История развития человеческого общества тесно связана со способами передвижения людей, грузов, предметов и орудий труда. С давних времен при перемещении больших тяжестей использовались деревянные рельсы, которые позднее стали покрываться металлическими полосами. На рубеже XIX в во многих странах получили распространение чугунные рельсы. Под Петербургом в 1769 году была построена особая дорога для перевозки «Камень-грома», ставшего пьедесталом всемирно известного Медного всадника- памятника Петру I. Этот камень весил около 100 тыс. пудов (примерно 1600 тонн). Перевозка камня по суши к заливу осуществлялась на платформе, передвигавшейся при помощи воротов по переносным рельсам, которые укладывались на специально устроенной дороге. Платформа передвигалась по шарам, вложенным в желоба-рельсы. Скорость движения составляла в среднем 40метров в день. Монолит сравнительно быстро доставили к Финскому заливу, а затем на судне-плоту – к месту назначения.
Перевозка тяжестей по рельсовым дорогам постепенно стала внедряться и при строительстве инженерных сооружений. Так, в 1805 году при закладки биржи в Петербурге была устроена чугунная дорога, по которой перевозились гранитные камни с пристани к месту работы. Такие же дороги устраивались при возведении плотин и других гидротехнических сооружений, а позднее и для перевозки гранитных колонн с пристани на Неве к месту их установки во время строительства Исаакиевского собора. Большая роль во внедрении рельсовых путей принадлежала Департаменту водяных коммуникаций, который видел экономическую выгоду рельсового транспорта при строительных работах.
Начальные период становления промышленного рельсового транспорта тесно связан с историей горно-металлургического производства в России. Среди предшественников железнодорожного транспорта (в современном понимании) особое место занимают внутризаводские колейные, рельсовые пути.
В этой связи следует считать, что исходным пунктом, истоком зарождения железнодорожного транспорта явились лежневые, а позже рельсовые железные дороги на горнодобывающих и металлургических заводах- производствах XVIII-XIX веков.
В 1763-1764 годах по проекту и под руководством К.Д.Фролова на Колыванско-Воскресенских заводах были построены рельсово-лежневые пути. На них в качестве рельсов применялись желобчатые чугунные полосы, по которым производилась перевозка руды в вагонетках, приводимых в движение механическим приводом от водяного колеса. Современником К.Д.Фролова и таким же подвижником был механик А.С.Ярцев, построивший в 1788 году чугунную дорогу на Александровском пушечном заводе в Петрозаводске для перевозки грузов между цехами.
Большой вклад в развитие промышленного транспорта внес горный инженер П.К.Фролов. В 1793 году он окончил Петербуржское горное училище, после чего работал на Алтае, где глубоко изучил металлургическое производство и заводской транспорт. Это дало ему возможность стать изобретателем, конструктором и строителем первой в России чугунной дороги с конной тягой. Его проект предусматривал строительство дороги, соединяющей Змеиногорский рудник и Корбалихинский сереброплавильный завод. Чугунная дорога с конной тягой строилась в период с 1806 по 1809 год. Дорога имела многие отличительные признаки современных железных дорог:
-использование рельсов с выпуклой поверхностью катания;
-использование рельсы-шпалы;
-определены основные типы поперечных и продольных профилей земляного полотна;
-наличие искусственных сооружений;
-наличие поворотного круга.
Дорога имела по современным меркам небольшую длину- 1867 метров. Высокий уровень инженерного решения характеризуется рядом следующих данных. Построенный на ней мост эстакада состоял из 17 пролетов, высота опор достигала 11 метров. Основания каждой из опор устраивалось свайными - под каждую опору забивалось 16 свай. Кроме этого были построены ещё один мост, деревянный путепровод, эстакада с поворотным кругом и устройство эстакада для загрузки руды. Ширина колеи дороги была принята 1067 мм. Рельсы применялись двух типов – толщиной 76 и 64 мм рои длине 1,35 мм. Первые укладывались на насыпях, вторые - в выемках. Верхняя часть рельсов в поперечном сечении имела вид эллипса, а окружность колеса - такую же вогнутость, что способствовало более плавному движению и удерживало колеса на рельсах. Стоимость постройки составила 13,7 или 7,6 тыс. рублей на 1 км. П.К.Фролов построил первоклассную для того времени железную дорогу.
Следующее по времени достижение отечественной мысли по созданию рельсовых дорог связно с именем замечательных механиков-самоучек-отца и сына Черепановых-Ефима Алексеевича и Мирона Ефимовича, крепостных заводчиков Демидовых. Ими же был сооружен первый отечественный паровоз или, как назвали его сами изобретатели, «паровая телега», «паровой дилижанс» или «сухопутный пароход» на Урале, на Нижнетагильском металлургическом заводе, в 1833 году они приступили к изготовлению паровоза, а уже с 21 января по 4 февраля 1834 года производили его испытание и пробные поездки. Протяженность первой в России чугунной железной дороги составляла 854 метра (ширина рельсовой колеи 1645 мм). «Паровой дилижанец» двигался по ней со скоростью 13-16 км/ч и вез состав весом 3,3 тонны. Затем Черепановы начали работать над новым более мощным паровозом, который был готов к марту 1835 года. Путь был продлен до рудников - 3,5 км, двигался со скоростью 16 км/ч, перевозил составы грузом до 16 тонн.
В то время, при дешевом крепостном труде, не получила поддержки у правящих кругов такого рода механизация транспортных процессов. Работы по паровозом конструкции Черепановых были прекращены, а путь был разобран.
Во второй половине XVIII века наметились глубокие экономические сдвиги в развитии производительных сил. Промышленность переходила от мануфактурного производства к машинному. Это привело к промышленной революции, промышленному перевороту. Возросшие объёмы производства потребовали новых видов транспорта. В этой связи железной дороги является продуктом, результатом промышленной революции XVIII-XIX веков.
Созданию паровой тяги предшествовали, естественно, как конструкции пути так и разработка специальной силовой установки и подвижного состава в целом.
Примитивные паровые насосы в шахтах использовались уже в середине XVII века. Но универсальное использование парового двигателя могло начаться только после машин И.И.Ползунова и Д.Уатта.
Русский механик И.И.Ползунов в 1763 году разработал, а в 1764 году усовершенствовал проект универсального парового двигателя – первый в мире двухцилиндровой машины непрерывного действия. Ранняя смерть не позволила ему осуществить широкое использование «огненной машины».
Более известен универсальный паровой двигатель англичанина Д.Уатта. В период с 1774 - 1784 им была создана и отработана паровая машина с цилиндром двойного действия, которая сыграла большую революционизирующую роль в переходе от мануфактуры к машинному производству. Универсальность паровой машины Уатта позволили применять ее на любом производстве. Паровой двигатель дал мощный толчок развитию транспорта.
Возникновение железнодорожного транспорта было обусловлено потребностями развивающейся промышленности, торговли, достижением определенного уровня техники, технологии и науки. К концу XVIII века человечество накопило тот объем знаний и опыта, который позволил создать качественно новый транспорт. В то время были уже известны чугунные рельсовые дороги, колесные экипажи и универсальная паровая машина двойного действия. Требовалось только объединить все это в одно целое, что и сделал талантливый английский изобретатель Р.Тривитек, построив в 1803 году первый в мире паровоз, создав для него путь с чугунными рельсами. Это был одноцилиндровый паровоз с громоздкой зубчатой передачей. Однако через несколько дней работы хрупкие чугунные рельсы, не выдержав нагрузки, лопнули. В своей дальнейшей изобретательской деятельности Р.Тривитек пошел дальше этих первых поездок. В 1808 году он соорудил кольцевую рельсовую дорогу в Лондоне и открыл её для поездок посетителей за небольшую плату, паровоз с вагончиком мчался по кругу с небывалой для того времени скоростью- 16 км/ч.
Это был канун строительства первых железных дорог общего пользования.