鉄道車両の歴史
17世紀の終わり頃から蒸気機関に関するアイデアが出され始め、1698年にイギリスのトーマス・セイヴァリによって初めての蒸気機関である、蒸気圧による揚水機械の特許が取得された。さらに鉱山の排水用として、やはりイギリスのトーマス・ニューコメンにより1712年に初めて実用になる蒸気機関が発明された。この蒸気機関はまだ効率が悪かったため、改良が進められてジェームズ・ワットにより1769年に新方式の蒸気機関が開発された。このワットが改良した蒸気機関がその後広く普及して、産業革命を推し進めていく原動力となった。
蒸気機関を用いて車両を動かそうとするアイデアは古くからあり、フランスのニコラ=ジョゼフ・キュニョーがキュニョーの砲車と呼ばれる蒸気機関で走る自動車を1769年に作って実際に走行させた。また、ワットの助手であったウィリアム・マードックも蒸気自動車の開発を行い、1785年には特許を取得しようとしているが、既に成功して保守的となったワットに妨害されて断念している。
マードックとも関係のあった機械技術者のリチャード・トレビシックは、やはり蒸気自動車の開発に取り組み、ある程度の成功を収めた。その後レールの上を走る機関車の製作に取り組み、1号機は使い物にならなかったものの、1804年2月21日、ウェールズのペナデラン (Pen-y-deren) において2号機の走行試験に成功した。これが世界で初めての蒸気機関車であるとされている。シリンダーは水平に置かれてコネクティングロッドにより大きなフライホイールを通じて2軸の車輪を駆動していた。当時の技術的な制約によりシリンダーは1個しか搭載できず、クランクの死点で機関車が止まってしまうと、人力により死点を外れるまで機関車を移動させなければ再発進できなかった。
川蒸気は川を航行する蒸気船で、広大で道路網が未発達であったアメリカでは最も一般的な交通手段として、鉄道より先に普及した。川蒸気の船室は、オープンサルーン式の客車と同様に、通路の両側に座席が並び、あるいは寝台が並ぶ構成であった。一部においては、川のない区間を隣の水系へ船を移動させるために、その区間にだけ鉄道を敷いて、分解した川蒸気の船室を貨車に載せて運ぶといったことも行われていた。このことから、自然に川蒸気の船室を模した鉄道の客車が普及したのだと考えられている。また、ヨーロッパに比べて階級差別の少ないアメリカでは、全ての乗客が同じ部屋を共有するという考え方に抵抗がなかったともされている。アメリカの広大な未開拓の原野を進む列車は大洋を行く船舶に例えられ、駅で列車を降りれば宿泊や食事のサービスを期待できたヨーロッパと異なり、全てを列車内で自給自足する必要があった。このことが食堂車や寝台車がアメリカで開発された1つの要因として考えられている。
寝台車は、1836年には既にペンシルベニア州で運行を開始していた。当初は暗く狭い劣悪なサービスのものであったが、ジョージ・プルマンの手により大幅に改良されることになった。
1836年にフィラデルフィア・ジャーマンタウン・アンド・ノーリスタウン鉄道の技師長であるヘンリー・R・キャンベルが考案して、翌1837年に実際の機関車が完成した。しかしこの機関車には脱線しやすいという欠点があった。これに対して、ガレット・イーストウィックとジョセフ・ハリソンが1838年に製作した機関車では、動軸の上にイコライザー(釣り合い梁)を取り付けて重量バランスを取り、3点支持とする工夫が入っていた。これにより脱線の確率は大幅に減少し、機関車の性能も向上した。この車軸配置 4-4-0の機関車は「アメリカン型」と呼ばれ、これもまたアメリカ中に広まることになった。
イギリスでは、独立した機関車メーカーも存在していたが、鉄道会社が社内の工場で機関車を製造する例も多かった。これに対してアメリカでは、当初から鉄道会社と機関車メーカーが分かれ、ボールドウィン・ロコモティブ・ワークスのように大きな機関車メーカーが発展した。アメリカで機関車を内製していたのは、ロアノーク工場で製造していたノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道のように例外的な存在である。
また、ヨーロッパでは機関車の台枠として板台枠が主流であったが、アメリカでは棒台枠が主流となるなど、技術的に異なる面が見られた。
アメリカで開発された先台車やイコライザーといった機関車技術の革新は、やがてヨーロッパにもフィードバックされてさらなる蒸気機関車の発展をもたらすことになった。