，全部安放在四轮铁路平车上，外形就像蒸汽火车头前面加装了起重臂式单斗挖掘机。这台挖掘机通过不断延伸铁轨实现带状开挖，每小时挖掘量约为35米立方米，比较适合铁路工程建设，因此人们称之为铁路铲。
1837年，威廉?奥蒂斯研制的第一台“费城铲”投入铁路工程建设。然而遗憾的是，奥蒂斯没等改进自己的设计，便于1839年英年早逝，时年26岁。就在这一年，奥蒂斯发明的蒸汽铲正式获得专利。但是早期的蒸汽铲，由于回转机构仅仅在前部吊杆的部分，回转角度有限，还得靠人力实现；蒸汽机功率也不大，挖掘力小，斗容也小，动作也不会很快；需要加煤加水，还需要不断铺设轨道，整体的效率是很低的。再加上当时人工相当便宜，和奥蒂斯家族严格的专利保护，这种蒸汽铲未能大规模应用。威廉?奥蒂斯死后，“费城铲”的生产陷于停顿，直至19世纪50年代以后，奥蒂斯家族才重新开始生产，但产量很少。
奥蒂斯的专利过期后，很多公司进入这一领域，此时各种建设对蒸汽铲的需求也急剧增加，到19世纪70年代以后，蒸汽铲的发展进入黄金时代，并不断得到改进，应用于露天矿剥离。1880年出现了第一批以蒸汽式拖拉机为底盘的半回转式蒸汽铲。这