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Le chemin de fer ou transport ferroviaire est un mode de transport guidé caractérisé par une infrastructure spécialisée composée de deux rails parallèles permettant la circulation des trains, tramways, tram-trains et métros. Utilisé pour le déplacement de personnes et de marchandises, il constitue, avec les modes routier, fluvial et aérien, l'un des principaux moyens de transport modernes.
Apparu dans la première moitié du XIXe siècle avec la révolution industrielle, le chemin de fer connaît un développement spectaculaire en Europe et en Amérique, jouant un rôle essentiel dans les domaines économiques et militaires et améliorant considérablement les déplacements. Son usage se répand ensuite au monde entier tant pour le trafic de voyageurs que pour le commerce.
En dépit d'un recul relatif au profit de l'automobile, le XXe siècle voit la mutation du chemin de fer avec le développement de la traction électrique et l'explosion des transports ferrés en milieu urbain, en particulier les métros, puis l'apparition des trains à grande vitesse qui permettent un regain d'intérêt pour le mode ferroviaire. Des moyens de transport dérivés du chemin de fer, comme le monorail ou le train à sustentation magnétique, font également leur apparition.
Le matériel roulant et les procédures d'exploitation du chemin de fer font le plus souvent appel à une l'intervention humaine, même si le développement de l'automatisation limite de plus en plus le rôle de l'Homme à une supervision.