2003年1月7日，随着装载着一节节火车车厢的“粤海铁1号”轮渡铁轨与海口南港码头栈桥铁轨成功对接，中国第一条跨海铁路粤海铁路正式开通。

自从人类登上海南岛的那一天起，联通海峡就成为能人志士追求的梦想。1974年我国组织研究修建琼州海峡海底铁路隧道的问题。1988年7月， 《琼州海峡（桥隧）通道前期研究工作规划提纲》首次提出“琼州海峡通道”概念，并建议从轮渡着手建设通道。1992年11月国家计委批准粤海铁路通道建设项目立项。1998年8月30日，粤海铁路通道项目正式开工，由铁道部、海南省、广东省合资建设，总投资为48亿元，是“九五 ”期间全国铁路重点项目之一。

粤海铁路通道由广东省境内的湛江至海安铁路、琼州海峡跨海轮渡、海南省境内的海口至叉河西环铁路组成，全长345公里。它北起湛江市，纵贯雷州半岛，在海安通过火车轮渡跨越琼州海峡至海口市，再沿海南省西环线，途经澄迈县、儋州市等至叉河车站，与既有线叉河至三亚铁路接轨。其中湛江至海安铁路长139公里，年设计输送能力：货运1100万吨，客车８对；海口至三叉铁路长182公里，年设计输送能力：货运1000万吨，客车９对；先期建造两艘新型客货混装渡轮，可同时载运货车40节(或客车18节)，汽车50辆，旅客1360人，海上运行时间50分钟。

由于琼州海峡“从中作梗”，“两线一渡”便成为粤海铁路的运输特色，即湛（江）海（安）线通过轮渡与岛上铁路线（海口至三亚）连通，由南、北两港和“粤海铁1号”、“粤海铁2号”两艘滚装船组成。每个港口配有铁路栈桥，汽车栈桥和人行栈桥，南北两港间距离为12.5海里，两港间设立宽1500米的专门的航道。

2002年1月湛海线建成投产，前期开办铁路货运业务。2003年1月７日上午10时55分，首列货物列车开下轮渡登上海南岛，这标志着粤海跨海大通道正式开通。2003年12月开办汽车、散客渡海运输业务。2004年12月5日，粤海铁路客运开通，我国铁路史上首对跨海旅客列车（海口－广州）K408/407次正式开行。

2010年岁末，伴随着海南东环高铁开通的喜讯，设备更先进、科技含量更高、舒适性更好的“粤海铁3号”抵达琼州海峡南港码头，为粤海铁路通道的运输带来超过60%的增量。正在天津新港建造的“粤海铁4号”也在2011年3月前后抵达粤海铁路港口。

粤海铁路免除了以往经岛上公路运输、再转海运，再到内地市场的多重运输，既节约了运输成本，又方便快捷。海南岛丰富的热带物产通过这条跨海大道直接运往内地，大量游客和工业原料也源源不断地进入海南岛，大大提升了进出海南的物流量。粤海铁路通道经黎湛铁路北上与湘桂、焦柳、洛湛铁路相连；西行与南昆、内昆等铁路相接；东去可与三茂、京广、京九、广梅汕铁路连接。全国主要城市铁路可直达海南岛，对促进海南省、雷州半岛等地经济发展及其与内地政治、经济、文化交流，加快我国南海海洋资源开发利用，具有十分重要的意义。

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