鉄道工学（てつどうこうがく、英語：railway systems engineering）は、鉄道施設の建設、鉄道車両の技術開発、社会的な役割を果たすための運用方法、システムの総合的な維持管理を扱う工学である。
この他、人やものの運搬にかかる運用方法、運営体制、通信制御、軌道、車両等が円滑に連携して機能するシステムの総合的、計画的時管理を扱う。
システムとしての鉄道 鉄道は、運用する人間の体制・通信制御設備・軌道・車両・電力設備などが、一体のものとして整備・維持されなければ、一番水準の低いものの性能しか発揮できないシステムである。そのため、その運営機構の管理・技術・運営の水準が信頼性の差となる。
特に近年では、鉄道のありとあらゆる分野において、より高度なサービスの提供、より安全で安心できる鉄道、経営効率の改善を目的として、情報通信技術（ICT）が不可欠の存在となっている。
関連分野 土木工学 交通工学 機械工学 金属工学 人間工学 安全工学 信頼性工学 環境工学 空気力学 電気工学 電子工学 通信工学 都市工学
運用する人間の体制 各職務に適した人間を訓練してから職務につけなければならない。
指令員 乗務員 機関士/運転士 車掌 駅職員 保線職員 電車線（架線）職員 信号・電力（電気）職員 鉄道工場職員 車両検査職員 車両基地職員
鉄道通信制御設備 故障時も安全側に動作するように設計する。 故障・異常時の操作を定めておく。 正常な動作をするように整備しておく。
軌道
列車運行を安全に行なえるよう管理、修繕を行なう。 一度建設すると簡単には作り直せないので、将来の社会情勢などを考慮した設計を行う。 ライフサイクルコストが安価となる維持・管理を行う。
旅客駅施設
乗客の安全を第一に考えた設計とする。 周辺の環境と調和した施設とする。
旅客車両
乗務員が操作間違いをしないように人間工学的配慮を行う。 乗客が安全・快適にすごせる空間とする。 維持管理のしやすい設計とする。
貨物車両
車体を軽量化し、貨物の積載量と編成としての輸送力を増やす。 軽量化と生産性（価格）、強度、剛性のバランス。 走行性、制動能力の向上による高速化。 荷役時間の短縮。 メンテナンスフリー化。
鉄道電力設備 車両の走行だけではなく、通信制御施設・駅施設にも必要不可欠のものであるので、特に信頼性の高いものとする。 車両・通信制御設備・駅施設の特に重要な部分には、非常用電源設備を準備し維持管理を行っておく。 一般の電力設備と違った点に配慮して設計しておく。
情報通信技術
信頼性・可用性・保守性・安全性が高く、調和の取れたシステムを構築する。 特に鉄道は、他の業界には見られない、独自の要素が多数存在するため、鉄道と情報技術の両分野に長けたエンジニアが必要である。 信頼性の高いシステムを構築・運用する（多重化構成、メンテナンス体制、システムエンジニアリング）。 安全性・サービス品質を向上させつつ、コストダウンを実現する。 社員へのICT教育を充実させる。 近年ではIoTやデータエンジニアリングの活用による遠隔保守や自動診断の実現、AIの活用によるサービス向上や自動化など、デジタルトランスフォーメーション（DX）への対応も必要になっている。
鉄道システムを構成するために必要な技術 軌道 :土木工学・金属工学 通信制御設備 :通信工学・制御工学・電子工学・無線工学 旅客駅施設 :土木工学・建築学 車両 :機械工学・電力工学・パワーエレクトロニクス・電子工学・制御工学 電力設備 :電力工学・電子工学・制御工学 施設管理 :信頼性工学 全般的な領域に渡って関わる技術：システム工学・情報通信技術
関連項目 鉄道施設 鉄道総合技術研究所
外部リンク 公益財団法人鉄道総合技術研究所