รถไฟไฟฟ้าแบบหลายตู้ ( EMU ) คือรถไฟ ที่ประกอบด้วยตู้ โดยสาร ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองโดยใช้ไฟฟ้าเป็นพลังงานขับเคลื่อน EMU ไม่จำเป็นต้องมีหัวรถจักร แยกต่างหาก เนื่องจากมอเตอร์ ไฟฟ้า ถูกติดตั้งอยู่ภายในตู้โดยสารหนึ่งหรือหลายตู้ โดยปกติแล้ว EMU จะประกอบด้วยตู้โดยสารสองตู้ขึ้นไปที่เชื่อมต่อกันแบบกึ่งถาวร อย่างไรก็ตามรถราง ไฟฟ้าแบบตู้เดียว ก็มักถูกจัดอยู่ในประเภท EMU ด้วยเช่นกัน EMU ส่วนใหญ่เป็นรถไฟโดยสาร แต่ก็มีรุ่นที่ใช้ขนส่งไปรษณีย์ด้วย

รถไฟ EMU เป็นที่นิยมในเครือข่ายรถไฟระหว่างเมือง รถไฟโดยสาร และรถไฟชานเมืองทั่วโลก เนื่องจากมีอัตราเร่งที่รวดเร็วและการทำงานที่ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ^{[ 1 ]}และถูกใช้ในระบบขนส่งมวลชนความเร็วสูงส่วนใหญ่ รถไฟ EMU เงียบกว่ารถไฟดีเซลหลายตู้ (DMU) และ รถไฟที่ลากด้วยหัว รถจักรจึงสามารถวิ่งได้ในเวลากลางคืนและบ่อยขึ้นโดยไม่รบกวนผู้อยู่อาศัยในบริเวณใกล้เคียง นอกจากนี้ การออกแบบอุโมงค์สำหรับรถไฟ EMU ยังง่ายกว่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีระบบระบายควัน แม้ว่าการปรับปรุงอุโมงค์ที่มีระยะห่างจำกัดที่มีอยู่เพื่อรองรับอุปกรณ์เพิ่มเติมที่จำเป็นในการส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังรถไฟอาจทำได้ยากก็ตาม

การควบคุมขบวนรถไฟหลายขบวนถูกนำมาใช้ครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1890 โดยทางรถไฟลอยฟ้าลิเวอร์พูลเปิดให้บริการในปี 1893 ด้วยรถไฟไฟฟ้าหลายขบวนแบบสองตู้^{[ 2 ]}ตัวควบคุมในห้องคนขับที่ปลายทั้งสองด้านจะควบคุมกระแสไฟฟ้าไปยังมอเตอร์บนรถทั้งสองคันโดยตรง^{[ 3 ]}

ระบบควบคุมการขับเคลื่อนแบบหลายยูนิตได้รับการพัฒนาโดยแฟรงค์ สปรากและนำไปใช้งานและทดสอบครั้งแรกบนทางรถไฟยกระดับเซาท์ไซด์ (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของรถไฟชิคาโก 'L' ) ในปี 1897 ในปี 1895 แฟรงค์ สปราก ได้คิดค้นตัวควบคุมแบบหลายยูนิตสำหรับการเดินรถไฟไฟฟ้า โดยต่อยอดจากการประดิษฐ์และการผลิตระบบควบคุมลิฟต์กระแสตรงของบริษัทของเขา ซึ่งช่วยเร่งการก่อสร้างทางรถไฟไฟฟ้าและระบบรถรางทั่วโลก รถแต่ละคันมีมอเตอร์ขับเคลื่อนของตัวเอง โดยใช้รีเลย์ควบคุมมอเตอร์ในแต่ละคันที่ได้รับพลังงานจากสายไฟของรถคันหน้า ทำให้มอเตอร์ขับเคลื่อนทั้งหมดในขบวนรถถูกควบคุมพร้อมกัน

เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น โดยมีระบบไฟฟ้าที่กะทัดรัดและเชื่อถือได้มากขึ้น รถไฟไฟฟ้า (EMU) จึงเริ่มเป็นที่นิยมและเข้ามาแทนที่รถไฟที่ใช้หัวรถจักรลากจูงในหลายเส้นทาง กระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในเส้นทางที่มีผู้โดยสารหนาแน่นและมีรถไฟวิ่งถี่ เนื่องจากข้อดีในการใช้งานของรถไฟไฟฟ้ามีมากกว่าต้นทุนเริ่มต้น

โดยทั่วไปแล้ว รถที่ประกอบเป็นชุด EMU ที่สมบูรณ์สามารถแบ่งตามฟังก์ชันได้เป็น 4 ประเภท ได้แก่ รถขับเคลื่อน รถมอเตอร์ รถขับ และรถพ่วง^{[ 4 ]}รถแต่ละคันสามารถมีฟังก์ชันได้มากกว่าหนึ่งอย่าง เช่น รถขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ หรือรถขับเคลื่อนด้วยกำลัง

• รถจ่ายไฟจะบรรทุกอุปกรณ์ที่จำเป็นในการดึงพลังงานจากโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้ไฟฟ้าเช่นตัวรับกระแสไฟฟ้าสำหรับระบบรางที่สามและแพนโทกราฟสำหรับระบบเหนือศีรษะรวมถึงหม้อแปลงไฟฟ้า
• รถมอเตอร์บรรทุกมอเตอร์สำหรับขับเคลื่อนขบวนรถไฟ และมักจะรวมเข้ากับรถจ่ายไฟเพื่อหลีกเลี่ยงการเชื่อมต่อแรงดันสูงระหว่างรถแต่ละคัน
• ตู้โดยสารขับเคลื่อนมีลักษณะคล้ายกับ ตู้ โดยสารแท็กซี่โดยมีห้องคนขับสำหรับควบคุมรถไฟ รถไฟ EMU โดยทั่วไปจะมีตู้โดยสารขับเคลื่อนสองตู้ที่ปลายทั้งสองด้าน ซึ่งอาจมีทางเดินเชื่อมต่อกันเพื่อให้มีความยืดหยุ่นในการใช้งานมากขึ้น พร้อมทั้งอำนวยความสะดวกแก่ผู้โดยสาร
• รถพ่วง คือรถทุกคัน (บางครั้งอาจต่อพ่วงกันอย่างถาวร) ที่บรรทุกอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการลากจูงหรือพลังงานเพียงเล็กน้อยหรือไม่บรรทุกเลย และมีลักษณะคล้ายกับรถโดยสารในขบวนรถไฟที่ลากโดยหัวรถจักร

ในระบบรางที่สาม โดยปกติแล้วตู้โดยสารด้านนอกจะมีอุปกรณ์รับกระแสไฟฟ้า ในขณะที่ตู้โดยสารด้านในจะรับกระแสไฟฟ้าผ่านการเชื่อมต่อภายในตัวตู้วิธีนี้ช่วยหลีกเลี่ยงเหตุการณ์ "ช่องว่าง" ที่ตู้โดยสารไม่ได้สัมผัสกับรางที่สามและต้องได้รับการช่วยเหลือ สำหรับรถไฟ EMU รุ่นใหม่ที่วิ่งบนระบบไฟฟ้ากระแสสลับเหนือศีรษะ มอเตอร์ขับเคลื่อนมักจะย้ายจากตู้จ่ายไฟไปอยู่ในตู้โดยสารแยกต่างหาก ตู้จ่ายไฟยังคงมีหม้อแปลงและส่งพลังงานที่ต้องการผ่านตัวเชื่อมต่อไปยังตู้โดยสาร วิธีนี้ช่วยกระจายน้ำหนักไปตามความยาวของรถไฟ EMU และลดน้ำหนักบรรทุกสูงสุดของเพลาและค่าใช้จ่ายในการเข้าถึง/บำรุงรักษาทางรถไฟ สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องพิจารณาสำหรับรถไฟที่ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงและอุปกรณ์แปลงอื่นๆ ก็มีน้ำหนักเบากว่า

