miniatuur|250px|Märklin modellocomotief Een modeltrein is een schaalmodel van een trein en de bouw ervan is derhalve een vorm van modelbouw. Het bouwen van modellen van spoormaterieel en spoorwegen is in de loop van de negentiende eeuw ontstaan en werd in de decennia na de Tweede Wereldoorlog een populaire hobby onder meestal mannen en kinderen, die meestal binnenshuis plaatsvond. Het bouwen van treinmodellen en spoorbanen werd steeds geavanceerder en omvattender, resulterend in complete nagebootste modellandschappen en modelsteden, die computermatig bestuurd kunnen worden. Er zijn verschillende schalen, typen en merken ontwikkeld.
Schalen
thumb|Modelbaan in H0-schaal thumb|Märklin modelbaan in H0 met C-rails thumb|Noch modelbaan in H0 met Märklin M-rails Voor modeltreinen worden diverse schaalverhoudingen gebruikt. De meeste schalen hebben een aanduiding in de vorm van een letter, een cijfer of een combinatie daarvan. De grote schalen hebben doorgaans een cijfer, de kleinere een letter. De schaal H0 (wat half nul betekent) vormt een overgang in dit systeem. Smalspoorvarianten van bepaalde schalen hebben vaak een e, f of een m als toevoeging.
De meest voorkomende schaal is H0 (half nul), de verhouding hiervan is 1:87. Daarnaast kent de N-schaal (1:160) veel aanhangers. Wisselstroomsystemen zijn uitsluitend in H0 te vinden. Gelijkstroomsystemen komen zowel in H0 als in de N-schaal voor. Naast genoemde schalen vallen nog de oorspronkelijke 0-schaal te noemen en de kleinere schaal Z. Schaal II of G is verkrijgbaar als tuinspoor dat bestand is tegen alle weersomstandigheden. Een fabrikant van dit tuinspoor is Lehmann Gartenbahn (LGB).
Voor de nog grotere schalen geeft men de spoorwijdte aan in inches ("duim"). Er zijn maten als 3½", 5", 7¼" en nog groter. De maatstaven zijn dan respectievelijk 1:16, 1:11, 1:8. Deze grotere locomotieven kunnen worden aangedreven met verbrandingsmotoren of elektromotoren, maar soms wordt stoom gebruikt die gemaakt wordt in een met kolenstook of gas verwarmde stoomketel. Overigens bestaan ook in spoor II modellocomotieven aangedreven door stoom. Ze zijn aanmerkelijk duurder dan de elektrisch aangedreven modellen. De kleinere schalen zijn over het algemeen alleen leverbaar met elektrische aandrijving.
Ruimte Het is praktisch onmogelijk het werkelijke spoorwegbedrijf realistisch na te bouwen.
De oudste spoorlijn van Nederland, van Amsterdam naar Haarlem, is ongeveer 20 km lang. Op de kleinste schaal T zou hiervoor een afstand van 44 meter nodig zijn. Een boog met een straal van 500 meter heeft op schaal een middellijn van ruim twee meter. Een trein kan een paar honderd meter lang zijn en een perron dus ook, op schaal wordt dat minstens 50 cm.
Om die reden is het commercieel verkrijgbare materieel niet precies op schaal. Een sneltreinrijtuig is korter dan het zou moeten zijn en een modeltrein bestaat meestal uit veel minder rijtuigen dan in het grootbedrijf. Hetzelfde geldt voor de rails: een boog is veel krapper dan in het echt en de wissels maken scherpere hoeken.
Op een dergelijke schaal is het niet interessant een trein, zoals in het grootbedrijf gebeurt, tussen twee stations heen en weer te laten rijden. Men legt een rondlopend spoor aan, meestal ovaal genoemd, waarop een trein rondjes kan rijden.
Tijdperken
Om een indeling in tijdvakken te maken is in 1968 het tijdperken-systeem bedacht. Dit is gebaseerd op de Duitse geschiedenis. Hierdoor is een realistische indeling van treinen, gebouwen, auto's, etc. mogelijk. De tijdperken zijn: I, II, III, IV, V en VI.
Voor de meeste Europese landen, behalve het Verenigd Koningrijk, kunnen de tijdperken kort samengevat worden zoals hieronderVertaling van het hoofdstuk "Epoque" op de webpagina "Débuter en modélisme ferroviaire".
