Тяга поездов — прикладная наука, изучающая комплекс вопросов, связанных с теорией механического движения поезда и работой локомотивов. В теоретической части данная наука основана на физических законах, а в прикладной части — на результатах испытаний подвижного состава (локомотивов и вагонов) и обобщения опыта их эксплуатации.
Объектом изучения являются основные закономерности, которые едины для различных видов тяги — (паровозная, тепловозная, электровозная), и особенности, свойственные каждому из этих видов в отдельности. Непосредственно исследуются следующие параметры:
Первые основы тяги поездов были заложены ещё в 1813 году англичанином Уильямом Гедли. Это было связано с тем, что самые первые паровозы были не способны тянуть тяжёлые поезда, а вместо этого буксовали на месте. В связи с этим многочисленные конструкторы стали высказывать сомнения в том, что паровоз с гладкими колёсами на гладких рельсах вряд ли вообще сможет развить сколь-либо серьёзную силу тяги. Поэтому предлагались различные варианты привода для рельсовых машин, в том числе с зубчатой рейкой, уложенной вдоль полотна, либо с «ногами». Однако многие владельцы предприятий ясно осознавали бесперспективность большинства таких идей. Среди них был владелец Вайламских копей Кристофер Блакетт, который поручает Уильяму Гедли (тогда главный смотритель на копях) определить, какую же силу тяги способен развить обычный паровоз на гладких рельсах без каких-либо дополнительных устройств тяги.
Поезд — сложная система, состоящая из многих элементов с упругими (междувагонные сцепления) и жесткими (рельсы или дорожное покрытие без учета их упругости) взаимными связями. Вследствие этого при движении поезда по рельсовому пути или дороге имеет место сложное движение.
Полезная составляющая движения поезда — перемещение вдоль оси пути, сопровождается вращением колес, осей, якорей тяговых двигателей, элементов движущих механизмов, а также различных колебаний.