鉄道輸送
高速鉄道は、基本的に標準軌でロングレールと呼ばれる全長200メートル以上の線路が使用される。このため日本では国鉄・JR各社の在来線が狭軌である一方、新幹線では標準軌が採用されている。また、高速で走行するためなるべく曲線では曲率半径を大きく取り減速を最小限にしたり、分岐器では高速通過を可能にするためノーズ可動式を採用し、更にクロッシング角を小さく(番数を大きく)取って分岐側へ通過する場合の減速を抑えたり、踏切は危険であるため立体交差にしたりといった工夫がなされている。高速鉄道はほとんどの場合旅客輸送用に設計されているが、一部の高速鉄道では貨物輸送を行うことも可能である。
列車とは線路上を走行する旅客および貨物を輸送するための鉄道車両である。なお、専門的には停車場(駅)外の線路を運転させる目的で組成された車両のことを特に列車と呼ぶため、運転することを目的とせず留置されている場合は列車ではなく単なる車両という扱いになる。また、この条件を満たしていれば連結を行わず1両(単行)で運行されるものも列車となる。列車の推進力は独立した機関車によって供給される動力集中方式か、編成内の動力車にあるモーターから供給される動力分散方式のどちらかとなっている。ほとんどの列車は旅客・貨物の輸送を行う営業運転に就くが、一部の列車(ドクターイエローなど)は保線などを目的とし営業運転に就くことが無い。列車は基本的に動力車操縦者(俗に言う運転士)が運転を行うが、新交通システムなどの一部の路線では無人運転が行われている。
列車は鉄道車両と呼ばれる旅客または貨物、あるいはその両方を輸送することができる車両から編成される。
列車は伝統的に機関車によって牽引される。これを動力が機関車に集約されていることから動力集中方式という。これは、列車の前部に1両以上の動力付き車両が配置されるもので、列車の全重量を牽引するのに十分な牽引力を発揮する。この形態は貨物列車では依然として支配的な方式となっており、旅客列車でもよく使われている。日本では寝台特急の廃止が相次ぎ動力集中方式の旅客列車は姿を消しつつある。また、機関車を2両以上連結して列車を牽引する重連運転も動力集中式となる。この方式では折り返しの際に機関車を反対側に付け替える機回しが必要であるため折り返しに時間が掛かっており、この欠点を解消し折り返し時間の短縮を図る目的で列車の前後に機関車を配置するプッシュプル方式が存在している。プッシュプル方式は準動力集中方式とも呼ばれ、ヨーロッパではHSTやICE 1などの高速列車でこの方式が採用されている。日本では旅客列車でプッシュプル方式を採用しているのは大井川鐵道井川線を除くと奥出雲おろち号や嵯峨野観光鉄道などの観光鉄道に限られている。
動力集中方式に対し、編成内の複数の車両に動力を持つ列車のことを動力分散方式と呼ぶ。これには電車や気動車が含まれる。動力分散方式の列車では電動機やディーゼルエンジンなどの動力を持つ車両を電動車あるいは動力車 (M、Motorの略)、持たない車両を付随車 (T、Trailerの略) と呼ぶ。編成における動力車と付随車の比率をMT比と言い、動力車1両・付随車2両の3両編成なら1:2あるいは1M2Tというように表される。基本的に動力分散方式では編成の前後に運転台があり動力集中方式の欠点である機回しの必要が無いほか、動力集中方式の列車よりも起動加速度走行速度が0の時の加速度を示す数値のこと。を高くすることができ、各駅停車などの加減速を頻繁に行う列車では所要時間の大幅な短縮が可能となる。しかしながら、モーターやエンジンを客室の真下に積むことから騒音や振動によって乗り心地を損なったり、動力の搭載数が多いことから製造費・維持費が動力集中方式に比べ高いなどの欠点も存在する。動力分散方式は海外では主に高速列車に使用される方式であるが、日本ではほとんどの旅客列車が動力分散方式を採用している。また、貨物列車でも動力分散方式を採用している列車が少数ながら存在し、日本ではJR貨物のM250系が動力分散方式の貨物列車となっている。
