由于京張鐵路關溝段坡度達到33‰，普通機車難以勝任，因此詹天佑曾多次寫信給他的美國同學洛德（E·P·Lord）了解美國有無合適機車。信中寫道：“我這里有一項艱巨的工作，此處有長約12英里的鐵路，其坡道幾乎連續為1/30，又無其他線路可選，在這樣的陡坡道上行駛的機車，你生產過沒有？我們的車輛大多為30噸車，有沒有可牽引10輛這樣重車在這種坡道上行駛的機車？希望你告知我關于此種機車的價格情況（當然是蒸汽機車）。軌距為4英尺8英寸半，煤是煙煤，并非硬煤�！�

1907年，詹天佑最終選定從英國北英機車公司購入4臺“復脹式”蒸汽機車，也就是后來命名的馬萊1型蒸汽機車，輪式排列為0-6-6-0�！皬兔浭健闭羝麢C車和普通蒸汽機車的區別在于：機車的每一側都設置兩個氣缸，兩側共4個氣缸，鍋爐產生的蒸汽先進入高壓氣缸做功，之后再進入低壓氣缸兩次做功，之后經過乏汽噴口由煙筒排出。這樣的設計可以充分利用蒸汽的能量。“復脹式”蒸汽機車每個氣缸都連接一組動輪，兩組動輪之間采用非固定連接，減小了機車的固定輪距。因此，雖然這種機車的走行部比較長，但是也能夠在較小曲線半徑的山區線路上行駛。馬萊型蒸汽機車系列都是這種“復脹式”蒸汽機車。

1911年，京張鐵路引入了輪式排列為2-4-4-2的馬萊2型蒸汽機車。由于增加了兩組導輪和從輪，所以這種機車更容易通過轉彎半徑小的線路。此外這種機車設有蒸汽發電機，為機車照明提供電能。有專家考察，這種機車在20世紀50年代還有兩臺在使用。

今天，在八達嶺地區的京藏高速公路進京方向道路沿線，經�？梢钥吹奖茈U車道。在這段長下坡道路上行駛，車輛容易剎車失靈，這時可以駛入避險車道避險。100多年前的京張鐵路線路也有類似的設計，稱為“保險道岔”或“避難線”。這種設計不僅是為剎車失靈的機車準備的，上坡的機車動力不足時，也可退入避難線，待蒸汽充足時，再重新上坡。

1914年，美國機車公司為京張鐵路關溝段專門制造了馬萊3型蒸汽機車。這種型號的機車一共進口了7臺，輪式排列為2-8-8-2。這種機車當時掛于列車尾部，推動列車上山。這樣可以避免車鉤拉斷，同時坐在列車中的旅客還不用吸入機車噴出的煙氣。由于這種機車動力充足，所以不用退入避險線就可以輕松地把列車推上山。

1921年，關溝段迎來了史上最大的“特大號機車”——馬萊4型蒸汽機車。這種機車有粗大的鍋爐和氣缸，其功率比新中國成立后制造的大功率貨運蒸汽機車“前進型”還要大。這種機車特別重，所以被規定只能在京張鐵路南口至康莊之間來回行駛。因檢修原因要駛出該區段時，則必須把煤和水都卸掉，否則會壓壞沿線的橋梁。

上世紀五六十年代，馬萊型蒸汽機車陸續報廢。這些龐然大物報廢之后仍舊在發揮余熱，機車的鍋爐可以作為供暖鍋爐，鍋爐內的煙管也可以作為建筑材料。今天的青龍橋站依然保留著用馬萊型蒸汽機車煙管制成的欄桿。

1984年，南口機務段逐步更換了內燃機車，司機們的工作條件得到了大幅度改善。如今，當年駕駛馬萊機車的“大車”們回憶起那段離地三尺、騰云駕霧的“活神仙”時光，依舊有講不完的故事。

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