รถไฟ EMU ส่วนใหญ่ถูกจัดวางเป็น ชุด คู่หรือชุดยาว นอกจากมอเตอร์ขับเคลื่อนแล้ว อุปกรณ์เสริมต่างๆ (เช่น เครื่องอัดอากาศและถังอากาศ แบตเตอรี่และอุปกรณ์ชาร์จ อุปกรณ์กำลังขับเคลื่อนและควบคุม ฯลฯ) จะถูกใช้ร่วมกันระหว่างรถแต่ละคันในชุด เนื่องจากไม่มีรถคันใดสามารถทำงานได้อย่างอิสระ ชุดดังกล่าวจึงจะถูกแยกออกเฉพาะที่ศูนย์ซ่อมบำรุงเท่านั้น สำหรับรถไฟ EMU ที่มีความยาวมาก (8 คันขึ้นไป) มักจะมีระบบกำลังขับเคลื่อนและระบบเบรกสำรองอยู่ในสองส่วนของชุด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดน้ำหนัก

ข้อดีของขบวนรถไฟแบบคู่หรือแบบยาว ได้แก่ การประหยัดน้ำหนักและต้นทุนเมื่อเทียบกับรถไฟแบบเดี่ยว (เนื่องจากลดอุปกรณ์เสริมที่จำเป็นต่อขบวน) ในขณะที่สามารถขับเคลื่อนรถไฟหลายคันพร้อมกันได้ ซึ่งแตกต่างจากรถไฟแบบหัวลากและหัวรถจักร รถไฟ EMU แต่ละขบวนมีห้องควบคุมเพียงสองห้อง ซึ่งตั้งอยู่ที่ปลายสุดของขบวน วิธีนี้ช่วยประหยัดพื้นที่และค่าใช้จ่ายมากกว่าการมีห้องควบคุมที่ปลายทั้งสองด้านของแต่ละตู้ และยังเพิ่มความจุได้มากขึ้น ข้อเสีย ได้แก่ การสูญเสียความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงาน เนื่องจากขบวนรถไฟต้องมีความยาวเป็นจำนวนเท่าของความยาวขบวน และหากตู้ใดตู้หนึ่งเกิดความเสียหาย อาจทำให้ต้องนำรถไฟทั้งขบวนออกจากบริการ

ในบางกรณีที่หายาก รถไฟ EMU สามารถทำงานได้เหมือนหัวรถจักร โดยลากตู้โดยสารแบบผลักและดึงตัวอย่างเช่น รถไฟBR Class 432 ที่ลาก ตู้โดยสารแบบ TCในเส้นทางSouth West Main Line

รถไฟไฟฟ้าหลายตู้โดยสารที่มีชื่อเสียงที่สุดในโลกบางขบวน ได้แก่ รถไฟความเร็วสูง ซึ่งรวมถึง:

• 1964 - ชินคันเซ็น - รถไฟหัวกระสุน
• 1969 - บัดด์ เมโทรไลเนอร์ - บริการ รถไฟเมโทรไลเนอร์สายนิวยอร์ก-วอชิงตันที่เลิกให้บริการไปแล้ว ซึ่งเดิมทีดำเนินการโดยบริษัทรถไฟเพนซิลเวเนียและต่อมาโดยบริษัทแอมแทร็ ก
• 1978 - รถไฟบริติช เรล รุ่น 370 - APT-P
• 1988 - Fiat FS Class ETR 450 - Pendolino
• 2000 - ซีเมนส์ เวลาโร - ไอซี 3
• ปี 2007 - รถไฟ British Rail รุ่น Class 395 / Hitachi A-train - รุ่น Javelin
• 2007 - รถไฟชินคันเซ็นรุ่น CRH2 / E2 ของการรถไฟจีน
• 2008 - FS Class ETR 600
• 2015 - Frecciarossa 1000 / Alstom (การขนส่งเครื่องบินทิ้งระเบิด) Zefiro
• 2017 - รถไฟจีน CR400AF / รถไฟจีน CR400BF
• 2024 - KTX-Cheongryong

รถไฟ EMU ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา หากประสบความสำเร็จ จะช่วยหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการใช้สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะหรือรางที่สามตัวอย่างเช่น รถไฟ Coradia iLintที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนของAlstom ^{[ 5 ]}คำว่าhydrailได้รับการบัญญัติขึ้นสำหรับยานพาหนะทางรางที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน^{[ 6 ]}

