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陇海铁路是中国一条从江苏连云港通往甘肃兰州的铁路干线，于1905年起动工，经过40余年的分段建设，至1952年全线建成，目前全长1,759公里，为I级双线电气化线路。陇海铁路是贯穿中国东、中、西部最主要的铁路干线，也是从太平洋边的中国连云港至大西洋边的荷兰鹿特丹的新亚欧大陆桥的重要组成部分。
“陇海铁路”此名称的来由较为特殊。秦始皇统一中国后，将现时甘肃境内的东南地区划分为北地郡和陇西郡，直到元代才新设称为“甘肃”的行中书省，所以甘肃省自古简称为“陇”。“海”实际上代表“海州”，即清代的江苏省海州直隶州（今连云港市）。连云港市于1961年得名，1950年至1961年称为“新海连市”。由于铁路东到海州，西到兰州，所以称为陇海铁路。
汴洛铁路1895年开始勘测。1899年11月，清政府中国铁路总公司督办铁路大臣盛宣怀以“预筹干路还款、保全支路”，呈请清政府批准中国铁路总公司筹款建造汴洛铁路。1903年11月，中国铁路总公司督办大臣盛宣怀代表清政府与比利时电车铁路合股公司代理人卢法尔在上海签订了《汴洛铁路借款合同》和《汴洛铁路行车合同》，以汴洛铁路将来的运营进款和整条线路的资产作为担保承借款项2500万法郎（实际上按9折付给2250万法郎）取得了承办汴洛铁路的权益和把该线接展到西安的承办借款优先权。汴洛铁路公司1904年4月(清光绪二十九年三月)成立。1905年6月起从芦汉铁路郑县车站起，分别向东西两个方向施工。东至开封（汴），西到洛阳，1907年又增借 1600万法郎。1909年12月竣工，1909年1月1日通车，全长183.8公里，有10米以上的钢梁桥37座83孔，以黑石关桥为最长，达333米；洛阳的瀍河桥长55.3米，是当时汴洛铁路在洛阳境内唯一的钢梁桥。此后，政府与公司订立陇海铁路借款合同，本路即包含于内，收归国有。1906年，陕甘官绅王诚羲等人呈请清政府商部修筑陕甘铁路（又名潼兰铁路），当时提出的走向为西安-咸阳-礼泉-乾州-永寿-泾川-平凉-安国镇-安定（定西）-称钩驿-甘草店-金崖-兰州。陇海铁路总公所1913年踏勘时，提出南北两个方案，其中北线即1906年王诚羲提出的走向，因需穿越六盘山，工程困难；南线则为西安-宝鸡-天水-陇西-安定-兰州，除渭河峡谷工程量较大外，其余路段工程较易实施，故最终采用南线方案。:15
1907年9月清政府同意河南自行筹办修建洛潼铁路（洛阳至潼关），全长237.21公里。商办洛潼铁路公司正式宣告成立，打破了比利时向西延伸汴洛铁路的企图。1910年8月开工建设。1912年完成洛阳至铁门段的线路及铁门至渑池段的路基工程后停工。1913年初，洛潼铁路被正式并入陇海铁路干线，划归陇海铁路总公司管理。1913年4月，袁世凯政府宣布把洛潼铁路收归国有。
1912年，北洋政府财政总长周学熙、交通总长朱启钤与比利时白耳义铁路电车公司代表陶普施，在北京签订延伸汴洛铁路开封至徐州段借款1000万英镑。1912年11月2日，交通部督办施肇曾与法国、比利时签订筑路和管理合同。1912年11月20日起，汴徐铁路开始现场选线勘测。1913年3月起，汴徐铁路分别以徐州、开封为东西端点，同时相向施工。1915年5月全线建成，1916年1月正式投入运营。
1925年到海州，1934年到连云港；西段在1927年通到灵宝。灵潼（潼关）段长72公里，将比利时退还庚款的剩余部分作为借款修建，1930年11月开工，1931年12月通车到潼关，潼西（西安）段长131公里，1932年8月开工，1934年12月竣工。西宝（宝鸡）段长173公里，1935年1月开工，1936年12月竣工。1945年到天水。1950年4月修建天水至兰州段，1952年12月19日铺轨至兰州西终点站:586，1953年7月全线通车。
1955年开始兴建郑州、兰州、徐州、西安、宝鸡等枢纽工程；1956-1970年郑州至宝鸡段改建为复线，其中在三门峡水库工程地段还进行了相应的改线；1980年郑州至商丘复线建成。
陇海铁路西段的宝鸡至兰州段508公里电气化改造于1984年4月通车。宝兰段电气化后，机车牵引定数、列车通过对数都有很大提高，并取消了天水限制口。
郑州至宝鸡段680公里电气化改造于1986年12月通车。同时从日本购置6K型电力机车，用于郑宝段电气化牵引。
2000年1月10日，宝兰段新增二线工程始建，东起宝鸡车站东闸口，西至兰州东站西闸口，全长487公里，特大桥22座、大桥67座、隧道108座，桥隧总长106.89公里，占全线总长的 22%。宝兰二线与民国时建成的宝兰一线相比，技术指标有了质的飞跃。2003年6月通车。
徐兰段的电气化改造于2006年8月28日完成。东段的电气化改造于同年12月28日开工。东段西起徐州市，经邳州、新沂、东海，东至连云港市，线路全长223.954km，国铁干线I级，双线，限制坡度0.4%，最小曲线半径500米，到发线长1050米。胶新铁路、新长铁路分别在新沂西、新沂站接轨，形成“十字”交叉。该区段于1994年到1998年增建二线。该区段的电气化改造工程总投资14.3亿元，2006年开工，2009年10月完成。列车牵引定数由4000吨提高到5000吨。旅客列车行车速度由原来的120公里／小时提高到160公里／小时。
2017年12月，陇海线连云港东-连云段增建二线，以满足连云港港连云港区不断增长的货物吞吐量需要。2019年，利用陇海线连云港至连云段的连云港市郊铁路项目开工。
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