miniatyr|Det mest förekommande elloket i Sverige, Rc-loket. Ett lokomotiv, ofta nedkortat till lok, är ett järnvägsfordon avsett att dra tåg på järnväg och som saknar utrymme för gods eller passagerare.
Järnvägsfordon som både har drivmotorer och plats för passagerare och/eller gods benämns motorvagn medan ett lokomotiv som är anpassat för att dra en viss typ av motorvagnståg kan benämnas drivenhet.
Ordet lokomotiv kan härledas från latinska locus, "plats", och motivus, "rörlig".
Typer Indelning efter energikälla Man kan dela in lok i ånglok, ellok och motorlok efter vilken typ av energikälla de utnyttjar.
Ånglok Ånglok är en loktyp som drivs av en kolvångmaskin eller ångturbin. Normalt har ett ånglok en ångpanna som genererar ångan. Denna panna kan eldas med ett antal olika bränsle. De vanligaste är stenkol, olja och ved. Det finns också eldstadslösa ånglok. Dessa lok har en trycktank som innehåller ångan eller tryckluft. Ånga fylls på från ett yttre värmeverk och tryckluft från en kompressor.
Ellok Elektrolok eller ellok drivs av strömmen från en kontaktledning eller strömskena på en elektrifierad järnväg. Genom åren har trefas, likström och enfasväxelström använts allt eftersom motortekniken har utvecklats. I ellok leds strömmen från kontaktledningen till en hastighetsreglering och sedan till traktionsmotorn och slutligen till rälerna som utgör återledare. För att kunna nå spår som saknar kontaktledning har man tillverkat ackumulatorlok och hybridlok. Ackumulatorlok har batterier som man laddar under kontaktledning och som sedan ger strömmen när man kör på spår utan kontaktledning. Hybridlok eller duolok och en kombination av motorlok och ellok.
Diesellok miniatyr|Nohab MY-diesellok, ett licenstillverkat GM-lok
Motorlok eller diesellok är lok som drivs av någon typ av förbränningsmotor, vanligen en kolvmotor, men även olika typer av gasturbiner förekommer. Motorlok delas upp i dieselelektriska, dieselhydrauliska och dieselmekaniska efter hur kraftöverföringen sker. Ett dieselelektriskt lok har en motor som driver en generator som sedan driver elmotorer som driver flänshjulen. Dieselhydrauliska lok har en momentomvandlare som överför kraften till hjulaxlarna. I ett dieselmekaniskt lok överförs kraften med en vanlig växellåda på samma sätt som i en bil.
Efter användningsområde Denna typ av indelning är inte absolut. Man utgår från den typ av användning som loket ursprungligen var tänkt för. De olika järnvägsbolagen har många gånger använt lok till helt andra saker än vad de byggdes till.
Persontåg Persontågslok är högt växlade för att kunna uppnå höga hastigheter. Ofta är de också tämligen lätta för att inte slita på spåret för mycket vid höga hastigheter. Detta leder till att de har lägre dragkraft än godstågsloken.
Godståg Godstågslok är lågt växlade för att kunna dra tunga godståg. De är också ofta tunga för att ytterligare öka dragkraften.
Andra typer av tåg Allroundlok är ett mellanting mellan persontågslok och godstågslok. Det svenska Rc-loket är ett typiskt exempel på denna loktyp. Kombilok är ett lok på både gummihjul och järnvägshjul. En lokomobil är en flyttbar ångmaskin eller tändkulemotor på hjul, från vilken man tog kraft från svänghjulet.
Växling Växellok har två huvuduppgifter. Den ena är att vara dragkraft vid vallväxling och den andra är småkörningar som behövs när man flyttar enstaka vagnar på en bangård eller levererar vagnar till det ställe där de ska lastas eller lossas. Denna typ av körning var vanligare förr. Ska man bara köra en eller ett par vagnar räcker det med små lok. Järnvägsbolagen införde tidigt beteckningen lokomotorer på dessa lok och tillät annan personal än lokförare att köra dem.
Historia De gruvbanor som fanns före 1800-talet använde hästar eller människor som dragkraft.
