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電氣化鐵路，亦稱電化鐵路，是由電力機車或電聯車這兩種鐵路列車（即通稱的火車）為主，所行駛的鐵路。 可以用以下方法來對電氣化鐵路進行分類：電力來源：軌道供電、接觸網、超級電容；供電類型：直流供電、交流供電。
基本概念
簡介
電氣化鐵路（electric railway）
電氣化鐵路的牽引動力是電力機車，機車本身不帶能源，所需能源由電力牽引供電系統提供。電氣化鐵路，亦稱電化鐵路，是由電力機車或動車組這兩種鐵路列車（即通稱的火車）為主，所行走的鐵路。
組成
牽引供電系統主要是指牽引變電所和接觸網兩大部分。
變電所設在鐵道附近，它將從發電廠經高壓輸電線送來的電能，送到鐵路上空的接觸網上。
接觸網是向電力機車直接輸送電能的設備。沿着鐵路線的兩旁，架設着一排支柱，上面懸掛着金屬線，即為接觸網，它也可以被看作是電氣化鐵路的動脈。
電力機車利用車頂的受電弓從接觸網獲得電能，牽引列車運行。牽引供電制式按接觸網的電流制有直流制和交流制兩種。
直流制是將高壓、三相電力在牽引變電所降壓和整流後，向接觸網供直流電，這是發展最早的一種電流制，到20世紀50年代以後已較少使用。交流制是將高壓、三相電力在變電所降壓和變成單相後，向接觸網供交流電。
交流制供電電壓較高，發展很快。我國電氣化鐵路的牽引供電制式從一開始就採用單相工頻（50赫）25千伏交流制，這一選擇有利於今後電氣化鐵路的發展。
和傳統的蒸汽機車或柴油機車牽引列車運行的鐵路不同，電氣化鐵路是指從外部電源和牽引供電系統獲得電能，通過電力機車牽引列車運行的鐵路。它包括電力機車、機務設施、牽引供電系統、各種電力裝置以及相應的鐵路通信、信號等設備。
電氣化鐵路具有運輸能力大、行駛速度快、消耗能源少、運營成本低、工作條件好等優點，對運量大的幹線鐵路和具有陡坡、長大隧道的山區幹線鐵路實現電氣化，在技術上、經濟上均有明顯的優越性。
分類
可以用以下方法來對電氣化鐵路進行分類：
供電導線類型：第三軌、高架電纜
供電類型：直流供電、交流供電
供電方式
軌道供電
採用軌道供電的電氣化鐵路通常鋪設有額外的供電軌道，用來連接電網和機車，為機車提供電力供應，亦被稱為第三軌供電，這條軌道被稱為第三軌。
高架電纜
高架電纜連接在電氣化鐵路的供電電網上，分為柔性和剛性兩類，電力機車或動車組通過架式集電弓連接接觸網，從其中取電。
架空電纜和高架電纜是香港和台灣的說法，在中國大陸通常被稱為接觸網供電。在中國大陸，架空電纜和高架電纜一般是指高壓輸電線路。
兩種導線類型，最終都通過列車正常的運行軌道接地形成迴路。也有少數鐵路使用第四軌（例如倫敦地鐵）作為電流迴路。
高架電纜有個好處，就是同時能當高壓輸電道，如日本京急線。
直流
早期的電氣化鐵路採用電壓相對低的直流供電。機車或動車組的電動機直接連接在電網主線上，通過並聯或串聯在電動機上的電阻和繼電器來進行控制。
通常有軌電車和地鐵的電壓是600伏和750伏，鐵路使用1500伏和3000伏。過去車輛使用旋轉變流器來將交流電轉換為直流電。一般使用半導體整流器完成這個工作。
採用直流供電的系統比較簡單，但是它需要較粗的導線，車站之間距離也較短，並且直流線路有顯著的電阻損失。
荷蘭、日本、澳大利亞、印尼、馬來西亞的一些地區、法國的少數地區使用1500V的直流電，其中，荷蘭實際使用的電壓大 約有1600V到1700V。
比利時、意大利、波蘭、捷克北部、斯洛伐克、前南斯拉夫、前蘇聯使用3000V直流電。
低頻交流電
一些歐洲國家使用低頻交流電來給電力機車供電。德國、奧地利、瑞士、挪威和瑞典使用15千伏16.67赫茲(電網頻率50Hz的三分之一)的交流電。美國使用11千伏或12.5千伏25赫茲的交流電。機車的電機通過可調變壓器來控制。
工頻交流電
匈牙利曾經在二十世紀三十年代在電氣化鐵路上使用50赫茲的交流電。然而直到五十年代以後才被廣泛使用。
一些電氣化機車使用變壓器和整流器來提供低壓脈動直流電給電動機使用，通過調節變壓器來控制電動機速度。另一些則使用可控硅或場效應管來產生突變交流或變頻交流電來供應給機車的交流電機。
這樣的供電形式比較經濟，但是也存在缺點：外部電力系統的相位負荷不等，而且還會產生顯著的電磁干擾。
中國、法國、英國、芬蘭、丹麥、前蘇聯、前南斯拉夫、西班牙（標準軌高鐵路段）、日本（東北、上越、北海道新幹線及北陸新幹線輕井澤以東）、使用單相25千伏50赫茲電力供應，台灣高速鐵路、台灣鐵路管理局、韓國、日本（東海道、山陽、九州新幹線及北陸新幹線輕井澤以西）使用單相25千伏60赫茲電力供應，而美國通常使用單相12.5千伏和25千伏60赫茲的交流電。另外日本東北、北海道地區使用20千伏50赫茲交流電，北陸地區、九州地區使用20千伏60赫茲交流電。
多種系統供電
因為有這麼多的供電方式，有時候甚至一個國家內採用不同的方式（如日本關東以南是60Hz，但東北及北陸以北是50Hz），所以列車經常必須從一種供電方式轉向為另一種供電方式。其中一種方法是在換乘站更換機車，當然，這樣很不方便。另一種方法是使用支持多種供電系統的機車。
在歐洲，通常是支持四種供電系統(直流1.5千伏、直流3千伏、交流15千伏16.67赫茲、交流25千伏50赫茲)的機車，這樣，它在從一個供電系統到另一個的時候就可以不用停留。