国鉄D51形蒸気機関車
蒸気機関車の代名詞でもあったD51形は、日本国内に限っても2021年現在2両(200・498号機)が本線で運行可能な状態で動態保存中、それ以外にも100両以上が全国各地の鉄道博物館やその他博物館、公共施設、学校、公園などで保存されている。なお、そのうち1・187・200・488・745号の5両は準鉄道記念物に指定されている。
国有鉄道発注車は、全部で1,107両である。その製造の状況は、次のとおりである。
1935年度(23両) 川崎車輛(13両):D51 1 - 13(製造番号1643 - 1655) 汽車製造(10両):D51 14 - 23(製造番号1371 - 1380)
1936年度(25両) 川崎車輛(14両):D51 24 - 37(製造番号1738 - 1742・1783 - 1791) 汽車製造(5両):D51 38 - 42(製造番号1451 - 1455) 日立製作所(6両):43 - 48(製造番号813 - 818)
1937年度(52両) 川崎車輛(27両):D51 49 - 67・71 - 78(製造番号1807 - 1819・1824・1825・1828 - 1831・1890 - 1897) 日立製作所(3両):D51 68 - 70(製造番号868 - 870) 汽車製造(17両):D51 79 - 85・91 - 100(製造番号1532 - 1538・1560 - 1569) 浜松工場(5両):86 - 90(製造番号19 - 23)
1938年度(127両) 汽車製造(6両):D51 101 - 106(製造番号1570 - 1575) 川崎車輛(14両):D51 107 - 120(製造番号1932 - 1945) 日立製作所(27両):D51 121 - 133・173 - 186(製造番号990 - 1002・1040 - 1053) 日本車輌製造(39両):D51 134 - 172(製造番号594・595・660 - 696) 大宮工場(8両):D51 187 - 194(製造番号1 - 8) 浜松工場(8両):D51 199 - 206(製造番号24 - 31) 鷹取工場(7両):D51 211 - 217(製造番号1 - 7) 小倉工場(7両):D51 220 - 226(製造番号16 - 22) 長野工場(3両):D51 229 - 231(製造番号1 - 3) 土崎工場(2両):D51 232・233(製造番号1・2) 郡山工場(3両):D51 234 - 236(製造番号1 - 3) 苗穂工場(3両):D51 237 - 239(製造番号1 - 3)
1941年度(79両) 鷹取工場(6両):D51 501 - 505・690(製造番号29 - 34) 大宮工場(2両):D51 516・517(製造番号29・30) 浜松工場(5両):D51 531 - 534・685(製造番号60 - 64) 小倉工場(4両):D51 544 - 547(製造番号42 - 45) 土崎工場(1両):D51 554(製造番号9) 苗穂工場(1両):D51 563(製造番号12) 日本車輌製造(25両):D51 622 - 631・670 - 684(製造番号932 - 941・995 - 1000・1020 - 1028) 三菱重工業(17両):D51 635 - 641・660 - 669(製造番号326 - 332・336 - 345) 日立製作所(18両):D51 642 - 659(製造番号1460 - 1477)
1942年度(112両) 浜松工機部(12両):D51 686 - 689・819 - 826(製造番号65 - 76) 鷹取工機部(9両):D51 691 - 694・831 - 835(製造番号35 - 43) 日立製作所(33両):D51 695 - 727(製造番号1669 - 1668・1679 - 1691) 日本車輌製造(12両):D51 728 - 739(製造番号1130 - 1141) 川崎車輛(20両):D51 748 - 767(製造番号2692 - 2701・2718・2719・2725 - 2728・2763 - 2766) 汽車製造(13両):D51 773 - 785(製造番号2256 - 2261・2282 - 2286・2303・2265) 三菱重工業(13両):D51 791 - 803(製造番号360 - 372)
戦後、軍需貨物輸送の事実上の消滅と食糧難に起因する買い出し等による旅客の激増により、戦時中とは貨客の輸送需要が完全に逆転した。これに伴い、戦時中に最優先で量産されていた車齢の若い貨物用機関車が大量に余剰を来す一方で、旅客用機関車は1942年以降製造されておらず、1946年から1947年にかけて急遽C57形32両とC59形73両が製造されて不足が補われ、以後も順次旅客用機関車を増備して旺盛な旅客需要に対応することが計画されていた。実際にもC57・59両形式の追加生産が継続的に実施されており、1948年の段階で機関車メーカー各社は大量の仕掛品在庫を抱えていた。
