国鉄4500形蒸気機関車
車軸配置0-4-4-0(B+B)の飽和式ボイラーを備えるマレー式タンク機関車で、運転室から煙室前端近くまで細長く伸びた側水槽が特徴的である。
その設計、特に4500形のそれは、王立バイエルン邦有鉄道BB II形を基本とし、狭軌のバックゲージに適合するようにボイラー火室部分を細長く設計変更して台枠幅を縮小、これに合わせて運転台などの各部設計を調整したものである。
4500形と4510形はマレー式のため4本の動軸は2軸ずつ前後に分割された各台枠で支持され、前部台枠はボイラーと一体の後部台枠との間に設けられたピボットを支点として揺動あるいは首振りする構造である。このため、動軸数4のD型機相当でありながら、B型機並の急曲線を通過可能である。
ボイラーで発生した蒸気は蒸気ドーム後部に置かれた加減弁を経由した後、一旦直に結合されている後部台枠の前端、ボイラー火室前に置かれた高圧(1次)シリンダーへ導かれ、ここで後部台枠に属する2動軸を駆動した後、その排気がフレキシブルパイプを介して前部台枠へ送られ、やはりその前端に置かれた低圧(2次)側シリンダーで前部の2動軸を駆動し、相対的な位置関係が円弧状にスライドするボイラー煙室との間を特別な継ぎ手を内蔵した排気管経由で煙突から排気を放出、それによって煙管および火室の通風を行う構造である。
4500形は、ドイツのJ.A.マッファイ社が1902年(明治35年)に製造した、車軸配置0-4-4-0(B+B)形のマレー式タンク機関車(製造番号2314)である。1903年(明治36年)に大阪で開催された第5回内国勧業博覧会に高田商会を通じて出展されたもので、納入先が決まっていたものではなかった。ちなみに、同博覧会では鉄道作業局神戸工場製のF1形(後の9150形)や、汽車製造の製番6(台湾総督府鉄道に納入されたA10形(後の230形)の同形機)とともに出展されている。
同博覧会の終了後の1903年8月、官設鉄道の東海道線御殿場 - 沼津、静岡 - 浜松間で試運転が行なわれ、一応の成績を示したものの、官設鉄道は購入せず、日本鉄道が押しつけられる形でこれを購入し、Ma2/2+2/2形(701)とした。日本鉄道は、これを宇都宮庫に配置し、日光線や東北線の黒磯 - 白河間で使用した。同線は輸送量があまり多くなく、25‰の勾配が連続する区間もあって、マレー式タンク機関車の試用には好適な線区であった。
これに興味を示したのは、同様に勾配線区を抱える北海道鉄道(初代)と岩越鉄道であった。北海道鉄道では、日本鉄道が購入したものと同系でやや小型の、しかし動輪径は一回り大きな0-4-4-0形マレー式タンク機関車を1905年(明治39年)に1両(製造番号2407)を輸入し、D1形(11)として、現在の函館本線山線区間で使用した。