miniatura|Ferrocarril de vapor alemany miniatura|Ferrocarril modern a Birmingham miniatura|Tren creuant un viaducte a l'Argentina El ferrocarril és un mitjà de transport que circula entre carrils, normalment d'acer, compost per un o més vagons o cotxes arrossegats per una locomotora. A banda de la via convencional, hi ha la circulació per cables (telefèric) o altres tipus de via, com ara les de levitació magnètica o la dels trens maglev.
Els ferrocarrils poden dur una locomotora o més d'una, acoblades al davant o en configuració push pull (una al davant i l'altra a la cua). Els vagons poden ser arrossegats o autopropulsats (automotors).
El seu desenvolupament es va produir a la primera meitat del , com a element de la Segona Revolució Industrial, aprofitant l'avantatge tècnic que suposa el baix coeficient de rodament metall sobre metall –de l'ordre de 3 per 1.000 i molt inferior al coeficient de rodament sobre carretera. La seva implantació causà una transformació completa de la societat en permetre el transport de persones i mercaderies amb un baix cost i de forma regular i segura.
El tren ha tingut una gran influència en el desenvolupament de moltes societats; el seu ús i importància varia segons l'època. Ha format part essencial de moltes nacions i ha presentat un gran avantatge en la industrialització, en comparació amb els països que no han disposat d'aquest mitjà de transport.
Història del ferrocarril al món La prehistòria del ferrocarril Probablement, l'avantpassat del ferrocarril és el carro, que tenia el camí marcat per les roderes sobre les quals circulava. Els carros varen anar excavant solcs paral·lels en els carrers d'Ur. Els seus habitants ben aviat es varen adonar que aquestes roderes, quan eren profundes, mantenien els vehicles dins del camí i no espatllaven les cases al costat de les quals passaven, en els estrets carrers de les ciutats que regaven el Tigris i l'Eufrates. Més endavant els carrers polsegosos o enfangats es varen cobrir amb lloses, deixant, deliberadament, els solcs necessaris perquè els carros seguissin un camí fix. Cal no oblidar que la carreta de quatre rodes era llavors una invenció recent, i que el seu eix del darrere no era orientable.
Línies sobre carrils de fusta miniatura|Ferrocarril urbà: tranvia de cavalls a Brno (República Txeca) miniatura|Antigues vagonetes mineres
La primera notícia d'un sistema de transport sobre carrils va ser una línia de tres quilòmetres que seguia el camí Diolkos, que s'utilitzava per transportar bots sobre plataformes al llarg de l'istme de Corint durant el segle VI a. C. Les plataformes eren empeses per esclaus i es guiaven per esquerdes excavades sobre la pedra. La línia es va mantenir funcionant durant 600 anys.Verdelis, Nikolaos: "Le diolkos de L'Isthme", Bulletin de Correspondance Hellénique, Vol. 81 (1957), p. 526–529 (526)Cook, R. M.: "Archaic Greek Trade: Three Conjectures 1. The Diolkos", The Journal of Hellenic Studies, Vol. 99 (1979), p. 152–155 (152)Drijvers, J.W.: "Strabo VIII 2,1 (C335): Porthmeia and the Diolkos", Mnemosyne, Vol. 45 (1992), p. 75–76 (75)Raepsaet, G. & Tolley, M.: "Le Diolkos de l'Isthme à Corinthe: son tracé, son fonctionnement", Bulletin de Correspondance Hellénique, Vol. 117 (1993), p. 233–261 (256) Es creu que els romans ja utilitzaven una mena de sistema de vies fèrries. Algunes rutes tenien dues roderes amb una separació fixa, molt semblant a la de les nostres vies actuals.
Els transports sobre carrils van començar a reaparèixer a Europa després de l'alta edat mitjana. La primera notícia sobre un transport d'aquest tipus en el continent europeu en aquest període apareix en un vitrall a la catedral de Friburg de Brisgòvia al voltant de 1350. El 1515, el cardenal Matthäus Lang va descriure un funicular al castell de Hohensalzburg (Àustria) anomenat «Reisszug». La línia utilitzava carrils de fusta i s'accionava mitjançant una corda de cànem moguda per força humana o animal. La línia continua funcionant actualment, encara que completament substituïda per material modern, sent una de les línies més antigues que encara estan en servei.
