本館から外のトワイライトプラザへ出ると、3両の機関車と3両の24系寝台客車が保存されています。
まずはEF58形電気機関車。旅客用電気機関車として終戦後すぐの1946年から1948年にかけて初期型が製造されました。当初は従来の電気機関車と同様のデッキ付き車体でしたが、1948年に30両製造されたところで一度発注が止められ、1952年に別形式とも言えるほどの大改良を施して量産され、最終的には172両が登場しました。旧型電気機関車の部類に入りますが、流線型の車体と相まって鉄道ファンの間でも人気の高い機種で、「ゴハチ」の愛称で親しまれました。
保存機は150号機で国鉄時代の1985年にいったん車籍抹消されましたが1986年に車籍復活してそのままJR西日本に継承され、宮原総合運転所に配置され、西日本の直流区間でイベント用として使われていましたが、老朽化のために2011年に再び車籍抹消となりました。車籍復活後はぶどう色2号に塗装されていましが、保存にあたり青とクリーム色の警戒色の一般色に塗装されています。
EF58形と24系客車オロネ24形を挟んだ反対側には、国鉄直流電気機関車のスタンダードであるEF65形電気機関車が連結されています。EF60形に続く平坦線直流電化区間で貨物列車牽引用に開発され1965年から製造されています。当初は故障も多かった機関車ですが改良を重ねて安定した走行が得られるようになり、その実績から寝台特急牽引や高速貨物列車牽引にも抜擢され、改良された500番台、さらには重連運転ができるように貫通扉をつけた1000番台と製造され続け、1979年まで308両が製造されました。ある一定の年代の方であれば東京口のブルートレイン牽引機としておなじみかと思われます。
保存機のEF65 1号機は1965年に製造された初号機で、吹田第二機関区に新製配置されてから吹田を離れたことがなく、1987年の分割・民営化直前に廃車となりましたが、JR西日本宮原総合車両所で保存され続けていました。EF65は現役機もあり、博物館前の線路を走ったりしているので、それらとの比較も面白いでしょう。
EF65をベースに交流区間、直流区間双方を走れるようにしたのがEF81形電気機関車です。主に日本海縦貫線（北陸本線・羽越本線・奥羽本線）で運用されるように、直流・交流50ヘルツ・交流60ヘルツと３電源に対応しています。その運用範囲の広さから寝台特急牽引もこなしており、「トワイライトエクスプレス」「北斗星」「カシオペア」「北陸」「あけぼの」「日本海」「つるぎ」「はくつる」など日本海縦貫線や東北特急を牽引していました。また関門トンネル区間にも一部が投入され、九州特急を関門間でワンポイントリリーフ的に牽引していました。
保存されている103号機は敦賀機関区に配置され、トワイライトエクスプレスを牽引する用に改造されている機関車で、特に列車牽引時の衝撃防止のために、連結器周りに衝撃緩和策が施されています。上のEF65と比べると連結器周りがゴツくなっているのがわかるかと思われます。
このEF81 103号機は京都鉄道博物館入りする際に金沢総合車両所松任本所で整備されてから京都へ回送されましたが、京都に到着した際に運転台を開けると、運転台には花かごが置かれていたそうです。長年整備を担当してきた金沢総合車両所松任本所の職員さんたちのはなむけだったのでしょうか。それほど現場に愛されていた機関車です。
このトワイライトプラザではやはりトワイライトエクスプレスの24系客車を外すわけにはいきません。A寝台個室車のスロネフ25形と食堂車「ダイナープレヤデス」のスシ24形が展示されています。スロネフ25形は大阪方の緩急A寝台客車で2人用A寝台個室「スイート」1室と1人用A寝台個室「ロイヤル」が4室のみ設置されていました。特にスイートは車端部に設置され、後面展望が楽しめるようになっていて、プラチナチケット化していました。窓越しですが個室の様子が見学できるようになっています。