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單線鐵路是一種鐵路線的形式，使兩個方向的列車只可使用同一條路軌前進。單線鐵路多出現於一些較少客量的鐵路線上，也可能會在一些鐵路支線中出現，甚或會在列車班次較少的鐵路線或沒有太多資金或缺乏空間去建設雙線鐵路上出現。

優點

相比雙線鐵路及四線鐵路，單線鐵路建築成本較低。

相比雙線鐵路及四線鐵路，可以較方便地在複雜地形上建設。

缺點

在運作一條鐵路線上，當一段單線路段中，列車需時15分鐘通過，則該線每小時每方向只有2列列車通過。但雙線鐵路則可以每小時每方向有高達15列列車通過（當列車每四分鐘經過一個鐵路信號機），因此有些重要幹線的單線鐵路為增加容量，會在全部路段加鋪鐵軌成為雙線鐵路，例如日本的奧羽本線、台灣的海線及台東線等。

當一架列車在單線路段中出意外，那段鐵路線便不能讓其他列車通行，例如當港鐵黃埔站出現故障時，觀塘線下行列車只能以何文田站作為臨時的終點站。但雙線鐵路則可以以單線雙程方式，有限度地繼續讓列車通行。

產生的原因

• 鐵路發展期

• 鐵路衰退期

• 複線化準備

• 災害

運行方式

當單線鐵路中，需要在同一時間上使用多於一列的列車，那必需要建設一個會讓站（一段短的雙線鐵路），使一方向的列車進入及通過車站後，另一方向列車在另一路軌等待。在一些情況（例如英國的Abbey線、台鐵林口線）中，由於同時間只有一組列車運作，所以便不需要建設一個會讓站，不需避開另一方向列車。

在單線鐵路上的會讓站，有一些措施必需辦妥，例如轉轍器必需扳至正確的位置，使一方列車不會誤入另一方等待列車的軌道上，造成兩車正面相撞的意外。因此，在會讓站內或附近地帶需要設置一些鐵路信號機。在傳統英國做法（一此國家也依此做法），在每一段會讓站與會讓站之間的單線鐵路中，都有獨特的電氣路籤（牌），列車需要通過那路段時，需要向會讓站站員索取電氣路籤（牌），使列車可以得到那路段的行駛權，而其他列車因無法得到電氣路籤（牌），而防止進入那路段，造成正面相撞的意外。現時只有少許鐵路線使用那種系統，而香港港鐵（當時為九廣鐵路）東鐵線的大學站至羅湖站之間，在未鋪設雙線及電氣化前，便使用該系統。在早期的北美洲，在一段有單線鐵路的鐵路線上，都會設有簡單的時間表，列出列車到達會讓站的時間，使得單線鐵路上不會有兩列列車以不同方向運行，可是這個做法會不靈活且沒有效率。所以便發明了電報系統，使列車與車站間可以進行通訊。

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