鐵路作為客運和貨運的支柱之一，在運輸部門擁有長期主導(dǎo)的地位。如今，傳統(tǒng)鐵路提供了世界上近六分之一的城市周邊及城市間長途客運。高速鐵路為短途內(nèi)陸航線提供了高質(zhì)量的替代品。在城市里，地鐵和輕軌為公路旅行提供了可靠、經(jīng)濟、快速的替代方案，減少了交通擁堵、二氧化碳（CO₂）排放以及當?shù)匚廴尽Ｘ涍\鐵路使大型貨物實現(xiàn)遠距離運輸，從而能夠與其他資源完成貿(mào)易，并為主要產(chǎn)業(yè)集群的運作提供了便利。

鐵路是效率最高、排放最低的運輸方式之一。由于對電力的嚴重依賴，它對能源的消費也是多樣化的。鐵路網(wǎng)絡(luò)承載著全球8%的機動客運和7%的貨運，但只占運輸部門能源使用的2%。鐵路服務(wù)每天消耗的石油不到60萬桶（約占全球石油使用量的0.6%），約290太瓦時（占全球用電量的1%以上）。它們約占化石燃料燃燒直接二氧化碳排放量的0.3%，以及與能源有關(guān)的細顆粒物（PM_2.5）排放量的0.3%。列車運營的高效率意味著鐵路節(jié)省的石油比其實際消費的石油更多。如果鐵路目前提供的所有服務(wù)都是由汽車和卡車等公路運輸提供的，那么世界上與運輸有關(guān)的石油消費量將增加800萬桶/日（15%），與運輸有關(guān)的溫室氣體排放量將增加1.2吉噸（Gt）CO₂當量（CO₂-eq）。

如今，大多數(shù)鐵路網(wǎng)位于印度、中國、日本、歐洲、北美和俄羅斯聯(lián)邦，而地鐵和輕軌網(wǎng)絡(luò)則在世界大多數(shù)主要城市運營。全球約90%的傳統(tǒng)鐵路客運發(fā)生在這些國家和地區(qū)，印度處于領(lǐng)先地位，占39%，其次是中國（27%）、日本（11%）和歐盟（9%）。在全球范圍內(nèi)，約四分之三的傳統(tǒng)客運鐵路使用電力，其余四分之一依靠柴油。在高鐵和地鐵領(lǐng)域進行大量投資方面，中國最引人注目，在短短十年內(nèi)，中國的高鐵網(wǎng)絡(luò)長度已超過所有其他國家。如今，中國約占世界高鐵總里程的三分之二，已經(jīng)超過了日本和歐盟。城市軌道交通活動的區(qū)域分布更加均衡；中國、歐盟和日本各有約五分之一的城市客運鐵路活動。高速和城市鐵路都完全由電力供電。貨運集中在中國和美國，每個國家約占全球鐵路貨運活動的四分之一，俄羅斯聯(lián)邦（'俄羅斯'）占五分之一。盡管貨運鐵路電氣化面臨的挑戰(zhàn)比其他鐵路類型都大，但全球一半的貨運都依賴電力。

鐵路的未來將取決于它如何應(yīng)對不斷增長的運輸需求和競爭運輸方式不斷增加的壓力。發(fā)展中經(jīng)濟體和新興經(jīng)濟體的收入和人口增加導(dǎo)致對出行的強勁需求，但社會考慮以及對速度和靈活性的需求往往有利于汽車保有量和航空旅行。收入的增長也推動了貨運需求的增長，在貨運方面，較高的收入加上數(shù)字技術(shù)，大幅增加了對快速交付價值更高、價格更輕的商品的需求。鐵路部門在爭奪商業(yè)方面具有重要優(yōu)勢，但這將需要對鐵路基礎(chǔ)設(shè)施進行更多的戰(zhàn)略投資，進一步努力提高其商業(yè)競爭力和技術(shù)創(chuàng)新。

