複式機関
1896年からウェイマン (Weymann) は分割駆動の3シリンダー2-6-0型を導入した。クランクの角度は120度に設定されており、急勾配のあるスイスのジュラ-シンプロンルートに投入され、最終的に147両を数えた。
鉄道の機関車において、複式機関の主な利点は、より長いサイクルで温度と圧力を変換して効率を上げ、燃料と水を節約して高い出力/重量比を達成できる点である。さらに、トルクが平坦化される結果、多く乗り心地が改善され軌道への影響が少なくなる。急勾配かつ軸重が低い場合、複式機関車が最も現実的な解と考えられたが、最適性能を発揮するには熟練した操作のために各々の機関車に専任機関士を配置する必要が生じ、利便性を下げてしまうことになった。蒸気機関車時代の末期、アンドレ・シャプロンやリビオ・ダンテ・ポルタなど、この分野の研究者もこうした問題に直面した。複式機関車の設計には、熱力学や流体力学の的確な知識が重要であるにもかかわらず、設計者がこれを欠く事が多かったため、過去の設計の多くは最適とは言い難いものとなった。20世紀初頭に製造された機関車で特この傾向が顕著で、必ずしも複式機関特有の問題ではなかったが、長い蒸気流路の途中で温度低下と凝縮が起きやすいこの種の機関で特に影響が大きかった。1929年以降、古い機関車を改造する際、シャプロンは蒸気流を改善し、蒸気温度が下がらないように大型の過熱器を取り付けるなどして、出力と効率性を大幅に、しかも安価に改善した。さらに温度をより一定に保つため、高圧シリンダーと低圧シリンダーの間に再過熱器(リヒーター)とスチームジャケットの付いたシリンダーを試験用の貨物機関車、160 A 1型に取り付けた。再過熱はポルタの改造機「プレシデンテ・ペロン/アルヘンティーナ」でも取り入れられている。単式機関の支持者は、シリンダーを早めにカットオフ(英語版)して少量の蒸気を送ることで、複雑で初期費用の高い複式機関の必要性はなくなると論じ、現在まで続く議論となっている。
1923年にロンドン・ミッドランド・アンド・スコティッシュ鉄道(LMS)が成立した後、構成した会社の機関車の間での比較試験が行われ、ミッドランド鉄道の複式機関車が最も優れていると考えられ、わずかに改良されたLMS複式4-4-0が採用されて1925年から1932年にかけてLMSの急行用標準機関車として245両が製造された。LMSの複式機関車は普遍的に受け入れられたわけではなく、特に旧ロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道の区間ではミッドランド鉄道によって要求された運行方法と密接に関連して好まれなかった一方で、スコットランドでは地域特有の急行用機関車に関する重大な問題の解決法として受け入れられて好まれた。
5両の大型3シリンダー機関車が同じパターンでG.T. グラバー (G.T. Glover) の設計によりベイヤー・ピーコックで1932年にアイルランドのグレート・ノーザン鉄道のダブリン - ベルファスト急行向けに製造された。保存されているものとしては、ミッドランド鉄道の1000形(イギリス国鉄では41000番台)とグレート・ノーザン鉄道87号機がある。
複式機関(ふくしききかん、英語: compound engine)は、蒸気機関の種類の1つで、蒸気を2段階またはそれ以上の多段階に分けて膨張させるものである。