蒸気機関車
ドイツのヴィーナー・ノイシュタット社により、1851年のゼメリング・コンテストのために考案された方式。
ドイツは過熱蒸気を早いうちに採用したので低圧でも飽和蒸気のような問題は起きないと保守を楽にするため、あまり圧力を上げずに第二次大戦前でも16気圧付近が上限で戦後の試作機10形の18気圧が最大で、これを手本にした日本も世界的には低圧気味で明治初期のイギリスなどから輸入した機関車で8気圧前後から始まって順次昇圧したが最大で16気圧までにとどまっている(計画では18気圧のものもあった)。試験的なもの(水管式ボイラーを採用していた一部の試作機関車では、ボイラー圧力が100kg/cm超えもあったが実用的に成功したものはない)を除くと高圧が多かったのは蒸気機関車全盛期のアメリカで、黎明期の19世紀中ごろ時点では7気圧とかなり低かったが1893年のNYCの999号(New York Central and Hudson River Railroad No. 999)が12.6気圧、その後他の国で圧力の進化が止まっても上昇を続け、第二次大戦中21気圧、戦後ノーフォーク&ウェスタン鉄道で22気圧を煙管式ボイラーで達している。
A48の煙管と上部にある蒸気溜めと加減弁
過熱式蒸気機関車の煙室、通常の煙管のほかに、上部には煙管の中を通る過熱管が入り込んだ大煙管がある、右端に見えるのが煙突下部
C61 20号機の安全弁
C61 20号機の給水ポンプ
青梅鉄道公園に保存されているD51 452号機の運転室にある各装置類(各部の詳しい説明は画像をクリックしてください)
ユニオン・パシフィック鉄道3985号蒸気機関車(チャレンジャー)
ユニオン・パシフィック鉄道4000形蒸気機関車(ビッグボーイ)
ユニオン・パシフィック鉄道800形蒸気機関車(FEF)
チェサピーク&オハイオ鉄道H8形蒸気機関車(アレゲニー)
ノーフォーク&ウエスタン鉄道J形蒸気機関車
ニューヨーク・セントラル鉄道J形蒸気機関車(ハドソン)
ニューヨーク・セントラル鉄道S形蒸気機関車(ナイアガラ)
USRA 0-6-0
USRA 0-8-0
USRA ライト パシフィック
USRA ヘビー パシフィック
USRA ライト ミカド
USRA ヘビー ミカド
USRA ライト マウンテン
USRA ヘビー マウンテン
USRA ライト サンタフェ
USRA ヘビー サンタフェ
USRA 2-6-6-2
USRA 2-8-8-2
サザン・パシフィック鉄道GS-4形蒸気機関車
ペンシルバニア鉄道K4s形蒸気機関車
ペンシルバニア鉄道T1形蒸気機関車
アメリカ陸軍輸送部隊S160形蒸気機関車
ティムケン1111
リオ・トゥルビオ鉱山鉄道100型蒸気機関車
蒸気機関車の黎明期に存在した。また、1857年、ニールソンが1気筒の小型機を製造し、多くがスコットランドの炭鉱や製鉄所で使用された。
1910年代以降の大型機関車には過熱蒸気を使用するようになった。
ボイラーの上部には蒸気圧が高くなりすぎたときに蒸気を逃がして圧力を下げる安全弁(万が一の故障を考慮して必ず複数が装備される)や、汽笛が装備されている。またボイラー内の水位を維持するために、水槽から新しい水を注水するための給水ポンプやインゼクタ(注水器)の2つが取付けられており、2つのルートからボイラーに水を送り込む仕組みとなっている。両者とも動力源にボイラーの蒸気を使用しているが、後者は蒸気溜からの配管から直接蒸気が送られる。また、ボイラー缶胴内に装備された注水パイプにより、均一に水を噴射させてボイラー内の水温にムラが出ないようにしている。中・大型機では注水の際に低温の水を注水する事でボイラー内の水が温度低下を起こし蒸気圧が下がるのを防止するため、一般に走行中は給水ポンプから給水温め器(蒸気室のシリンダーや補機類で使用された蒸気を引き通して水に熱を伝える熱交換器)を介してボイラーに注水し、走行中や絶気中はインゼクタを使用する(なおインゼクタは冷水でないと給水できないのでこれだけを使う機関車では給水温め器の必要はない)。
動態保存は世界の複数の国で実施されている。日本も含む。
日本国内については動態保存中の蒸気機関車を参照。
石炭および水を機関車本体に搭載する方式、主に小型機が多いが、4100形、4110形、E10形など急勾配線専用の大型機にも採用例がある。小回りが利くなど長所があるが、長距離運転ができないなどの短所がある。
石炭やコークス、重油などの化石燃料、その他薪やガスなどの炭素資源を燃焼させることにより熱エネルギーを発生させ、これによりボイラー内の水を沸騰させて蒸気を得る方式である。蒸気機関車のほとんどがこの方式で、燃料には主に石炭、コークスが用いられる。旧国鉄の制式機では蒸気機関車時代の後期に補助重油タンクを装備し、勾配区間などパワーが必要な際に重油を投入したほか、C59形の127号機が重油のみを燃料とする重油専燃機に改造されたことで知られている。日本国外ではドイツ連邦鉄道がこの方式に積極的であったことが知られ、世界的には重油専燃機がある程度普及した。タイなどの東南アジア各国では薪が多く使われた。変わった例としては、東南アジアの製糖工場で、砂糖の原料となるサトウキビの絞りかす(バガス)を機関車の燃料として用いた例が多くある。
1812年、軌条の側面がラックレールの軌道を走る機関車サラマンカ号を走らせた。
ロシア式E形蒸気機関車(ロシア語版)