La traction ferroviaire à moteur thermique (à combustion interne Diesel) est la plus répandue dans le monde, à hauteur de 80 %. Elle occupe la majeur partie de la catégorie appelée « traction autonome » au sens où l’énergie potentielle est embarquée à bord du, ou des, véhicules. L’architecture des engins nécessite une configuration adaptée aux performances de traction et aux contraintes résultant du fonctionnement de la partie motrice : combustible embarqué, adaptation des caractéristiques motrices par la transmission du couple moteur, évacuation des pertes et échappement des gaz brulés, auxiliaires de fonctionnement. Les conséquences sur l’environnement et la maintenance de tels engins constituent les aspects majeurs de cette technologie.

Le matériel roulant constitue la seconde composante principale du système ferroviaire après l'infrastructure. Cet article est consacré à l’architecture et à la conception des deux familles de matériel remorqué, wagons ou voitures. Les organes du matériel roulant doivent assurer les fonctions fondamentales telles le roulement, la charge du contenant et les efforts à transmettre, d’eux dépendent la sécurité du transport et ses performances. Le contenant, quant à lui, a pour fonction le confort et la sécurité du transporté, qu’il soit passager ou marchandise. Pour assurer cette mission dans les meilleures conditions, le matériel roulant ferroviaire exige une maintenance mécanique soigneusement élaborée dès la phase d'étude du projet.

Tout moyen de transport est basé sur un principe physique et une technologie. Parmi les transports terrestres, le guidage forcé «roues-rails» caractérise le système ferroviaire. La trajectoire du véhicule est imposée, non soumise aux aléas du frottement transversal roue sur chaussée. La conséquence essentielle est de pouvoir atteler les véhicules les uns aux autres, constituant ainsi un «train», capable de transporter de très importantes charges. Le contact roue-rail, utilisant un faible coefficient de frottement, donne un excellent bilan énergétique le mettant en tête de tous les moyens de transport.

Dès l'apparition de l'énergie électrique apte à mouvoir les trains, le problème de leur alimentation s'est posé. Il est une des conditions de la performance du transport ferroviaire. Les puissances demandées, toujours plus importantes, ont engendré une permanente évolution de la technologie des lignes de contact, comme de celle des appareils de prise de courant. La distinction entre grande ligne et transport urbain existe toujours, résultant des contraintes de gabarit nettement différentes. Le présent article en décrit les composantes et leurs caractéristiques. L'infrastructure ferroviaire est un fort enjeu économique et environnemental, il convient donc d'en donner les principaux paramètres en termes de maintenance.

Le principe du roulement ferroviaire est celui des premiers véhicules sur rail du XVIe siècle. Les technologies mises en oeuvre ont évolué, de sorte que les performances du chemin de fer le place au premier rang des transports terrestres en termes de capacité et de vitesse. C'est la voie ferrée, interface majeure entre terrain et matériel roulant, qui le permet. Le présent article analyse ses différentes composantes, leurs caractéristiques de base et les différentes contraintes. Les applications particulières, telles que les transports urbains, sont mises en évidence. L'enjeu économique est considérable, c’est pourquoi il est essentiel d'en montrer les raisons, notamment sur l'aspect maintenance.

La circulation des trains relève de la composante « exploitation » du système ferroviaire. Elle obéit à des règles et procédures concourant à l’objectif premier de la satisfaction du client en toute sécurité au sein d’un système viable économiquement. Il existe de nombreux systèmes de sécurité ferroviaire qui assurent le bon déroulement de la circulation des trains, et ces systèmes évoluent constamment grâce notamment aux développements du génie électrique. L’un des développements majeurs de l’époque actuelle concerne les réseaux européens et leur interopérabilité.

Le phénomène d’adhérence conditionne considérablement les performances ferroviaires, il permet l’accroissement des charges remorquées et des accélérations, ainsi que la réduction des distances d’arrêt. Pour ces raisons, il fait l’objet de développements continus. Cet article se propose de traiter le processus de frottement au contact roue-rail dans le domaine de la traction par moteur à collecteur, puis à induction. Il décrit également les dispositifs de régulation du glissement de la roue par rapport au rail, en traction et en freinage.

Le cahier des charges de tout matériel roulant doit répondre à une grande diversité de matériel tout en obéissant à des principes de dimensionnement constant. Cet article débute par l’analyse des différents types d’exploitation d’un matériel roulant. Il poursuit par la présentation des contraintes de dimensionnement propres à un matériel ferroviaire, le calcul du nombre d’essieux moteurs, de la puissance et des rendements, puis par celle du dimensionnement du freinage. Pour terminer, sont passés en revue le matériel roulant en circulation dans le monde.

Cet article a pour objet l’utilisation et les principes d’installation des composants électrotechniques dans les fonctions ferroviaires de traction/freinage dynamique et les auxiliaires associés. Après une présentation du système de production d’énergie, il recense et détaille tous les composants électrotechniques de la chaîne de traction, du pantographe au rhéostat de freinage. Les technologies récentes mises en œuvre ont permis des progrès considérables en termes de productivité.

Le système ferroviaire est vieux de plus de deux siècles, mais il a subi d'importantes évolutions technologiques. Aujourd'hui, chacune de ses composantes utilise de l'électricité, à travers des  technologies électrotechniques et électroniques. Cet article détaille les composantes du systèmes ferroviaire par rapport  à leur usage de l'électricité : infrastructure, matériel roulant, énergie, sécurité et signalisation. Puis les modes de traction, électrique et autonome, sont présentés.