Почему паровоз, несмотря на низкий КПД, так долго оставался основным локомотивом, хотя уже были доступные альтернативы?

Дело здесь в том, что несмотря на очень низкий КПД (порядка 7 - 10 %),паровоз использовал дешевое, доступное и к тому же разнообразное топливо - любой уголь (в том числе и самый низкосортный, бурый), любые дрова (хоть осиновые), некоторые типы паровозов топились мазутом, а в качестве рабочей жидкости - вода, дешевле и доступнее которой не было ничего другого - вот в этом и ответ на Ваш вопрос

Железную дорогу волнует не КПД, а стоимость обслуживания, ремонта, и топлива, и пригодность для текущих задач.
Если они не спешили их менять, то значит их все полностью устраивало.

Железнодорожная техника - очень консервативная техника, мало ведь придумать локомотив на солярке или на электричестве - нужно создать под него другую ИНФРАСТРУКТУРУ - -а это и долго и ОЧЕНЬ дорого....

Резюмирую: человечество, всегда пользет то, что легче, дешевле, привычнее, никогда не оглядываясь на доводы разума, это касается не только паровозов...

На безрыбье.. .
А вы сотовый каждый месяц меняете? А машину? Есть же более совершенная и доступная альтернатива...

Эффективность энергетических затрат (КПД) сама по себе не столь уж важна. Сейчас вспоминают только о КПД, хотя в экономическом плане использование провой тяги приносило существенные убытки по многим другим позициям.

1) Выхлоп горячего пара из цилиндров шел в сторону рельс, поэтому рельсы ржавели и их приходилось менять чаще.

2) И паровой двигатель и дизельная машина разрушают железнодорожное полотно из-за эффекта кувалды (hammer blow).

Даже в многоцилинндровом двигателе неравномерность прокручивания колес была такой, что рельсах возникали выбоины.... А дальше объяснять не стоит.

Переход с пара на дизель серьезно не сказывался на КПД обслуживания дороги. Когда развилась сеть надежного электроснабжения, тогда можно было сказать: "Прощай паровоз, ура электричке! " Вместо трудяги паровоза, назначен был тепловоз на тех участках, где с электричеством не очень.

Рабочей лошадкой был надёжной и проверенной

Потому что угля (топливо) дешёвого много было, и воды хватало.

локомотв не машина не тянет а толкает
поэтому и железная дорога а не асфальт

Относительная простота конструкции и дешевое топливо

почему мы до сих пор ездим на машинах с двигателями внутреннего сгорания, или в лучшем случае, гибридных? Альтернатив нет?

Интересно какие были альтернативы во времена паровозов?

Если бы доступность была привлекательнее прибыли, до сих пор бы колеса не знали

Потому что уголь был дешевым.

а меч и дубина вообще тысячелетие правили миром.