电力机车分为直流和交流两种，机车内装有电动机，利用电力使车轮转动起来。它的机械构造比内燃机车简单，购买、保养的价格都较低，而且功率大。电力机车的工作效率高，没有污染。在电力资源丰富的国家，例如日本，电力机车就占绝对优势。用煤做一次能源，进行火力发电，有30％的热能可以转变为电能，而电力输送及电机工作的效率都很高，所以电力机车的能源利用率高，远远大于蒸汽机车的利用率，因此，应用电力机车可以节约能源。
电气化铁路的建设要设置变电所、电网，这些设备要花很多钱。尽管如此，发展电气化铁路仍是世界铁路发展的主导潮流。
近些年以来，随着时代的进步，越来越多的新技术、新发明被应用到铁路机车的改进与革新上，一批新型机车相继涌现出来。
早在1966年10月，法国就率先将飞机发动机应用到铁路机车上，并取得了成功，从而诞生了世界上第一辆燃汽轮机机车。1967年，法国又研制出了第一辆功率为1380千瓦的TGS燃气轮机机车，它功率大，在高寒、干旱地区使用这种机车十分适合。
除了改进动力系统外，科学工作者们还从其他的角度另辟蹊径，研制新型火车。如气垫列车和磁悬浮列车就是代表之作。一般机车是利用车轮与钢轨之间的摩擦力来牵引列车的，当速度超过某一值时，再提速度就很困难。因此，从20世纪60年代开始，人们就研究了气垫和磁悬浮列车的可行性，到20世纪70年代末期，国外又出现了摆动式列车以保证高速时乘坐舒适。
科学技术的发展是没有止境的，我们相信随着时间的推移，将会有更多的更先进的新型机车出现。
交通信号的发明
自从有铁路以来，就出现了为沿某段轨道行驶的列车显示是否安全的信号了。
1868年，发明家J·P·奈特产生了将这些信号应用在道路的想法。他在伦敦的议会大楼外设置了第一个交通信号。它们像铁路信号一样有一个倾侧臂，并且将红色和绿色的煤气灯组合起来供夜晚使用的。然而，当某个信号灯发生爆炸并炸死了一名警察后，这个计划就告吹了。
由于汽车的发明以及交通量的不断增加，交通信号日益成为一种需要，特别是在美国。20世纪初，阿尔弗雷德·贝尼施开发出一种红绿灯系统，并且在俄亥俄州的克利夫兰进行了第一批安装。4年后，在设置于纽约的交通灯上又增加了第3种颜色—琥珀色。1925年，交通信号重新出现在英国。
自动信号很快被开发出来。1926年出现了用定时器加以控制的灯。6年以后，又采用了由交通行列本身通过道路上的压力垫而进行操作的信号。
现代交通信号常常由电脑来控制。电脑与道路底下的交通检测器相连接，监视交通流量并测算出改变灯光的最佳时间。
高架铁路
你知道为什么修建高架铁路吗？它是为了既保持铁路笔直，同时又不破坏城市既有的交通体系和建筑的完整性而设计的铁路。
早在1868年，美国建成世界上最早的钢铁结构主柱式高架铁路。
美国人在街道上架起钢铁结构的主柱，在上面搭桥铺设铁路，形成路上有桥，桥上有路的独特风格。
1885年，美国芝加哥首先建成电气化高架铁路，于是就逐步形成了大规模高架铁路系统。不久，纽约市也建成了大范围高架铁路网。
作为一项长期的市政服务设施计划，欧洲许多城市，如德国的柏林、汉堡，瑞典的斯德哥尔摩，西班牙的马德里等也建有高架铁路。
从20世纪70年代起，城市铁路高架空中更是方兴未艾，逐渐形成了颇具特色的城市“空中交通线”。
日本十分重视高架铁路的发展，它是世界上建设高架铁路最多的国家，而且多为独轨跨座型和悬空型高架单轨车。
这些高架铁路的建设，有效地解决了众多道口的交通阻塞问题。其中东京—大阪—博多之间建成的新干线铁路，全长1000千米，其中高架铁路长208千米。
目前，世界上最快而又安全的单轨高架铁路是日本的羽田—滨松町铁路。在这条铁路上行驶的列车，每3辆编成一组，每次可载乘客200人，最高时速为80千米。
