为了抵消高速所引起的动力作用，降低高速列车的轴重（即列车轻量化）非常必要。降低轴重对减轻地基的振动，减少线路的破坏和维修工作量等非常有效。同时，降低轴重还可以起到减少能耗的效果。降低轴重除了进行结构优化设计外，采用轻型材料也是非常有效的方法。目前高速列车车体采用的材料有耐候钢、不锈钢、铝合金等。在轻量化上不锈钢优于耐候钢，铝合金又优于不锈钢。在车体内装饰上，广泛采用玻璃纤维加强塑料、聚氨酯等高分子复合材料，这些新材料的采用，大大降低了列车内装饰的重量。流线型的高速车体外形由于高速列车的高速运行，空气动力学问题在高速铁路中占有很重要的地位。由于空气阻力与运行速度的平方成正比，当列车以时速300千米运行时，其空气阻力约占列车全部阻力的80％，所以高速列车头形必须进行流线化设计，并考虑车体表面平滑化等各种减阻措施。
同时，高速列车也必须考虑气密性与气密强度问题。高速列车的空调通风系统，不但要把车外新鲜空气提供给车内，而且在车外空气压力变化时，还要具有保持车内压力基本不变的功能。另外，列车在进入隧道后车外压力变化很大也很突然，给高速列车换气系统的设计制造带来了困难。目前国外高速列车在通过隧道时，采取关闭换气口，设板簧压力保护装置和有源压力保护装置等措施，可以满足高速运行条件下既能换气通风又能起到压力保持作用。为满足舒适度要求，不使乘客耳膜有不适感，高速列车对车厢内空气压力的变化幅度和变化率都有严格规定，也就是要求压力变化率小于每秒300帕，最大变化幅值小于1000帕，以免乘客产生类似飞机降落时的耳膜不适。
（4）高性能的安全制动装置。
列车运行的运动能量与速度的平方成正比，如列车自重700吨，以时速300千米运行，其具有的动能为2430兆焦耳，高速列车制动系统必须在一定时间内将这些能量转化为热量耗散掉，或将牵引电动机变成发电机把机械能转化为电能反馈回电网。
利用摩擦直接将动能转化成热量的制动系统称为机械制动系统，转化成电能反馈给电网的制动系统称为再生制动系统。高速列车的机械制动系统大多为盘形制动，它是用锻钢或铸钢制成的钢盘安装在车轴或车轮辐板上，利用粉末冶金闸片与制动盘摩擦产生热量来耗散能量。高速列车制动系统需要消耗巨大的能量，单独依靠机械制动系统很难满足要求。目前大多数高速列车都有再生制动系统，并且在制动时优先使用再生制动。
除了机械摩擦制动和再生制动外，在高速列车上常用的还有磁轨制动与涡流制动。磁轨制动是给悬吊在转向架上的电磁铁通电后，使其与钢轨间产生吸力，牢牢地吸在钢轨上，靠电磁铁与钢轨间的摩擦来制动。涡流制动是依靠涡流线圈与钢轨间相互作用产生的磁吸引力进行制动。磁轨与涡流制动可在高速下增加制动力。总之，高速列车必须采用综合制动手段，以达到高速下的制动要求。
（5）可靠的供电受流技术。
高速列车绝大多数都是电力牵引，高速受流也就是在列车行驶中获得稳定的供电，这是开发高速列车需要解决的问题之一。高速列车运行中需要由地面供电系统通过接触网经受电弓获得电能，牵引列车运行。这种受流方式只能依靠受电弓在接触网导线上滑动获得电流，因此，保持受电弓与接触网导线良好的接触，以使列车能够连续获得电流是至关重要的。
由于接触网的不平顺或受电弓的振动，会使得受电弓与接触网导线瞬时离开，这种现象一般用离线率，即受电弓离线时间与整个运行时间的比来表示受流的质量。受电弓与接触网导线离线不仅恶化受流质量，还会使受电弓与接触网导线间产生电弧、增加噪声、电蚀接触网导线和受电弓滑板，从而降低接触网导线使用寿命。在列车行驶的震动中仍能保持良好的接触是高速列车受流所应该解决的问题。为保证受流质量，接触网导线的波动速度至少要大于1．4倍的列车速度。这是由于接触网导线是柔性悬链线，它在受电弓抬升力的作用下，导线发生变形而出现波动，这种波动会沿接触网导线方向传递。提高接触网导线的波动速度可用增加导线的张力和降低其线密度来实现。因此，高速铁路接触网导线必须具有高强度低重量，并具有较好的平顺性。
对高速列车来说，性能优良的受电弓是非常必要的。目前可以用计算机数值模拟技术，对受电弓与接触网的震动进行模拟分析，优化选择受电弓与接触网的各种参数。
（6）智能化的检修技术。
高速列车要高效率地运行，必须做到能快速维修、少维修甚至无维修。如德国高速列车在回检修基地前100千米处，就根据列车监视、故障诊断的结果，通过信息系统传递给检修基地，在列车还没有到达之前已经做好了一切检修准备。
各国高速列车正在将维修保养方式由定期检查逐步转向事后处理，这就给车辆设计提出了更高的要求。一般设计师通过进行多重系统设计来解决问题，也就是设有两套以上备用系统，紧急时备用系统投入运用。
先进的故障诊断及地面信息管理系统是实现车辆状态维修的前提。目前各国高速列车都做到了3000千米以内不需任何维修，一般预防性维修大多以模块化换修为主，以节省列车维修停车时间，提高列车使用效率。
（7）全新的环保技术。
