До середины XIX в. грузовые и пассажирские перевозки осуществлялись в основном по рекам. На крупнейших судоходных артериях возникали города и заводы, развивалась торговля. Наземный транспорт был гужевым - на конной тяге. Но развивающаяся промышленность требовала более совершенного - надежного и быстрого -средства передвижения. Им стала железная дорога, позволяющая перевозить очень тяжелые грузы с гораздо более высокой скоростью.

Железная дорога - рельсовый путь, по которому движутся локомотивы и вагоны (подвижной состав). Есть на железнодорожном пути разъезды, станции и остановочные пункты, действуют системы сигнализации и связи. Восстанавливают пути и подвижной состав специальные ремонтные предприятия.

Рельсовый путь - это основа железнодорожного транспорта. Стандартная длина рельса - 12,5 и 25 м , но в последние годы укладывают и сварные плети длиной до 800 м -бесстыковый путь. Ширина рельсовой колеи на российских дорогах равна 1520 мм.

Прямая и круговые участки железнодорожного пути соединены между собой криволинейными - с таким переменным радиусом, чтобы центробежная сила, возникающая при движении по закруглению, нарастала постепенно. Минимальный радиус криволинейных участков на перегонах составляет 300 м.

На железнодорожном пути имеются горизонтальные участки, называемые площадками, и уклоны, крутизна которых измеряется в промиле.

Для соединения и пересечения железнодорожных путей служат стрелочные переводы, стрелочные улицы, съезды и т.п. Стрелки переводят либо вручную, либо (на станциях, где много путей) централизованно - с пульта диспетчера. Железные дороги оборудуют различными путевыми и сигнальными указателями - километров, пикетов, начала и конца криволинейных участков, уклонов; знаками и светофорами, входящими в систему автоматической блокировки.

Самым первым типом тяговой машины для передвижения поездов - локомотива был паровоз. Он имел паросиловую установку - паровой котел и паровую машину. На отечественных железных дорогах паровоз использовался с 1834 г. до середины 50-х гг. XX в.

Самый серьезный недостаток паровоза - низкий коэффициент полезного действия (КПД), который не превышает 7-9%, а часто снижается до 5%. Это означает, что из каждых 100 кг топлива, сжигаемого в топке паровозного котла, полезно используется только 5-9 кг.

Тепловозы - локомотивы с двигателем внутреннего сгорания, обычно дизелем. Они обладают высоким КПД (до 30%) и работают в любых климатических условиях. Строительство железных дорог с тепловозной тягой обходится дешевле, чем с паровозной или электрической. Отечественная промышленность выпускает магистральные тепловозы с электрической передачей. Дизель вращает электрический генератор переменного тока, подключенный к силовому выпрямителю. Постоянный электрический ток поступает на тяговые двигатели, которые через редукторы вращают колесные пары.

Тепловозы бывают грузовые, пассажирские и маневровые.

Локомотив с электродвигателями, получающими энергию от контактной сети, называется электровозом.

Сейчас в России эксплуатируются электровозы переменного однофазного тока (питающее напряжение 25 кВ и частота 50 Гц), а также постоянного тока (напряжение 3 кВ). Это мощные грузовые локомотивы отечественного производства серии В Л и чехословацкие пассажирские серии ЧС.

Большое достоинство электровоза - экономичность. Во время движения под уклон его электродвигатели работают как генераторы электрического тока, который поступает обратно сеть. Такой режим называется рекуперационным торможением. Коэффициент полезного действия электровоза при этом достигает 88-90 процентов.

В средней части кузова электровоза размещено электрическое и пневматическое оборудование, в торцах располагаются кабины машиниста. На крыше находятся два токоприемника и другие агрегаты.

Моторные вагоны снабжены собственным двигателем. Из моторных и прицепных вагонов формируют дизель-поезда и электропоезда (электрички).

Первая городская подземная дорога была открыта в 1863 г. в Лондоне. В отличие от наземных электрических железных дорог, где провод располагается над путями, в метро таким проводником электричества стал третий, изолированный от земли рельс, находящийся под постоянным напряжением в 600-800 В.

В России проект «подземки» в 1902 г. разработал и представил Московский городской думе инженер Петр Иванович Балинский.

Первая линия метро открылась в Москве только в 1935 г. Сегодня оно работает в крупных российских городах Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Самаре и Екатеринбурге.

Скорость движения поездов регулирует автоматическая система, которая контролирует и действия машиниста.

Метро проветривают через вытяжные шахты. Поезд в туннеле действует как поршень, выталкивая воздух через шахту, находящуюся впереди, и засасывая его из той, которую уже миновал.