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火车，是指在铁路轨道上行驶的车辆，通常由多节车厢所组成，可以载运乘客或是货物。
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火车的动力来源可以来自个别的铁路机车或是将动力分散到每个车厢的动力分散式列车。十九世纪早期的火车的铁路机车以蒸汽机车为主。随着科技与经济发展，二十世纪起逐渐被柴油机车及电力机车（电力由高架电缆或第三轨提供）取代。客车也开始采用动力分散式列车。其他的动力来源包括马、缆线、重力、气动、电池或是燃气涡轮发动机。火车轨道一般会由二条、三条或是四条铁轨组成，不过也有单轨铁路及列车浮在轨道上运行的磁悬浮列车。火车一词英文 train 的字根是来自古法语的trahiner，此词是来自拉丁文的trahere，意思是“拉”[1]。火车在中国文献中的最早记载出自《海国图志》，介绍蒸汽机是“火蒸水汽、舟车所动之机关”。亦是“火车”、“蒸汽机车”等词汇之词源[2]。
火车包括一个或多个铁路机车及载人或载货的铁路车辆，也有可能是每个车厢都有动力的动力分散式列车。有许多种针对不同用途设计的火车，除一般火车外，还有大气铁路、单轨铁路、高速铁路、地下铁路、磁悬浮列车、胶轮路轨系统、缆索铁路、齿轨铁路等等。
客车是指载运乘客的火车，一般长度较短，但速度较快。其中高速铁路是以速度快及长里程著名，为了让时速超过500 km/h（310 mph），近年来已在研究磁悬浮列车，到2015年时，中国的上海磁浮示范运营线和日本的东部丘陵线是已商业运营至今的两条磁悬浮列车。
在英国等国家，有轨电车和火车的差异很明确，而且在法律中有明确规定。有些现代的有轨电车会用“轻轨运输”这个名称，不过轻轨运输也可能是指介于有轨电车和火车之间的运输方式，类似捷运。
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1831年8月9日，德威特·克林顿·普尔德驾驶着火车行驶在纽约的奥尔巴尼客运铁路线。1840年代，开始使用机械臂板号机。1857年，人们开始使用比锻铁铁轨更坚固的钢轨。1863年，英国伦敦建成第一条地下铁路[4]，也就是大都会铁路。
最初的列车是由绳索、重力或马匹[5]所牵引。到了十九世纪，多数的列车都改由蒸汽机车牵引。二十世纪初，伴随都市铁路地下化的需求与柴油机专利保护到期，铁路牵引车辆开始向电气化与内燃化发展。二十世纪三十年代，动力分散式列车首次应用。随着科技进步与发展，二十世纪五十年代始，高功率易维护的电力机车与内燃机车逐步取代蒸汽机车。至二十世纪七十年代，大部分国家干线铁路皆实现内燃化或电气化。仅有部分线路因自然条件制约或经济因素仍残存部分蒸汽机车运营，例如中国最后运营的干线蒸汽机车于2005年12月9日在内蒙古退役[6]；尼尔吉里山区铁路亦是印度现存少有蒸汽机车运行的铁路。部分国家会保留部分仍使用蒸汽机车的线路作为历史遗产，以休闲观光为主。铁道迷通常是此类线路的常客。
电气化铁路的最初投资很大，但按每公里计算则是运作成本最低的。因此只有高流量的线路才适合电气化， 电气化列车可能使用高架电缆或第三轨供电。
使用燃料电池驱动的电力机车是机车动力发展的最新方向[7][8]。燃料电池电力机车既具备电力机车清洁能源的优点，亦能避免在低流量线路投资电气化的低回报。至2014年，燃料电池电力机车的初期成本仍非常高。
以动力的单位千瓦特（KW）除以能够牵引的重量公吨（Ton）来计算动力机车头的效能称为牵引能力比，蒸汽机车效能最低，其次是柴油机车（电力传动比液力传动效益高），电力机车或是电力动车组相对而言就经济的多。因为不需消耗额外的动能来牵引产生动力的发动机。
