Transport kolejowy istniał od starożytności w postaci kolei konnych wykorzystujących wyżłobienia w kamiennych płytach dróg, które powstały m.in. na niektórych mocno obciążonych drogach dojazdowych do Rzymu. Transport szynowy z trakcją konną był znany już w Asyrii ponad 2500 lat temu. Najwcześniejszym świadectwem zastosowania transportu szynowego jest linia Diolkosa (długość 6÷8,5 km), dzięki której przemieszczano statki w poprzek Przesmyku Korynckiego (Grecja) począwszy od około 600 p.n.e. (użytkowano ją przez ponad sześć i pół stulecia).

Początki

Rozkład jazdy Kolei Warszawsko-Wiedeńskiej z 1850 r.

Najwcześniejsza historia transportu szynowego sięga początku XVII w. W latach 1603-1604 w pobliżu angielskiego Nottingham niejaki Huntingdon Beaumont i Sir Percival Willoughby wybudowali Wollaton Wagonway. Była to najstarsza forma transportu szynowego. Nieco ponad 3 km szlak, zbudowany z drewnianych szyn, połączył miejscowości Strelley i Wollaton a służył głównie do przewozu węgla kamiennego.

Ewolucja kolei od form transportu przemysłowego (głównie w kopalniach) do publicznie dostępnego środka transportu z napędem mechanicznym miała najwcześniej miejsce w Wielkiej Brytanii, kraju, w którym zapoczątkowana została rewolucja przemysłowa. W 1803 r. pojawiła się tam pierwsza kolej konna użytku publicznego, służąca do transportu towarów, a w 1807 – także do transportu osobowego. Od 1804 r. próbowano stosować parowozy (Richard Trevithick). W tym czasie rozpoczęła się również historia kolei na Górnym Śląsku, gdzie w latach 1798-1802 powstała pod Chorzowem "Huta Królewska", otrzymując połączenie konną koleją przemysłową z szybami kopalni "Król". Pierwszą lokomotywą parową, która odniosła sukces komercyjny była 2-cylindrowa, posiadająca koło zębate "The Salamanca" (konstruktor Matthew Murray) wyprodukowana w 1812 dla wąskotorowej linii kolejowej Middleton Railway. Intensywny rozwój transportu kolejowego rozpoczął się w 1825 r., kiedy to George Stephenson uruchomił pierwszą linię kolei publicznej łączącą Stockton z Darlington. Jej znaczenie polegało na tym, że ponad wszelką wątpliwość udowodniła możliwość funkcjonowania parowozu ciągnącego znaczną masę wyłącznie z wykorzystaniem tarcia między kołem i szyną. W 1830 r. została otwarta pierwsza linia trakcji wyłącznie parowej, łącząca Liverpool z Manchesterem.

Na kontynencie europejskim również rozpoczynano od trakcji konnej (pierwsze linie publicznie dostępne pojawiły się w 1827 r.). W całej Europie w końcu 1830 istniały 332 km linii kolejowych (ukończone lub w budowie). Wprowadzenie parowozów jako wyłącznej formy trakcji opóźniło się mniej więcej o 7 lat w stosunku do Brytanii. Jednakże, w krajach najlepiej rozwiniętych, budowa linii dalekiego zasięgu nastąpiła bardzo szybko. Linia łącząca Londyn z przemysłowym okręgiem Lancashire-Cheshire została otwarta w 1838 r., podczas gdy linia łącząca Drezno z Lipskiem – tylko rok później. Chociaż, zwłaszcza w Niemczech, bardzo szybko próbowano budowy własnych parowozów, pierwsza dekada rozbudowy kolei w Europie pozostała pod dominacją technologii brytyjskiej (zwłaszcza Roberta Stephensona).

Z wyjątkiem Belgii, gdzie koleje budowano od początku z myślą o powstaniu sieci obejmującej cały kraj, pierwsze koleje budowano z reguły jako pojedyncze linie. Ponieważ system komunikacyjny wielu krajów w okresie poprzedzającym kolej opierał się na żegludze śródlądowej, jedną z charakterystycznych wczesnych form kolei były linie łączące sąsiadujące zlewnie lub omijające fragmenty rzek, które nie nadawały się do nawigacji (tzw. "portage railways"). Koleje tej grupy budowano w Afryce jeszcze na przełomie XIX i XX w. Inną formą wczesnych kolei były linie łączące ośrodki przemysłowe, zwłaszcza kopalnie, z siecią transportu wodnego. Te, w zamyśle towarowe koleje, szybko przejmowały ruch pasażerski.

