К 1860 году железнодорожная сеть России имела протяжённость около 1590 км, а во всём мире насчитывалось почти 108 тыс. км железных дорог, в том числе в США — более 49 тыс., в Великобритании — около 17 тыс., в Германии — около 11 тыс. км, во Франции — 9,5 тыс. км. Из других стран, где в этот период разворачивалось железнодорожное строительство, следует отметить Бельгию, где до 1860 года было построено 1,8 тыс. км железных дорог, Авст ро-Венгрию — 4,5 тыс., Испанию — 1,9 тыс., Италию — 1,8 тыс. км.

Вокзал станции Тверь. Паровоз серии Г (0-3-0). Служащие Николаевской железной дороги. Между 1863 и 1864 гг.

В 1870-х годах строительство дорог оказалось под угрозой. Против решения о прекращении на неопределённое время строительства железных дорог выступил главноуправляющий путями сообщения генерал-лейтенант П. П. Мельников. Он считал необходимым активно привлекать к железнодорожному строительству капиталистов, преимущественно отечественных, но на линиях не первостепенного значения. Успешное завершение сооружения Петербурго-Варшавской и Нижегородской линий способствовало притоку отечественных и русских капиталов. В последующие три года были выданы концессии на строительство 26 линий, среди которых дороги Курск — Киев, Курск — Харьков — Таганрог, Орёл — Витебск.

В 1865 году Главное управление было преобразовано в Министерство путей сообщения, которое, проводя курс на объединение железнодорожной сетью всей территории России, в качестве первостепенных задач определило освоение Донецкого и Криворожского горнорудных бассейнов, выход на Урал, в Сибирь и Среднюю Азию. Строительство предполагалось вести преимущественно за счёт государства. По мере развития железнодорожной сети всё более выявлялась необходимость разработки железнодорожного законодательства. В 1875 году были подготовлены правила и условия перевозки грузов по русским железным дорогам, а также утверждены Министерством путей сообщения Временные правила перевозки пассажиров. В соответствии с ними за проезд без билета пассажиры несли денежную ответственность, а именно подвергались взиманию двойной платы за все расстояния от той станции, где производился последний просмотр билетов, до той, на которой будет обнаружено отсутствие билета. Правила допускали, с дозволения начальников станции, перевозку комнатных птиц и животных (в том числе и собак), в общих пассажирских вагонах. Был составлен перечень опасных предметов, перевозка которых должна производиться с особыми предосторожностями (порох, фосфор, жирные масла и т. д.).

К 1875 году в России было проложено свыше 20 тыс. км железных дорог, к концу XIX столетия длина сети составила 53,2 тыс. км, а вначале 1900-х годов было построено ещё 22,6 тыс. км.

В 70—80-е годы XIX века объёмы железнодорожного строительства в мире продолжали возрастать. В 1880 году наибольшую протяжённость железных дорог в Европе имела Германия — 33 838 км, за ней шла Великобритания — 28 854 км, затем Франция — 26 189 км, европейская часть России (с Финляндией) — 23 429 км и Австро-Венгрия — 19 512 км.

После русско-японской войны финансовые ассигнования в России на нужды транспорта были резко сокращены. Несмотря на то что в 1913 году протяжённость железных дорог составила 58 500 км, этого было недостаточно. Накануне Первой мировой войны транспортная ситуация складывалась не в пользу России. К её западной границе подходило 13 линий железных дорог, из которых двухпутными были только пять. Тогда же Германия, Австрия, Румыния имели 32 железнодорожные линии, проложенные к российской территории, из которых 14 были двухпутными. Русские железные дороги могли подвезти к западным границам 211 поездов в сутки, а дороги противника — 530. Накануне войны был составлен план мероприятий по развитию железнодорожной сети, который по причине недостатка финансов, а также из-за военных действий не был выполнен. Правда, во время Первой мировой войны велось строительство железной дороги к берегам Баренцева моря. За 20 месяцев работа была завершена, и 30 ноября 1916 года состоялось открытие сквозного движения на Мурманской магистрали. Сооружением этой магистрали закончилось формирование основной сети железных дорог в дореволюционный период. Общая протяжённость железнодорожной сети к 1917 году составила 70 260 км. 70 % железных дорог являлись собственностью государства.

Тепловозы и электровозы

Первым тепловозом можно считать вагон-газоход, курсировавший на Дрезденской городской железной дороге в 1892 году. Мощность его двигателя составляла 10 л. с. (7,35 кВт). Немецкий инженер Рудольф Дизель продемонстрировал в 1893 году образец двигателя внутреннего сгорания, на который им в 1892 году был получен патент. В 1897 году Р. Дизель создал первый надёжный двигатель этого типа, который был назван именем инженера. Первый дизель имел мощность 20 л. с. (14,7 кВт), его коэффициент полезного действия был выше, чем у паровых машин, и не зависел от размеров двигателя. Технико-экономические преимущества дизеля нашли широкое применение на транспорте, в частности, в тепловозах.

Первые проекты тепловозов в России появились в начале XX века. В 1905 году инженер Н. Г. Кузнецов и полковник А. И. Одинцов выступили в Русском техническом обществе с докладом о проекте тепловоза с электрической передачей, названного ими «локомотив». Предложенная схема локомотива явилась прообразом тепловоза с электрической передачей, получившей в последующем наибольшее распространение. В 1906 году профессор В. И. Гриневецкий изобрёл оригинальный двухтактный нефтяной реверсивный двигатель, который мог работать без промежуточной передачи и предназначался для применения и на тепловозах. В 1912–1913 годах группой инженеров под руководством В. И. Гриневецкого был разработан проект тепловоза с газовой передачей (проект А. Н. Шелеста). На Ташкентской железной дороге в 1913 году Ю. В. Ломоносовым и А. И. Липецем был разработан проект тепловоза с электрической передачей. В 1916 году был создан проект поездного тепловоза, который выполнили Б. М. Ошурков, Е. Н. Тихомиров и А. Н. Шелест под руководством В. И. Гриневецкого.

Первый магистральный тепловоз был создан в СССР в 1924 году по проекту Якова Модестовича Гаккеля.

Первая железная дорога с электрической тягой появилась в 1879 году. Построил её Вернер Сименс. Длина этой дороги, демонстрация которой состоялась на промышленной выставке в Берлине, составляла 300 м. Электрический локомотив приводился в движение электродвигателем мощностью 9,6 кВт (13 л. с). В том же 1879 году в городе Брейль во Франции на текстильной фабрике Дюшен-Фурье была пущена внутризаводская линия электрической железной дороги протяжённостью около 2 км.

Идея использования электрической энергии для тяги рельсового транспорта в России была практически осуществлена Федором Аполлоновичем Пироцким, который в 1880 году построил рельсовый путь для вагона с электрическим двигателем. В те же годы в США прототип электровоза построил Томас Алва Эдисон.

Электровоз серии ВЛ19, 1932 г.

В 1895 году в США были электрифицированы тоннель в Балтиморе и тоннельные подходы к Нью-Йорку.

В России, несмотря на ряд