سكك الحديد (القطارات):

عندما نتحدث عن اختراع السكك الحديدية نتحدث عن اختراعين هما: الخطوط الحديدية نفسها أو القضبان والقطار الذي يسير على تلك الخطوط والذي يمثل أساساً عربة الجر أو القاطرة. فالاثنان يمثلان شيئاً واحداً الا ان في اختراع خطوط السكك الحديدية سبق في صورته البدائية اختراع عربات الجر بنحو 2500 سنة عندما اخترع الإنسان العجلات وهو امر قديم جداً يرجع إلى عهد البابليون وقدماء المصريين والاغريق, كما فكروا فيما بعد في تحريك المركبات المزودة بالعجلات على مسارات أو خطوط ارضية ليسهل عملية نقل البضائع والاحجار الضخمة وغير ذلك بدفع المركبات المحملة بها على تلك الخطوط الارضية.

وكانت العربة تدفع على خطين متوازيين بمسافة متر واحد أو أكثر بشكل اشبه بقضبان السكك الحديدية. وفي الاعياد الخاصة بهم كانوا يحملون عرباتهم الخشبية بتماثيل واشكال مزخرفة ويقومون بدفعها فوق تلك المسارات الأرضية داخل وخارج معابدهم. استخدمت في القرن السادس عشر خطوط من الحديد فوق الأرض (قضبان) لنقل الفحم من المناجم على عربات فوقها. كما تطورت عجلات تلك العربات حتى صارت تصنع من الحديد. وظهر أول نموذج لتلك العربات التي تدفع فوق القضبان الحديدية في المانيا وسميت باسم ممر التراموراي ويسمى بالوقت الحاضر الترام ، تباينت وسائط النقل البرية التي تستخدم القضبان الحديدية من دولة الى اخرى بحسب احجامها واشكالها فمنها ما يسير فوق سطح الارض كالقطارات او الترام ومنها ما يسير في الانفاق ويسمى مترو، وثمة اختلاف بين نظام المترو ونظام الترام هو أحد أنظمة النقل الحضرية التي تسير على قضبان حديدية في مسارات محددة مع وجود سائق للترام، وهي مصممة للعمل مركب عام يسير بالكهرباء على قضبان حديدية في المدن وضواحيها.

داخل المناطق السكنية والتجارية ذات الكثافة العالية ولمسافات قصيرة نسبيا، ويتميز بالبساطة والقدرة على توصيل الركاب إلى مناطق قريبة من مواقع عملهم أو سكنهم، وعادة ما يكون مسار الترام على مستوى الارض ويتقاطع مع الطرق في المناطق التي يمر فيها. ولا يتطلب استخدام واسطة مواصلات أخرى مساعدة للوصول الى المكان المطلوب. تصل سعة انظمة الترام بشكل عام الى 3000-9000 راكب الساعة في الاتجاه الواحد ويتراوح طول الترام ما بين 30 الى 60 متر.

اما نظام المترو فهو يشبه النظام السابق الا انه ذات مسارات محددة مع وجود سائق او بدون سائق، وهي مصممة للعمل داخل المناطق السكنية والتجارية ذات الكثافة العالية ولمسافات اطول من الترام. ويتطلب في بعض الاحيان استخدام واسطة مواصلات أخرى مساعدة للوصول الى المكان المطلوب ( تاكسي باص او ترام) . وعادة ما يكون مسار المترو منفصل بشكل تام عن شبكة الطرق من خلال نفق تحت مستوى الارض او على مستوى الأرض أو على جسور فوق مستوى الأرض. وتصل سعة انظمة المترو بشكل عام ما بين 9000-30000 راكب الساعة في الاتجاه الواحد ويتراوح طول المترو ما بين 45 الى 100 متر.

يستخدم النقل بالسكك الحديدية بشكل رئيسي لحركة السلع السائبة مثل الحبوب والفحم وخام، الخشب فضلا عن المواد الكيميائية، والكبريت والبوتاس وأنواع أخرى من البضائع, ويقدم النقل بالسكك الحديدية واسطة فعالة لنقل الحاويات بأكملها كذلك قدرتها على نقل كميات كبيرة من المواد السائبة لمسافات طويلة وبتكلفة منخفضة نسبيا.

تم افتتاح أول سكة حديد عام 1825م بتخطيط من الانكليزي جورج ستيفنسون صاحب مناجم كلينجورث حيث تمكن ستيفنسون من إنشاء سكة حديد في مناجم كلينجورث فدعي ستيفنسون لبناء خط سكة حديد من ستوكتون إلى دارلنجتون ومنها إلى شيلدون وهي مسافة يبلغ طول خطها الحديدي 40 كم، وقد استخدم ستيفنسون أثناء هذا المشروع بعض المحركات الثابتة التي يمكن أن تستخدم في قطر العربات على الخطوط الصاعدة الصعبة باستخدام الجنازير والبكرات، وقرر أن ينتج هذه المحركات بنفسه فأصبح شريكا في مصانع هندسية للقاطرات بنيوكاسل وقد أستخدم خط ستوكتون دار لنجتون في أول الأمر في نقل البضائع فقط ولكن سرعان ما تبين أنه مفيد لنقل الركاب فجهزت عربات مناسبة ولكنها ظلت تجر بواسطة الخيل أحيانا في حين استخدمت القاطرات على عربات البضائع.