Wielki wkład firmy Roberta Stephensona w budowę kolei i taboru nie tylko w Wielkiej Brytanii, ale także w innych krajach przyczynił się do upowszechnienia toru o rozstawie szyn (prześwicie) 4 stóp 8½ cala (1435 mm). Tym niemniej, ze względów oszczędnościowych, zwłaszcza tam, gdzie koleje miały być budowane w terenie górskim, przyjmowano rozstawy węższe (najczęściej 1067 mm lub 1000 mm), które długo jeszcze nie ograniczały zasadniczo prędkości pociągów. Gdzie indziej przyjmowano rozstawy szersze – ze względów politycznych albo wynikających z ekonomiki ruchu pociągu, czy lokalnych warunków klimatycznych.

Rozwój i charakterystyka sieci

W zachodniej Europie początkowo sieci kolejowe rozwijały się najszybciej w krajach, gdzie nie było dobrych innych linii komunikacyjnych. Pewne opóźnienie budowy kolei widoczne jest we Francji, mającej dobrą sieć dróg, oraz w Holandii, mającej dobry system kanałów śródlądowych. W 1845 Wielka Brytania i Irlandia posiadały 4.082 km linii kolejowych, Niemcy 2.043 km, Austro-Węgry 1.058 km, Francja tylko 870 km, Belgia 577 km, Holandia tylko 156 km, Rosja 144 km, Włochy 128 km a Szwajcaria zaledwie 4 km. W początkach 1850 r. Brytania miała 10.594 km linii, Niemcy – 5.076 km, a Francja tylko 2.992 km. Tempo budowy kolei na ogół odpowiadało tempu uprzemysłowienia. W kolejnych dekadach tempo budowy kolei wzrosło również w krajach pozostających do tej pory w tyle. W latach 60. i 70. XIX w. rocznie budowano od kilka do kilkunastu tysięcy km nowych szlaków kolejowych. W wyjątkowo pomyślnym roku 1871, pojawiło się 23 516 km linii kolejowych. W 1875 po europejskich szlakach kolejowych kursowało 42 tys. lokomotyw z 90 tys. wagonów osobowych i 1 mln wagonów towarowych, przewożąc rocznie 1.140 mln osób i 548,7 mln t towarów. W 1878 Europę oplatały linie kolejowe o łącznej długości 158.810 km. Największymi potęgami kolejnictwa były wówczas:

Pod koniec XIX w. Brytania utrzymała co prawda wiodącą pozycję w Europie pod względem gęstości sieci (chociaż i tu przegoniła ją Belgia), ale nie miała już jej pod względem bezwzględnej długości sieci, jak również długości sieci odniesionej do populacji. Poza Europą największą sieć kolejową zbudowały Stany Zjednoczone, gdzie osiągnięto nawet, mimo rozległości kraju, zbliżony do europejskiego wskaźnik gęstości sieci. Szczególny wysiłek w stworzenie sieci kolejowych obejmujących rozległe obszary kraju włożyły społeczeństwa najlepiej rozwiniętych pozaeuropejskich państw i kolonii. Wskaźniki długości sieci odniesione do liczby ludności stawiają na pierwszym miejscu Australię, Nową Zelandię, Kanadę, USA i Związek Południowej Afryki. Trudno się dziwić, że koleje "Nowego Świata" były budowane na ogół szybciej, taniej i mniej solidnie od kolei większości krajów europejskich. Przynajmniej początkowo unikano rozwiązań bardziej kosztownych, jak długie tunele, murowane mosty i wiadukty, okazałe dworce, bezkolizyjne trasy w miastach. Podczas gdy żelazny lub drewniany wiadukt "tresle" był rzadkością w Europie Zachodniej, w Ameryce Północnej był powszechnie spotykany. Jednopoziomowe skrzyżowanie linii kolejowych było w Europie wyjątkiem, a w Ameryce – niczym szczególnym.

