Proiectantii circulatiei sustin cu toata certitudinea ca pentru transportul intern de marfuri si calatori cel mai bun mijloc ramane calea ferata . Drumurile aglomerate , lungile intarzieri inspre si dinspre aeroport i-a intors pe multi catre calea ferata .

Limitele posibilitatilor tehnice au fost tot timpul asediate de ingineri , astfel ca si azi mai cunoastem numele locomotivelor cu aburi ce au stabilit recorduri de viteza . De exemplu , o locomotiva cu aburi a companiei New York Central a stabilit in 1893 recordul de viteza de 181 km/h . Circulatie cu o asemenea viteza in traficul vremii era imposibila . Introducerea tehnologiilor moderne dupa era locomotivelor cu aburi a adus multe schimbari in practica multor retrele de cai ferate pe plan mondial . p3p6pn
Cu toate ca au foarte multe avantaje , locomotivele Diesel nu au fost niciodata asa spectaculoase si populare ca monstrii actionati de forta aburului . Fata de locomotiva cu aburi , care necesita un timp indelungat pentru fierberea apei , locomotiva Diesel porneste aproape instantaneu si se opreste la fel de repede . Necesita ingrijire mai putina , iar combustibilul utilizat este de patru ori mai eficient decat lemnul sau carbunele .

Locomotivele Diesel-electrice
Locomotivele Diesel au fost perfectionate in locomotivele Diesel-electrice : in acestea motorul Diesel actioneaza un generator de curent , iar curentul produs actioneaza la randul sau motoarele electrice cuplate la osiile rotilor . Din aceasta clasa , cel mai rapid tren este trenul Diesel-electric Intercity nr125 al Cailor Ferate Britanice , care circula cu viteza de 200 km/h in traficul curent . Recordul mondial de viteza il detine tot o locomotiva de acest tip , cu viteza de 257 km/h .
Trenul INTERCITY al Angliei

Electrificarea
Caile ferate moderne tind catre electrificare . Orincipiul trenului electric este mai simplu , mai fiabil si mai ecologic decat trenurile actionate de locomotive Diesel sau Diesel-electrice . Pentru alimentarea locomotivei electrice se utilizeaza doua sisteme . Dupa primul sistem curentul este colectat dintr-un conductor aerian - adica dintr-un conductor intins deasupra caii de rulare - printr-un pantograf (colector cu eclize) , iar dupa al doilea sistem curentul se colecteaza cu un sir de perii colectoare metalice sau cu un papuc de alunecare dintr-un al treilea fir de sina intins langa calea de rulare . In amandoua cazurile circuitul se inchide prin rotile motoare ale locomotivei si prin cele doua fire de sina .
Locomotivele electrice sunt folosite universal atat pentru rute scurte , cat si pentru trenuri de mare viteza , in transporturi interurbane . Principalele calitati pe care le au : prin exploatarea lor nu se polueaza mediul inconjurator si sunt silentioase . Modernizarea lor presupune inca multe posibilitati . Unul din sistemele studiate se compune din module asemanatoare autobuzelor , cu un randament bun , foarte economice , module care se cupleaza intre ele pentru rutele mai lungi , interurbane . La sosirea intr-un oras mare (nod de cale ferata) modulele care merg in alta directie se decupleaza de pe trenul rapid si impreuna cu calatorii lor , se cupleaza la un tren care pleaca intr-o cursa pe linii locale .