蒸気機関車は蒸気機関を用いて物が燃焼した際に出る蒸気の力を使用して走行する車両である。蒸気機関車では石炭、石油、木材を火室で燃焼させ、ボイラー内の水を沸騰させて加圧蒸気を作る。蒸気は煙突を介して外に放出される前に煙室を通過する。この一連の流れの中で駆動輪のコネクティングロッドとクランクピンを介して動力を伝達するピストンか、駆動輪のクランクに直接動力が供給される。蒸気機関車は経済的、環境的および安全上の問題から世界のほとんどの地域で廃止されてきたが、保存鉄道として動態保存されていることも多い。
電気機関車と電車は架空電車線方式では架線、第三軌条方式では第三軌条から電気を取り入れて走行する。また、近年は電池を使用し非電化路線に乗り入れることが可能な蓄電池機関車や蓄電池電車が開発されている。高電圧交流を動力とする機関車では、機関車内の変圧器が取り込まれた高電圧低電流を車輪に動力を供給するトラクションモーターで使用される低電圧高電流に変換する。モーターは交流区間では三相誘導電動機、直流区間では直流電動機などが主に使用されている。一般に電気機関車と電車は蒸気機関車やディーゼル機関車、気動車に比べて二酸化炭素の排出量が大幅に少ないため、近隣地区の大気汚染が起こらず地球温暖化対策にもなる。しかし、電化にあたって必要となる架線や第三軌条、変電所などの給電施設への高額の資本投資、そしてそれを維持するための高額の維持費が必要であるため、ローカル線などの乗客の少ない路線では投資に見合うほどの利益が得られないことから非電化となっていることが多い。また、直流と交流の電化方式の違う区間は交直両用電車と呼ばれる直流と交流の双方に対応した電車でないと直通することができないため、一方の電源にしか対応していない車両は運行区間の制限が掛かってしまう。
ディーゼル機関車とディーゼルカーは原動機にディーゼルエンジンを用いている。動力伝達方式は機械式、電気式、液体式の3種類であるが、機械式が支配的である。また、非電化区間ではディーゼル機関車・ディーゼルカーとして、電化区間では電気機関車・電車として走行する電気・ディーゼル両用車両も作られている。
これ以外の動力としては磁力 (磁気浮上式鉄道)、馬 (馬車鉄道)、ケーブル (ケーブルカー・ロープウェイ)、重力 (重力式鉄道)、空圧 (無火機関車)、ガスタービン (ガスタービン動車・ガスタービン機関車) などがある。
旅客列車は乗客の乗降できる鉄道駅(停車場)間を運行する。旅客列車には列車を動かす運転士のほかに扉の開閉や緊急時の列車防護、車内放送などを行う車掌が乗務する。ただし、近年は自動放送の普及で車内放送業務を行わない線区もあるほか、ワンマン列車では車掌は乗務していない。また、特急列車や観光列車では食堂車で料理を提供する食堂従業員や車内販売を行う車内販売員、沿線や列車の解説を行うガイドなども乗務することがある。旅客列車は主に遠方の都市を結ぶ都市間連絡列車・長距離列車やそれに準ずる中距離列車、都市と郊外の比較的短距離の区間を結ぶ通勤列車などが存在する。それらには特急形車両や近郊型車両、通勤型車両など用途に合わせた多様な車両が充当され、列車種別や最高速度も異なっている。基本的に長距離列車はより長距離・高速度・少停車駅・低頻度であり、通勤列車はより短距離・低速度・多停車駅・高頻度である。
都市間連絡列車・長距離列車は主に都市間をいくつかに絞った停車駅に停車しながら結ぶ列車である。日本では消滅しているが海外では乗車時間が長いことが多く食堂車が連結されている場合も多い。また、一部の区間では寝台車を用いた夜行列車が運行されていることもある。多くの長距離列車には列車愛称が付けられている。中距離列車は長距離列車より短い区間の都市と周辺地区を結ぶ列車で、その性質上長距離列車よりも停車駅が増えていることが多い。通勤列車は都市とその近郊を結ぶ列車で、通勤・通学者を主な乗客とするため各駅に停車することが多い。また、市内中心部から郊外の空港への迅速なアクセスのための空港連絡列車もある。