รถไฟฟ้าแบตเตอรี่หลาย คัน กำลังใช้งานอยู่ทั่วโลก โดยมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย หลายคันเป็นแบบสองโหมด โดยรับพลังงานจากแบตเตอรี่บนรถและจากจุดรับพลังงาน เช่น สายไฟเหนือศีรษะหรือรางที่สาม ในบางกรณี แบตเตอรี่จะถูกชาร์จผ่านจุดรับพลังงานไฟฟ้าเมื่อใช้งานในโหมดไฟฟ้า^{[ 7 ]}ในขณะที่บางคันใช้ระบบชาร์จเร็วที่ติดตั้งไว้ที่สถานีตามเส้นทาง^{[ 8 ]}หรือวิธีการอื่นๆ เช่นการเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืน^{[ 9 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับ หัวรถจักรไฟฟ้า แล้ว EMU มีข้อดีดังนี้: ^{[ 10 ]}

• อัตราเร่งสูงขึ้น เนื่องจากมีมอเตอร์หลายตัวที่รับภาระเดียวกัน ทำให้กำลังขับรวมของมอเตอร์สูงขึ้น
• การเบรกด้วยระบบต่างๆ เช่นเบรกกระแสไหลวนเบรกแบบรีโอสแตติกและ/หรือเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืนบนเพลาหลายๆ เพลาพร้อมกัน ช่วยลดการสึกหรอของชิ้นส่วนเบรกได้อย่างมาก (เนื่องจากการสึกหรอสามารถกระจายไปยังเบรกหลายๆ ตัวได้) และช่วยให้เบรกได้เร็วขึ้น (ระยะเบรกสั้นลง/ลดลง)
• น้ำหนักบรรทุกต่อเพลาลดลง เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้หัวรถจักรขนาดใหญ่ ส่งผลให้โครงสร้างง่ายขึ้นและราคาถูกลง โดยใช้วัสดุน้อยลง (เช่น สะพานและทางยกระดับ) และลดต้นทุนการบำรุงรักษาโครงสร้างลง
• ลดแรงสั่นสะเทือนของพื้นดิน เนื่องมาจากเหตุผลข้างต้น
• ค่าสัมประสิทธิ์การยึดเกาะต่ำกว่าสำหรับเพลาขับ (เพลาที่มีกำลัง) เนื่องจากน้ำหนักที่ลงบนเพลาเหล่านี้มีน้อยกว่า น้ำหนักไม่ได้กระจุกตัวอยู่ที่หัวรถจักร
• ระบบสำรองที่มีประสิทธิภาพสูง – ประสิทธิภาพการทำงานจะได้รับผลกระทบน้อยที่สุดหากมอเตอร์หรือเบรกตัวใดตัวหนึ่งเสีย
• มีที่นั่งมากขึ้น เนื่องจากไม่มีหัวรถจักร รถทุกคันจึงสามารถติดตั้งที่นั่งได้

เมื่อเปรียบเทียบกับรถไฟ EMU แล้ว หัวรถจักรไฟฟ้ามีข้อดีดังนี้:

• จำนวนอุปกรณ์ไฟฟ้าต่อขบวนรถลดลง ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตและการบำรุงรักษารถไฟลดลง
• ช่วยลดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนในรถโดยสาร เนื่องจากไม่มีมอเตอร์หรือเกียร์อยู่บนโครงล้อใต้ตัวรถ
• มีความยืดหยุ่นในการใช้งานมากขึ้น สามารถใช้ขนส่งสินค้าและผู้โดยสารได้

• รถไฟดีเซลไฟฟ้าหลายตู้
• เครื่องยนต์ดีเซลหลายยูนิต
• ยูนิตไฟฟ้าแบตเตอรี่หลายยูนิต
• รถไฟฟ้าหลายยูนิตของอังกฤษ
• เมมู

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับรถไฟฟ้าหลายตู้ รถโดยสาร และรถรางในวิกิมีเดียคอมมอนส์