Transportasi rel
Kereta api kecepatan tinggi pertama, Tkaid Shinkansen, diperkenalkan pada 1964 antara Tokyo dan Osaka di Jepang. Sejak itu transportasi berkecepatan tinggi, berfungsi pada kecepatan hingga dan di atas 300 km/jam, telah dibangun di Jepang, Spanyol, Prancis, Jerman, Italia, Republik Rakyat Tiongkok, Taiwan (Republik Tiongkok), Inggris, Korea Selatan, Skandinavia, Belgia, dan Belanda. Pembangunan banyak
jalur ini telah mengakibatkan okupansi penerbangan domestik dan jarak pendek menurun dan beban jalan raya semakin berkurang, seperti koridor London-Paris-Brussels, Madrid-Barcelona, Milan-Roma-Napoli, serta banyak jalur utama lainnya.
Kereta api berkecepatan tinggi biasanya beroperasi pada sepur standar dan rel yang dilas secara terus-menerus pada ruang milik jalan yang terpisah dari jalur konvensional memungkinkan jari-jari lengkung yang besar dalam desainnya. Meski kereta berkecepatan tinggi paling sering dirancang untuk perjalanan penumpang, beberapa sistem berkecepatan tinggi juga menawarkan layanan pengiriman cepat.
Kereta api adalah rangkaian kendaraan rel yang terangkai dan bergerak di sepanjang lintasan rel. Penggerak untuk kereta disediakan oleh lokomotif terpisah atau memiliki motor penggerak sendiri (seperti pada kereta rel diesel). Sebagian besar kereta api memberi pendapatan dari penumpang ataupun barang bagi perusahaan, meskipun nonpendapatan ada untuk penggunaan kereta api itu
sendiri, seperti untuk tujuan perawatan rel. Masinis menggerakkan lokomotif atau kereta berpenggerak, meskipun pemindah orang dan beberapa angkutan cepat dikendalikan otomatis.
Secara tradisional, kereta api ditarik menggunakan lokomotif. Hal ini melibatkan satu atau lebih kendaraan berpenggerak yang terletak di bagian depan kereta, memberikan kekuatan traksi yang cukup untuk menghela satu kereta penuh. Pengaturan ini tetap dominan untuk kereta barang dan sering digunakan untuk kereta penumpang. Sistem memiliki dua kereta ujung yang dilengkapi
dengan kabin masinis sehingga masinis dapat mengontrol lokomotif dari jarak jauh. Hal ini membuat kelemahan yang diakibatkan dari perpindahan posisi lokomotif dapat dikurangi saat berubah arah, seperti efisiensi waktu dan tenaga. Gerbong adalah kendaraan yang digunakan untuk mengangkut penumpang atau barang.
Kereta rel penggerak banyak memiliki roda berpenggerak pada tiap set kereta. Biasanya digunakan untuk sistem transit dan trem cepat, serta banyak kereta penumpang jarak pendek dan jarak jauh. Kereta rel penggerak tunggal adalah kereta tunggal bertenaga sendiri dan dapat digerakkan dengan listrik atau ditenagai oleh mesin diesel. Beberapa unit memiliki kabin masinis di kedua ujungnya, dan dikembangkan
mengikuti kemampuan untuk membangun motor listrik dan mesin yang cukup kecil untuk muat di bawah. Hanya ada beberapa unit pengiriman barang, yang sebagian besar adalah kereta pos berkecepatan tinggi.
Lokomotif uap adalah lokomotif dengan mesin uap yang memberi gaya adhesi. Batu bara, minyak bumi, atau kayu dibakar dalam tungku api, dan mendidihkan air dalam ketel untuk menghasilkan uap bertekanan. Uap bergerak melalui kotak asap sebelum keluar melalui cerobong asap. Dalam prosesnya, motor ini menggerakkan piston yang mentransmisikan daya secara langsung melalui batang piston dan pena
engkol roda penggerak atau ke engkol pada gandar penggerak. Lokomotif uap telah dihapus di sebagian besar dunia karena alasan ekonomi dan keselamatan, meskipun banyak yang diawetkan agar berfungsi dengan baik oleh jalur kereta api sejarah.