Sisteme de siguranta
Fatade numarul mare de calatori care folosesc zilnic trenul zilnic trenul ca mijloc de transport , cat si fata de distantele mari care cuprind caile ferate pe plan mondial , accidentele feroviare sunt foarte putine . Acest rezultat deosebit se datoreaza sistemelor de indicatoare de bloc (distante) si a sistemelod de bloc de sector dezvoltate in ultimii ani . Pe o retea de cale ferata, pe linii care se imbina sau se intersecteaza , in perioada de varf pot circula mai multe sute de trenuri cu viteza diferita . Trenurille de interes local sau marfarele nu pot ocupa calea in fata trenurilor rapide interurbane , chiar daca circula pe aceeasi ruta . Respectarea acestui deziderat intra in sarcina centrului de siguranta a circulatiei a operatorilor locali si a circuitelor electrice si electronice .
Inginerii care se ocupa de sistemele de siguranta si semnalizare cunosc in fiecare moment pozitia fiecarui tren din trafic , urmaresc si dirijeaza mersul lor in reteaua de cale ferata . In retelele moderne , atat conductorul , cat si operatorul sistemului de siguranta al circulatiei sunt in contact permanent cu operatorul sistemului de semnalizare , prin contact radio sau telefoane montate langa linia ferata . Rolul esential in sistem o au insa senzorii , mecanismele de reglare , circuitele electrice si electronice care asigura respectarea regulilor de circulatie cu vehicule distantate intre ele . La unele retele de cale ferata mai vechi mecanismele de reglare erau asezate langa calea ferata si actionau mecanic , de exemplu schimbarea luminii semaforului in rosu din verde dupa trecerea trenului . Aceste sisteme s-au dovedit a fi foarte bune atunci cand trenurile circulau cu viteza mica , dar la trecerea trenurilor expres de mare viteza din cauza vibratiilor produse , aceste mecanisme practic se dezmembreaza .
Circulatiea in sistemul bloc de cale este un sistem incercat , de incredere si universal aplicabil . In acest sistem linia ferata este impartita in blocuri (sectoare) lungi de 2.5km si intr-un asemenea bloc se poate afla un singur tren . Intrarea si iesirea trenului in si din bloc este dirijata cu semnalizatoare actionate manual sau automat .
Operatorul semnalizatoarelor actionate manual supravegheaza unul sau doua blocuri si anunta ceilalti operatori daca are ocupat vreunul din blocurile de care raspunde . In retele mari acest sistem s-a dovedit a fi greoi deoarece la o defectiune a sistemului de comunicatii trebuie suspendat traficul . La retele cu trafic intenes si cu trenuri de mare viteza este imperios necesara automatizarea .

Dirijare centralizata
La circulatia in sistemul bloc de cale automatizata mecanismele ce deservesc traficul, ca de exemplu macazurile , semafoarele si senzorii sunt legate in circuite electronice logice . Astfel intre trenurile aflate in trafic trebuie mentinuta doar o distanta minima . O componenta importanta a acestui sistem este frana de tren automata care intra automat in functiune daca se constanta inoperabilitate cauzata de greseli umane , comportament irational , pierdere momentana de memorie sau chiar un infarct . De exemplu , daca conductorul nu ar opri trenul la semnalul rosu al semaforului , atunci frana de tren automata sesizeaza aceasta stare de fapt si actioneaza franele trenului .
Deplasarea trenului in bloc e sesizata prin detectarea curentului scurs din roti in firele de sina . Cand trenul a intrat in bloc , blocurile invecinate primesc semnale de atentionare in toata perioada in care trenul se afla in interiorul blocului . Deci transmiterea informatiilor dintre tren si operatorii de circulatie se face prin firele de sina ; acest principiu sta la baza celui mai dezvoltat sistem de dirijare al traficului feroviar - dirijarea centralizata (Centralized Traffic Control , scurtat CTC ) . El include in ansamblul sau mai multe subsisteme de mare capacitate , ca de exemplu sistemul de control al blocurilor si sistemul de semnalizare a blocurilor . Cuprinde suprafete mari de cale , urmareste si dirijeaza circulatia multor trenuri , care astfel circula rapid si in siguranta pe reteaua de cale ferata . Fiecare tren are un cod propriu , vizibil pe monitorul de evidenta caii si a pozitiei momentane a fiecarui tren de pe reteaua de cale ferata .