中国的高架铁路建设也已经起步，如深圳已建成了一条高架单轨铁路，坐落在“中华娱乐城”内，是世界上所有娱乐铁路中最长的，它穿山越湖，环绕香密湖度假村一周。如果乘上飞奔在这条铁路上的列车，朝湖面上看，一边有高高的、在水上龙腾虎啸般的过山车，时而昂首面天，时而俯冲湖面，真是令人瞠目，趣味无穷；再朝另一边看，有长长的双环过山车，可连续两次进行整整一周的回转大翻身，使人无时不觉险象环生，惊心动魄。
地铁
19世纪中叶，伦敦比以前任何城市发展得都要快。在这庞大帝国的中心，当数以千计的新房屋、商店、办公楼和工厂为日益膨胀的劳动大军而建造起来时，它几乎要爆炸了。这些人需要有比狭窄的街道所能提供的更好的运输工具。
查尔斯·皮尔逊认为，答案就是在地下建造铁路。1843年，他把自己的建议提交议会。然而直到1863年，短途的“大都市铁道”才总算开通。不过即使这段路程只有6．5千米，这条线路也是非常成功的，第一年就运载了乘客950万人。
其他城市不久也纷纷仿效伦敦。布达佩斯的地铁在1896年开通，波士顿在1897年，巴黎通往郊区的地铁在1900年，纽约在1904年也都先后日本的地铁站候车处开通了地铁。
第一条地铁线路采用了“挖—盖”的工序来建造，即挖掘一条深沟，然后封盖其上面。1890年建造的真正的“管状”铁道，是用一个液压冲头推进的钢箍钻通泥土建成的。
轻轨铁路
轻轨铁路，有些国家也称之为“城市铁路”、“快速有轨电车”或“准地铁”等。它是由有轨电车发展起来的，是继市郊铁路、地下铁道、有轨电车之后而兴起的一种大容量城市有轨交通系统。
随着私人汽车的增加，在许多发达国家，公共交通问题日益尖锐。为了避免和汽车互相干扰，比利时和德国等国家首先在交通繁忙的市区，将有轨电车转入地下，地面线路则装设隔离带，形成专用车道。开始沿用原有车辆，后来又专门设计了轻型车，一般以2~4节编组车厢，可乘坐几百人，平均时速30千米，最高时速70千米。
1972年，轻轨铁路最发达的德国为迎接奥运会在慕尼黑召开，首次在市中心人口稠密区修建地下铁路，与市郊铁路相连，构成城市快速运输系统。在运动人员入场前的高峰时间，每小时最多可运送乘客1．63万人，从此轻轨铁路声誉大振。
1986年，加拿大温哥华市的全自动有轨交通系统开始运营。它以直流电动机为动力，线路全长21．4千米，共15个车站，标准轨距。它将轻轨铁路、地铁、新交通系统等先进技术、融为一体，时速最高达80千米。
轻轨铁路可根据地形、地貌的变化而灵活变更运行轨道，有的建在地面，有的转入地下，有时建成高架，具有投资省、见效快、便于设站、适用范围广和维护保养费用低等优点。
铁路隧道
为了发展经济，拓展人类的生存空间，人们必须克服重重困难去征服和改造大自然。
铁路是适应交通运输的需要，特别是长途大量货物运输的需要而发展起来的，人们首先铺设的是地面铁路。后来，由于地面交通运输过于拥挤，铁路伸向空中，修建了高架铁路，又伸入地下，铺设了地下铁路。为了在山区铺设铁道，人们不畏艰险，开凿了大量隧道，使铁道能畅通无阻。
早在1884年，世界上最早的地下铁路隧道在美国纽约市布鲁克林街道下建成。这是世界上最早使用带通风管道的隧道，也是首次使用明挖法施工的隧道。但在崇山峻岭中建设隧道只能用暗挖法。
德国最长的铁路隧道（10748米）——卡塞尔高地隧道施工现场随着科学技术的不断发展，开凿隧道的技术也日新月异。意大利人索迈勒发明了冲击式凿岩机，它以压缩空气为动力，使隧道开掘的速度提高了3倍，这是挖掘隧道工程由人工向机械化转化的里程碑。
美国是世界上现代隧道开挖技术的发源地，美国人首先发明并使用电钻及炸药爆破技术来开挖隧道。从此，许多新的开凿工具和卓有成效的爆破技术相继发明，并一直沿用到现在。
我国目前是世界上隧道最多的国家，也是每年修建隧道最多的国家，平均每年约修建隧道120多条。到20世纪80年代末，已建成并投入使用的铁路隧道已达4800条以上。铁路隧道数量仅次于我国的是日本，约有3850条。
