L’écartement des rails est la distance séparant le flanc interne des deux files de rails d’une voie ferrée. L’écartement de 1435 mm (4 pieds 8 pouces et demi) est le plus utilisé dans le monde (60 % des lignes). C’est l’écartement standard ou international qui caractérise la " voie normale ". Lorsque l’écartement est supérieur, on parle de voie large (Dans le domaine du chemin de fer, la voie large se caractérise par un écartement des rails...), et de voie étroite (Les chemins de fer à voie étroite sont des voies ferrées dont l'écartement des rails est...) lorsqu’il est inférieur (voie métrique pour l’écartement de 1 m). Certaines voies sont équipées de trois, voire quatre, files de rails pour permettre la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) de matériel d’écartements différents. Les points de changement d’écartement créent des ruptures (Ruptures est le second album de la série de science-fiction Orbital constituée de...) de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...).
Voici les écartements les plus utilisés. Il y en a des centaines, de 305 mm (Ruislip Lido Railway, au Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de Londres), jusqu'à 9 m, en Russie, destiné au transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) de bateaux (lien).
L’écartement normal est d’origine britannique. Il fut défini par un ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature...) anglais, George Stephenson (Fils d'ouvrier, l'anglais George Stephenson (né près de Newcastle-upon-Tyne en 1781-mort à...), concepteur (Un concepteur est une personne qui imagine et réalise quelque chose. Ce mot vient du verbe...) de la ligne Stockton-Darlington ouverte en 1825, qui sut convaincre les fabricants de matériel d’utiliser un écartement standard de 4 pieds 8 pouces et demi. Cet écartement fut par la suite repris par une commission royale qui recommanda son adoption en 1845 et par le parlement britannique qui vota l’année suivante le Gauge Act (Loi sur l’écartement des rails). La plupart des lignes importantes de Grande-Bretagne (La Grande-Bretagne (en anglais Great Britain) est une île bordant la côte nord-ouest de...) furent construites à voie normale, à l’exception notable du Great Western Railway qui adopta un écartement nettement plus large (7 pieds, soit 2 134 mm). Cette compagnie se reconvertit à l’écartement normal en 1892.
Une hypothèse vraisemblable est que l’écartement de 4 pieds 8 pouces et demi fut choisi à partir d’une largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit...) hors tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) des véhicules fixées à 5 pieds.
En Europe, la plupart des réseaux principaux sont à voie normale (écartement standard de 1 435 mm), sauf un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de territoires périphériques.
La Russie a opté pour la voie large au XIXe siècle. On estime généralement que ce choix fut motivé par des raisons militaires, pour prévenir l’utilisation du réseau ferroviaire (Un réseau ferroviaire est un ensemble de lignes de chemin de fer, de gares et d'installations...) par d’éventuels envahisseurs. Certains font remarquer qu’aucune norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un...) ne s’était encore imposée en 1842 quand le tsar Nicolas II engagea George Washington Whistler, éminent ingénieur ferroviaire américain, pour construire la ligne la plus importante en Russie, celle qui relie Moscou () à Saint-Pétersbourg. Le choix de l’écartement de 5 pieds était cohérent avec l’usage en vigueur à l’époque dans les États du Sud des États-Unis.
La Russie et la plupart des États qui se sont trouvés dans l’ancien empire russe, dont les États baltes (Les Baltes sont un ensemble de peuples Indo-Européens du nord de l'Europe, identifiés par...), la Finlande, l’Ukraine, la Biélorussie, les républiques du Caucase et d’Asie centrale, ainsi que la Mongolie sont actuellement à l’écartement de 5 pieds (1 524 mm) ; bien que la norme russe officielle soit de 1 520 mm, la compatibilité est assurée en pratique.
Les pays ibériques (Espagne et Portugal) ont adopté l’écartement large de 5 pieds 5 pouces et demi. La norme officielle en Espagne était exactement de 1 674 mm, tandis qu’au Portugal elle était de 1 664 mm. Cependant la compatibilité des deux réseaux est assurée par la conception étudiée du matériel roulant et des équipements, et dans les années '80 on a progressivement unifié l'écartement à 1668 mm. Son entrée dans l’Union européenne a conduit l’Espagne à adopter un plan de reconversion de l’écartement du réseau ferré. Les lignes à grande vitesse (On distingue :) AVE, y compris la ligne Madrid (Madrid est la capitale de l'Espagne. Ville la plus vaste et la plus peuplée du pays, c'est le...) - Séville ouverte en 1991 et la ligne en voie d’achèvement Madrid - Barcelone (Barcelone (Barcelona en catalan et en castillan) est une commune de Catalogne - Espagne, située...), sont à voie normale. Pour faciliter la conversion de la voie large à la voie normale, des tronçons à double écartement ont été construits. Aucune date a encore été fixée pour la conversion totale du réseau, bien que des projets sont en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) d'être étudiés.
