С 1930 года начинается организация тепловозостроения на Коломенском машиностроительном заводе. В 1934 году завод начал серийный выпуск тепловозов типа «Э-ЭЛ». Всего с 1932 по 1941 г. завод построил 46 различных тепловозов. Это дало возможность полностью перевести на тепловозную тягу один из участков действующей сети.
В 1931 году магистральные тепловозы были переведены из опытной базы на обычную эксплуатацию в пределах Ашхабадской железной дороге, на безводных участках которой использование паровозов встречало большие трудности. В Ашхабаде было организовано первое тепловозное депо.
Опытная тепловозная база в Люблино просуществовала до 1932 года. Она сыграла важную роль в накоплении опыта эксплуатации, технического обслуживания и ремонта новых локомотивов и одновременно явилась школой подготовки кадров для тепловозостроения и тепловозного хозяйства.
В те годы в МВТУ и в МИИТе впервые в мире были организованы тепловозные кафедры и начата подготовка инженеров по тепловозной специальности. Для студентов этих вузов опытная база была в то время единственно возможным и полноценным объектом практики.
В 1930 году началась электрификация Московского железнодорожного узла: был переведен на электрическую тягу участок Москва - Мытищи, в следующем году он был удлинен до Пушкино. Электрификация магистральных железных дорог начиналась с наиболее грузонапряженных и трудных по профилю участков. В 1932 году был электрифицирован первый участок на Закавказской железной дороге.
Первый советский электровоз постоянного тока (на напряжение 3 кВ) был построен в 1932 году совместными усилиями московского завода «Динамо» и Коломенского завода. Его серия «ВЛ19» была названа в честь В.И.Ленина. С тех пор это стало традицией: все советские электровозы обозначались одинаково. В 1938 году этими же предприятиями был создан электровоз «ВЛ22».
Интересно, что с 1932 года, когда начались работы по электрификации магистрального участка Сурамского перевала Закавказской железной дороги с грузовым движением, можно было осуществлять рекуперативное торможение и возвращать энергосистеме большое количество энергии за счет ее рекуперации.
К концу 1932 года в стране на постоянном токе было электрифицировано около 130 км (0,16%) железных дорог. Сюда вошли участки Чусовая - Кизел на Урале, Запорожье - Долгинцево на Украине, пригородные участки Московского и Ленинградского железнодорожных узлов.
К началу 1941 года протяженность магистральных и пригородных электрифицированных линий составила 1870 км. Электрификация железных дорог не прекращалась и в тяжелейший период Великой Отечественной войны.
В 1932 году впервые в мире на станции Щербинка было построено экспериментальное кольцо ВНИИЖТа - своеобразная «машина времени» для испытания всех железнодорожных технических средств, позволяющая и сегодня за счет высочайшей грузонапряженности (около 1 млн т бр/км в сутки) в кратчайшие сроки изучать особенности работы конструкций пути и других сооружений и устройств во взаимодействии с подвижным составом. Внедрение более мощных локомотивов (серий «Э», поступавших из Швеции и Германии, и отечественных «ФД», «ИС», «СО»), большегрузных вагонов потребовало осуществить техническую реконструкцию путевого хозяйства, усилить верхнее строение пути. Отраслевая наука активно включилась в эту работу и обеспечила инженеров-практиков теоретическими разработками, которые позволили в значительной степени механизировать работы по реконструкции и ремонту пути. В это же время были созданы первые путевые машинные станции (ПМС).
В эти годы в путь укладывались самые тяжелые по тому времени рельсы типов la и Па, увеличивалось количество шпал на километр с заменой непропитанных, укладывались тяжелые виды балласта щебеночный и гравийный. Объем ежегодной замены рельсов постоянно возрастал - в 1934 году их было уложено в 2 раза больше, чем в 1928 году, а с 1935 по 1940 г.-на 28% больше, чем за предшествовавшие 15 лет. В итоге к концу 30-х годов из общего протяжения главных путей рельсы типа la составляли 5,3%, рельсы На-30,3%, средняя масса рельса увеличилась в 2 раза и составила 34,6 кг/пм, эпюра шпал - 1512 шт./ км, протяжение на щебне 5113 км.
Отечественной наукой в значительной мере были решены задачи расчета прочности пути, взаимодействия его с подвижным составом в кривых, разработана теория бесстыкового пути, созданы расчеты длинных рельсов, стрелочных переводов и соединений пути, теория и расчеты земляного полотна, мероприятия по защите пути от снежных заносов, разработана совместно с путейцами-новаторами производства новая система организации труда на основе классификации путевых работ, планового текущего содержания ремонта пути и др.
Важным этапом в развитии регулирования вагонных парков стала разработка единого плана перевозок грузов по дорогам отправления и назначения, которая началась в 1939 году. Планы перевозок представлялись в НКПС народными Комиссариатами и ведомствами - грузоотправителями перед началом планируемого месяца в соответствии с предварительно выделенными им лимитами.
