Центральное локомотивное проектное бюро Главтраис маша НКТП и тепловозоконструкторское бюро Коломенского завода (Б. С. Поздняков, А. И. Козякин, Н. Г. Рыбин, В. А. Малышев и др.) с 1932 по 1935 г. работали над изучением тепловозов с механической передачей и разработали проект грузового тепловоза типа 2-5-1 мощностью 2 300 л. с. с механической передачей. На брусковой раме установлен дизель I, который через гидравлическую главную муфту вращает продольный вал коробки передач, отбойный вал и через дышла держущие колеса.

В передней части тепловоза расположены пост управления и холодильник для воды и масла, охлаждающих двигатель, а в задней части — холодильник для охлаждения масла гидравлической муфты и коробки передач.

В основном конструкция гидравлической главной муфты, которую было намечено впервые применить на тепловозах с механической передачей, аналогична описанной ранее. Опыты, произведенные в лаборатории Московского механико-машиностроительного института (МММИ), подтвердили, что благодаря такой муфте на тепловозе будет достигнуто плавное трогание с места и будут устранены удары при переключении ступеней.

Коробка передач была выбрана четырехступенчатого типа, для того чтобы обеспечить лучшее использование мощности дизеля. Муфты ступеней намечались пневматического типа с переключением ступеней без падения силы тяги до нуля. Однако параллельно с этим был предусмотрен вариант постановки электромагнитных муфт.

Сообщение о новом мощном тепловозе с механической передачей было заслушано на Коллегии НК ПС, и проект был заказан Коломенскому заводу. Однако тепловоза построить не удалось, так как ориентировка НКПС на новые паровозы с конденсацией при охладила в известной степени отношение к тепловозам.