Raylı sistemler denilince, ilk olarak herkesin aklına tren gelmektedir. Trenin, genel bir tanımını ifade edecek olursak “Bir veya birkaç çeken araç ile birden fazla çekilen araçlardan oluşmuş, personelleri tarafından teslim alındıktan sonra, ray üzerinde kılavuzlanarak, hareketleri sağlanan araçlara tren denilir.’’ şeklinde açıklanmaktadır. Raylı sistem araçları sadece, tren ile sınırlı kalmamakla beraber, çelik ray ve tekerlek teknolojisine dayalı yüksek hızlı trenler, manyetik levitasyon (Maglev) teknolojisine dayalı yüksek hızlı trenler, konvansiyonel trenler, kent içi raylı sistemler, yük ve yolcu trenleri olmak üzere 5’e ayrılır.
1. Çelik Ray ve Tekerlek Teknolojisine Dayalı Yüksek Hızlı Trenler
Günümüzde üstüne yoğunlaşılmış ve halen çalışmaları devam eden teknolojilerden birisidir. Raylı sistem araçlarının en gözdelerinden olup, insanların ulaşımları için vazgeçilmezleri haline gelmiştir. Yüksek hızlara ve yüksek güçlere ulaşmaları, konforlu ve yüksek yolcu kapasiteli olmaları gibi şehirlerarası yolcu taşımacılığını sağlayan, diğer raylı sistem araçlarından ayıran en büyük özelliklerindendir. Yüksek hızlara ulaşabilmesi için kendine özel dizayn edilmiş yollarda seyir etmesi gerekir. Bazı bölgelerde ise normal konvansiyonel trenlerin yollarını kullanarak daha düşük hızlarda konvansiyonel trenler gibi seyir edebilmektedir.
2. Manyetik Levitasyon (Maglev) Teknolojisine Dayalı Yüksek Hızlı Trenleri
Bu sistemler minimum 300km/saat olacak şekilde tasarlanmış sistemlerdir. Fakat güvenlik nedenleriyle şehir içi ve dışı ulaşımlarda daha alt hız sınırlarda seyir etmektedir. Çalışma prensibi olarak diğer raylı sistem araçlarından farklılığı ortaya çıkmaktadır. Bu çalışma prensibini kısaca özetleyecek olursak mıknatısların kutuplarından yararlanarak, manyetiksel olarak kaldırma mekanizmasına dayanmaktadır. Önemli avantajları ise sessiz çalışmaları, konforlu olmaları ve yüksek yolcu kapasiteli olmasıdır.
3. Konvansiyonel Trenler
Merkez bölgeler ile çevre bölgeler arasında işletmeciliği sağlanan, kısa mesafelerde yük ve yolcu ulaşımını gerçekleştiren, genelde “bölgesel tren veya ekspres” olarak adlandırılan trenlerdir.
4. Kent içi Raylı Sistemler
Kent içi taşımacılığında kullanılan, sadece yolcu taşımacılığını hedefleyen ve işletim sıklığı ile öne çıkan raylı sistem araç türleridir. Kendi içinde Metro, Tramvay, Hafif Metro, Banliyö, Monorail, Agt (Otomatik sürücüsüz sistemler) olarak altıya ayrılır.
Metro: Kendine ait özel bir yolu ve raylı sistem araçları bulunan, hiçbir şekilde diğer sistemler ile yolları kesişmeyen kapalı bir sistemdir. Metroların asıl amacı kalabalık şehirlerdeki ulaşımını yerin altına inşa edilen yollar, tüneller yardımı ile ulaşım sağlamaktır. Fakat zemin etüdünden veya başka nedenlerden kaynaklanan durumlarda, metronun yolları yer üstüne çıkabilmektedir. Duraklar (istasyonlar) arası mesafeleri genelde 700m – 1200m olacak şekilde inşa edilmektedir. Yolcu taşımacılığı olarak kullanılan bu sistemler, araç genişliğine ve uzunluk gibi parametrelere bağlı olarak, genelde bir saat boyunca tek yönde 30.000 – 70.000 yolcu taşıma kapasitesine sahiptir. Çıkabilecekleri en yüksek hızları ise 80 km/saat ile 110 km/saat olarak değişmektedir. Kullanıldıkları enerjiye bakıldığında katener, rijit katener veya 3.ray yardımı ile aktarımı sağlandığı 750 Volt DC gerilim ile çalışırlar. Dezavantajları olarak ilk kurulum maliyeti ve yerin altında gittikleri için raylı sistem araçlarında gövde dayanımı en az 800kN olması gerekmektedir.