高速列車は長距離列車よりも遥かに高速で走行する都市間連絡列車で、主に時速200 - 300キロメートル(120 - 200マイル毎時)の列車がこう呼ばれる。高速列車は主に長距離を結んでおり、その大半は西ヨーロッパと東アジアに集中している。鉄輪式鉄道における最高速度記録はフランス国鉄のTGVが2007年4月3日に記録した時速574.8キロメートル(357.2マイル毎時)である。また、上海トランスラピッドやリニア中央新幹線で採用されている磁気浮上式鉄道では鉄輪式鉄道よりも高い速度で走行することができる。高速鉄道専用線は高速で走行するために従来の線路と比べて勾配が浅く、曲線が広くなる傾向にある。
準高速列車あるいは中速列車は従来の長距離列車よりも高速であるが、高速列車よりは遅い列車である。準高速列車は主に高速列車のような新線を建設するのではなく既存の路線を改良して運行されている。
都市高速鉄道は大都市で構築された都市内輸送機関であり、あらゆる旅客輸送機関の中で最も高い容量を持っている。都市高速鉄道は主に地下を走る地下鉄と高架線を走る高架鉄道の2つに分けられる。また、地上では路面電車やライトレールが運行される。路面電車は道路と一体の併用軌道が多いのに対しライトレールは線路のみの専用軌道が多いため、場合によっては地下に潜って都心部へ直結するなど柔軟な運用ができる。モノレールは中容量の輸送が可能な鉄道で、地下鉄や高架鉄道を作るほどでは無いが、かといって路面電車やライトレールでは捌ききれない需要が見込まれる地域、あるいは新しく鉄道を敷設するスペースがない、高低差があり普通鉄道では勾配がきつすぎるなどの問題のある地域で主に運行されている。新交通システム、自動案内軌条式旅客輸送システム (AGT) は主に短距離を結ぶシャトル列車的立ち位置で、自動列車運転装置 (ATO) を用いた無人運転であることが多い。高速輸送機関は時折統一性が欠如しているために線形が複雑となり、多様な通過場所(私有地、道路横、道路中央)や幾何学的特性(急カーブ、急勾配)を持っていることもある。例えばアメリカ合衆国イリノイ州シカゴのシカゴ・Lはループにある急カーブを曲がるために1両あたり15メートルという短い長さの車両を運行しているほか、ニュージャージー州のパストレインはトランス-ハドソン・トンネル内の急カーブを通過するために1両あたり16メートルの車両を運行している。逆にカリフォルニア州サンフランシスコ・ベイエリアのベイエリア高速鉄道はしっかりと設計された線形であるため1両あたり21 - 23メートルと長い車両で運行されている。
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輸送する列車である。貨物列車は非常に効率的で、大規模の経済性と高いエネルギー効率を兼ね備えている。しかし、貨物駅間のみの運行であるため、着発地でトラックへの積み替えが必要である場合トラックのみで輸送する方が安上がり・短時間な場合もあり、ドア・ツー・ドアを行う場合は貨物列車を使用しないことが多い。しかしながら、二酸化炭素排出量抑制のために政府や鉄道会社はしばしば貨物列車の利用を奨励している。
コンテナ車を用いたコンテナ貨物列車はコンテナ(通常は海上コンテナそのもの)をフォークリフトやクレーンを使用してトラックや船舶に簡単に積み替えることが可能であることから、手作業で積み替える必要があった有蓋車による輸送よりも遥かに楽であり貨物輸送のコンテナ化が進むこととなった。また、コンテナ輸送では基本的に共通仕様のコンテナが使用されるため、複数の会社が関わって物流を支えるサプライチェーン・マネジメント業界に革命をもたらし輸送コストの大幅な削減にも繋がった。コンテナ車には日本では基本的にコンテナが1段に積まれるが、アメリカ合衆国ではダブルスタックカーという車両を使用してコンテナを2段に積むことがある。