タマネギ列車は2013年までは、DD51形ディーゼル機関車が牽引していました（上の写真参照）。このDD51形は昭和の時代に造られたもので、今風の「垢抜けた」感じがしない、どちらかといえば素朴な姿のディーゼル機関車です。
タマネギ列車が通る石北本線は、急勾配の峠があり、カーブがあり、秋は線路が落ち葉で滑りやすくなっているので、重たい貨車を引くにはかなりの馬力が必要です。しかも、途中の遠軽駅は車両の向きを変えるスイッチバックとなっているので、機関車を先頭から後方につけ替えなければなりません。
そこで採用されたのが、先頭と最後尾の両方に機関車を連結する「プッシュプル」方式です。これだと、2両を先頭に並べてつなげる方法に比べ、落ち葉で先頭の車輪が空回りしても後方から押すことができるだけでなく、スイッチバックでいちいち機関車をつえ替える必要がありません。このような、車両の前後に機関車が連結されている「プッシュプル」方式は全国でも珍しい姿です。
昭和のレトロな機関車が、先頭がプル、最後尾がプッシュして、タマネギがぎっしり詰まった重い貨車をがんばって牽引する姿は、鉄道ファンにはたまらない魅力で、DD51形が引くタマネギ列車は全国の“テツ”に大人気でした。