Transportul de marfuri
In reteaua de cale ferata majoritatea semnalizatoarelor si a macazelor sunt de regula dirijate dintr-un centru de comanda . Aici operatorii intocmesc diagramele de circulatie unde fiecare tren are fixata o ruta sigura pe care este introdus prin actionarea semnalizatoarelor si a macazurilor corespunzatoare . De aici dirijarea sa este preluata de sistemul automatizat . Acest sistem este atat de sigur si de eficient , incat unele societati de transport utilizeaza un singur fir de cale economisind astfel bani si spatiu . Daca doua trenuri se apropie unul de altul pe acelasi fir de cale , atunci operatorul central muta un tren pe o cale anexa pana cand celalalt tren paraseste zona .

Transportul de calatori este numai una din sarcinile societatilor de transport feroviar . La fel de important si mult mai profitabil este transportul de marfuri . In privinta cantitatii de marfuri transportate si a distantelot de transport , pe primul loc se afla Rusia , urmata de SUA si China . In SUA functioneaza cateva sisteme de transport de marfuri ultraperfectionate , computerizate . Computerul stabileste programul de drum al fiecarui vagon de marfa in parte . Acest program este urmarit in mod amanuntit de la plecare pana la statia de destinatie . In triaje vagoanele sunt sortate in functie de tipul vagonului , de natura marfii si dupa gara de destinatie . Daca statiile de triere se afla pe un teren plat , vagoanele se triaza cu ajutorul locomotivelor . De regula se foloseste forta gravitationala si vagoanele se triaza pe o ridicatura denumita cocoasa - metoda mai rapida si mai eficienta . La intrarea pe teritoriul statiei de triaj , vagoanele sunt identificate de senzori fotoelectrici
Vagoanele de marfuri sunt impinse pe cocoasa triajului , se cantaresc si se imping de pe cocoasa , fiind dirijate spre liniile corespunzatoare , unde se compun diferite trenuri . Computerul regleaza prin franele montante pe sine viteza de coborare a vagoanelor , astfel ca vagoanele se ciocnesc cu forta necesara doar pentru actionarea mecanismului de cuplare .

Abia aparusera locomotivele cu aburi si imediat s-au inceput cercetarile dupa modalitati de tractiune mai bune si mai eficiente . Una dintre posibilitati ar fi fost sistemul de deplasare a trenului cu presiune atmosferica , montata intr-o teaava de mari dimensiuni amplasat pe linia ferata . Aceasta idee a fost abandonata o data , dar s-a reluat din nou cu diferenta ca acum trenul este introdus intr-un tunel ca pistonul intr-o teava . Se inspira tot aerul din fata trenului , iar presiunea mult mai mare din spatele trenului ar asigura forta necesara pentru o deplasare rapida .
Un astfel de prototip functioneaza la Porto Alegre in Brazilia , unde pe un traseu circular de 6,4 km se atinge viteza de 70 km/h , dar aceste trenuri ar putea atinge si viteza de 800 km/h .
O alta modalitate foarte promitatoare ar fi trenurile pe perna magnetica (sau levitatie magnetica,MAGLEV ) . Magneti puternici mentin trenul deasupra liniei , din care cauza deplasarea trenului este foarte lina si silentioasa . Trenurile Maglev folosesc pentru deplasare un motor electric liniar inductiv .
O alta varianta a trenurilor MAGLEV foloseste perna electromagnetica.Pe trenul care se deplaseaza pe o linie formata dintr-o singura sina sunt montati electromagneti puternici astfel ca in stationare acestia se afla sub magnetii liniei , ridicand astfel si trenul .
Societatea Central Japan Railway Company proiecteaza pentru secolul XXI un tren MAGLEV pentru transport de persoane . Acesta este Linear Express cu viteza de deplasare de 500 km/h si ar scurta durata de deplasare dintre Tokyo si Osaka la 1 ora , distanta pentru care astazi sunt necesare 3 ore .
Intre timp , reducerea timpului de deplasare s-a reusit si prin modernizarea sistemelor clasice . La acest capitol francezii au rezultatele cele mai bune cu TGV-ul . TGV-ul este un tren electrin care se deplaseaza pe cale ferata clasica , dar are o inclinare speciala in curbe . Pana la tunelul de sub Canalul Manecii calatorii sunt transportati cu TGV-ul , iar transportul intre Paris si Londra dureaza numai 3 ore .