I, van 1835 tot ongeveer 1920:
- ontwikkeling van spoorwegnetten in Europa, voornamelijk onder impuls van regionale commerciële maatschappijen, maar met verbindingen tussen de netwerken met normaalspoor;
- bouw van secundaire spoorlijnen of netwerken met meter- of smalspoorbreedte voor regio's die door de spoorwegen met normaalspoor worden verwaarloosd.
II, van ongeveer 1920 tot de Tweede Wereldoorlog:
- groeperingen en fusies van regionale maatschappijen tot nationale maatschappijen, op instigatie van regeringen of om economische redenen;
- eerste elektrificatieprogramma's.
III, tussen 1945 en de UIC hernummering van goederenwagens et reizigersrijtuigen rond 1970:
- geleidelijke vervanging van stoomtractie door dieseltractie;
- verdwijning van de derde klasse;
- ontwikkeling van de elektrificatie van de spoorlijnen;
- verdwijning van de meeste metrische of smalspoor secundaire spoorwegen.
IV, tussen 1970 en 1990:
- diverse rationalisaties;
- sluiting van lijnen, stopplaatsen en goederenemplacementen;
- modernisering van het rollend materieel;
V, tussen 1990 en 2005:
- invoering van een nieuwe kleurstelling;
- vermindering van het internationale reizigersverkeer;
- ontwikkeling van internationale hogesnelheidsdiensten;
- opkomst van particuliere exploitanten.
VI, na 2005:
- toename van het aantal particuliere exploitanten;
- invoering van de 12-cijferige UIC nummering voor locomotieven.
De Britten hebben een andere indeling. Era: 1 1804 – 1875 Pioneering Era: 2 1875 – 1922 Pre-grouping Era: 3 1923 – 1947 The big four – LMS, GWR, LNER and SR Era: 4 1948 – 1956 British Railways Early Emblem Era: 5 1957 – 1966 British Railways Late Crest Era: 6 1967 – 1971 British Railways Blue Pre-TOPS Era: 7 1971 – 1982 British Railways Blue TOPS Era: 8 1982 – 1994 British Railways Sectorisation Era: 9 1995 onwards – Post Privatisation
Systemen thumb|Een stoomloc op schaal 1:8 bij stoomgroep Turnhout thumb|Detail van een modelbaan in een museum te Bornholm thumb|Modellocomotief afgebeeld in schalen 1, H0 en Z thumb|Doos van Jouef met onderdelen
2-rail- en 3-railsysteem Er zijn verschillende systemen voor de elektrische aandrijving van de locomotiefmotoren die niet door elkaar gebruikt kunnen worden: het 2-railsysteem en het 3-railsysteem. Bij 2-railvoeding zijn de wielen aan een as elektrisch geïsoleerd ten opzichte van elkaar. Via de beide spoorstaven bereikt de stroom de locomotief. Bij 3-railvoeding geschiedt dit via de wielen en een sleepcontact tussen de wielen. Het sleepcontact glijdt over een staaf of een rij puntcontacten tussen de spoorstaven, een derde rail. Dit heeft een cosmetisch nadeel, want bij de echte spoorwegen is er geen derde rail in het midden.Bij gebruik van 3 rails zijn de twee spoorstaven elektrisch van elkaar geïsoleerd of niet. Zijn de spoorstaven geïsoleerd - en dan zijn de wielen ook van elkaar geïsoleerd - dan kunnen twee treinen onafhankelijk van elkaar op hetzelfde spoor rijden. Zijn de spoorstaven niet geïsoleerd, dan is deze mogelijkheid er niet. Er zijn dan echter andere voordelen. Het is mogelijk om treinen met een contactrail te detecteren. Bij zo'n contactrail is een van de spoorstaven over een afstand van ongeveer 10 cm van de andere geïsoleerd. De trein wordt dan gevoed door de niet-geïsoleerde spoorstaaf en via de wielen wordt er een verbinding gemaakt met de geïsoleerde spoorstaaf. De voeding is bij wissels ononderbroken, want er is altijd een doorlopende rail die voeding levert. Bij de andere systemen kan dit probleem verholpen worden door het puntstuk, afhankelijk van de wisselstand, om te polen, maar eenvoudiger is het als het puntstuk geïsoleerd is en de locomotieven zo lang zijn dat ze altijd wel ergens contact maken. Keerlussen en keerdriehoeken zijn zonder extra voorzieningen probleemloos te realiseren.
Met gebruik van bovenleiding kan een extra trein onafhankelijk op hetzelfde spoor rijden.
