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鐵路機車（或稱作火車頭、機關車、機車頭）是一種用來提供鐵路列車動力的鐵路車輛。英語中“鐵路機車”一詞是“locomotive”；這字來自拉丁文。 “loco”在拉丁文中有著“從某地”之意，是“locus”的離格--“place”（地方）；這字和中世紀的拉丁詞“motivus”（產生運動causing motion）合併起來，就是“locomotive”。 “locomotive”一字也是英語中“locomotive engine”的簡寫，首次使用是在十九世紀初，用以分別可動的和固定式蒸汽引擎。

一輛鐵路機車本身並不包含載重量，而它惟一的作用就是在軌道上拉動列車。 [1]現時有些列車已包含自力推進、能載重的車組；但它們按常理來說不會被視為“鐵路機車”，而是被形容為“動力分散式列車”、“動車組”等。這種自力推進的列車常被用作客運列車，而這情況變得越來越普遍；但用在貨運列車的情況則較罕見(例子包括貨運快車）。能拉動一列無動力列車的車輛不一定被視作“鐵路機車”，因為它們可能有著載重空間，或是很少會脫離它們的列車（這是“動車組動車”）

傳統來說，鐵路機車會在前面拉動列車。在北美洲以外的地區，前拉後推式列車越來越常見。在一列“前拉後推式”的列車裡，一輛鐵路機車在最前面拉、另一輛則在最後面推，使列車前進；後面的機車由最前面的機車控制。這種前進方式通常不適用於北美洲的鐵路系統；在北美，即使提供“中車”（mid-train；放在列車中間的鐵路機車）和“尾車”（tail-end “helpers”; 放在列車尾部的鐵路機車），整隊列車前後加起來需要26,000馬力（19,000千瓦）的淨牽引力，但那些“中車”或“尾車”也最多只有9,000馬力（6,700千瓦）的淨牽引力。