Единый план перевозок дал возможность более точно нормировать работы по выгрузке. Впервые было применено предупредительное регулирование груженых вагонопотоков. Стало возможным еще шире развернуть работу по маршрутизации перевозок и их рационализации, а главное - установить дорогам обоснованные технические нормативы по всем эксплуатационным показателям. Однако план передачи порожних вагонов по всем стыковым пунктам еще не разрабатывался, он включал лишь общие нормы для дорог по отправлению, передаче и приему порожних вагонов.
В особых условиях 1941-1945 г.
Великая Отечественная война, особенно ее первый период, поставила железные дороги в чрезвычайно тяжелые условия. Не хватало подвижного состава для погрузки боевой техники и боеприпасов, а на таких дорогах, как Северная, Ярославская, Горьковская, Казанская, Ленинградская, Юго-Восточная скопилось почти 40 процентов рабочего парка сети. Во время оборонительных боев под Москвой и подготовки контрнаступления войск Калининского, Западного и Юго-Западного фронтов под воинские перевозки было подано 333,5 тысячи вагонов, большинство из которых так и осталось в прифронтовой полосе, зачастую как «склады на колесах». Очень остро встали проблемы увеличения пропускной способности железнодорожных линий, имеющих свои специфические особенности в военное время.
Паровозы.. За годы Великой Отечественной войны громадный ущерб был нанесен локомотивному хозяйству железных дорог: было разрушено 317 паровозных депо, были повреждены, взорваны или угнаны около 16 000 паровозов. Для организации движения на восстанавливаемых железных дорогах на освобождаемых от врага территориях страны катастрофически не хватало подвижного состава. Пути на этих дорогах восстанавливались непосредственно вслед за перемещением фронтов и облегченно, по нормам военного времени - часто слабыми, короткомерными рельсами, не допускавшими больших нагрузок и скоростей. Поэтому здесь нельзя было использовать мощные, но тяжелые паровозы «ФД», которые можно было бы переслать с дорог Урала и Сибири, где они составляли существенную часть локомотивного парка.
Новых же паровозов железные дороги почти не получали. Брянский, Харьковский и Ворошиловградский заводы еще в самом начале войны были разрушены почти полностью и лишь в 1943 году началось их восстановление, на что ушло несколько лет.
В конце 1943 - начале 1944 г. в СССР в порядке помощи из США поступила партия (около 200 единиц) сравнительно легких паровозов типа 1 -4-0 мощностью 1000-1100 л.с., построенных заводами фирм Балдвин и АЛКо. Серия паровозов получила обозначение «Ша». Позднее, в 1944-1945 г. поставка паровозов возросла - из США по заказу НКПС было доставлено морскими путями в северные порты страны более двух тысяч паровозов большей мощности, типа 1 -5-0, построенных теми же заводами. Они поступили в эксплуатацию в виде серии «Е» с различными индексами («Еа», «Ем» и др.).
Все эти поставки осуществлялись на основании принятого американским конгрессом закона о военной помощи союзникам, так называемого закона о «ленд-лизе», разрешавшего правительству передавать военное и техническое имущество, снаряжение и продовольствие взаймы или в аренду, с последующими после войны возвратом или оплатой.
Поставки из США несколько облегчили положение на дорогах, но существенно на него повлиять не могли - ведь поступивших паровозов было две с небольшим тысячи, а утрачено в войне около шестнадцати тысяч. Надо было рассчитывать на свои собственные силы. Железным дорогам и стране нужны достаточно мощные грузовые паровозы, недорогие в производстве, обслуживании и эксплуатации, но более легкие, чем паровоз «ФД».
Нужен был, как тогда говорили, «вездеходный» локомотив.
Проект такой машины с осевой формулой 1-5-0 разрабатывался еще в 1944-1945 г. небольшой группой инженеров Коломенского завода под руководством главного конструктора Л.С.Лебедянского. В работе участвовали также сотрудники НКПС и специалисты, эвакуированные с Ворошиловградского завода. В октябре 1945 года первый паровоз этого типа был построен. Его назвали «Победа» и обозначили «П-001». Сравнительные испытания этого паровоза и однотипного с ним американского серии «Еа», проведенные ВНИИЖТом, показали бесспорные преимущества коломенского локомотива; он оказался экономичнее и мощнее.
Потребность в новых локомотивах была очень велика.
Уже в начале 1946 году производство паровозов «Л» было налажено на Брянском и Ворошиловградском заводах. Сам Коломенский завод выпускал в среднем по 8 паровозов ежемесячно. В 1947 году постановлением правительства новым паровозам было установлено новое обозначение серии - «Л» (по фамилии главного конструктора Лебедянского). В этом же году группе создателей паровоза была присуждена Государственная («Сталинская») премия.