استفاده از مسیر ثابت که لوکوموتیو بر روی آن راه می‌افتد کار بسیار قدیمی می‌باشد. یونانیان و رومیان ریل‌هایی ساخته بودند که گردونه‌ها در روی آن راهپیمایی می‌کردند و در خرابه‌های معبد سرس و از بقایای راه "آپیان" آثاری به دست آمده که نشان می‌دهد استفاده از ریل‌ها و مسیر ثابت در میان رومیان و یونانی‌ها سابقه داشته است.
ریل های ثابت که بر روی قطعات چوب مستقر می‌شوند در سال 1556 میلادی در آلمان مورد استفاده قرار گرفت و در اوایل قرن 17 در دوره‌ی ملکه الیزابت کارگران آلمانی در انگلستان نیز از ریل‌های ثابت را به انگلیسی‌ها یاد دادند.
در ابتدا ریل‌ها را از چوب و بعد از چدن و پس از آن از آهن چکش نخورده بعد هم از فولاد می‌ساختند. چون چوب الوارها زود از بین می‌رفت و بازار آهن در سال 1767 در انگلستان کساد شده بود و ترجیح دادند که از آهن به جای الوار استفاده کنند (در ریل‌سازی)، تا اینکه ریل‌های آهنی معروف شد، حمل و نقل‌ها آسان‌تر گردید زیرا با ترقیاتی که نصیب ریل‌سازی آهنی شده بود یک اسب به جای ده اسب می‌توانست واگنی را بکشد.
با اینکه ارابه‌ی بخار ساخته شد ولی با استقبال مردم مواجه نشد و مخترعان در حیرت بودند.از گروه مخترعان ارابه و کشتی بخار می‌توان(تره‌وئیک) را نام برد که وقتی دید از ارابه‌ی بخار او استقبال نشده در سال 1804 یک نوع ارابه‌ای بر روی خط آهن اختراع نمود که یک لوکوموتیو واقعی به حساب می‌آمد.
در سال 1808 یک نوع لوکوموتیو به سرعت 32 کیلومتر در ساعت ساخت. معاصران و اطرافیان بدون اینکه این اختراع را آزمایش کنند، آن را بی‌ارزش دانستند و ارابه‌ی اسبی را بر آن ترجیح می‌دادند. سرانجام تره‌وئیک در سال 1833 در پرو تنها و بی‌کس درگذشت. در سال 1813 ویلیام هدلی نشان داد که اگر وزن ترن زیاد باشد یک نوع چسبندگی بین چرخ‌ها و خط آهن به وجود می‌آید که مانع لغزیدن آن خواهد شد. هدلی لوکوموتیوی ساخت که برای کشف معادن زغال مفید بود و چرخ‌های آن مثل امروز دندانه‌دار بود و روی ریل‌های صاف حرکت میکرد.
پس از چندی لوکوموتیوهای متعددی به کار افتادند از جمله لوکوموتیو هدلی و چایمن. تا اینکه عاقبت مردم لوکوموتیو را برای حمل و نقل مورد استفاده قرار دادند. ژرژ استفنسن که پدرش آتشکار معدن بود ، پس از مدتی چوپانی کردن به معدن آمد تا با پدرش کار کند. این نوجوان سخت شیفته‌ی کار بود و مشغول ساختن ماشین بخار شد و به تحصیل نیز پرداخت. در سال 1813 ژرژ استفنسن که در معادن کی‌اینکزرت کار میکرد یک نوع لوکوموتیو شبیه ماشین بخار هدلی ساخت که آن را آقای لرد نامید. در سال 1816 و همچنین در سال 1817 لوکوموتیوی ساخت که در ساعت 8 تا 10 کیلومتر سرعت داشت و 7 تن زغال را به دنبال خود می‌کشید. در هفتم سپتامبر سال 1825 استفنسن یک لوکوموتیو میان استکتون و دارلینگتون به کار انداخت تا قادر به حمل گروه بسیاری مسافر و مقدار زیادی بار بود و در یک ساعت و پنج دقیقه بیست کیلومتر راه می‌پیمود و در بازگشت هم گروه بسیاری سوار آن می‌شدند.
استفنسن از آن پس خودش کارخانه کوچکی برای ساختن لوکوموتیو تأسیس نمود و به دستگاه ماشین در سال 1826 برحسب سفارش خریداران، ساخت و در بین شهرهای دارلینگتون و استاکتون به کار افتاد. سرعت آنها 35 کیلومتر در ساعت بود حتى در سراشیبی سرعتش به چهل کیلومتر هم می‌رسید و 90 تن زغال را حمل میکرد و پس از آن تا سال 1829 شانزده دستگاه لوکوموتیو دیگر هم ساخت و حتى فرانسه هم دو دستگاه از آن لوکوموتیوها را خریداری کرد.
در فرانسه برادرزاده مونگلفیه مارک‌سکن (1876-1876) مدیر و مهندس معدنی بود که دو لوکوموتیو از استیفنسن خریداری کرده بود. این مرد دانشمند و مخترع بود. همین که آن دو لوکوموتیو را دید از کمی سرعت آنها در شگفت شد و ماشین بخار اختراع خود را بر روی یکی از آنها گذاشت و با این اقدام سرعت لوکوموتیو زیادتر شد.
عاقبت هم سرعت لوکوموتیو های استیفنس به 40 کیلومتر در ساعت و ظرفیتی 90 تنی رسید.
در سال 1828 اولین راه‌آهن در امریکا احداث شد. در سال 1836 اولین واگن رختخواب‌دار در پنسیلوانیا ساخته شد. واگن‌ها در اوایل به شکل کالسکه‌های اسبی ساخته می‌شد، اما کم‌کم تغییر یافت تا اینکه در سال 1883 در انگلستان واگن رختخواب‌دار و در سال 1879 اولین قطار رستوران‌دار و در سال 1890 نخستین لوکوموتیو سریع‌السیر به کار افتاد.
تا سال 1853 سرعت لوکوموتیوها بیش از 60 کیلومتر در ساعت نبود تا اینکه توماس‌راسل‌کراسپتون (1816-1888 م) لوکوموتیو جدیدی را اختراع کرد که بیش از 500 اسب نیرو و 100 کیلومتر سرعت داشت. در سال 1858 توسط یک مهندس عالی‌مقام فرانسوی، دستگاه خودکار اختراع شد که آب گرم دیگ را تعویض میکرد و این اختراع مورد پسند و استقبال فراوان قرار گرفت.
در سال 1869 مخترع امریکایی به نام وستینگهاوس (1846- 1914) ترمزی را که با کمک هوای فشرده کار میکرد ساخت و با این اختراع تحول عظیمی در بهره‌برداری بیشتر از لوکوموتیو پدید آمد اختراع دیگری هم به وسیله‌ی اسمیت آلمانی در سال 1898 صورت گرفت که وزن لوکوموتیو را به 100 تن و قدرت‌آن‌ها را به 3500 اسب بخار رساند.
در سال 1865 توسط مهندس سویسی نیکلادینباخ (1817- 1899) راه آهن زنجیری برای عبور از نقاط کوهستانی اختراع شد. خود آن مهندس 5 سال بعد راه‌آهن ریلی را افتتاح کرد و بعد از چندی هم وسایل مهمی را برای جلوگیری از خطرات احتمالی ترن اختراع شد که از جمله توانستند چراغ‌های علامت‌گذاری و دستگاه سوزن‌بانی رابط خود کار را فراهم کنند.پیدایش لوکوموتیو نقش مهمی در زندگی مادی و معنوی انسانها داشت و سطح تولیدات کشاورزی و صنعتی و قوه خرید مردم را بالا برد و از لحاظ اقتصاد و نظامی هم تغییرات مهمی به وجود آورد. به طوری‌که امروزه از نظر حمل و نقل کالا مقام بالاتری را نسبت به سایر وسایل نقلیه به خود اختصاص داده است
تاریخچه راه آهن در ایران
اشاره ای به گذشته راه آهن و اولین لوکوموتیو: نوشته اند اولین لوکوموتیو در سال 1825 م. از کارخانه خارج شد و به عنوان یک وسیله حرکتی فقط بر روی خط آهن حرکت می کند مورد آزمایش قرار گرفت سرعت این لوکوموتیو زیاد نبود و به همین جهت تا سال 1830 میلادی فقط از آن برای کشیدن قطارهای باری استفاده می شد لذا قطارهای مسافری که به سرعت زیاد احتیاج داشتند با اسب حرکت می کردند . اولین قطاری که با لوکوموتیو حرکت کرد در نیوکاسل در مسیر شهرهای استاکتون- دارلینگتون به انگلستان بود که فاصله آن دو شهر 39 کیلومتر بود. این قطار که با لوکوموتیو حرکت می کرد در سال 1825 میلادی این مسیر را طی کرد. این نوع لوکوموتیوها با بخار کار می کردند و دیگ مربوطه به صورت عمودی در آنتعبیه شده بود و اهرمی که به وسیله میله پیستون حرکت می کرد از طریق میله بلندی ، محوری را می چرخاند که قطر آن 240 میلیمتر بود به این ترتیب سرعتی دو برابر سرعت یک فرد پیاده تامین می شد.
این لوکوموتیوها در واقع اولین لوکوموتیوهای اختراعی بودند ولی در طول تارخ این اختراع تکمیل و تکمیل تر شده و با به کارگیری آنها در کشورهای مختلف وایجاد خط آهن کلیه وسایل مربوط به خط آهن اعم از لوکوموتیو، قطار مسافری و باری سیر تکاملی خود را طی کرده اند. به این صورت که لوکوموتیو احتیاج به خط آهن و راه داشته و می بایستی همزمان با پیشرفت اختراع لوکوموتیو راه ارتباطی نیز قابل استفاده‌تر می شد در سال 1830 میلادی در آمریکای شمالی راه چارلستون – گوستا ساخته شد. در سال 1832 در فرانسه راه آهن سنت اتین – لیون به وجود آمد در سال 1835 در آلمان قسمتی از راه نورنبرگ- فورت احداث شد در سال 1837 در روسیه ساختمان قسمتی از مسیر زارار سکسلسکی به پایان رسید و در سال 1838 در اتریش قسمتی از مسیر ایزر فردیناند- نوردبون ساخته شد. در کشورهای دیگر نیز خط آهن به تدریج توسعه یافت.
در ادامه این حرکتهای مثبت در سال 1912 و 1913 موتورهای دزلی روی کار آمدند به طوری که توانستند بزودی جای ماشینهای بخار را بگیرند.
در ایران آن روزگار نیز همزمان با اروپا مقدمات احداث خط آهن فراهم شده است فکر احداث راه آهن از عثمانی تا خلیج فارس ابتدا در سال 1831 م. توسط انگلیسی‌ها مطرح شد و پس از 25 سال لرد پالمرستون و لرد استرانفورد دودکلف آن را تایید کردند و این امتیاز را گرفتند ولی به عللی به مرحله عمل درنیامد. در سال 1903 آلمانی ها امتیاز احداث خط آنکارا تا خلیج فارس را گرفتند که تا سال 1914 طول کشید و به علت اشکال تراشی و اینکه این خط موجب نزدیکی آلمان به ایران می شد و نفوذ اقتصادی آلمان تا هندوستان گسترش می یافت این خواسته آلمان با منافع کشورهای انگلیس و روسیه برخورد داشت. انگلیس خواهان احداث خط آهن جنوب ایران بود و شوروی احداث خط آهن شمال تا خلیج فارس را مد نظر قرار داشت.
ناصرالدین شاه قاجار که خود را با دو حریف نیرومند روبرو می دید به فکر افتاد در این میان از نیروی سومی استفاده کند به همان جهت موجبات تماس با آلمان مقتدر حکومت ( بیسمارک ) را فراهم ساخت و در مورد احداث خط آهن پیامی توسط فجرالدوله به آلمان فرستاد ولی دولت روس و انگلیس با تمهیداتی برای ایران مشکل ایجاد کردند؛ در سال 1872 دولت انگلیس و در سال 1874 دولت روس هر کدام خواستار امتیاز راه آهن در ایران شدند. در سال 1878 نماینده یک شرکت فرانسوی که ساکن استانبول بود امتیاز احداث خط آهن رشت به تهران را از دست ایران گرفت اما این امتیاز نیز به مرحله عملی نرسید . تا اینکه مسیو بواتال امتیاز احداث خط آهن حضرت عبدالعظیم را گرفت و بعدها آن را به یک کمپانی بلژیکی فروخت کمپانی مذکور با سرمایه دومیلیون فرانک دست به کار ساختمان این راه آهن شد که در سال 1888 افتتاح شد.
دومین خط آهن اران با سرمایه یک ایرانی به نام حاج محمد حسین امین الضرب از بندر محمود آباد در کنار دریای خزر تا شهر آمل کشیده شد و جز زیان برای صاحب امتیاز نداشت که متروکه شد.
بعدها انگلیس و روسیه هم چند خط محلی در گوشه و کنار ایران به منظور حفظ منابع خود ساختند راه آهن جلفا به تبریز و همچنین بین صوفیان و شرفخانه در ساحل دریاچه ارومیه توسط روسیه احداث شد.
در جنگ جهانی اول قشون عثمانی خط آهن آذربایجان تا مرند را اشغال و تخریب کردند در همین زمان یعنی در اوایل پاییز سال 1915 خط آهن ماکو را احداث کردند.
انگلیسی ها در سالهای 1918 و 1919 خط آهن زاهدان را که ادامه راه هندوستان محسوب می شد در ایران از مسیر جاوه تا زاهدان را احداث کردند.
در سال 1338 عده ای از رجال ایران جهت تاسیس شرکتی که قادر باشد راه آهنی در ایران احداث کند گرد هم آمدند. این کروه پیشنهاداتی به محلس دادند ولی بی ثمر ماند. تا اینکه این پیشنهاد در زمان پهلوی اول جامعه عمل به خود پوشید.
لذا لایحه احداث راه آهن در 20 دماه 1305 ه.ش منتشر شد و در جلسه 18 دیماه 1305 تصویب گردید و در 4 اسفندماه 1305 قانون اجازه ساختمان راه آهن بین خور موسی و بندر محمره و بندر گز به تصویب مجلس شورای ملی رسید
نخستین لوکوموتیوهایى
نخستین خط آهن ایران، خط آهن طهران به شهر رى بود که در ماه دسامبر سال ۱۸۸۶ میلادى امتیاز آن را یک نفر مهندس فرانسوى به نام «مسیو بواتال» از ناصرالدین شاه قاجار گرفت. آمار آن زمان نشان مى داد که هرسال نزدیک به سیصدهزار نفر به زیارت حرم حضرت عبدالعظیم مى روند. این امر بواتال را به فکر احداث راه آهن تهران شاه عبدالعظیم انداخت. نقطه ابتدایى این خط نزدیک خیابان دروازه خراسان (میدان قیام فعلى) و نقطه انتها نزدیک بقعه حضرت شاه عبدالعظیم بود ومقرر شد او در هریک از این دونقطه عمارتى که به اصطلاح فرانسویها موسوم به «گار» است برپا کند.
بواتال براساس این امتیاز با چندنفر مهندس بلژیکى شرکت راه آهن و ترامواى ایران را تأسیس کرد.
توصیف مراسم افتتاحیه:
درماه دسامبر سال ۱۸۸۸ میلادى بود که ناصرالدین شاه به وسیله درشکه طلایى سلطنتى به اتفاق ملتزمان رکاب به انتهاى شهر حرکت کرد، دراین محل ایستگاه سنگى که داخل آن با قالى و قالیچه و از بیرون پرچمهاى سه رنگ مزین شده بود ساخته بودند.
پادشاه ایران از وسط ایستگاه عبورنموده و در سکوى مسافرین توقف کرد. آنگاه لکوموتیوو چهارواگن که به آن بسته بود و با سبزه و گل و پرچم آن را آراسته بودند در جلو شاه توقف کرد شاه نسبت به سوارشدن درقطار مشکوک و دودل بود، بنابراین بدون این که خود سوار شود به ملتزمین رکاب دستور سوارشدن داد. در حالى که خود شاه روى سکوى مسافرین ایستاده بود لکوموتیو حرکت کردو مسافتى پیش رفت و مجدداً مراجعت کرد و سپس رئیس شرکت ودیگران، شاه ایران را متقاعد ساختند که مسافرت با قطار خطرى ندارد، بنابراین شاه با شک وتردید سوار شد.
قطار آهسته حرکت مى کرد چرا که شاه اجازه تند رفتن را به آن نداده بود. در هر حال پس از نیم ساعت قطار به شهر رى رسید و پس از مختصر توقفى مراجعت کرد در موقع برگشت از لحاظ احتیاط شاه چندنفر و از آن جمله رئیس پلیس را مأمور کرد که پهلوى راننده مراقب او باشند که تند نرود، با این وصف مدت ۲۲دقیقه طول کشید.
> وضع موجود قطارهاى باقى مانده از خط آهن تهران شاه عبدالعظیم
تاریخ دقیق برچیده شدن خط آهن تهران شاه عبدالعظیم مشخص نیست، اما براساس اطلاعات شفاهى این خط در سال۱۳۴۱ به دنبال گسترش و ازدیاد اتومبیلهایى که در مسیر این خط در تردد و حمل مسافر مشغول بوده و از طرفى مخاطراتى که در استفاده ناصحیح از این وسیله توسط مردم انجام و مخاطراتى را که براى بچه ها به دنبال داشته است، این خط جمع آورى مى گردد.
شناسایى و مرمت بقایاى ماشین دودى ها
براساس آنچه از اطلاعات تاریخى قابل استنتاج است تعداد ترن هاى وارد شده در ایران به سال ۱۲۵۶ هجرى شمسى برابر با شش دستگاه بوده است که پنج دستگاه آن مربوط به احداث خط آهن تهران شاه عبدالعظیم و توسط مهندس بواتال وارد ایران شده اند که از این پنج دستگاه مکان۳ دستگاه مشخص است.