Паровозом называется паровая машина, поставленная на тележку, движущаяся вместе с ней и служащая для перемещения пассажиров или грузов. Первый прибор для передвижения паром был изобретен французским инженером Жозефом Кюньо, представившим в 1769 году проект повозки, «движимой действием водяного пара, образуемого огнем». Повозка эта была деревянная, на трех деревянных колесах — одно впереди и два позади. Она была снабжена небольшим паровым котлом и машиной с вертикальным паровым цилиндром, вращающей переднее колесо, снабженное зубцами. Первые опыты производились на улицах Парижа в 1770 году, но оказались весьма неудачными.
В 1802 году, в Англии, Тревитик и Вивиан запатентовали паровоз, который сохранился до нашего времени. В 1804 г. ими был построен настоящий паровоз, который мог везти поезд с грузом в 10 тонн, со скоростью 7,5 километров в час. Паровоз состоял из горизонтального парового котла на 4-х колесах, с горизонтальным паровым цилиндром, помещенным спереди и скрытым внутри котла. Движение колесам паровоза передавалось от машины при помощи зубчатых колес. В 1829 году компания Ливерпуль-Манчестерской железной дороги объявила конкурс на станции в Рэнгилле за наилучший паровоз. На это знаменитое состязание были представлены 5 паровозов, но из них испытанию подверглись только три, а именно: «Ракета» Стефенсона; «Новость» Бретвета и Эриксона и «Несравненный» Гакворта. Премия была присуждена Стефенсону.
Рэнгилльское состязание имело решающее значение, так как вполне убедило всех в несомненных преимуществах употребления паровоза для скорого передвижения грузов и пассажиров по рельсовому пути. Блестящий успех «Ракеты» был обеспечен одновременным соединением в нем трех условий, существенно необходимых для достижения удачных результатов:
• Принципа сцепления гладких колес с гладкими же рельсами, без зубцов на тех и других, казавшихся прежде неизбежными. Употребление зубцов влекло за собой массу неудобств и делало весьма опасным сколько-нибудь значительное увеличение скорости. Упомянутый принцип сцепления был впервые установлен Блэкетом в 1814-15 годах.
• Выпуска отработавшего в цилиндре пара в дымовую трубу паровоза, для усиления в ней тяги воздуха, способствующей усиленному и более полному горению угля в паровозной топке. Впервые выпуск пара в трубу был применен в 1804 году. Тревитиком в его паровозе, но влияние этого выпуска на тягу в трубе ему оставалось неизвестным.
• Применения трубчатого котла, изобретенного Сегеном во Франции и почти одновременно с ним Бутом в Англии.
Сеген, состоявший инженером и директором Сент-Этьенской железной дороги, взял привилегию на трубчатый котел в конце 1827 года. Помещенные внутри котла металлические трубки, находящиеся в воде и внутренностью своею сообщаемые с топкой и дымовой трубой, весьма значительно увеличивают поверхность нагрева котла, то есть ту поверхность, сквозь которую теплота горения переходит в воду, превращая ее в пар. С увеличением поверхности нагрева большая часть теплоты горения идет на парообразование и сравнительно меньшая часть улетает даром в дымовую трубу. Еще до постройки «Ракеты», произведенной совместно с сыном Робертом, отец его, Георг Стефенсон, имел обширный опыт в построении паровозов.
Дальнейший ход развития паровозов заключался преимущественно в усовершенствовании всех отдельных частей и в выработке специальных типов, наиболее приспособленных к особенностям требуемой от них службы. Существовали следующие типы паровозов: Курьерские, для поездов весом 75-150 тонн, движущихся со скоростью 60-90 км в час; Пассажирские, для поездов 100-250 тонн, со скоростью 35-60 км; Товарные, для поездов 250-700 тонн, со скоростью 20-30 км; Товаро-пассажирские, промежуточные между последними двумя, для скоростей 30-40 км.