Ånglokens era miniatyr|E2-ånglok på Skånska Järnvägar på Brösarps station Efter att man hade konstruerat effektiva ångmaskiner, började man också använda dem som kraftkälla på järnvägarna. Det första experimentet med ånglok ägde rum 1804 på banan mellan Penydarra och Abercynon med ett lokomotiv byggt av Richard Trevithick. Ett av William Hedley byggt lok, Puffing Billy kom att bli så framgångsrikt, att det kunde hållas i drift från 1813 till 1862. Den egentlige initiativtagaren till lokomotivdrift på järnväg blev George Stephenson, som 1814 anordnade sådan för järnverket i Killingworth vid Newcastle. Stephenson använde sig där av koppelstänger för att förbättra tågens gång.
1827 uppfanns tubångpannan ungefär samtidigt i Frankrike och England men kom dock först i praktisk användning i Stephensons berömda The Rocket, som vid lokomotivtävlingen 6-12 oktober 1829 segrade över John Ericsson och John Braithwaites Novelty, Timothy Hackworths Sans Pareil och Timothy Burstalls Perseverance.
Persontrafik med ånglok hade börjat redan 27 september 1825 på sträckan Stockton-Darlington, då Stephenson med sitt ånglok kunde befordra 22 personvagnar och 12 kolvagnar i en hastighet av 10 kilometer i timmen. Regelbunden offentlig trafik öppnades 15 september 1830 på linjen Manchester-Liverpool med det av George och hans son Robert Stephenson konstruerade loket Planet.
Tyska lokbyggandets grundläggare var August Borsig, vars första lok 1841 liksom ett byggt av Septimus Norris i Philadelphia var utrustat med främre boggi. Närmast efterföljande lokbyggare var Joseph Anton von Maffei i München, Georg Egestorff i Linden vid Hannover vars fabrik grundades 1846, maskinfabriken i Esslingen am Neckar grundad 1847, Richard Hartmann i Chemnitz och Henschel & Sohn i Kassel grundad 1848.
Det första tenderloket byggdes av Church i Birmingham och första kompoundloket 1874 av Anatole Mallet, vilket dock först efter August von Borries förbättringar fick större utbredning. 1897 insattes det första ångloket med överhettad ånga i snälltågstjänst. 1908 lyckades bröderna Fredrik och Birger Ljungström framställa användbara ångturbinlok.
Från början var ångloken små. De hade sällan mer än två axlar och många gånger bara en drivaxel. Vart efter kraven på järnvägens transportkapacitet ökade, byggde man allt större och snabbare ånglok. Detta medförde att antalet drivaxlar ökade och Stephenson löpaxlar för att inte gångegenskaperna skulle bli för dåliga.
Mot slutet av artonhundratalet infördes överhettare för att öka verkningsgraden. Samtidigt ökade man på antalet cylindrar. Det sista utvecklingssteget som dock aldrig riktigt slog igenom var att ersätta kolvångmaskinen med en ångturbin.
Redan i början av 1900-talet fick ångloken konkurrens av ellok men det som slutligen ersatte ångloken var dieselloket. Under andra halvan av nittonhundratalet kom ångloken att föra en allt mer undanskymd tillvaro och nu finns de endast kvar inom lokmuseum.
Elloken införs miniatyr|Ellok typ D byggt 1925, tillhörande Museiföreningen Östra Skånes Järnvägar I mitten av 1800-talet började man testa att dra vagnar med batteridrivna lok. Dessa blev till verklig järnväg när man gick över till att mata loken med kontaktledning. På grund av att det är lättare att hastighetsreglera likströmsmotorer än växelströmsmotorer så använde man likström i de första eldrivna järnvägarna. Trefasväxelström kom också att användas under en period. När man senare konstruerade seriemotorn löste man problemet med att hastighetsreglera växelströmsmotorer och därmed kom enfas växelström att bli standardlösningen. Nästa stora steg i elloksutvecklingen var när man började använda halvledare under sextiotalet. Till att börja med användes dioder för att likrikta växelspänningen, sedermera tyristorer. Under sjuttiotalet hade motorstyrningstekniken kommit så långt att man kunde använda asynkronmotorer.
