Независимо от того, какой двигатель установлен на локомотивах (тепловой, электрический), колеса их приводятся во вращательное движение в результате преобразования тепловой или электрической энергии в механическую. Поэтому на любом локомотиве должно быть оборудование, которое преобразовывало бы тепловую или другой вид энергии в механическую. На паровозе для этой цели применяется паровая машина, на электровозе таким оборудованием являются электродвигатели. На тепловозе дело обстоит гораздо сложнее.

Рис. 4. Упрощенные схемы: а — поршневой паровой машины; б — поршневого двигателя внутреннего сгорания

Тепловой двигатель, установленный на этом локомотиве, преобразовывает тепловую энергию в механическую. Однако механическая энергия, получаемая на валу двигателя, непосредственно для вращения колес не используется. Казалось бы, чего проще: взять да соединить поршни теплового двигателя с колесами при помощи шатунов, какие применяются у паровозов. Но конструкторы после многих попыток отказались от такого .простого соединения и были вынуждены искусственно усложнить конструкцию тепловоза.

На первый взгляд этапы преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию движения поезда, осуществляемые на тепловозах, кажутся странными и нецелесообразными. В самом деле, механическая энергия, получаемая на валу двигателя внутреннего сгорания, сначала превращается в энергию другого вида, например в электрическую, которая затем снова преобразовывается в механическую. Может быть, при таком двойном преобразовании энергии уменьшается масса тепловоза, упрощается его оборудование или уменьшаются потери энергии? Нет. Наоборот, оборудование, применяемое для этой цели на тепловозах, отличается сложностью и состоит из ряда машин, агрегатов и аппаратов специальной конструкции. Чтобы представить себе размеры этого оборудования, достаточно заметить, что у большинства тепловозов оно заполняет примерно четвертую часть локомотива, а масса его составляет одну треть массы тепловоза. Например, общая масса электрической передачи двухсекционного тепловоза 2ТЭ10Л достигает 84 т. Кроме того, в этом промежуточном оборудовании на преодоление всякого рода сопротивлений расходуется почти 20% энергии, вырабатываемой тепловым двигателем.