Tram-train (xe điện mặt đất-tàu hỏa) là dạng phương tiện đường sắt nhẹ đáp ứng cả các tiêu chuẩn của một hệ thống đường sắt nhẹ và các tiêu chuẩn đường sắt chính tuyến quốc gia. Các đoàn tàu được chế tạo với khả năng chạy trên đường phố như xe điện mặt đất đô thị nhưng cũng có thể được phép hoạt động cùng với tàu hỏa chính tuyến. Điều này cho phép các dịch vụ tận dụng cả hệ thống đường sắt nhẹ đô thị sẵn có cũng như mạng lưới và nhà ga đường sắt chính tuyến. Ý tưởng này được đưa ra nhằm kết hợp khả năng tiếp cận trong môi trường đô thị của xe điện mặt đất hoặc đường sắt nhẹ với tốc độ lớn của tàu hỏa chính tuyến ở vùng ngoại ô.[1]
Khái niệm tram-train hiện đại được tiên phong bởi thành phố Karlsruhe ở Đức vào cuối thập niên 1980,[2] với kết quả là sự ra đời của hệ thống Karlsruhe Stadtbahn. Do đó mà nó cũng thường được gọi là mô hình Karlsruhe,[1] và kể từ đó đã được áp dụng tại một số thành phố khác như Mulhouse ở Pháp,[1] Kassel, Nordhausen và Saarbrücken ở Đức.[2]
Ngoài ra cũng tồn tại một phiên bản khác ngược lại của tram-train có tên gọi là train-tram – sử dụng đoàn tàu chính tuyến chạy trên đường ray xe điện mặt đất giữa đường phố đô thị, còn được gọi là mô hình Zwickau.
Tram-train thường là một dạng của interurban[3] — tức là chúng kết nối giữa những thị trấn hoặc thành phố riêng biệt, theo định nghĩa của George W. Hilton và John F. Due.[4]
Hầu hết tram-train sử dụng đường sắt khổ tiêu chuẩn, cho phép chạy chung đường ray với tàu hỏa chính tuyến. Một số ngoại lệ bao gồm các hệ thống Xe điện mặt đất Alicante và Nordhausen sử dụng khổ 1 mét.
Các đoàn tàu tram-train được trang bị phù hợp cho cả hai chế độ vận hành kiểu xe điện mặt đất và tàu hỏa, trong đó có khả năng hỗ trợ nhiều mức điện áp khác nhau nếu cần và một số thiết bị an toàn như thiết bị dừng tàu tự động, v.v. Các hệ thống tại Karlsruhe và Saarbrücken sử dụng hệ thống bảo vệ tàu tự động "PZB" hay "Indusi"; nếu lái tàu đi qua đèn tín hiệu dừng lại, hệ thống sẽ kích hoạt phanh khẩn cấp để dừng tàu.
Đây không phải là một ý tưởng mới; từ đầu thế kỷ 20, các tuyến xe điện mặt đất interurban thường xuyên hoạt động trên phần đường riêng biệt giữa các thị trấn/thành phố và chạy trên đường phố trong phạm vi đô thị. Tuyến interurban đầu tiên xuất hiện tại Hoa Kỳ là tuyến Đường sắt phố Newark và Grandville (Newark and Grandville Street Railway) ở Ohio, mở cửa vào năm 1889. Vào năm 1924, tại Hobart, Úc, việc chia sẻ đường ray giữa xe điện mặt đất và tàu hỏa đã được đề xuất.[5]
Khác biệt giữa tram-train hiện đại và những hệ thống interurban hay đường sắt xuyên tâm cũ là tram-train được chế tạo đáp ứng các tiêu chuẩn của đường sắt chính tuyến, thay vì bỏ qua chúng. Tuyến River tại New Jersey là một trường hợp ngoại lệ, chạy chung đường ray với tàu hàng theo lịch trình luân phiên: tàu khách chạy buổi sáng, tàu hàng chạy ban đêm.
Các mẫu xe điện mặt đất được thiết kế cho việc vận hành tram-train bao gồm: