17世纪初，法、德交界处的矿井就已开始使用马拉有轨货车。现代火车早在1769年，游人就设计制造出了最原始的“火车”：它有三个轮子，前面有一个装满水的大圆球，不需要沿着轨道行驶。这种“火车”开起来不但慢，而且很难控制方向，当时还撞坏了一片城墙呢！
1781年瓦特制造的蒸汽机问世以后，首先应用于矿井内的排水泵或煤斗吊车上。与此同时，人们也在考虑如何把静置的蒸汽机搬到交通工具上，变成动态的机械。可是，蒸汽机小型化、使车轮在轨道上不打滑、汽缸的排气、锅炉的通风等问题都有待于进一步解决。
英国人理查德·特里维西克（1771～1833）经过多年的探索、研究，终于在1804年制造了一台单一汽缸和一个大飞轮的蒸汽机车，牵引5辆车厢，以时速8公里的速度行驶，这是在轨道上行驶的最早的机车。因为当时使用煤炭或木柴做燃料，就把它叫作“火车”了。
史蒂文森的火车它由一个黑糊糊的火车头和一节装煤炭的车厢组成。火车头上装有蒸汽机，通过燃烧大量的煤炭来产生足够的蒸汽，推动火车前进。有趣的是，当时这台机车，没有设计驾驶座，驾驶员只好跟在车子旁，边走边驾驶。4年后，他又制造了“看谁能捉住我”号机车，载人行驶。可是，由于轨道不能承受火车的重量，机车本身也存在不少问题，行驶时不很安全，在一次运行途中，机车出了轨，就停止使用了。
与此同时，史蒂文森也在积极改进火车的性能，并且取得了很大的进展。1814年，他制造了一辆两个汽缸的、能牵引30吨货物可以爬坡的火车。于是，人们开始意识到，火车是一种很有前途的交通运输工具。然而，当时的马车业主们极力加以反对。1825年，斯托克顿与达林顿之间开设了世界上第一条营业铁路，史蒂文森制造的“运动号”列车运载旅客以时速24公里的速度行驶其间。尽管火车已经加入了运输的行列，但马车仍在铁路上行驶。
到了1829年，曼彻斯特至利物浦间的铁路铺成后，为了决定采用火车还是马车，举行了一次火车和马车的比赛，史蒂文森的儿子改进的“火箭号”获胜。“火箭号”长6.4米、重7.5吨，为了使火燃烧旺盛，装了4.5米高的烟囱。牵引乘坐30人的客车以平均时速22公里行驶，比当时的四套马车快两倍以上，充分显示了蒸汽机车的优越性。于是这条铁路就采用火车了。“火箭号”也成了第一辆真正使用的火车。从这以后，火车终于取代了有轨马车。后世的人们称他为“蒸汽机车之父”。
1879年5月31日，柏林的工业博览会上展出了世界上第一台由外部供电的电力机车和第一条窄轨电气化铁路。这台“西门子”机车重量不到1吨，只有954公斤，车上装有3马力支流电动机。由于机车车身小，没有驾驶台，操纵杠和刹车都装在靠前轮的地方，所以司机只好骑在车头上驾驶。这台“不冒烟的”机车，引起了人们的极大兴趣。但是，电力机车正式进入运输的行列，那是于1881年，在柏林郊外，铺设了电气化轨道。现在，这辆电力机车陈列在慕尼黑德意志科技博物馆内。
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