Почему в старину поезд называли машиной, а в настоящее время это слово стало применяться к автомобилю?

Для начала давайте определимся, что считать стариной. XIX век — это довольно давно, но не те времена, которые так называют. Бывшее в старину произошло в столь далёком прошлом, что его сложно или даже невозможно определить хронологически, явно не в эпоху Первой промышленной революции, наступление которой напрямую связывают в повсеместным внедрением паровых двигателей. Её ещё называют Великой индустриальной революцией. Именно тогда появились заводы и фабрики в современном понимании, и до внедрения электричества движущей силой, запускавшей невиданные доселе мощные скоростные механизмы, был пар. Ткацкие станки, мельницы и механизмы, способные перевозить огромные грузы на невероятных для того времени скоростях — всё это говорит о прогрессе, никак не о древности.
Если же говорить о настоящей старине, той, что с незапамятных времён, то у славян поездом называлась часть свадебного обряда — процессия, направлявшаяся в дома жениха и невесты и сопровождавшая их в церковь к венчанию. У славянских народов художники неоднократно обращались к теме свадебного поезда и (о чудо!) там изображено что угодно кроме паровоза, парохода, локомотива, самодвижущейся коляски, аэроплана, ракеты или иных шедевров инженерной мысли. В лучшем случае лошади с каретой, телегами или санями.
Самая известная на эту тему картина кисти Андрея Петровича Рябушкина находится в Третьяковской галерее и называется
Главное в слове поезд доинсдустриального русского языка — транспортная процессия. У восточных народов её называют караваном.
Когда двигатели на паровых механизмах начали входить в жизнь людей, у них не было слова, которым чётко можно было бы их назвать. Всё, что двигалось силой пара, могло быть и паровозом, и пароходом, если оно только ходило и возило. Вот почему некоторое время существовала некоторая сумятица в определениях. Для того чтобы в языке для нового явления закрепилось слово с чёткой семантикой, оно должно быть массовым и постоянно присутствующим в жизни носителей этого языка.
Согласно данным НКРЯ существительное паровоз отстаёт от парохода на полтора десятилетия. Возможно, оно употреблялось и раньше, но в письменных источниках не отражено. Примерно в 30-е гг XIX в. говорящим по-русски стало важно чётко разделять сухопутные и мореходные паровые механизмы и слова, с ними связанные.
Автомобиль — транспортное средство, не зависящее от наличия моря или реки должной глубины или от проложенных рельс. Была бы относительно ровная твёрдая дорога и запас топлива, и авто доедет куда угодно. Автомобиль был самой первой машиной, добравшейся в глушь, куда ничего не было проложено, никакие другие виды транспорта не ходили. К тому же массовое производство автомобилей никак не сравнить с последовавшим позже массовым самолётостроением. Более того, частный поезд, собственный пароход, личный самолёт — такое бывает у единиц, автомобиль же стал по-настоящему первой машиной, которая могла быть в сугубо индивидуальном пользовании, появиться у большого количества людей, в перспективе — почти у каждого, кто смог бы на неё заработать. Видимо, поэтому машина как более короткое слово для обозначения автомобиля прижилось в массах.
                                                                              

В старину поезд называли поездом, а паровоз назвали паровозом или даже пароходом с подачи братьев Черепановых. Машиной могли назвать паровоз, так как он по сути является устройством преобразующим один вид энергии в другой.  Машиной можно также назвать любой локомотив, хотя зачем. Их есть насколько видов и если их называть машиной, то вызовет затруднение в идентификации. Тем более современные локомотивы намного более сложные устройства, чем паровозы пошлого и позапрошлого века. Тем не менее люди, которые управляют этими локомотивами так и остались машинистами с приставкой чего именно.
Ну а машина тот же механизм, преобразующий один вид энергии в другой. Сейчас существуют разные виды автомобилей и для простого обывателя они все машина. А вот для хозяина это уже электромобиль или даже электрокар.