Sejarah perkeretaapian
Perkenalan tenaga uap

James Watt, rekayasawan mekanik dan penemu Skotlandia, mengembangkan mesin uap buatan Thomas Newcomen, sampai sekarang digunakan untuk memompa air keluar dari tambang. Watt mengembangkan sebuah mesin torak tahun 1769, untuk menggerakkan roda. Meski mesin Watt menggerakkan pabrik kapas dan berbagai sistem mesin industri, mesin tersebut merupakan mesin stasioner yang besar. Tidak mungkin sebaliknya: keadaan teknologi boiler mengharuskan penggunaan uap bertekanan rendah yang bekerja pada ruang hampa di dalam silinder; ini memerlukan kondensor dan pompa udara. Namun demikian, seiring dengan kemajuan konstruksi ketel uap, Watt menyelidiki penggunaan uap bertekanan tinggi yang bekerja langsung pada piston. Hal ini memungkinkan ukuran mesin yang lebih kecil, yang dapat digunakan untuk menggerakkan kendaraan serta mematenkan desain lokomotif uap pada tahun 1784. Pegawainya William Murdoch menghasilkan model kerja kereta uap berpenggerak sendiri pada tahun itu.
Lokomotif uap skala penuh pertama yang dapat berjalan dirakit di Inggris pada tahun 1804 oleh Richard Trevithick, seorang rekayasawan Inggris yang lahir di Cornwall. Lokomotif ini menggunakan uap bertekanan tinggi untuk menggerakkan mesin dalam satu langkah daya. Sistem transmisi menggunakan roda gila besar untuk meratakan aksi batang piston. Pada 21 Februari 1804, perjalanan kereta api bertenaga uap pertama di dunia terjadi ketika lokomotif uap tanpa nama milik Trevithick menarik kereta api di sepanjang jalur trem pabrik besi Penydarren, dekat Merthyr Tydfil di Wales Selatan. Trevithick kemudian mendemonstrasikan lokomotif yang berjalan di atas sepotong rel lingkar di Bloomsbury, London, Catch Me Who Can, tetapi tak pernah diuji coba sebagai lokomotif rel biasa, mengingat mesinnya terlalu berat untuk rel pelat besi cor yang digunakan saat itu.
Lok uap pertama yang sukses secara komersial adalah lokomotif rel gerigi Salamanca milik Matthew Murray yang dibangun untuk Middleton Railway di Leeds pada tahun 1812. Lokomotif dengan dua silinder ini tidak cukup untuk meretakkan rel pinggir, tetapi memecahkan masalah adhesi oleh roda gigi dengan menggunakan gerigi yang dipasang pada sisi salah satu rel. Oleh karena itu, ini juga merupakan jalur rel gerigi yang pertama.
Selanjutnya, dirakit lokomotif Puffing Billy pada 1813 oleh Christopher Blackett dan William Hedley untuk jalur Wylam Colliery, lokomotif pertama yang berhasil beroperasi dengan rel adhesi. Hal ini dicapai melalui distribusi berat pada sejumlah roda. Puffing Billy kini dipamerkan di Museum Sains di London, menjadikannya lokomotif tertua yang masih ada.
Pada 1814, George Stephenson, yang terinspirasi oleh lokomotif awal Trevithick, Murray dan Hedley, membujuk manajer tambang batu bara Killingworth tempatnya bekerja untuk mengizinkannya merakit mesin uap. Stephenson memainkan peran penting dalam pengembangan dan adopsi lokomotif uap secara luas. Desainnya jauh lebih baik daripada karya perintis sebelumnya. Ia merakit lokomotif Blücher, juga lokomotif adhesi roda berflens yang sukses. Pada tahun 1825, ia merakit Locomotion untuk jalur Stockton dan Darlington di timur laut Inggris, yang menjadi kereta api uap publik pertama di dunia, meski menggunakan kuda dan uap untuk tujuan operasi berbeda. Pada tahun 1829, ia merakit lokomotif Rocket, yang memenangkan Rainhill Trials. Keberhasilan ini menjadikan Stephenson sebagai perusahaan pembuat lokomotif uap terkemuka untuk jalur kereta api di Britania Raya dan Irlandia, Amerika Serikat, dan sebagian besar Eropa.:24–30 Jalur KA umum pertama yang hanya menggunakan lok uap sepanjang waktu adalah jalur Liverpool dan Manchester, dibangun pada tahun 1830.
Lok uap terus menjadi lok yang dominan di perkeretaapian seluruh dunia selama lebih dari satu abad.