牵引动能比由小排到大依序为：（客运飞机、机车、轿车、公交车与卡车、农用牵引机、拖曳卡车、）蒸气机车、柴油液力传动机车、柴油电力传动机车、电力机车、柴油动车组、高铁、电力动车组（、远洋客轮、远洋渔船、远洋油轮）。
若考虑单位燃料或是单位动力的成本来运营轨道车辆，是以小编组来做区间运行有最佳能量使用经济效益，也就是4车一编组。每站都停的通勤电力动车组最具效益。更具能量和时间效益的是不停站电车，乘客登车后均直接坐到目的站才停下来，可以一车一编组按需求调度去不同的目的地。
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按不同条件区分，火车可以有多个分类，主要的分类是载客列车及货运列车，以下是一些其他的分类。
按路轨分类，列车可分为铁轨、单轨、磁浮。亦有登山铁路特别使用的齿轨铁路、及由缆索拉动的索道，亦有使用自走的。
有些列车为自带动力的动车组；有些则是由多过一个的机车牵引。在北美洲，货车经常是由三、四个以至五个机车重联牵引。另外也有把机车置于列车头尾及中间位置牵引，如大秦铁路。
也有列车是专门为轨道维修而设的。
区间列车指的是在只在两点间来回的铁路列车，一般提供的是频繁的短程列车服务。但在台湾，区间指的是区域通勤。[9][10] 世界上很多国家的铁路都有区间列车。[11]
载客的列车用客车厢，把乘客从车站发送列另一车站。车站间的里程可能不足一公里，亦有可能长达数百公里。载客列车可以是本身有动力的动力分散式列车，也可以是铁路机车配合无动力的铁路客车。乘客会在火车站上下车，一般而言载客列车有固定的公共交通时刻表，货物列车需要礼让载客列车先行。
载客列车会有列车长监督列车的正常运行，列车长也会和其他列车的工作人员合作，例如服务员或是搬运工。在北美火车客运的鼎盛时期，列车上会有两个列车长，其中一个负责卧铺车的人员。
高铁是一种运营速度比普通铁路高的铁路运输系统。目前，世界上主要运行的高速铁路的最高运营时速大约都设定在250至350公里，少部分系统设定的运营时速较低（每小时200至250公里），例如美国Acela特快、瑞典SJ2000列车、中国和谐号CRH1。
第一个正式运营的高速铁路是日本的新干线，在于1964年10月1日东京奥运前夕开始通车运营。
若是里程不超过500至600 km（311至373 mi），多数高速铁路在时间及价格上都比飞机划算，因为机场的登机手续大约耗时二个小时[12]。若考虑飞机起飞时的耗油，列车单位里程的运营成本也比较航空要低。在移动里程更长的情况下，起飞耗油与高空飞行使占总成本的比例降低，加上节省的时间成本，空运会较有竞争力。
部分高速列车的车身可以摆动，称为摆式列车，以便在转弯时无需降低车速。例如潘多利諾电力动车组及新干线N700系电力动车组等。
通常高速铁路的列车编组不设卧车，不过仍有少数提供卧车服务的案例。例如中国铁路由北京市至福州市间的D301/302次。
高速铁路列车的车体大量采用各种复合材料。依照不同复合材料的特性制作各种组件，目的是能够减轻车厢重量、降低噪音、震动，并高安全性、舒适性，增加列车的寿命并降低维修成本[13]。在轨道佳通内部设施与装饰材料方面，常采用复合材料、夹层结构材料、PET泡沫夹层结构、巴沙轻木[来源请求]等，而作为车辆的承重结构，车体如今也已开始采用诸如碳纤维（CF）、玻璃纤维（fiberglass）、环氧树脂（Epoxy resin）和酚醛树脂（PF）等复合材料，而用蜂窝、夹层泡沫结构也比传统的铝结构质量减轻了30%。这都为高速列车的性能提升奠定了基础。
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磁浮铁路是铁路列车中较先进的新发明，是为了让时速超过500 km/h（310 mph）而开始的研究。世界上首条商业运营的磁浮列车线路是英国伯明翰磁浮。到2014年时，中国的上海磁浮示范运营线和日本的东部丘陵线是仍在商业运营的两条磁悬浮列车，上海磁浮示范运营线的速度最快，约有430 km/h（270 mph）。
