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單線鐵路是一種鐵路線的形式，使兩個方向的列車只可使用同一條路軌前進。單線鐵路多出現於列車班次較少的鐵路線、鐵路支線路段，及缺乏資金或空間去建設雙線鐵路或四線鐵路的路段。
當單線鐵路系統中，如需在同一時間使用多於一列的列車，則需建設交會站（一段短的雙線鐵路），使一方向的列車進入及通過車站後，另一方向列車在另一路軌等待。在一些情況（例如英國的Abbey線、台鐵林口線、深澳線）中，由於同時間只有一組列車運作，所以便不需要建設一個交會站，不需避開另一方向列車。
在單線鐵路上的交會站，有一些措施必需辦妥，例如轉轍器必需扳至正確的位置，使一方列車不會誤入另一方等待列車的軌道上，造成兩車正面相撞的意外。因此，在交會站內或附近地帶需要設置一些鐵路信號機。在傳統英國做法（一此國家也依此做法），在每一段交會站與交會站之間的單線鐵路中，都有獨特的電氣路籤（牌），列車需要通過那路段時，需要向交會站站員索取電氣路籤（牌），使列車可以得到那路段的行駛權，而其他列車因無法得到電氣路籤（牌），而防止進入那路段，造成正面相撞的意外。現時只有少許鐵路線使用那種系統，而香港港鐵（當時為九廣鐵路）東鐵線的大學站至羅湖站之間，在未鋪設雙線及電氣化前，便使用該系統[1]。在早期的北美洲，在一段有單線鐵路的鐵路線上，都會設有簡單的時間表，列出列車到達交會站的時間，使得單線鐵路上不會有兩列列車以不同方向運行，可是這個做法會不靈活且沒有效率。所以便發明了電報系統，使列車與車站間可以進行通訊。
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