Dieselloken ersätter slutligen ångloken miniatyr|Diesellok typ T44. Tillverkades av NOHAB i Trollhättan. Det var i de mindre järnvägsfordonen, exempelvis rälsbussar, dressiner och små växellok som man först använde förbränningsmotorer. ASEA började 1916 tillverka dieselelektriska motorvagnar. Ford byggde om traktorer till lok. Under tjugotalet byggde Lambert Bjurström lok med mekanisk kraftöverföring. Denna princip blev den ledande för lokomotorer men fungerade dåligt för större lok.
Där kom den dieselelektriska kraftöverföringen att bli dominerande i USA. I Tyskland kom man i stället att utveckla den dieselhydrauliska kraftöverföringen. I Sverige kom man att utnyttja dieselhydraulik för medelstora lok medan man använde Efter andra världskriget hade dieselmotorerna blivit så effektiva att de var ett fullvärdigt alternativ till ångloken. Eftersom ångloken dels har låg verkningsgrad och dels kräver två mans bemanning så gav införandet av diesellok ekonomiska vinster. I de nationer som har tillgång till billig olja har dieseldriften tagit över nästan helt och hållet. Inom Europa har de bara tagit över driften på de mindre banorna eftersom de flesta europeiska länderna kan producera el tämligen billigt.
Lokets konstruktion och egenskaper Ett loks konstruktion bestämmer dess egenskaper. Axelföljden påverkar lokets gångegenskaper, dess tyngd ger en gräns för dess dragkraft och var hytterna är placerade påverkar lokförarens sikt.
Axelföljd och gångegenskaper miniatyr|Drivaxel till ett ånglok med en vevsläng för en tredje mittre cylinder. De första loken hade alla axlar direkt infästa i ramverket. Topphastigheten var inte särskilt hög och därför behövde man inte bry sig om gångegenskaperna. Allt eftersom tåghastigheten ökade blev det nödvändigt att se till att loken gick bra på spåret. Ånglok av den vanliga typen går ojämnt på grund av att maskineriet orsakar ett varierande vridmoment på hjulen. För att motverka detta infördes löphjul. Ellok och diesellok med koppelstänger har inte problemet med att drivningen orsakar varierande vridmoment men istället resulterar tyngden av koppelstången och motvikter vibrationer så behovet av löpaxlar kvarstår men är inte lika stort. Boggielok löser dessa vibrationsproblem men i stället blir slirningsproblem större. Koppelstången gör att alla drivhjul måste rotera med samma hastighet. En motorboggie tenderar att resa sig vid pådrag på grund av motorns vridmoment vilket leder till att den främre axeln i en boggie har lättare för att slira än de bakre. Detta löser man med den elektroniska styrningen.
Kurvtagningsegenskaperna blir sämre ju längre den stela axelkonfigurationen är. Alltså går ånglok med många kopplade axlar sämre i kurvor än boggielok. Axelföljden påverkar också dragkraften eftersom lokets axeltryck på de drivande axlarna ger den maximala dragkraften. Använder man löpaxlar så reducerar man alltså lokets dragkraft. Dessutom påverkar axelföljden dragkraften på ett indirekt sätt genom gångegenskaperna eftersom dåliga gångegenskaper ökar risken för slirning. Ånglokens slingrande gång resulterar i att drivhjulsytan måste ta upp dels ångmaskinens moment och dels ett moment kring lokets lodaxel. Detta minskar den friktion som finns tillgänglig för framdrivningen.
En motorboggies resning minskar också den maximalt användbara dragkraften om inte axelomlastningen kompenseras. En asynkronmotors vridmoment beror på skillnaden av rotorns varvtal och den drivande spänningens varvtal. Om en sådan motor slirar skulle vridmomentet noll eller till och med negativt. Detta utnyttjas för att kontrollera slirning.
Hytt miniatyr|Växellok av typen Z70 i Sundsvall. De äldsta loken hade inga förarhytter. När man ökade hastigheterna monterade man allt bättre skydd för personalen. Slutligen blev skydden till en heltäckande hytt. Ånglok har huvudsakligen haft hytten placerad i bakre ändan av ångpannan och därmed framför tendern. Men det har funnits lok med hytten placerad såväl framför ångpannan som ovanpå den.