Gelijkstroom, wisselstroom en DCC Er wordt onderscheid gemaakt tussen gelijkstroom- en wisselstroomsysteem. Bij beide systemen wordt de snelheid van een trein geregeld door de spanning op de baan te variëren. Bij het moderne DCC-systeem is de spanning op het spoor constant. Bij gelijkstroom bepaalt de polariteit in welke richting een trein rijdt. Bij 2-railvoeding zonder bovenleiding is de rechterrail positief en is een frontale botsing onmogelijk. (Wel is het mogelijk dat twee treinen een verschillende snelheid hebben zodat een trein door een andere wordt ingehaald.) Bij wisselstroom bevat de locomotief een relais dat bekrachtigd wordt door kortstondig een hoge spanning (ca. 24 volt) toe te voeren. Het relais keert dan de rijrichting om. De moderne elektronica heeft Digital Command Control (DCC) mogelijk gemaakt. Er wordt nu gereden op wisselstroom (met een hoog vermogen) en opdrachten worden gegeven door de frequentie te variëren. Er kunnen meerdere treinen op hetzelfde spoor rijden: een opdracht die voor een andere trein bestemd is, wordt genegeerd. Er zijn nu mogelijkheden die vanouds ondenkbaar waren. Bijvoorbeeld: Lichten (binnenverlichting, kop- en sluitseinen) kunnen apart bediend worden en blijven ook branden als de trein stilstaat. Ontkoppelen Stroomafnemers omlaag en omhoog (omhoog natuurlijk alleen bij railvoeding, maar bovenleiding is niet meer nodig om een extra trein te laten rijden). Fluiten en andere realistische geluiden.
Rijrichting Er is vaak misverstand over de richting waarin een trein zal rijden. Stel dat een stoomlocomotief vooruit rijdt (met de ketel voor en de tender achter), naar rechts. De locomotief wordt van het spoor genomen en andersom teruggeplaatst. Bij twee rails en gelijkstroom zal de locomotief weer naar rechts rijden, dus dat is nu achteruit. Bij wisselstroom en DCC zal de locomotief weer vooruit rijden, dus dat is nu naar links. Uit het bovenstaande blijkt dat een frontale botsing bij twee rails en gelijkstroom niet mogelijk is.
Andere systemen Er bestaan treinen die op batterijen kunnen rijden. Hierbij is het spoor soms geheel van plastic en er staat geen spanning op de rails. Dit systeem wordt gebruikt bij de startsets voor kinderen. Zo'n startset is goedkoper. Vaak bevatten deze modellen minder scherpe voorwerpen en zijn ze minder gedetailleerd.
Verder bestaan er modellocomotieven die met een stoommachine zijn uitgerust. Men ziet deze alleen op tuinsporen.
Merken Vele merken hebben hun bakermat in Duitsland, Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Frankrijk en Italië. Van oorsprong komen hier bijvoorbeeld de treinen van Märklin, Fleischmann, Trix, Piko, Hornby Railways, Lima en Jouef vandaan. Veel producenten laten inmiddels een deel van hun productie in Oost-Europa en Oost-Azië fabriceren. Een andere trend is dat veel merken zijn overgenomen door enkele grotere fabrikanten. De grootste fabrikanten zijn Modelleisenbahn Holding (met de merken Fleischmann en Roco), Gebr. Märklin & Cie GmbH (met de merken Märklin, Trix en LGB) en Hornby International (met de merken Arnold, Electrotren, Hornby, Jouef, Lima en Rivarossi). Andere grotere merken zijn Brawa, Liliput (overgenomen door Bachmann) en ViTrain. Daarnaast zijn er naast kleinere aanbieders nog Britse, Japanse en Amerikaanse merken, evenals sommige (peperdure) Zwitserse merken zoals HAG, Fulgurex en Lemaco. Minder bekend zijn ESU uit Ulm, NME, LS Models, ACME models. LGB (ook uit Duitsland) levert modeltreinen op wat grotere schaal, 1:22,5 (IIm / G). Nederlandse fabrikanten zijn onder andere Philotrain, PB Models MKmodelbouwstudio, Phildie, THS, Kleinspoor en Artitec. Een Japans merk is Kato.
Op stoomgebied is er een aantal fabrikanten voor 45 mm-spoor, zoals Accucraft (USA), Aster (Japan), Regner (Duitsland), Roundhouse (UK) en Modelbouw Atelier Apeldoorn (Nederland) en als enige voor 00-spoor is Hornby (UK).