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  机务段是中国铁路负责机车运用、维护的一线运输单位。2005年3月18日之前,机务段隶属于各铁路分局,一般为副处级单位;此后,机务段直属于铁路局/集团,为处级单位。

  在册职工平均10人对应编制运用1台机车。

  中国大陆铁路系统的机车乘务制度采取如下制度:

  哈尔滨铁路局5个:哈尔滨机务段、齐齐哈尔机务段、牡丹江机务段、佳木斯机务段、三棵树机务段;  沈阳铁路局8个:沈阳机务段、苏家屯机务段、锦州机务段、吉林机务段、通辽机务段、白城机务段、梅河口机务段、大连机务段;  呼和浩特铁路局2个:包头西机务段、集宁机务段;  北京铁路局7个:怀柔北机务段、北京机务段、丰台机务段、天津机务段、唐山机务段、石家庄电力机务段、邯郸机务段;  太原铁路局3个:太原机务段、湖东电力机务段、侯马北电力机务段;  济南铁路局3个:济南机务段、济南西机务段、青岛机务段;  郑州铁路局3个:郑州机务段、新乡机务段、洛阳机务段。  上海铁路局5个:上海机务段、南京东机务段、杭州机务段、合肥机务段、徐州机务段;  武汉铁路局3个:武昌南机务段、江岸机务段、襄阳机务段;  西安铁路局3个:西安机务段、新丰镇机务段、安康机务段;  乌鲁木齐铁路局3个:乌鲁木齐机务段、库尔勒机务段、哈密机务段;  南昌铁路局4个:南昌机务段、福州机务段、向塘机务段、鹰潭机务段;  成都铁路局4个:重庆机务段、贵阳机务段、西昌机务段、成都机务段;  兰州铁路局3个:兰州西机务段、嘉峪关机务段、迎水桥机务段;  南宁铁路局2个:南宁机务段、柳州机务段;  昆明铁路局2个:昆明机务段、开远机务段;  广州铁路集团公司6个:广州机务段、长沙机务段、株洲机务段、怀化机务段、龙川机务段、海口机务段;  青藏铁路公司2个:西宁机务段、格尔木机务段。

  在港铁系统中,只有东铁线设有严格意义上的机务段,即位于罗湖编组站的机车行车室,负责前九铁系统内所有用于工程及大规模车务调动的本务机车(包括CKD0A型内燃机车、ER20型柴油机车等)的运用、维修。此机务段前身设于红磡站,因应沙田至中环线工程而于2012年迁置。而在2010年终止货运及1983年电气化前,「机车行车室」亦分别担当货运及客、货运机车整备。  至于用作担当广九直通车本务机的Re465型电力机车,则配属港铁何东楼车厂,并在该厂进行全部维修。  除此之外,港铁各车厂亦设有小型机务段(一般与轨道工场并置),以停泊调车机车、道碴捣固车及路轨碾磨车。  在组织架构方面,机务段绝大多数是附属于车厂,并归于港铁车务处管辖,当中其最高级负责人员一职统称为「调车场主管」(包括车厂列车主任)。

  在台湾铁路管理局(普速铁路系统)架构当中,各机务段/机厂由管理局辖下的机务处统管,并分为「机厂」、「机务段」及「检车段」三级。机厂负责机车、客车及动车组大架修,而机务段仅提供空间停泊机车、客车及城际动车组,以及进行定修。而在台湾高铁系统,则只设「机厂」(车厂)一级。
机务段是存放、维护、检修铁路机车的单位。出车时,将机车从机务段里调至站场,与将要牵引的列车连接;完成运输任务后,机车从车厢摘下,回段存放检修。机务段的工作通常包括清洗、加油、加水、检修、除尘等,但具体工作也随各地铁路运输规章的规定而有所变化。