また、ばら積み貨物にとっては鉄道がトラックなどに比べて遥かに効率的で安価に輸送することができることから重要な輸送手段となっている。ばら積み貨物には石炭、鉱石、穀物および液体が主に含まれている。貨車にはコンテナ車・有蓋車の他に砂利や木材などを運ぶ無蓋車、長いレールや場合によっては鉄道車両まで運ぶ長物車、生鮮食品など腐りやすいものを運ぶ冷蔵車、牛やヤギなどの家畜を運ぶ家畜車、自動車を運ぶ車運車、石油などの液体を運ぶタンク車、砕石やセメントなどの粉状や粒状の物を運ぶホッパ車などがある。また、インターモーダル輸送を可能とするため道路上ではトレーラーあるいはセミトレーラーとして、線路上では貨物列車として走ることのできるロードレーラーという車両も存在する。
線路は、鉄道会社が所有またはリースを受けている土地に敷設されている。かつては線路は平坦に敷設することが望まれたため丘陵地または山岳地帯を遠回りするルートに敷設されていることが多い。しかし、近年は建設技術の向上により長大トンネルや長大橋梁などの建設が容易となったため、山岳地帯などでも一直線に線路が敷設されかつての遠回りの路線より所要時間を大幅に短縮することができるようになった。ただし、長大トンネルや長大橋梁の建設には多額の費用が掛かるため、財政の厳しい鉄道会社や初期投資の回収が難しい路線では山岳や河川を避けて線路が敷設されることも多い。また、都市部などの地上に開発が可能な土地がほとんど残っていない場所では線路が地下に敷設されたり、あるいは通りの上に高架線を敷設することがある。
線路は木材、コンクリート、鋼鉄、またはプラスチック製の枕木と呼ばれる部材に対して垂直に固定された2本の平行な鋼鉄製レールから構成される。2本のレールの間隔を軌間と言い、間隔が大きい順に広軌、標準軌、狭軌の3つに大まかに分類される。線路はトンネルや橋、その他の構造物を安全に通過できるように定められた鉄道車両の車両限界に合わせて敷設される。
線路は鉄道車両のフランジの付いた車輪を誘導し、自動車や船舶の様に操舵を行わずとも進行方向を変更することができ、したがってより長い編成でも安定して曲線を曲がることができる。レールと枕木は通常圧縮された土で作られた基礎(路盤)の上に置かれ、基礎と枕木の間にはバラストが敷かれる。バラストは列車からの荷重を分散して路盤に伝え、荷重によるレールの座屈や温度によるレールの伸縮による枕木の移動を防いでいる。また、バラストは排水性が良く雑草の育成も抑制される。なお、近代的な一部の路線ではバラストを用いず路盤に直接固定されることもある。
枕木にレールを固定するための釘を特に犬釘と呼ぶ。この犬釘は鉄道黎明期から使われていたものであるが、列車の振動により緩みやすく緩んだものを再度打ち直しても以前と同じ固定力を発揮できないなどの問題もあった。また近年は列車の高速化も進んできたことからただでさえ緩みやすい犬釘が更に緩みやすくなっており、幹線を中心に代替品への取り替えが進んでいる。代替として主に使用されるのはコンクリート枕木(特にプレストレスト・コンクリート製)やそもそも枕木を使用しないスラブ軌道などがある。
また、バラストも雨や雪の水分を吸収して徐々に緩んでいくため定期的な敷き直しが必要となる。これを放置すると乗り心地の低下が発生したり最悪の場合脱線してしまう。また、路盤への水の流入を防ぐために排水溝などの他の排水施設を適切に整備する必要もある。バラストの敷き直しにはマルチプルタイタンパーと言う車両が使用される。また、路盤が河川や海岸沿いにある場合は洪水などの場合に水が軌道内に流入することを防ぐために陸閘を設置するなど追加の防護対策が取られている。橋梁では列車の通過の際に短期間で大きな荷重を受けるため点検とメンテナンスが必要である。