L’Irlande, et l’Irlande du Nord, sont à l’écartement large de 1 600 mm.
L’Union européenne a lancé un programme en faveur de l’interopérabilité ferroviaire qui vise à harmoniser non seulement l’écartement des rails, mais aussi d’autres normes ferroviaires, telles que la signalisation et l’électrification. Des financements communautaires sont consacrés à la conversion de lignes situées dans les États baltes (Lituanie, Lettonie et Estonie) de l’écartement russe à l’écartement standard, ainsi qu’à la construction en Espagne et au Portugal de lignes complémentaires au réseau à grande vitesse. Elle favorise aussi l’interconnexion des réseaux ibériques avec le reste de l’Europe.
Les réseaux secondaires sont souvent à voie métrique (écartement normalement de 1 000). C’est le cas des dernières lignes en exploitation du réseau secondaire français (comme le Blanc-Argent, la ligne des Chemins de fer de Provence, la ligne de Cerdagne (La ligne de Cerdagne, familièrement appelée le train jaune, ou le canari désigne la ligne de...) et la ligne Saint-Gervais-Vallorcine (La ligne Saint-Gervais - Vallorcine est une ligne de chemin de fer à voie unique, à écartement...) pour ne citer que les plus connues de France). C’est le cas aussi de bon nombre de chemins de fer de montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la...), notamment en Suisse.
Aux États-Unis, au Mexique et au Canada, les écartements de rails utilisés à l’origine étaient fort divers. Certaines compagnies, surtout dans le Nord-Est (Le nord-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux nord et est. Le nord-est...), se sont mises au standard britannique, mais ce n’était pas une généralité et certains utilisaient des écartements larges, jusqu’à 6 pieds. Étant donné que l’indépendance par rapport au Royaume-Uni était encore récente, les arguments relatifs à la norme anglaise avaient peu de poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...). L’écartement standard s’est cependant généralisé, quand la nécessité d’interconnecter les réseaux à fait apparaître les inconvénients de la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...).
La plupart des États du Sud avaient cependant opté pour l’écartement de 5 pieds. Après la guerre de Sécession, le commerce entre le Nord et le Sud s’est beaucoup développé et cette différence d’écartement devint un handicap (On nomme handicap la limitation des possibilités d'interaction d'un individu avec son...) trop lourd. Il fallut de longs débats et beaucoup de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) pour aboutir à une première conversion du réseau sudiste à l’écartement de 4 pieds 9 pouces (soit 1 448 mm), qui était alors la norme sur le réseau de Pennsylvanie (Pennsylvania Railroad). Elle fut réalisée en deux jours à partir du 31 mai 1886. La conversion finale vers l’écartement standard se fit par la suite, progressivement au gré des opérations d’entretien.
À Toronto, Canada, le métro (Un métro, apocope du terme métropolitain lui-même abréviation de chemin de fer métropolitain,...) local (Toronto Transit Commission) utilise un écartement particulier, 4 pieds 10 pouces 7/8 (soit 1 495,42 mm), de sorte que ce réseau est incompatible avec tous les autres systèmes de transport de la région. Le BART (Bay Area Rapid Transit) de San Francisco a choisi, quant à lui, un écartement de 5 pieds 6 pouces (1 676 mm, soit le même qu'en Inde ou Amérique du Sud).
Les chemins de fer japonais ont été construits à l’écartement de 1 067 mm (3 pieds 6 pouces). Les lignes à grande vitesse (Shinkansen) ont été réalisées dès l’origine à l’écartement normal de 1 435 mm qui permet d’offrir une meilleure stabilité. Cela a rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie)...) plus délicate l’intégration de la grande vitesse et des services voyageurs du réseau classique (au contraire du TGV (Le TGV est une rame automotrice électrique d'origine française apte à circuler à des vitesses...) qui peut desservir des gares hors lignes nouvelles).