与在陆地上修建隧道相比，在水下开凿隧道，铺设水底铁路，在勘探、设计、施工等各方面的难度都超过在地面铺设铁路。但是，为了解决海峡、海湾之间的运输交通问题，全世界已建成和筹划建造的海底隧道有20多条，主要分布在日本、美国、西欧等技术发达国家。
海底隧道都有一个共同的特点，它们大多为铁路交通的组成部分，也有的是城市地铁和汽车的通道。美国的曼哈顿岛和长岛、新泽西州之间，开挖了5条海底隧道，用以汽车通行。荷兰的鹿特丹先后修建了3条海底隧道。在丹麦和瑞典将兴建长度为3．4千米的海底隧道，土耳其也正在筹建一条9千米长的海底隧道。
日本修建的青函隧道是世界上最长的海峡隧道之一。青函隧道，南起青森县今别町滨名，北至北海道知内町汤里，全长5385千米，其中233千米在海底，主要隧道直径为11米，高为9米，铺设两条铁路线，另外，还有两条后勤供应辅助隧道。高速火车13分钟可通过隧道。
青函隧道自1964年开始动工修建，到1987年建成通车，历经23年，其修建共耗资37亿美元，参加工程建设的总计人数为1100万人次，可谓耗资巨大，规模空前。自修建开始以后，由于受地形和火山活动的影响，施工地段地形复杂，明显的断层有4处，再加上海底部分在距海面200米，距海底约100米的特殊条件下作业，施工中遇到了许多料想不到的困难。
在长达18年的施工中，共发生4次大的出水事故。1976年5月，发生了一次出水事故，最高出水量为每分钟80吨，连续出水80天，1000多立方米的砂石崩落，70多米长的坑道被淹没。
面对这样大的困难，日本工程技术人员没有灰心，他们采用先进的挖掘技术，从海峡的南北两岸推进，每推进30厘米，周框立即装上拱形钢架，注进水泥、骨性钾、砖石混合浆，3分钟凝固后，铺上钢筋水泥板。到1983年11月，南北两段施工队碰面了，把日本列岛最大的两个岛连成一体。到1987年通车时，总共挖出砂石1015万立方米，用去钢材168万吨，水泥79万吨，每千米造价为7000万美元。
青函铁路隧道的建成贯通了日本南北的大动脉。北海道与本州之间的交通将不再受恶劣气候的影响，运输能力大大提高，使日本首都与北海道之间的直快列车缩短了6个小时。青函铁路隧道的建成，使日本对于修建更为复杂的海底隧道充满信心。1985年，全长250千米的“日韩对马海峡海底隧道”正式全面施工，预期造价为200亿美元，如果这项工程成功，堪称是当代最高水平的海底工程技术了。
意大利到西西里岛的海底隧道即将“破土”动工。这是一条悬浮式的海底隧道。整个建筑采用钢筋混凝土结构，管道截面宽42米，高24米，巨大的混凝土管道置于水中30米深处，混凝土管道既不下沉，也不上浮。为了防止车辆通行中所引起的隧道摆动，运行车辆全部采用计算机控制。隧道有上下两层汽车路线，每层有3条行车道，火车铁路位于隧道左右两侧。采用这种技术建造海底隧道，要比普通桥梁隧道造价低1／2，而且具有较理想的抗震功能。
香港与九龙之间也建了一条长1．4千米的海底隧道。这条隧道由14节长100米，直径5．4米的预应力混凝土管段连接起来，形成一条海底隧道，隧道内铺设双轨铁道。这条隧道施工并不复杂。先是在陆地上预制管道，每节重700吨，之后运到现场逐段铺设。事先在海底挖沟，再由碎石铺平。然后用工作船将管道沉放到预定的地段。这项工程动土50万立方米，工程完工后，使香港和九龙之间的交通大大改善。
英吉利海峡是大西洋通过北海的要冲。在英国和法国之间，西连大西洋，东北通北海。从西部的锡利群岛与尤范特群岛的连线至东部的多佛尔海峡，长563千米，最宽处241千米，最狭处33千米。英、法两国为修建这条连接英国和欧洲大陆的英吉利海峡海底隧道，经过10多年的论证研究，于1987年全面开工，并已于1993年通车。