レールは最初から組み立てられているか、敷設現場で組み立てられる。また、レール同士を溶接することでレール同士の隙間(ジョイント)が無くなり車輪の摩耗や破損、通過時の振動や騒音を軽減することができる。この溶接された長いレールのことをロングレールと呼ぶ。また、短いレールを溶接しロングレールにするのではなく、最初から1つのロングレールとして作られるレールもある。しかしロングレールも万能ではなく、特に曲線区間ではレールの偏摩耗や弾性による反発の点からロングレールの使用は適さず、短い定尺レールが使用されている。
曲線区間では外側のレールは内側のレールより高い位置に敷設される。これを片勾配あるいはカントと呼ぶ。カントは遠心力による超過遠心加速度を打消し、より高速で安定して曲線を通過することができるようになり、更に乗り心地も向上するため乗客にとっても恩恵がある。しかし、カントにも欠点はあり一定の速度を下回るか超過した速度でカント区間に進入した場合、下回っている場合はカント超過、超過している場合はカント不足となり乗り心地の低下や曲線内外からの強風に対し脆弱となり転覆する可能性もある。
分岐器はターンアウトスイッチ(米)やポイント(英)とも呼ばれ、いくつかに分岐している線路に列車を振り分けるための設備である。一般的な分岐器は、進路を変更するポイント部、レールの交差するクロッシング部、ポイント部とクロッシング部を結ぶリード部の3つから大まかに構成されている。分岐器の進路変更方法は、掛員が手動で転換する手動転轍器と電気指令により自動で転換される電気転轍器の2種類がある。
信号保安とは、列車同士が衝突するのを防ぎ、列車運行の安全を保つためのシステムである。固定された線路上を走行する列車では自動車のようにハンドルを切って横方向に避ける事が不可能であり、かつ摩擦抵抗が低いため制動距離も伸びており運転士が前方の列車を視認してから急ブレーキを掛けたのでは減速が間に合わず衝突する可能性が非常に高い。これを防ぐのが信号保安であり、多くの場合1つの区間に1本の列車しか進入できないようにする方式を使用して列車同士の間隔を保っている。この1つの区間を閉塞区間と呼ぶ。閉塞区間に進入するためには信号機が停止現示(赤信号)以外を示していることを確認するか、閉塞区間に進入するための通行票(通票)を駅員から貰う必要がある。この内、主に前者を自動閉塞方式、後者を非自動閉塞方式と呼ぶ。しかし、山手線や新幹線などで採用されている自動閉塞方式であっても信号機を使用しない車内信号閉塞方式や、逆に通票を用いないが非自動閉塞方式に分類される連動閉塞方式などの例外もある。
信号機は伝統的に信号扱所と呼ばれる建物にある信号てこで信号現示を変更していた。信号扱所は駅や信号所、分岐点などに設置されており、またそれらの施設のない区間にはほぼ等間隔に設置されていた。信号扱所の掛員は前後の信号扱所の掛員との電話連絡や時刻表との照らし合わせで列車を確認し信号現示を変更していた。現在は軌道回路と呼ばれる区間内に列車が存在するか否かを電気的に検知するシステムが使用され、この回路と信号機が連動することで自動的に信号現示を変更するようになったため多くの路線から信号扱所は姿を消している。また、運転指令所が軌道回路の発達により列車集中制御装置を用いたCTCセンターに取って代わられつつある。
鉄道路線は電化されると列車に燃料を積まなくても走行ができるようになり、運行コストの削減や列車の高速化が可能となる。しかしながら、路線全体に渡って架線あるいは第三軌条を敷設する必要があること、一定区間ごとに変電所を建設する必要があることなど莫大な費用の初期投資が必要となる欠点もある。電化方式の内、主に幹線や路面電車で採用されている架線を使用するものを架空電車線方式、主に地下鉄で採用されている第三軌条を使用するものを第三軌条方式と言う。また、ロンドン地下鉄では世界的に珍しい第四軌条方式を採用している。
電力は直流か交流で供給される。直流で一般的に使用される電圧は路面電車や高速輸送機関では600ボルトか750ボルト、幹線では1,500ボルトと3,000ボルトである。交流で一般的に使用される電圧は15キロボルトと25キロボルトである。また、交流の周波数は50ヘルツと60ヘルツが広く使用されている。
