С момента начала промышленного подъёма, охватившего Англию, а затем и другие страны во второй половине 18 века, машины начали постепенно вытеснять ручной труд, в результате чего было образовано множество фабрик с конвейерным производством. Это стало своего рода предпосылкой появления новых транспортных решений: возникла необходимость быстрой перевозки грузов в больших объёмах.
Переломным моментом в истории грузоперевозок стало совмещение концепций парового двигателя и железной дороги, которая была известна уже с 1602 года. Первая же узкоколейная железная дорога была построена в 1788 году. После этого несколько десятков лет железная дорога использовалась только на рудниках для перевозки груза, но в 1801 году в Англии впервые рельсовый путь соединил два города.
Первый паровоз был создан в 1804 году, но чугунная дорога не могла выдержать вес тяжёлой машины, поэтому железнодорожное сообщение открылось только к 1829 году. Впоследствии развитие железных дорог получило настолько мощный толчок, что к концу 19 века железнодорожный транспорт стал основным видом передвижения.
Промышленность не стояла на месте, и к 1920 году паровоз уже считался низкоэффективным и устаревшим. Ему на замену пришёл тепловоз – локомотив, приводимый в движение дизельным двигателем внутреннего сгорания. Тогда же был создан и электровоз, но затраты на электрификацию рельсового пути были слишком большими, и именно тепловоз стал основной тяговой единицей железнодорожного транспорта.
Дизельный двигатель, устанавливаемый в тепловозе, является обратимым и вместе с главной своей задачей – вращением вала – выполняет ещё и функцию электростанции. Одна железнодорожная электростанция способна развивать мощность до 1100 кВт, а в комплексе с другими станциями – до 5 МВт, чего вполне достаточно для нужд железнодорожного состава.
Большие размеры тепловозов (до 20 м в длину) обусловлены тем, что дизельный двигатель в комплексе с электростанцией занимает около четверти всего объёма локомотива. При этом в непосредственной близости от электростанции располагаются аккумуляторные батареи, способные накапливать производимую электроэнергию, но большая её часть расходуется сразу же.
Главное и самое очевидное преимущество локомотива, оснащённого железнодорожной электростанцией, – это полная независимость от линий электросети, которая распространена не везде. Это позволяет широко использовать тепловозы в промышленных целях, вдали от главной железной дороги.
Рекордная скорость, которую когда-либо развивал тепловоз, составляет 238 км/ч, но самый известный российский тепловоз, ЧМЭЗ, который можно заметить на любом вокзале (он часто выполняет роль буксира), не разгоняется быстрее 95 км/ч.