高速列车速度高，产生较大的噪声、振动、电磁干扰等现象。所以发展高速列车必须采取各种环保技术，制订防止噪声、振动和电磁兼容的对策，对列车内、外的环境条件都有明确的标准。同时，排污问题也不能采用普通列车的开放式排污方法。目前高速列车大多采用与飞机相同的集便系统，按类型有循环式、喷射式和真空式。在车辆基地有污物处理系统，使其达到国家规定的排放标准后向外排放。
未来铁道技术
超导磁浮列车和高温超导磁浮列车
超导磁浮列车是利用超导磁铁使车体上浮，通过周期性的变化磁极方向而获取推动力的列车。超导磁浮列车的运行除了高速外，还具有无污染、无振动、省能源的特点，可望成为21世纪陆地交通工具的主力。
目前正在研究开发的超导磁浮列车使用的是普通超导材料，列车的时速以达到500公里为开发目标。更加新颖的下一代超导磁浮列车将使用高温超导材料，列车的时速可望达到700公里。
如果把超导磁浮列车的实用化算作100的话，目前的开发研究已处于80的相对阶段，预计在2010年可望实现实用化；而下一代的高温超导磁浮列车则将在2030年左右投入运行。当前世界上对超导磁浮列车的研究，日本的水平领先于世。
为使超导磁浮列车早日实用化，需要开发高温超导体材料，探究在列车高速通过隧道时的空气力学特性，开发磁性屏蔽技术和列车控制系统等技术。还必须认真研究磁性对生物界的影响。地下真空磁悬浮超音速列车这种新世纪磁浮列车令人惊讶不已。其设计最高时速为2．25万公里。它比飞机还快几十倍，横穿美国大陆只需21分钟，两个小时就可以围绕地球转一圈。
美国正在酝酿实施这一工程。首先是在地下挖隧道，铺设2~4条直径为12米的管道，而后抽出管道中的空气，使其接近真空状态，最后采用超导方式行驶磁浮列车。在极低温的状态下，电力损耗极低，所需能量只有飞机的2％，而且它不会产生噪声、废气和超音速飞机所带来的冲击波。倘若再利用隧道铺设油、气、水、煤炭等物资的输送管和光纤维通信电缆，更是一举多得。
高速电脑列车
近年来美国正在试验一种高速、廉价，并能直达终点的城市交通工具—电脑列车。这种新型列车将于近年投入使用。
电脑列车是一种综合了英国轻轨列车和法国高速列车特点的混合型交通工具。整个运输系统由数百辆小型车厢组成，车厢长为11．6米，重量不超过4536公斤。电脑列车在高架轨道上行驶，其运行完全由电脑控制，其动力由两台电动机提供，电源来自地面路轨。列车的设计时速高达241公里，一列电脑列车每小时可运输乘客9000名。列车内部的乘坐设施可按需要调整，若是标准座长椅，能载客32名；若为豪华座航空椅，可载客6名。
作为交通工具，使乘客满意的关键是每条行车路线都是直达终点的。而要做到这一点，车站就要离开主干线，使过往列车不受阻碍地通过。电脑列车的车站为一组尽头式站台。每位乘客在车站购票时就表明了目的地，车站中央电脑会引导乘客到所乘列车的站台，登上直达目的地的列车。列车时刻表和严格的行车计划将不复存在。
气垫火车
飞机在空中飞行，阻力小，速度快。它给人们一个启示：火车要想跑得快，必须减少阻力。于是人们便开始研究一种离开轨面飞行的火车——气垫火车。还有一种磁浮列车也是离开轨面飞行的，前已叙述。
气垫火车没有轮子，是将压缩空气从火车的底部喷射在轨面上，火车底部与轨面之间形成气垫，使火车离开轨面十几毫米，用燃气轮机，或者直线电动机作为动力，驱动火车前进。
什么叫直线电动机呢？我们知道，普通的感应电动机，外圈叫定子，内圈叫转子，在定子通电后，由于电磁感应作用，转子就开始转动起来，作圆周运动。直线电动机与普通的感应电动机的原理是一样的。但是，为了让转子作直线运动，将定子和转子沿半径方向剖开，展为平面，分别装在车辆的底部和轨道的上面。装设的方法分两种，一种是将定子装在车底部，转子装在轨道上，称为“长转子、短定子”式；另一种是将转子装在车底部，将定子装在轨道上，称为“长定子、短转子”式。无论哪种方式，当定子通电以后，在电磁力的作用下，在定子和转子之间就产生相对的直线运动，使火车沿着轨道前进。
由于这种火车可以腾空飞行，摆脱了车轮与轨道之间的摩擦力，因而速度较快，时速可达500公里左右。
20世纪60年代以来，法国、英国、意大利、德国、美国等国家都进行过气垫火车的研制工作，其中法国的成绩比较显著，已经投入载客试验运行。在巴黎附近的奥尔良，有一条18公里长的高架铁路，上面行驶着气垫火车，车长26米，重20吨，可乘旅客80人。它用燃气轮机产生气垫，用两台燃气轮机驱动火车前进，试验时速已经达到428公里。
列车超前控制系统
列车超前控制系统是一种新型列车运行控制系统，它利用通信卫星使运行中的每列列车不仅能确认与前一列列车之间的距离，而且还能计算出在这段距离中能运行的安全速度并有效地控制运行。它是一种在确保安全的前提下，保持列车高速运行的控制系统。
如果把列车超前控制系统的实用化算作100的话，目前的开发研究正处于30的相对阶段，预计到2010年可望进入实用化。
为了早日实现实用化，必须开发确认列车位置的系统，安全掌握列车运行状况的技术，确保安全装置绝对可靠的技术等。该技术的实用化将对电子计算机设备、通信设备、通信卫星等产业带来有利影响。
