžaduje aj výluku rekonštruovaného traťového úseku) je však zatiaľ veľmi pomalé.