だが、その後は預金封鎖が断行されるほど逼迫していた政府財政に起因する予算凍結が実施され、国鉄は機関車の自由な新規製造が不可能な状況に陥った。そのため、なおも不足する旅客用機関車を確保すべく、1948年にGHQ側担当将校デ・グロートの助言に従い、本形式のボイラーを活用し、C57形相当に従輪1軸を追加した軸配置、すなわちC57形のパシフィックからC60形やC62形と同様のハドソンとすることで重量増に対応する走り装置と組み合わせた、C61形旅客用機関車が33両製造されている。新規製造ではなく、書類上改造扱いだったため、予算会計上の規制を回避できた。既に車籍が存在していれば、実際には完全な新製であっても書類上「改造」とすることで会計監査上の指弾を免れうる、といういかにも官僚主義的なこの回避策は、戦前の統制経済初期段階から地方私鉄では車両確保の常套手段と化していた方策である。
量産を進める段階で国内情勢が戦時体制へと突入し、貨物機である本形式に対する需要が非常に大きくなったため、国内の大型機関車メーカー5社と国有鉄道の工場(工機部)のうち8工場が製造に参加し、1936年から1945年(昭和20年)までの間に1,115両もの多数の車両が製造されることとなった。そのうちの8両については、国有鉄道の発注ではなく、私鉄の戦時買収や南樺太の内地化に伴い鉄道省へ編入されたもの、外地向けのものが戦況の悪化に伴う制海権喪失により発送できなくなり、国有鉄道籍を得たものである。また、955 - 1000は欠番となっているが、戦時型を1001から付番し番号で区別したためである。そのため、国有鉄道所有機のラストナンバーは1161である。
これらの他、戦前から台湾総督府鉄道向けに製造されたものが32両(1944年製の5両は、一時的にD51 1162 - 1166として借入使用された)、戦後にソビエト連邦サハリン州鉄道向けに輸出されたものが30両、国連軍に納入されたものが2両、さらに1951年に台湾鉄路管理局向けに輸出された5両が存在する。これらを合わせると、D51形は1,184両製造されたことになる。
全長短縮により部品が後方に設置されたことに加え、ボイラが計画重量よりも軽く仕上がったことが原因であった。なお空転の原因は、元乗務員の座談会では自動リバー(動力逆転機)が空気作動のため少し動かしたつもりが大きく変わってしまうこととされ、国鉄の鉄道技術発達史にはシリンダけん引力(Cylinder power)に対する粘着力(Adhesion)の割合が、D50より小さいため操縦に慣れるまで好まれなかったと書かれており動軸重の配分については触れられていない。
ナメクジ形は、構造上汎用形の集煙装置が取り付けられないため、配置が区別されており、標準形と同仕様へ改造された例も見られる。なお、この呼び名は当初は鉄道ファンの間での通称だったが、後には初期形D51を区別する呼称として国鉄内部でも用いられた。その後、山口線で蒸気機関車運転の復活が決定された際、D51 1が復活予定候補に挙がったが、集煙装置が取付不可だったために予定機から外された経緯がある。結局、C57 1とC58 1が運用されたが、同形式の集煙装置の図面がなかったことから、標準形D51用の長野工場(現・長野総合車両センター)式集煙装置が搭載された。
D51 1161 日本窒素より購入。
海南島の日窒興業石碌鉄道で使用するため日本車輌製造本店で製造されたものの、海軍の敗退で制海権が失われ、発送できなくなったものを国鉄が購入した。戦時形であり、D51形全体で見ても唯一の1945年製(製造番号1373)で、鉄道研究者の実見により、工作方法がより簡素化されていたのが確認されている。
もっとも、この方式は動力近代化の方向性が定まってからの改造のためか他車には波及せずに終わっている。ただし、D51 65はその後奈良機関区から吹田第一機関区へ転じ、吹田操車場の入換機として、比較的長期にわたりこの仕様のままで運用された。なお、この軸重可変の思想は本形式の後継車となったDD51形において形を変えて日の目を見ている。
その他にもD51形は使用線区の事情に応じて様々な改造が施され、北海道や東北地方では寒冷地対策として、運転室特別整備工事と称する開放形運転台から乗務員扉の付いた密閉形運転台への改造が実施され、品質の悪い石炭を常用する常磐線で運行されていた水戸、平機関区配置のD51 112・121・123・248・313・381・389・411・503・551・645・647・672・695・821・914・931・946・1024・1068の20両には1仕業での投炭量が4 - 5トンを超過していたことから、機関助士の2人乗務を避けるべく自動給炭機(メカニカルストーカー)を追加搭載、長野では砂撒き管の増設が行われている。その他にも重油併焼装置やATS用発電機の設置、副灯の設置、キャブの屋根の後方への延長、運転室左右の前面部への旋回窓の設置、さらには変形(切り取り式)デフや集煙装置(変形デフや集煙装置の形状は担当工場ごとに細かく異なる)の装備、誘導通風装置(ギースル・エジェクタ)の取り付けなど、変化のバリエーションは多い。