A partir de 1550, les línies de via estreta amb carrils de fusta van començar a generalitzar-se en les mines europees. Durant el les vagonetes de fusta traslladaven el mineral des de l'interior de les mines fins canals on es trasbordaba la càrrega al transport fluvial o carros. L'evolució d'aquests sistemes va portar a l'aparició del primer tramvia permanent el 1810, el «Leiper Railroad» a Pennsilvània.
Línies sobre carrils de metall El primer ferrocarril pròpiament dit (és a dir, amb carrils de ferro) tenia rails formats per un cos de fusta recobert per una xapa, i va ser fabricat el 1768.Coalbrookdale Això va permetre l'elaboració d'aparells de via més complexos. Al principi només existien llaços de final de línia per invertir les composicions, però aviat van aparèixer els canvis d'agulles. a partir de 1790 es van utilitzar els primers carrils completament d'acer al Regne Unit. El 1803, William Jessop va inaugurar la línia «Surrey Iron Railway» al sud de Londres, sent el primer ferrocarril públic de tracció animal (tirat per cavalls).
El primer passeig de tramvia, es va obrir entre Swansea i Mumbles a Gal·les el 1807. Els cavalls van romandre el mode preferit per al transport de tramvia fins i tot després de l'arribada de motors de vapor, fins a finals del , perquè eren més nets en comparació amb els tramvies de vapor que causaven fum als carrers de la ciutat.
La invenció del ferro forjat el 1820 va permetre superar els problemes dels primers carrils de ferro, que eren fràgils i curts, augmentant la seva longitud a 15 metres.
El 1857 van començar a fabricar-se carrils de acer definitivament. La introducció del Procés Bessemer, que va permetre fer un acer econòmic, va portar a l'època de gran expansió dels ferrocarrils que va començar a finals dels anys 1860. Els rails d'acer duraven molt més que els de ferro. Els rails d'acer van fer possibles locomotores més pesades, cosa que va permetre trens més llargs i millorar la productivitat dels ferrocarrils. El procés Bessemer va introduir el nitrogen en l'acer, el que va fer que l'acer es tornés fràgil amb el temps. El forn obert va començar a substituir el procés de Bessemer cap a finals del , millorant la qualitat de l'acer i reduint encara més els costos. Així, l'acer va substituir completament l'ús del ferro als carrils, convertint-se en estàndard per a tots els ferrocarrils.
L'era del vapor El desenvolupament del motor de vapor va impulsar la idea de crear locomotores de vapor que poguessin arrossegar trens per línies. La primera va ser patentada per James Watt el 1769 i revisada el 1782, però els motors eren massa pesats i generaven poca pressió com per ser emprats en locomotores. El 1804, utilitzant un motor d'alta precisió, Richard Trevithick va presentar la primera locomotora capaç d'arrossegar un tren a prop de Merthyr Tydfil, al País de Gal·les. Realitzada juntament amb Andrew Vivian, la prova va tenir un èxit relatiu, ja que la locomotora va trencar els fràgils rails de xapa de ferro.
El 1811, John Blenkinsop va dissenyar la primera locomotora funcional que es va presentar a la línia entre Middleton i Leeds. La locomotora, anomenada Salamanca, es va construir el 1812.
miniatura|La màquina de vapor "Puffing Billy" exposada al Science Museum de Londres. Això va ser seguit el 1813 per la locomotora Puffing Billy construïda per Christopher Blackett i William Hedley per a Wylam, al nord d'Anglaterra, la primera locomotora que va tenir èxit circulant amb adherència. Això es va aconseguir mitjançant la distribució del pes entre les diverses rodes. Puffing Billy està exposada al Science Museum de Londres, el que el converteix en la locomotora més antiga que es conserva.