鉄道駅は、旅客の乗降および貨物の積卸しを行うために使用する場所として機能する。この内特に旅客のみを扱う駅を旅客駅、貨物のみを扱う駅を貨物駅と呼ぶ。また、初期の駅では旅客と貨物の双方を扱えるように建設されていることもあり、このような駅は一般駅ないし普通駅と呼ばれる。大きな駅では券売機や旅客案内センター、売店などが設置されていることがある。逆に小さな駅ではプラットホーム(ホーム)のみがあり、券売機や改札口が設置されていないこともある。
ホームは列車の乗降を容易に行うために設置されるもので、複数ある場合はホーム同士を地下通路、跨線橋、構内踏切などで結んでいる。阪急梅田駅やロンドン・キングス・クロス駅、ローマ・テルミニ駅などの一部のターミナル駅では線路は行きどまり式に敷設され、列車は一方向にしか進むことができない。小規模な駅は近隣の住宅地へのアクセスを提供しており、場合によっては路線バスが駅前へ乗り入れていることもある。また、大規模な中央駅は市内の交通結節点として機能し、別の鉄道路線や地下鉄線、路面電車線、路線バス、高速バスなどへの乗換が可能である。
乗客が列車に乗車するには一部の例外を除き必ず乗車券が必要となる。乗車券は主に駅の自動券売機や有人窓口 (みどりの窓口など)、列車の乗務員が発売している。また、近年はえきねっとやエクスプレス予約、e5489などのインターネット上での指定席予約サービスが提供されている。自動券売機では普通乗車券のほか、機種や鉄道会社によっては定期券や回数券、特急券、指定席券、ICカードなどを購入することができる。有人窓口では自動券売機と同じく普通乗車券以下各種乗車券が購入できるほか、学割乗車券などの割引乗車券、団体乗車券や周遊きっぷなどの特殊乗車券やイベント乗車券などを購入することができる。乗務員からの購入は、自動券売機の無い駅の多いローカル線で車内改札の際や、乗車券を紛失した際に乗務員に申告すると乗務員が携帯している端末により発券される。また、JR西日本新快速のAシートなどのように列車に乗車後乗務員に着席料金を支払う事例も存在する。
乗車券を購入するには自分が乗車する区間の運賃を支払う必要がある。なお、運賃のほかに料金という言葉が使われることがあるが、厳密には運賃が「人又は物品の運送に対する対価」、料金が「運送以外の設備の利用や付加サービス、役務の提供に対する対価」とされている。このため普通乗車券や定期券、回数券、団体乗車券などの金額は"運賃"、特急券や指定席券、グリーン券、寝台券、入場券などの金額は"料金"となる。運賃の求め方は国や会社によって異なっている。片道乗車券の運賃を普通旅客運賃と言い、日本では主に対キロ制、対キロ区間制、区間制、均一制の4種類の運賃体系が使用されているほか、仙台市営地下鉄ではゾーン制が採用されている。
対キロ制は対キロ賃率と呼ばれるあらかじめ定められたキロあたりの運賃に乗車区間の営業キロを掛けて運賃を算出するもので、日本ではJR各社が採用しているほかその他一部私鉄でも採用されている。対キロ区間制は対キロ制に似ているがキロ毎に料金が増えるわけではなく、ある一定距離以内は何円、それ以上は何キロおきに何円の増加・・・というようにあらかじめ決められた区間内を同一運賃としそこから遠距離になるにつれ一定区間毎に運賃を増やしていくものである。これは対キロ制の同一運賃区間を長く、あるいはゾーン制の同一運賃区間を短くしたもので、日本では大多数の公営地下鉄・大手私鉄、東京地下鉄などが採用している。区間制は路線を概ね等距離に分割できる駅を基準として2区間以上に分割し、区間に応じて運賃を算出するもので日本では叡山電鉄や筑豊電気鉄道、近鉄生駒鋼索線など一部路線でのみ採用されている。均一制はその名の通りいかなる乗車距離であっても運賃が一定で変化しないものである。日本では札幌市電をはじめとする路面電車各線や東急こどもの国線など営業距離の短い普通鉄道路線でのみ採用されているが、海外ではパリ地下鉄やニューヨーク市地下鉄など路線網の大きい鉄道でも採用されている。ゾーン制はあらかじめ一定半径の同心円を設定しそれを1つのゾーンとし、乗車駅から下車駅までの間に通ったゾーンの数に応じて運賃を決めるものである。日本では仙台市営地下鉄でのみ採用されているが、海外ではロンドン地下鉄やバンクーバー・スカイトレインなど多くの鉄道会社で採用されている。