在基礎(chǔ)情景中，根據(jù)目前處于不同建設(shè)和規(guī)劃階段的項目，到2050年，對鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的年度投資增加到3150億美元。在這種情景（政策制訂中未對鐵路方面增加新的重視）中，城市鐵路的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度最快。在過去五年內(nèi)，正在建造或計劃建造的地鐵線路的長度是1970年~2015年期間任何五年期間修建的線路的兩倍。其結(jié)果是城市鐵路客運空前增長；2050年的全球城市鐵路活動比目前的水平高出2.7倍。印度和東南亞的增長最為強勁；盡管基數(shù)較低，城市鐵路客運增長了7倍多。在當今城市鐵路活動最多的3個國家，中國的城市鐵路活動增長了3倍多，日本增長了25%，歐盟增長了45%。

基礎(chǔ)情景中還可以看到高鐵網(wǎng)絡(luò)強勁增長，尤其是在未來十年。與過去十年的情況一樣，中國在高鐵開發(fā)中占很大比例；從現(xiàn)在到2050年，這些項目中將近一半在中國。其結(jié)果是高鐵的強勁活動增長：中國的客運量增長了三倍多，而日本的客運量增長了85%，歐盟增加了66%。印度的非城市鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別引人注目，支持了到2050年在世界任何地方都無與倫比的客運量。

基礎(chǔ)情景中鐵路活動的強勁增長增加了鐵路對能源的需求：到2050年，鐵路用電量或?qū)⑦_到近700太瓦時。到2050年，97%的客運鐵路和三分之二的貨運發(fā)生在電氣化鐵路上，這意味著鐵路仍然是所有運輸方式中最電氣化的。然而，與鐵路通過分流其他模式的交通來節(jié)省的能源相比，鐵路的能源使用顯得微不足道。到2050年，如果所有鐵路服務(wù)都由汽車和卡車提供，石油需求將比基礎(chǔ)情景高出950萬桶/日（即16%）。到2050年，運輸產(chǎn)生的溫室氣體排放量將比基準情景增加1.8吉噸（Gt）二氧化碳當量（即13%）。細顆粒物（PM_2.5）排放量或?qū)⒃黾?4萬噸。

高鐵情景探討了如何進一步利用這些好處。該情景基于3個支柱：通過確保最大限度地使用鐵路網(wǎng)、消除技術(shù)壁壘和將鐵路服務(wù)與現(xiàn)有移動組合無縫整合，最大限度地降低單乘客—公里或噸—公里的出行成本。最大限度地利用鐵路系統(tǒng)的收入，例如通過'土地價值獲取'，即利用火車站的'整合'能力，使其附近的商業(yè)和住宅物業(yè)因出行選擇的改善而增值和增加更大的活動，并利用這一價值為鐵路系統(tǒng)提供資金。執(zhí)行政策，確保所有形式的運輸都能為其產(chǎn)生的影響支付足夠的費用。傳統(tǒng)上，這是通過燃油稅實現(xiàn)的，但是道路定價，特別是擁堵收費，也可能有效推進。

在高鐵情景中，全球鐵路客運活動增長較2050年的基礎(chǔ)情景中對應(yīng)的活動增長高出60%，貨運活動也比基礎(chǔ)情景中的高出14%。城市鐵路擁有最大的額外增長潛力：2050年的地鐵和輕軌活動比基礎(chǔ)情景高出2.6倍，集中在中國、印度和東南亞人口密集的城市。高鐵方案還抓住了高鐵為短途內(nèi)客運航空服務(wù)提供可靠、方便和價格競爭的替代方案的潛力。高鐵在高鐵情景中的活動比基礎(chǔ)情景高出85%，反映了對這一模式的戰(zhàn)略投資。

積極、戰(zhàn)略性地部署鐵路可能會導(dǎo)致全球交通領(lǐng)域中的二氧化碳排放量在二十一世紀三十年代末達到峰值。到2050年，高鐵情景中的石油使用量相較基礎(chǔ)情景低1000萬桶/日。溫室氣體排放量降低0.6吉噸二氧化碳當量，PM_2.5排放量減少約22萬噸，后者主要是由于汽車和卡車的車輛總公里數(shù)減少。主要是由于城市和高鐵運營的增加，2050年鐵路用電量比基礎(chǔ)情景高360太瓦時，比基礎(chǔ)情景高50%，這一增幅大致相當于目前的總用電量。泰國和越南的總和。