À Taiwan, qui fut sous domination japonaise de 1895 à 1945, il existe plusieurs lignes à l’écartement de 1 067 mm. La ligne à grande vitesse (Une ligne à grande vitesse, ou LGV, est une ligne ferroviaire construite spécialement pour...) HSR a cependant été construite elle aussi à écartement normal.
Les chemins de fer du Sud-Est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est...) asiatique, dont le Viêt Nam, le Cambodge, le Laos, la Thaïlande, la Birmanie, et la Malaisie, sont principalement à l’écartement métrique (1 000 mm).
Le projet de réseau régional ASEAN, destiné à relier Singapour, à la pointe sud de la péninsule malaise, au réseau chinois à voie normale, via la Malaisie, la Thaïlande, le Laos et le Viêt Nam, devrait être à voie normale, ou à double écartement (voie métrique / voie normale).
L’Inde, le Pakistan, le Bangladesh et Sri Lanka, anciennes colonies britanniques, ont hérité au moment de leur indépendance d’une grande variété d’écartements, parmi lesquels l’écartement large de 1 676 mm prédominait. Les chemins de fer indiens (Les chemins de fer indiens (Indian Railways ou IR) désignent l'entreprise publique qui exploite le...) ont adopté un projet d’uniformisation, qui vise à convertir systématiquement à la norme de 1 676 mm la plupart des voies à écartement inférieur.
L’Afghanistan est dans une situation intéressante : situé à un carrefour de l’Asie, ce pays est quasiment vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) de chemin de fer. S’il décidait de construire un réseau ferré, le choix de l’écartement serait un vrai casse-tête. Le pays est en effet entouré par quatre " continents " ferroviaires utilisant trois écartements différents : 1 435 mm, 1 520 mm et 1 676 mm. L’Iran à l’Ouest, comme la Chine à l’Est sont à l’écartement normal ; au Sud, le Pakistan utilise l’écartement large de 1 676 mm, tandis qu’au Nord, les républiques d’Asie centrale (Turkménistan, Ouzbékistan et Tadjikistan) sont à l’écartement russe de 1 520 mm.
Le réseau ferré australien est partagé en trois écartements différents du seul fait de l’incohérence de décisions politiques.
Au XIXe siècle, les trois États principaux à l’époque de l’Australie adoptèrent une norme unique, à savoir l’écartement standard de 4 pieds 8 pouces et demi (1 435 mm). Mais au bout de 30 ans, il fut décidé une conversion générale à l’écartement large de 5 pieds 3 pouces, puis la Nouvelle-Galles du Sud fit marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un...) arrière et revint à l’écartement standard, tandis que l’État de Victoria et l’Australie-Méridionale restèrent à l’écartement large (1 600 mm).
Par la suite le Queensland, la Tasmanie, et en partie l’Australie-Occidentale, adoptèrent la voie étroite à écartement de 3 pieds 6 pouces (1 067 mm), pour faire des économies d’investissement.
Une légende urbaine affirme que la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) de la navette spatiale américaine (La navette spatiale américaine (en anglais Space shuttle ou Space Transportation System, STS)...) est directement lié à l'écartement des voies en raison de prétendues contraintes sur la voie amenant à la base de lancement (Une base de lancement, dans le domaine de l’astronautique, est un lieu où sont...).ce n'est qu'une légende urbaine, il n'y a par exemple aucun tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de...) sur une voie menant à la base spatiale. Cette légende affirme en outre que l’écartement des rails dérive des chemins d’ornières formés dans les voies dallées par le passage des chariots et chars de combat utilisés à l’époque de la Rome impériale. Chaque véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...) était forcé de suivre ces traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) pour préserver ses roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par...), et Jules César aurait fait imposer cette largeur par la Loi de manière que tout véhicule puisse traverser les cités romaines sans être gêné par des écartements différents. Cependant, on peut penser que cette uniformisation tient probablement de la coïncidence. Les fouilles des villes ensevelies de Pompéi et Herculanum (Herculanum (en italien moderne Resina puis Ercolano depuis 1969) était une ville romaine...) ont mis au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) de profondes ornières creusées dans les dalles d’une largeur moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) de 1 448 mm de centre à centre, avec un écartement intérieur moyen de 1 372 mm. Les constructeurs de chariots, puis plus tard des premiers wagons, furent confrontés au même problème, quand ils durent concevoir des véhicules à roues tractés par des animaux.