miniatura|esquerra|La locomotora Locomotion al centre i museu Darlington Railway El 1814, George Stephenson, inspirat per les primeres locomotores de Trevithick, Murray i Hedley, va convèncer el gerent de la mina de carbó Killingworth, on treballava per permetre-li construir una màquina de vapor. Stephenson va tenir un paper fonamental en el desenvolupament i adopció generalitzada de la locomotora de vapor. Els seus dissenys van millorar considerablement el treball dels pioners anteriors. Va construir la locomotora Blücher, també una locomotora d'adhesió entre rodes i brides reeixida. El 1825 va construir la locomotora Locomotion per a Stockton and Darlington Railway al nord-est d'Anglaterra, que es va convertir en el primer ferrocarril públic de vapor del món el 1825, encara que va utilitzar tant potència de cavalls com potència de vapor en diferents curses. El 1829 va construir la locomotora Rocket, que va entrar i va guanyar els assajos de Rainhill. Aquest èxit va portar a Stephenson a establir la seva empresa com a constructora destacada de locomotores de vapor per a ferrocarrils a Gran Bretanya i Irlanda, Estats Units i gran part d'Europa. El primer ferrocarril públic que només utilitzava locomotores de vapor tot el temps va ser el ferrocarril de Liverpool i el Manchester], construït el 1830.
La generalització del sistema ferroviari ha estat gràcies a la màquina de vapor, però de bon començament ja es varen emprar sistemes alternatius per fer front a la manca de potència de la locomotora de vapor o per adaptar-se a situacions particulars.
La potència de vapor va continuar sent el sistema de poder dominant en ferrocarrils de tot el món durant més d'un segle.
La introducció de l'energia elèctrica La primera locomotora elèctrica coneguda va ser construïda el 1837 pel químic Robert Davidson, d'Aberdeen a Escòcia, i va ser alimentada per cèl·les galvàniques (bateries). Així, també va ser la primera locomotora elèctrica de bateries. Davidson més tard va construir una locomotora més gran anomenada Galvani, exposada a l'exhibició de la Royal Scottish Society of Arts el 1841. El vehicle, de set tones, tenia dos motors de transmissió directa, amb electroimants fixos actuant sobre barres de ferro connectades a un cilindre de fusta de cada eix i commutadors senzills. Transportava una càrrega de sis tones a quatre milles per hora (6 quilòmetres per hora) per una distància de 2,4 quilòmetres i mig. El mes de setembre de l'any següent es va provar a la línia de ferrocarril d'Edimburg i Glasgow, però l'energia limitada de les bateries va impedir el seu ús generalitzat. Va ser destruït pels treballadors del ferrocarril, que el consideraven un risc per a la seva seguretat laboral.Renzo Pocaterra, Treni, De Agostini, 2003
miniatura|primer tram elèctric a Lichterfelde, 1882 Werner von Siemens va presentar un ferrocarril elèctric el 1879 a Berlín. La primera línia de tramvia elèctrica del món, el tramvia Gross-Lichterfelde, es va inaugurar el 1881 a Lichterfelde, a prop de Berlín, Alemanya, construïda per Siemens. El tramvia funcionava amb una diferència de potencial de 180 volts, que es subministrava mitjançant carrils de corrent. El 1891 la pista estava equipada amb una línia aèria (catenària) i la línia es va estendre a l'estació de Berlín-Lichterfelde West.
El ferrocarril elèctric de Volk va ser inaugurat el 1883 a Brighton, Anglaterra. El ferrocarril segueix funcionant, cosa que el converteix en el ferrocarril elèctric operatiu més antic del món. També el 1883, Mödling i Hinterbrühl Tram van obrir prop de Viena a Àustria. Va ser la primera línia de tramvia del món amb servei regular alimentat per una línia aèria. Cinc anys més tard, els tramvies elèctriques dels Estats Units, van ser pioners el 1888 utilitzant equips dissenyats per Frank J. Sprague.
miniatura|Motor elèctric de Baltimore & Ohio