列車和鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的高鐵情景中的年均投資為7700億美元，比基礎(chǔ)情景的投資增加60%。增加的投資的最大部分用于城市鐵路（近1000億美元）和高鐵（700億美元）的基礎(chǔ)設(shè)施；相比之下，這些火車的額外費用很少。由于這些投資，與基礎(chǔ)方案相比，2050年燃料支出減少了約4500億美元。到本世紀中期，印度可以節(jié)省多達640億美元的燃料支出。

印度的鐵路活動—本報告中的一個特別重點—將較任何其他國家增長幅度都大。印度的客運量將達到全球活動的40%。印度的鐵路運輸已居世界前列，在客運量方面僅次于中國，在貨運方面位居第4。鐵路仍然是印度連接許多城市和地區(qū)的主要運輸方式。印度鐵路也是印度最大的雇主。因此，印度的鐵路網(wǎng)有時被稱為國家的生命線。保證為全體民眾提供負擔(dān)得起的鐵路乘客出行一直是印度的優(yōu)先事項。如今，印度的鐵路乘客行駛了1.2萬億公里，超過了汽車行駛的距離；約三分之一的地面貨運量是通過鐵路運輸?shù)?，按照全球標準，這一比例非常高。到目前為止，煤炭是今天印度貨運列車上攜帶的主要商品。

印度鐵路正率先開展一系列雄心勃勃的事業(yè)。第一條高鐵線路已開工建設(shè)。地鐵線路的總長度規(guī)劃在未來幾年內(nèi)增加兩倍多。規(guī)劃在2020年形成兩條專門的貨運走廊。該國將把最可利用的鐵路線路的現(xiàn)有運力增加一倍，甚至可能增加兩倍，其目標是到2022年使整個寬軌網(wǎng)絡(luò)電氣化。隨著這些措施和其他措施在基地方案中的實施，到2050年，鐵路客運幾乎增加了兩倍，貨運比目前水平增加了一倍多。鐵路運營用電量增加了近6倍，達到近100太瓦時，高度利用的走廊的電氣化導(dǎo)致鐵路用油量減少至目前水平的10%以下，到2050年達到3000桶/日。與其他國家一樣，印度的鐵路能源的節(jié)約和排放量的減少超過了實際消耗的能源和排放量：在基礎(chǔ)情景中，2050年的鐵路活動使石油需求減少了160萬噸/日，溫室氣體排放量減少了2700萬噸二氧化碳當量，PM_2.5排放量減少了8000噸。

除了基礎(chǔ)情景中反映的目標外，印度有可能成為其他新興經(jīng)濟體的榜樣。在高鐵方案中，印度進一步增加了對鐵路的投資，委托高鐵連接'黃金四邊形'沿線的每個主要城市，實現(xiàn)到2050年將城市地區(qū)鐵路份額增加一倍的目標并建造專門的貨運走廊，連接所有最大的貨運樞紐。與基本設(shè)想方案相比，公路和航空運輸活動的轉(zhuǎn)移使石油消費量減少了150萬桶/日，并使溫室氣體排放量進一步減少了315噸二氧化碳當量和6000噸PM_2.5。

兩個類別—城鐵和高鐵—或?qū)橛《纫约叭澜鐜砭薮罄妗?/span>在快速城市化的時代，城市鐵路系統(tǒng)可以為公路旅行提供可靠、實惠、有吸引力和快速的替代方案：地鐵和輕軌可以減少交通擁堵，增加交通最繁忙的走廊的吞吐量，減少當?shù)氐慕煌ㄎ廴疚锖蜏厥覛怏w排放。通過協(xié)調(diào)規(guī)劃，城市鐵路系統(tǒng)增加了高密度地區(qū)的吸引力，并提升了大都市的整體經(jīng)濟產(chǎn)出、平等、安全、復(fù)原力和活力。高鐵可以為短途內(nèi)航班提供高質(zhì)量的替代品。隨著收入的增加，對客運航空的需求將繼續(xù)快速增長，而客運航空是一種極其困難和昂貴的去碳化方式。如果以舒適和可靠的設(shè)計作為關(guān)鍵的性能標準，高速鐵路可以提供一個有吸引力的低排放替代飛行。