Tramvay: Genellikle üstünde bulunan havai hattan, (katener hattı) pantograf yardımıyla aktarımı sağlanan 750 Volt DC gerilimleri ile çalışan raylı sistem araçlarıdır. Çok nadir durumlarda tramvaylar, enerjisini katener hattından almaz. Bunun yerine günümüzde de çalışmaları devam eden, geliştirilebilirlik sürecinde olan, raylı sistem araçlarına ve yollara döşenen özel bobinler yardımıyla enerjilenmektedir. Bobin yardımıyla kurulan bu sistem, katener hattının çevreye verdiği görüntü kirliliğini ortadan kaldırmak için arayışlar sonucu ortaya çıkan bir sistemdir. Türkiye de bu sistemin örneği olarak UNESCO’nun koruması altında olan, Konya’daki Mevlana türbesinin bulunduğu bölgede, kısa bir mesafede kullanılmaktadır. Tramvayların durak bölgeleri genellikle 300m – 700m arası değişen mesafelere inşa edilmektedir. Bir saatte, tek bir yönde taşımacılığı, metroya göre daha az olup, 5.000 – 15.000 yolcu sayısı olarak değişmektedir. Çıkabilecek en yüksek hızları genelde 50 km/saat ile 70 km/saat, gövde dayanımları ise 200kN – 300kN olacak şekilde tasarlanmaktadır. Diğer raylı sistem araçlarına göre dezavantajı, tramvayların kara yolları ile kesişme bölgelerinin bulunmasıdır. Bundan dolayı tramvaylar tasarlanırken acil fren ivmesi 2,8m/s2, hızlanma ivmesi 1,2m/s2 – 1,4 m /s2 olacak şekilde olmasına dikkat edilmektedir. Ayrıca bu raylı sistemlerde araçların tasarımsal olarak, yer ile arasındaki mesafe en az olacak şekilde tasarlanmaktadır. Bunun sebebi, bazı bölgelerde yayalarla iç içe olduklarından dolayı herhangi bir kaza anında tramvayın altında kalma gibi durumlar gerçekleşmemesi içindir.
Hafif Metro: Tramvaylarla aynı özelliklere sahiptir. Ancak bu sistemlerin temel amacı, şehir dışındaki banliyö trenlerin duraklarından aldığı yolcuları, şehir merkezine ulaşımını sağlamasıdır. Çıkabileceği en yüksek hızı, yerleşim bölge dışında kalan yerlerde 90km/saat – 110km/saat olup, yerleşim yerlerinde 60km/saat – 80km/saat olarak değişmektedir. Yolcu olarak bir saatte, tek yönde 10.000 – 30.000 yolcu taşımaktadır. Yerleşim dışı durak aralıkları 1km – 2km, yerleşim içindeki durak aralıkları 300m – 700m olarak inşa edilmektedir.
Banliyö: Genelde banliyö trenleri metrolara benzetilmektedir. Aralarında en büyük fark banliyö trenlerin, konvansiyonel hatlarda da çalışabilmesidir. Yoğun kent dışı bölgelerinde hizmet verir. İstasyon aralıkları 3.2m – 8km arasında değişkenlik gösterdiği için ivmelenmeleri düşüktür. Çıkabileceği en yüksek hız 110 km/saat – 130km/saat olacak şekilde tasarlanmıştır. Kent içi raylı sistem araçlarında en fazla yolcu taşıma kapasitesi banliyö trenlerindedir. Bir saatte, tek yönde 110.000 yolcu taşıma kapasitesi vardır. Paris’teki PER A banliyö treni günde yaklaşık 1 milyon yolcu taşımaktadır.
Monorail: Kendine ait özel olarak dizayn edilmiş, yüksek seviyeli çelik veya beton kolonlara asılı bir şekilde inşa edilmiş üst yollardan gider. Ray yolu, kapalı bir kutu şeklinde (alttan asılı ) veya aracın kapattığı, ata biner gibi üzerinde oturduğu, (üstten giden) olmak üzere iki türlü inşa edilebilir. Hızı 80km/saati geçmeyecek şekilde sınırlandırılmıştır. Türkiye’de ilk olarak Monorail, Düzce’de inşa edilmiş olup, testleri halen sürmektedir.
AGT ( Otomatik Sürücüsüz Sistemler) : Sürücüye gerek duymadan uzaktan bilgisayarlar yardımı ile kontrol edilebilmektedir. Bu sistemlerde tekerlek olarak, lastik tekerlek kullanılmaktadır. Her ne kadar lastik tekerlek kullansa da kendine özgün bir yolu ve izli sistem (Direksiyonu olmadan yolunu takip eden sistem) olduğu için raylı sistem aracı olarak sayılmaktadır. Emisyonu olmadığı için çevrecidir. Çok sık rastlanmamasının sebebi, en büyük dezavantajı olan kurulum maliyeti yüksek olması ve yolcu kapasitelerinin çok düşük olmasıdır. Bundan dolayı bu sistemlerde, kendi kurulum maliyetini amorti edebilmesi için uzun süreler kullanılması gerekir.
5. Yük ve Yolcu Trenleri
Yolcu Trenleri: Sadece yolcu taşımak için dizayn edilmiş, çekilen araçlar (vagonlar) ile bir veya birden fazla çeken aracın (lokomotif) yardımı ile oluşan dizilerdir. Şehirlerarası yolcu ulaşımını sağlamaktadır. Taşıdığı yolcu sayısı lokomotif sayısına ve çekilen araçların sayısına göre değişkenlik göstermektedir. Yolcu trenlerinde, bazen bir veya birkaç çekilen araç, hem yolcu taşıyıp hem de lokomotif özelliği gösterebilmektedir. Bu tip raylı sistem araçlarına Otomotris veya Tren Seti veya Ünite adı verilir. Tüm otomotrisler en baştaki bulunan Markiz’den (makinist odası) kumanda edilir. Otomotrislerin çekerken kullandığı enerji dizel yakıttan elde edilen bir enerjiyse DMU, elektrikli ise EMU olarak isimlendirilmektedir.
Yük Trenleri: Yolcu trenlerinden tek farkı, taşıdığı yüke göre dizayn edilmiş çekilen araçlardan oluşmasıdır.
Karma Trenler: Yolcu ve yük taşımacılığının çok yoğun olduğu bölgelerde, yolcu ve yük taşımacılığı için dizayn edilmiş çekilen araçların birbirlerine bağlanarak, bir veya birden fazla çeken araç yardımı ile birlikte ulaşımın sağlanmasıdır. Ekonomik işletmecilik sağlanması hedeflenmiştir.