鉄道輸送
ヨーロッパの開発経済学者は、近代的な鉄道インフラの存在が国の経済的進歩の重要な指標であると主張してきた。この見通しは、特に基本的な鉄道輸送インフラ指数(BRTI指数)によって示されている)。
他のインフラストラクチャーと同じく、鉄道は旅客輸送および貨物輸送に混乱を及ぼす可能性のある施設の障害を影響を最小限に抑えるために、定期的な点検とメンテナンスを行う必要がある。特に幹線や高速鉄道線では高頻度運転や高速運転のために劣化が早く、それらの路線のメンテナンスは特に重要である。路線の検査には試験車による機械検査と、保線員による手動検査の2つがある。保線作業にはレール・枕木・犬釘の取り替えや軌間のずれの補正、バラストの敷き直しなどが含まれる。これに対応するため多くの種類の欠陥検出器が世界中の鉄道で使用されている。これらの機器は単純な物から赤外線やレーザーによるスキャンを行うもの、さらには超音波を利用した超音波探傷検査などの技術が使用されている。これらの機器の使用や日常的な人間の目を使った点検・メンテナンス・保線などの作業を行うことで多くの鉄道事故を未然に防ぐことができる。
車両の車輪と線路の摩耗は鉄道の運営にとって避けて通ることができない問題である。これを解決するにはメンテナンスを行う必要があるが、メンテナンス中はその車両は運用に就けず、路線は列車の運行ができなくなる。このため、メンテナンス時間は終電から始発までの列車が通過しない時間帯や非ラッシュ時の運用が減る時間帯にして運行に支障を起こさないか、24時間運行など保線時間の確保が難しい路線では列車の運休・迂回を行って影響を最小限に抑える必要がある。
錬鉄の生産における次の重要な開発はジェームズ・ボーモント・ニールソン(1828年特許取得)によって開発された熱風法であり、これにより錬鉄の製造に必要なコークス(燃料)または木炭の量を大幅に減らすことに成功した。
鋼鉄を安価に製造することを可能にするベッセマー法の開発により1860年代後半に始まった鉄道の大幅な拡張の時代をもたらした。鋼鉄製レールは耐久性が非常に高いため、より重い機関車、より長大な編成に対応することが可能になり鉄道の生産性を向上させた。しかし、ベッセマー法では鋼に窒素を混ぜるために時間と共に徐々に脆くなっていった。19世紀の終わりごろ、平炉がベッセマー法に取って代わり、鋼鉄の品質が向上しさらにコストが削減されることになった。このように、鋼鉄はレールに使用する金属として不動の地位を確立し、全ての鉄道の標準となった。
1807年、世界初の旅客運送を行うトラム(路面鉄道)であるスウォンジー・アンド・マンブルズ鉄道がウェールズのスウォンジーとマンブルズの間に開通した。19世紀の終わりまで、馬は蒸気機関の発達後もトラムの牽引手段として好ましい方法であり続けた。主な理由としては、街中の通りを通るその性質上煙を大量に出す蒸気機関車は好ましくなかったことが挙げられる。
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。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。
ゼネラル・エレクトリックの電気技師ヘルマン・レンプが信頼性の高い直流電気制御システムを開発し特許を取得した1914年に、ディーゼル機関車に大きな進歩があった。レンプの設計は、エンジンと発電機の両方を協調的に制御するために単一のレバーを使用する、全てのディーゼル電気機関車制御システムのプロトタイプであった。1914年にラシュタット車両製造がブラウン・ボベリの電気機器とスルザーのディーゼルエンジンを使用して世界初の機能的な電気式ディーゼル機関車を製造し、王立ザクセン邦有鉄道に納入した。それらの機関車はDET 1形とDET 2形に分類された。電気式ディーゼル機関車は当初旅客列車や貨物列車の牽引ではなく構内での列車の入換用として使用されていた。また、ゼネラル・エレクトリックは1930年代にいくつかの小型入換用ディーゼル機関車を製造し、1940年には有名なGE 44トンディーゼル機関車が導入された。ウェスティングハウス・エレクトリックとボールドウィン・ロコモティブ・ワークスは1929年から共同で入換用ディーゼル機関車の製造を行った。
1929年、カナディアン・ナショナル鉄道はウェスティングハウスから9000号機と9001号機の2両を購入し、北米初の本線系統でディーゼル機関車を使用する鉄道会社となった。
1515年、マッテウス・ランク枢機卿がオーストリアのホーエンザルツブルク城にある鋼索鉄道ライスツークの説明を書いた。路線はもともと木製のレールと麻の運搬用ロープを使っており、踏み車を通して人間か動物の力で動かされた。路線はまだ存在していて運用されており、木製レールから鋼鉄製レールへの置き換えなどの更新がなされているがおそらく世界で最も古い営業鉄道である。
木製レールを使用した馬車によるワゴンウェイ(またはトラムウェイ)は鉱山への鉱石入れの輸送を容易にするために1550年代に登場し、すぐにヨーロッパ中で普及した。そのような路線はドイツにおいてゲオルク・アグリコラが1556年に著した『デ・レ・メタリカ』の中で説明されている。この路線は木製の板の上を走っているフランジのない車輪と板の間の隙間にぴったり合う垂直のピンが付いた"フント" (Hund) カートを使用して運行されていた。鉱山労働者はフントカートが走行時に発生する騒音から、貨車をフンデ(Hunde、ドイツ語で"犬"の意)と呼んだ。
16世紀の中央ヨーロッパでのそれらの使用については多くの言及がある。