Budowa sieci kolejowych w Azji, zwłaszcza Wschodniej (Chiny, Japonia, Korea) trwała jeszcze w latach międzywojennych; niektóre ważne elementy sieci, na przykład trudne przeprawy mostowe albo linie na trudno dostępnych obszarach, powstawały w Chinach nawet w II poł. XX w. W Azji Środkowej rzadka, ale obejmująca najważniejsze relacje sieć powstała tylko na obszarze podległym Rosji. Na Bliskim Wschodzie sieć kolejowa nie powstała nigdy; dopiero ostatnio wielki wysiłek jej budowy podjęto w Iranie i Izraelu, budowa sieci jest też planowana w Arabii Saudyjskiej. W Ameryce Południowej do lat 50. budowano połączenia transkontynentalne; nie było im dane długo funkcjonować wobec upowszechnienia się transportu drogowego i lotniczego. Na powstanie transkontynentalnej sieci w Afryce zapowiadało się w czasach kolonialnych (byłaby ona jednak pocięta na linie różnych rozstawów toru), ale czasy dekolonizacji doprowadziły do jej dekompozycji. O sieci kolejowej w Afryce można zatem mówić tylko w jej części północnej (gdzie zwłaszcza Maroko zbudowało ją po I wojnie światowej) – oraz w krajach Afryki południowej.

Tabela: Sieć kolejowa na świecie w 1898 r.
Źr.: Der Weltverkehr und seine Mittel, jako: Das Buch der Erfindungen. Gewerbe und Industrien, IX Bd., 1.Teil, Spamer, Leipzig, 1901, ss.82 nn.

Rozwój sieci kolejowych da się podzielić na trzy etapy. Pierwszy obejmował powstanie izolowanych linii i małych systemów kolejowych, spełniających funkcje kolei rekreacyjnych (szybko przekształcające się w koleje obsługujące ruch podmiejski), kolei łączących sieć wodną w jeden system komunikacyjny albo kolei służących przewozom towarowym, które łączyły okręgi przemysłowe ze szlakami wodnymi. Drugi etap obejmował tworzenie sieci krajowej, czyli budowę linii magistralnych ogólnego przeznaczenia, niejednokrotnie łączących linie i sieci powstałe wcześniej. Trzeci etap obejmował zagęszczenie sieci kolejami lokalnymi, zazwyczaj budowanymi "oszczędnościowo", w oparciu o łagodniejsze standardy techniczne, niż linie główne. Grupa kolei lokalnych składa się z linii połączonych z siecią krajową oraz z linii osobnych, często wąskotorowych. Osobny standard kolei lokalnych ukształtował się w Ameryce Północnej, gdzie linie budowane na przełomie wieków, a zwłaszcza w pierwszej dekadzie XX w., były od razu zelektryfikowane i miały charakter na wpół tramwajowy (ciężki tabor, ale prowadzenie tras przy dużym użyciu korytarzy drogowych). Były to tzw. "interurbans". "Interurbans" znane były również w Ameryce Łacińskiej, Japonii oraz w Europie, ale nigdzie nie osiągnęły one podobnej skali, co w Stanach Zjednoczonych.

Były kraje, gdzie budowa sieci była na początku wyłączną domeną państwa (Belgia, Hanower), ale były i takie, gdzie budował je wyłącznie kapitał prywatny (Brytania, USA). W większości krajów jednak pierwsze linie kolejowe budowane były jako przedsięwzięcia prywatne. Ponieważ inwestycje te nie zawsze były dochodowe, albo też pokrycie siecią kolejową obszaru kraju pociągało za sobą budowę wielu linii deficytowych, w powstanie kolei dość szybko angażowało się państwo – bezpośrednio, tworząc równolegle zarządy kolei państwowych, albo pośrednio, dając gwarancje prywatnym inwestorom pokrycia ewentualnego deficytu. Zarządy państwowe nie tylko jednak tworzyły własne linie, ale także stopniowo przejmowały linie prywatne po wygaśnięciu koncesji lub w drodze wykupu. Upaństwowienie kolei było więc zazwyczaj procesem rozciągniętym w czasie, rzadziej zaś działaniem jednorazowym.

Ostatecznie, skutecznym impulsem upaństwowienia był kryzys kolei towarzyszący pojawieniu się konkurencyjnego transportu drogowego. W ostatnich dwóch dekadach XX w. ponownie pojawiły się tendencje prywatyzacyjne, zwykle jednak nie na zasadzie pełnej własności infrastruktury, ile koncesjonowania przewozów.