第一，要有能量。人们常用功率来表示机车在单位时间内具有能量的大小。电力机车的能量来自外界的电网；内燃机车的能量由自带的柴油机（燃油在气缸内燃烧，故称内燃机）产生，蒸汽机车的能量则来自锅炉内煤火燃烧（因在汽缸外燃烧，故称外燃机）产生的蒸汽力。
第二，要有着力点，即机车轮子与钢轨的接触点。在那里作用力与反作用力大小相等、方向相反。轮子开始转动时，向后推动钢轨，钢轨当然“岿然不动”，但钢轨对车轮的反作用力却能推动车轮向前滚动。就好比你做俯卧撑时，你用双手向下推动地板，地板没被推动，而你自己却被地板的反作用力撑起来了。
机车下部的走行部分，有若干轮对（左轮和右轮固定在一根轴上，成为一对儿，称作轮对），内燃和电力机车的轮对上面装有电动机，它的能源来自内部的柴油机（内燃机车）或外部输入的电能（电力机车），因而内燃和电力机车的轮子都是动轮。蒸汽机车的动轮往往个头很大，由活塞带动的摇杆和连杆推动，但除动轮外，它还有导轮、从轮等非动轮。
我们且以单个动轮来作一分析。机车静止时，动轮以所承受的重量 Q 垂直压在钢轨上，钢轨对动轮有一向上的反作用力 Q'来支承它。机车起动时，除垂直方向的力外，动轮上还有一个转动力矩 M，使动轮顺时针转动。这样轮轨之间就有了相对运动的趋势，引起彼此之间的静摩擦，即在接触点 C 上，动轮对钢轨有一水平作用力 F，钢轨对动轮在 C 点切线方向有一个反作用力 F'。当轮轨之间接触良好无滑动时，此力使动轮以 C 点为转动中心向右滚动，从而使架在动轮上的机车向右平行移动。
这个钢轨对动轮的反作用力 F'，是使动轮前进的唯一外力，称为轮周牵引力,也就是作用在车轮周边上的力。一台机车的总牵引力（机车牵引力），就是其若干个轮对上所有动轮的牵引力之总和。有了这个牵引力，机车就能拉动后面的车辆往前跑。
轮周牵引力的大小随动轮转动力矩 M 的大小而变化，转动力矩可以由司机改变主控制手柄来改变。也就是说，司机可以控制机车牵引力的大小。不过，此力有自己的极限，它受物理规律所左右，这里要讲一个物理学的概念。
动轮和钢轨是两个金属物体，它们的表面都不是绝对平整的。当两个表面有粗糙度的物体，在一定的压力之下，它们相互接触传递作用力时，一开始是处于没有相对运动（滑动）的一种物理状态，彼此似乎不愿分开，称为“黏着”。当动轮开始传递力后，动轮边缘的踏面和钢轨这两个粗糙表面就是进入了黏着状态，这时，钢轨对动轮的反作用力只能使动轮在钢轨上滚动，而没有滑动。在此状态下所传递的力，称为黏着力，即静摩擦力。既然是静摩擦力，它必然就有一个最大值，超过此最大值，相互摩擦的两个物体之间就会打滑了，黏着状态就被破坏了。在轮轨黏着状态被破坏之前，最大可能的轮周牵引力，称为机车黏着牵引力。黏着牵引力就是机车动轮不打滑时的最大可能牵引力。
例如，有一台机车是 126 吨的重量，6 根车轴，每轴（两个轮子）上的重量为 21 吨。在全功率 4000 千瓦时，每轴上的功率将近 660 千瓦，这个功率产生的转动力矩很大，从而产生的机车牵引力也很大。然而，随着牵引力逐步增大，黏着力也逐步增大，当它达到最大值时，轮轨表面的黏着状态突然被破坏，它们开始互相打滑，瞬间会发生车轮的空转（原地打转）。一旦发生空转，则钢轨对车轮的静摩擦力变为了动摩擦力而急剧下降。更可怕的是，车轮空转，可能造成传动装置和走行部的损坏，并使钢轨与车轮的接触面擦伤。所以，机车运行中必须避免空转。因而机车牵引力在任何时候都不得超过黏着牵引力。
那么机车黏着牵引力是多少呢？一个动轮的黏着牵引力与该动轮所负荷的重量成正比。将各个动轮的黏着力加起来，就可以知道，一台机车的黏着牵引力与机车黏着重量（即各个动轮所负荷重量的总和）成正比。这个比值，称为黏着系数。换句话说，黏着系数就是机车黏着牵引力与机车黏着重量之比值。一台机车的重量是已知的，只要再知道了黏着系数，我们就可以知道机车的黏着牵引力，也就是机车牵引力不能超过的那个限值：
机车黏着牵引力=黏着系数×机车黏着重量
怎么知道黏着系数呢？这个问题比较复杂。黏着系数是一个变数，受多种因素的影响，它不仅与车轮的荷重有关，还与钢轨的刚度、机车传动装置和走行部分的结构、车轮和钢轨的材质及其表面状态以及车速等因素有关。当车轮在钢轨上滚动时，它接近于静摩擦系数。一般值在 0.3～0.5 之间。当在干的钢轨上撒上一层细石英砂时，它的值可达到 0.6；雨雪天轨面潮湿时，它的值会下降；当轨面上有一层薄油膜时，该系数值减小到 0.15 以下。在曲线上运行时，黏着系数也会有所下降。鉴于黏着系数随时随地在变化，而且变化范围很大，影响因素也很多，所以它很难准确计算，一般都是经过大量试验，将试验结果整理成经验公式作为依据。
机车能拉动列车，说到底取决于轮轨之间的摩擦情况，也就是说轮轨接触表面的状态，它影响着机车牵引力的发挥；而黏着系数的大小，就是这个状态的反映。黏着系数大时，机车的牵引力就可以大些；黏着系数小机车的牵引力就要小些。
机车在起动和低速时，它的牵引力受到黏着条件的限制。一旦机车速度增到一定值时，决定机车牵引力的主要因素就是功率了。
从理论上讲：功率=速度×牵引力。当机车的功率一定时，随着机车速度的增加，牵引力就下降。这就是机车牵引的规律。
来源：《漫话机车》
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