関節式機関車（かんせつしききかんしゃ、）は、通常主台枠に対して相対的に動くことのできる1つかそれ以上の走行装置の付いた蒸気機関車のことを意味する。これは全長の長い機関車が急カーブを走行できるようにするためのものである。関節式機関車は一般的に、森林鉄道、産業用鉄道、山岳鉄道などの急曲線のある路線で用いられ、あるいは標準的な曲線のある鉄道において非常に大きな機関車を走らせるために用いられる。関節式機関車は多くの国で使用されているが、ヨーロッパの狭軌鉄道でとても一般的である。最大のものはアメリカ合衆国で開発されたユニオン・パシフィック鉄道4000形蒸気機関車（通称ビッグ・ボーイ）や車輪配置 2-6-6-6（アレゲニー）のH-8型で、これは蒸気機関車として史上最大のものでもある。関節の方式には多くの異なったものがある。このうち、マレー式機関車とその単式の派生形がもっとも多く、これに次いでイギリスでほとんど製造されてヨーロッパやアフリカで広く用いられたガーラット式機関車があり、そしていくらかのギアードロコの方式があってこれは森林鉄道、鉱山鉄道や産業用鉄道で広く用いられた。他の多くの形式はわずかの成功しか収められなかった。以下に主要な関節式蒸気機関車の種類を示す。他にも多くの種類がある。関節式と類似の機能を持つものとして2両の通常型タンク式蒸気機関車を背中合わせに連結した双合式（ツヴィリングスロクス、Zwillingsloks）がある。ドイツ国鉄の、スイス連邦鉄道のCe 6/8 II形、アメリカのミルウォーキー鉄道のEP-2型などは、ガーラット式と同じように2つの走行装置の各々に載せられた車体と、両方の走行装置をまたいで載せられた車体を備えている。フェッロヴィーエ・デッロ・スタート（イタリア国鉄）のクラスE626やニュージーランドのは、2車体が連接式台車を共有する。大部分の電気機関車・ディーゼル機関車はフェアリー式蒸気機関車やマイヤー式蒸気機関車と同様に複数の動力ボギー台車の上に車体を載せる構造であるが、これらは関節式と呼ばれない。

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