日本の蒸気機関車史
私鉄の国有化が1907年(明治40年)に完了。産業経済の発展と運輸の疎通により鉄道輸送の伸びは順調で、第一次世界大戦による輸入途絶もあって車輌の国産化が軌道に乗った大正前期までの期間は、鉄道車両の発展のみにとって一つの節目であった。
鉄道が国有化され、全国の主な17の私鉄が編入されて営業キロが7,153 kmの2.8倍に増えた。移管により主力の蒸気機関車の保有は一挙に約2倍の2,305両となり、形式数が187種類にも及び、運用、取扱、保守の合理化を大きく阻害した。そのため部品の標準化が重点的に採り上げられ、次いで新製増備は標準設計車の国産を原則とする方針を確立した。例外的に先進国の技術を導入するため大型旅客機と勾配用機を大量に輸入した。
それまでの鉄道の動力方式は蒸気のみによっていたが、明治中期に京都市電で日本初の電気運転が採用され、その後急速に都市近郊の輸送に普及し始めた。信越線横川 - 軽井沢間(1997年〈平成9年〉に長野新幹線の開業で廃止)の67 ‰急勾配アプト区間は、蒸気機関車運転は低速で牽引定数が小さく、26のトンネル内の煤煙と熱気に悩まされ、抜本的対策が望まれていた。当時は先進国でも本線の電化の実績は少なく、電化の場合は発電所の建設も伴い経済性も低いため、電化に踏み切るのは至難であったが、鉄道院の初代総後藤新平の英断により本区間の電化が採り上げられた。 ドイツから電気機関車を輸入し、火力発電所を横川に設置して1911年(明治44年)に電化開業した。
線路規格の低い軽便鉄道が全国の各地に建設され、機関車は輸入されていたが、やがて国産機関車も採用され、かなり普及した。 しかし利用の少ないための不採算とバスの拍頭により、短期のブームに終わった。
B型テンダー機を旅客用の主力としていたが、列車の編成やスピードアップの要請に応えられなくなったため新しく採用された。軸配置に2Cを選んだのは動輪上重量比率が有利で、イギリスなどで主力機として重用されているなどの理由であった。明治期の弁装置は専らスティブンソン式としていたが、そのころ欧米で普及し始めていた保守性の優れたワルシャート式を採用した。 受注の決まったのは、8800形、8850形、8700形、8900形であった。
戦後にフランス国鉄141R形蒸気機関車の輸入を進め、自国機関車の廃車を進めたたことで効率的な運用をようやく達成している。 こうした運用効率では、逆に国際水準を凌駕しており昭和14年には機関車と乗務員の運行は全面的に別個のものとした。 従業員数と輸送量における諸外国との比較も行われ、昭和13年には100万トンキロ当たりの人員は、アメリカ2.1人、イギリス9.9人、ドイツ5.7人、日本4.7人とすでにモータリゼーションが完了していたアメリカを別格として少人数での運用が可能となっている。 部品の統一も行われ修繕の合理化ができ、修繕日数の短いことでは世界一の折紙が付けられ、修繕サイクルの効率性は1930年代にソビエト連邦から招聘を受けて現地指導を行ったほどであった。これは稼働率低下に悩むソ連が各国の車両修繕状況の調査を行い、日本の修繕体制が世界一と結論を出し、要望したものであった。全般検査に関しては先進国からも高く評価され、1930年代には6日で修繕が完了、その直後に仕業へつけるほどの最高水準を誇った。特にD51形は部分ごとの標準化やユニット化が重視され、このシステマチックな視点は国鉄80系電車から新幹線の開発でも大きく反映され鉄道システム工学の先駆けともいえる存在であった。日本の汽車は世界で最も安全で正確と言われるようになる。過剰とも言える整備への配慮は、戦中の酷使と戦後混乱期に効果を発揮している。蒸気機関車の稼働率は終戦時に70パーセントほどであり、D51形に至っては95パーセントの数値を記録した。