长程列车会经过数个城市，或一国家的几个区域，有时甚至会经过数个国家，一般会附带餐车方便乘客在路途中用餐，若是过夜的车次也会有卧车。若里程超过八百公里（五百英里）以上的旅程多半会选择搭飞机，但长程列车也是一个受欢迎的选择，而且也可能是少数较便宜的选择。
城际列车是连结城市间的铁路运输服务。可以提供旅客商务旅行、观光等多方面的服务。
城际列车和及其他轨道运输最大的不同点在于：[14]
- 运输里程较长（里程通常会超过200公里）
- 停靠站数较少
- 运营速度较快
- 列车内装较豪华，跨夜行驶的列车甚至会连结卧铺车
城市之间不停沿途小站的市际列车称为快车或特快。各小站都停的称为普通车或区间车。
有些大城市有短里程的通勤列车往来市郊住宅区及市中心。这些通勤列车经常亦是城市轨道交通系统的一部分。很多的通勤车都是以站立为主，座位较少。有些地区会用双层客车来增加载客。而高速列车及卧车亦有是双层的。
城市轨道交通系有时被称作地下铁路，但它们在市中心以外可能会在路面或高架路轨上行走。这类列车的加速及减速一般都比长途车快，通常亦有更多的乘降门以供乘客上落。
有轨电车或轻便铁路一般最多只会有两个车厢一同行走。有轨电车通常会与其他车在同一条马路上行驶。轻便铁路是对很多现代化有轨电车的称谓，因为它们介乎有轨电车及重铁（即一般铁路列车）之间。有轨电车跟轻便铁路其实没有很明确的分野，很多时分类都是约定俗成。
单轨铁路是铁路列车中较先进的新发明，不过应用仍然很少。
货运列车拖动的是货车载货车厢。
世上铁路运输使用得最多的是铁路货运。美国的铁路主要是用作货运。
在合适的情况下，铁路货运比道路货运便宜很多，亦更节省能源。铁路货运最适合用来长途运载大量的货物。但对于短途或小量的货物则较为不适合。铁路货运的最大缺点是缺乏弹性。在不少国家铁路货运正渐被以道路货运取代。但亦有很多政府因为环境的考虑，而设法鼓励使用铁路。
铁路使用的载货车厢有多种，现代最常见的是集裝箱车。它们可以由起重机吊起，从车厢运到船或货车上。 有些国家的集裝箱车厢采用附带方式，又称为“背载式运输”，集裝箱车可以把集裝箱连拖架驶上列车车厢上。到达目的地后直接由集裝箱车头把集裝箱开走。英国、法国之间的英法海峡隧道铁路线便是采用这种设计。
其他的货车车厢包括有：发送车辆的平车、散装货物的敞车、冷冻食物的冷藏车、发送猪或牛等动物的棚车、发送煤炭圹物谷类的漏斗车、发送汽油等液体的罐车及发送阔大货物的大物车等等。
双层列车（北美英语：The bilevel car；英国英语：Double-decker train）是一种有两层乘客舱的列车，法国开发了双层高速列车。双层高速列车可载客545人，比普通高速列车提高载客量45%。[来源请求]
在机械术语中，转向架（bogie，/ˈboʊɡi/ BOH-ghee)）是一个连接在车厢上，有轮子的底盘或框架。转向架可以在车子下方固定的位置，像货运卡车一様，也可以用连接式设计，转向架在两个车厢之间，或像履带车辆一様放在悬挂系统。一般一个车厢或铁路机车会有两个转向架，一头一个。另一个作法会将转向架放在两个车厢之间。大部分的转向架有两个轮轴，这也是最简单的设计，不过有些设计乘载重载的转向架最多会到五个轮轴。重载的车厢可能会有两个以上的转向架，利用跨度垫（span bolster）平衡负载，并连接转向架和车厢。通常列车的车厢地板会比转向架高，不过车厢的地板也可以比转向架低，例如双层列车，在符合高度限制的条件下增加车内的空间，或是一些没有阶段的低地板火车。
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