Lokomotif listrik mendapat daya dari gardu listrik melalui kabel listrik aliran atas atau rel ketiga. Beberapa juga menggunakan baterai. Pada lokomotif yang ditenagai oleh arus bolak-balik tegangan tinggi, transformator di lokomotif mengubah tegangan tinggi, daya arus rendah ke tegangan rendah, arus tinggi yang digunakan pada motor traksi dan memberi daya pada roda. Lokomotif modern dapat menggunakan motor
induksi AC tiga-fase atau motor arus searah. Dalam kondisi tertentu, lokomotif listrik adalah traksi paling kuat. Juga merupakan solusi termurah untuk menjalankan pelayanan dan memberikan lebih sedikit kebisingan dan minim pencemaran udara. Namun, sistem ini memerlukan investasi modal tinggi baik untuk LAA maupun infrastruktur pendukung, serta pembangkit yang diperlukan untuk menghasilkan listrik.
Dengan demikian, traksi listrik lebih banyak digunakan pada sistem perkotaan, jalur dengan lalu lintas tinggi, dan untuk kereta berkecepatan tinggi.
Lokomotif diesel menggunakan mesin diesel sebagai penggerak utama. Transmisi energi dapat berupa diesel-elektrik, diesel-mekanik, atau diesel-hidraulik tetapi diesel-elektrik dominan. Lokomotif elektro-diesel dibangun untuk beroperasi sebagai diesel-listrik pada bagian yang tidak memiliki listrik dan sebagai lokomotif listrik pada bagian yang dialiri listrik.
Kereta penumpang bergerak di antara stasiun-stasiun tempat penumpang dapat berangkat dan turun. Pengawasan kereta adalah tugas kondektur. Kereta penumpang adalah bagian dari angkutan umum dan sering menjadi pusat perhatian pelayanan, dengan bus-bus mengumpan ke stasiun. Kereta penumpang menyediakan perjalanan antarkota jarak jauh, perjalanan komuter harian, atau layanan transit perkotaan lokal. Kereta
penumpang biasanya dapat dibagi menjadi dua operasi: kereta api antarkota dan angkutan dalam kota. Kereta api antarkota melibatkan kecepatan yang lebih tinggi, rute yang lebih panjang, dan frekuensi yang lebih rendah (biasanya dijadwalkan), sedangkan transit perkotaan melibatkan kecepatan yang lebih rendah, rute yang lebih pendek, dan frekuensi yang lebih tinggi (terutama selama jam sibuk).
Kereta api antarkota adalah kereta api jarak jauh yang beroperasi dengan sedikit pemberhentian. Kereta biasanya memiliki fasilitas seperti kereta makan. Beberapa jalur juga menyediakan layanan malam dengan kereta tidur. Beberapa kereta jarak jauh telah diberi nama tertentu. Kereta lokal (regional) adalah kereta jarak menengah yang menghubungkan kota-kota dengan daerah
terpencil, daerah satelit, atau yang menyediakan layanan regional, lebih banyak pemberhentian, dan memiliki kecepatan lebih rendah. Kereta komuter melayani wilayah perkotaan, menyediakan layanan transportasi harian bagi warganya. Jaringan kereta api bandara menyediakan akses cepat dari pusat kota ke bandara.
Kereta api berkecepatan tinggi adalah kereta api antarkota khusus yang beroperasi pada kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada kereta api konvensional, batasnya dianggap. Kereta api berkecepatan tinggi sebagian besar digunakan untuk layanan jarak jauh dan sebagian besar sistem berada di Eropa Barat dan Asia Timur. Rekor kecepatannya adalah, dicatatkan oleh
TGV Prancis yang dimodifikasi. Kereta levitasi magnetik seperti kereta api bandara Shanghai menggunakan magnet di bawah kereta yang menarik badan kereta ke atas terhadap rel magnet dan telah mencapai kecepatan operasi yang sedikit lebih tinggi daripada kereta api berkecepatan tinggi konvensional, meskipun pelayanannya hanya jarak pendek. Karena kecepatannya yang tinggi, trase untuk
keerta berkecepatan tinggi cenderung memiliki kelandaian yang sangat kecil dan jari-jari lengkung yang lebih lebar daripada kereta api konvensional.
Energi kinetik tertingginya merupakan perbandingan daya kuda ke ton yang lebih tinggi (misalnya); ini memungkinkan kereta api untuk mempercepat dan mempertahankan kecepatan yang lebih tinggi saat melewati tanjakan curam saat momentum terjadi dan pulih saat melewati turunan (mengurangi pembuatan pematang, potongan bukit, maupun terowongan). Karena gaya lateral bekerja
pada lengkung, lengkung dirancang dengan jari-jari setinggi mungkin. Semua fitur ini secara dramatis berbeda dari operasi angkutan barang, sehingga membuktikan bahwa jalur rel kecepatan tinggi sangat eksklusif dari nilai ekonomi.