蒸気機関車
テンダー式機関車のうち、機関車の中央に運転台が位置しているもの。詳細はキャメルバック式蒸気機関車の項を参照。
多種類の燃料が使える。高熱量のものが望ましいが、石炭に限らずおよそ可燃物なら何でも使用可能。石炭以外の例として、石油の豊富なインドネシアなどでは重油、東京ディズニーランドのウエスタンリバー鉄道などでは灯油、軽便鉄道などでは薪、海外では草・バガスなどの例がある。第二次大戦中、燃料が高騰する一方で電力は水力発電で確保できていたスイスでは、蒸気機関車を電気加熱できるよう改造した例もある。
耐用寿命が長い。通常約30年程度。それ以降の運転は大規模な修繕や部品交換(オーバーホール)が必要とされるが、電気機関車やディーゼル機関車に比べて、延命が容易。世界遺産でもあるインドのダージリン・ヒマラヤ鉄道で使用されるイギリス製の蒸気機関車は、最古のもので110年にわたり使用されている。また車体そのものは動態保存が目的だが、車籍を有し現用の電車・気動車と同じ鉄道路線を走行(営業運転)することのできる機関車として、日本のJR九州が保有する58654(8620形)があり、これは1988年(昭和63年)の復活運転以降ボイラーや台枠など多くの部品が交換されているものの、1922年(大正11年)の製造から約90年を経過してなお運行を続けている。さらに正式な鉄道路線ではないものの、博物館明治村で動態保存され施設内で実際に乗車できる客車を牽引する旧名古屋鉄道12号(元国鉄160形蒸気機関車165号)に至っては、ボイラーは1985年(昭和60年)に新製されたものと交換されているが、1874年(明治7年)の製造から130年以上が経過している。
一時的な過負荷では故障しない。戦場における軍用鉄道などではこの利点がある。
煙室は機関車の先頭部分にあり、ボイラー内の煙管を通過した燃焼ガスと蒸気室内のシリンダーでピストンの作動させた蒸気(排気ブラスト)が吐出管を介して入り、その後に上部にある煙突から両者が吐き出される所である。吐出管から勢い良く噴射した蒸気が、上部にある煙突に目がけて流れるため、霧吹きで水が吸い上げられるように、気圧差により内火室からの燃焼ガスを煙管を介して強制的に誘引することにより、内火室への空気流入量が増えて燃焼効率の向上を助ける働きを持っており、これを「ドラフト」という。
模索期の機関車と復水式の機関車ではドラフトに圧縮空気を使用するものもあったが、模索期の米仏にあった車軸からベルトでふいごを動かす装置では勾配(低速になる)でドラフトが弱まるという致命的な問題があったため、蒸気消費量が多くなるほどドラフトが強くなる排気ブラストを使用する方法を変えることはなく、復水式は蒸気を捨てずに水に戻して再使用する以上排気ブラストが使えないことから一部の蒸気でタービンを回してそれで車体前部では排気ブラストに変わってドラフトを起こし、テンダーでは蒸気を冷やして水に戻したが、このエネルギー分の燃料とメンテナンスの手間が増大したので、復水式自体が商業的に成功しなかった。
シールド工法でロンドンの地下鉄を建設した。
詳細は「復水式蒸気機関車」を参照
シリンダーで使用した蒸気を回収し、コンデンサー(凝縮器)で水に戻して再利用する方式。水の便の悪い地域で用いられる。
燃焼室の設置 本来は19世紀の米国で石炭から出るガスと空気をよく混ぜて燃やそうという発想で設けられた仕組みなのでこの名前だが、当時の小さく短いボイラーでは伝熱面積の減少による悪影響の方が大きく、火の粉が逆に出やすくなって一度は廃れ、20世紀になってボイラー大型化に伴う通風の悪化の改善のため復活したものである。 蒸気機関車の燃料として最も望ましい瀝青炭の燃焼時の炎は長く、火室内では収まりきらないので、火室前方に副室を設けこれを燃焼室と呼んだ。燃焼室を設けることにより高温の炎からの輻射熱を十分に吸収でき、効率が向上した。また、燃焼時間が長くなったことにより煤煙の発生が減少し、煙管の詰まりも防がれた。外見から燃焼室の有無を知るには火室の前方にも洗口栓があるかどうかを調べればよい。日本の国鉄では8200形製造時に導入のチャンスがあり、またメーカー側も推奨していたが、通常の火室ですら修繕に悩まされている現状で複雑な腐食箇所が多い火室となるのが欠点とされた。このため、鉄道省の中にも島秀雄のように効果を評価する者がいたにもかかわらず、戦時設計で極限性能発揮が求められたD52形まで採用されなかった。
2つのボイラーを背中合わせに繋ぎ、その下に2組の独立した走り装置を設けた方式。
マレー式と同じくボイラーの下に2組の走り装置を装備するが、2組の走り装置はどちらもボイラーに固定されておらず、完全に独立した首振り構造であり、シリンダーが中央に寄っている点でもマレー式と異なる。
ごく一般的な方式である。2組の気筒(シリンダ)があるため、より円滑な動作が可能である。ロッドが死点に位置して、起動不能となるのを防ぐため、左右の位相は90°ずらされている。日本の国有鉄道においては右側先行が原則であったが、9600形など左側先行の例外も少数ながら存在した。
ギアードロコではV形配置のものも見られる。
車上のボイラーで発生させた蒸気を、蒸気タービンや多気筒式蒸気エンジンに導き電力を発生させ、電気モーターにより駆動する方式である。アメリカなどに存在したが、試作段階にとどまった。一見するとディーゼル機関車のようで、とうてい蒸気機関車には見えないものが存在する。