由于京张铁路关沟段坡度达到33‰，普通机车难以胜任，因此詹天佑曾多次写信给他的美国同学洛德（E·P·Lord）了解美国有无合适机车。信中写道：“我这里有一项艰巨的工作，此处有长约12英里的铁路，其坡道几乎连续为1/30，又无其他线路可选，在这样的陡坡道上行驶的机车，你生产过没有？我们的车辆大多为30吨车，有没有可牵引10辆这样重车在这种坡道上行驶的机车？希望你告知我关于此种机车的价格情况（当然是蒸汽机车）。轨距为4英尺8英寸半，煤是烟煤，并非硬煤。”

1907年，詹天佑最终选定从英国北英机车公司购入4台“复胀式”蒸汽机车，也就是后来命名的马莱1型蒸汽机车，轮式排列为0-6-6-0。“复胀式”蒸汽机车和普通蒸汽机车的区别在于：机车的每一侧都设置两个气缸，两侧共4个气缸，锅炉产生的蒸汽先进入高压气缸做功，之后再进入低压气缸两次做功，之后经过乏汽喷口由烟筒排出。这样的设计可以充分利用蒸汽的能量。“复胀式”蒸汽机车每个气缸都连接一组动轮，两组动轮之间采用非固定连接，减小了机车的固定轮距。因此，虽然这种机车的走行部比较长，但是也能够在较小曲线半径的山区线路上行驶。马莱型蒸汽机车系列都是这种“复胀式”蒸汽机车。

1911年，京张铁路引入了轮式排列为2-4-4-2的马莱2型蒸汽机车。由于增加了两组导轮和从轮，所以这种机车更容易通过转弯半径小的线路。此外这种机车设有蒸汽发电机，为机车照明提供电能。有专家考察，这种机车在20世纪50年代还有两台在使用。

今天，在八达岭地区的京藏高速公路进京方向道路沿线，经常可以看到避险车道。在这段长下坡道路上行驶，车辆容易刹车失灵，这时可以驶入避险车道避险。100多年前的京张铁路线路也有类似的设计，称为“保险道岔”或“避难线”。这种设计不仅是为刹车失灵的机车准备的，上坡的机车动力不足时，也可退入避难线，待蒸汽充足时，再重新上坡。

1914年，美国机车公司为京张铁路关沟段专门制造了马莱3型蒸汽机车。这种型号的机车一共进口了7台，轮式排列为2-8-8-2。这种机车当时挂于列车尾部，推动列车上山。这样可以避免车钩拉断，同时坐在列车中的旅客还不用吸入机车喷出的烟气。由于这种机车动力充足，所以不用退入避险线就可以轻松地把列车推上山。

1921年，关沟段迎来了史上最大的“特大号机车”——马莱4型蒸汽机车。这种机车有粗大的锅炉和气缸，其功率比新中国成立后制造的大功率货运蒸汽机车“前进型”还要大。这种机车特别重，所以被规定只能在京张铁路南口至康庄之间来回行驶。因检修原因要驶出该区段时，则必须把煤和水都卸掉，否则会压坏沿线的桥梁。

上世纪五六十年代，马莱型蒸汽机车陆续报废。这些庞然大物报废之后仍旧在发挥余热，机车的锅炉可以作为供暖锅炉，锅炉内的烟管也可以作为建筑材料。今天的青龙桥站依然保留着用马莱型蒸汽机车烟管制成的栏杆。

1984年，南口机务段逐步更换了内燃机车，司机们的工作条件得到了大幅度改善。如今，当年驾驶马莱机车的“大车”们回忆起那段离地三尺、腾云驾雾的“活神仙”时光，依旧有讲不完的故事。

本文图片由杨溪提供