日本の運賃制度ではJR線は対キロ制、多数の私鉄は対キロ区間制と説明したが、競合区間では遠距離になるにつれ対キロ制の運賃が跳ね上がり運賃面で私鉄に後れを取ることから競合区間に限り実際の運賃より低い運賃が適用されることがあり、この運賃を特定区間運賃と呼ぶ。例えばJR東日本の湘南新宿ライン渋谷駅 - 横浜駅間は東急東横線と競合しており、本来ならば同区間の運賃は470円となるが390円に抑えられている。また、これはJRに限った話ではなく京急や名鉄などの大手私鉄や第三セクターの秋田内陸縦貫鉄道などでも使用されている。
貨物輸送の運賃は、JR貨物では発貨物駅 - 着貨物駅間の鉄道運賃のほか発地点 - 発貨物駅間、着貨物駅 - 着地点間のトラック輸送費などを含めた運賃となっているほか、秩父鉄道ではあらかじめ定められた発着駅間の賃率「運賃計算キロ程」と貨物の重量に基づき算出される「運賃計算トン数」を掛け合わせた金額を基本運賃としている。
鉄道の運行計画は主に列車計画・車両運用計画・乗務員運用計画の3種類に分けられる。列車の運行にはこれら3つの運用計画が必須となる。
列車計画はダイヤグラムとしても知られ、1本の列車が始発駅から終着駅の間でどの駅に停車し何分停車するかなどを決めた最も基本的な計画である。列車計画はスジ屋とも呼ばれるダイヤ作成専門家が作成しており、列車の編成長や加速度、最高速度、制限速度などの要因を考慮し列車計画を決めていく。また、机上だけでなく停車時間に対する混雑度の調査のため各駅へ赴き実地調査を行ったり、駅員や乗務員など現場職の職員の意見を聞き問題点を洗い出したりするなど列車計画の作成は多大な時間と多くの人々の協力の下で行われている。
車両運用計画は1本の編成が1日の間に担当する列車とその編成が行う点検や車内清掃などの時間を決める計画である。編成は1本の列車を担当した後は車庫に戻るというわけではなく引き続き別の列車の担当になることが多い。このため、車両運用計画では折り返し時間や駅設備、他編成との兼ね合いなどを考慮しつつ、編成がどの列車を担当するかを決める。この決められた1日の担当列車のことを行路と言う。また、大規模な路線ではいくつかの行路に順番に就いていくことが多く、翌日に就く行路のことを交番と呼ぶ。基本的には、点検や事故・故障による運用離脱に対応するため、行路数に対し編成数の方が多くなっている。また、ある駅ないし車両基地の行路終了数に対し行路開始数が少ない場合、数を合わせるために回送列車が運行される。
乗務員運用計画は1人の乗務員が1日の間に担当する列車を決める計画である。乗務員運用計画も車両運用計画と同じく担当する行路と翌日担当する交番からなっている。ただし、車両と違い乗務員の場合は交番の間隔によって乗務員の生活設計も左右されるため、間隔を7の倍数とし休みとなる曜日を固定する会社と7の倍数とせず休みとなる曜日を変動させる会社が存在しており、どちらにも一長一短がある曜日が固定されると規則的になり生活設計が立てやすいが曜日による損得が発生する。曜日を変動させると曜日による損得が無くなるが生活設計を立てづらくなる。。乗務員は営業列車の乗務のほか停車中の列車車内での看視や入換、車両基地への入出庫なども行うため、乗務員運用計画を作成する場合はこの営業列車への乗務以外の業務も対象とし、さらに業務間での移動時間も考慮する必要がある。また、乗務員の場合も行路終了数に対し行路開始数が少ない場合は、非担当列車に乗車する便乗を行って別駅へ移動する必要がある。