Обычно стационарные и судовые дизели пускаются в ход сжатым воздухом, запасенным для этой цели в особых пусковых резервуарах. Конечно, машина тепловоза может пускаться таким же образом, причем в целях уменьшения расхода сжатого воздуха дизель можно сначала разгонить без нагрузки, а затем уже включать в работу.

Если вал дизеля связать с осями постоянной невыключаемой передачей, например дышлами, то дизель должен разгоняться под нагрузкой, причем для локомотивного двигателя разгон этот особенно труден.

При трогании поезда, особенно на подъеме, необходима максимальная сила тяги. Кроме того, живая сила, которую требуется сообщить поезду при разгоне, весьма велика; поэтому вместо 8— 12 сек, необходимых для разгона двигателя без нагрузки, разгон поезда будет продолжаться 1—2 мин на площадке и много больше на подъеме. Расход сжатого воздуха на разгон поезда будет весьма велик, поэтому тепловоз непосредственного действия должен возить с собой большое количество баллонов со сжатым воздухом и компрессор со вспомогательным двигателем значительной мощности для пополнения запаса воздуха в баллонах.

Кроме того, при пуске дизеля, когда сжатый воздух расширяется в цилиндрах, температура его снижается, что вызывает охлаждение стенок цилиндров, сгущение смазки, увеличение механических сопротивлений и замедление разгона. При последующем переходе на нормальную работу в стейках цилиндров возникают значительные температурные напряжения, опасные для прочности дизеля.

Очень сложно было также разместить двигатель, обладающий значительной мощностью, а следовательно, большими размерами и весом, в экипаже тепловоза, ограниченном размерами железнодорожного габарита.

Технические трудности создания тепловоза в начальный период не были достаточно глубоко изучены. Поэтому первый экземпляр тепловоза за рубежом—тепловоз заводов Борзнга и Зульцера, построенный в 1913 г. по заказу управления Прусских железных дорог, оказался совершенно неработоспособным. Опыт с этим тепловозом показал, что даже для работы со скорыми поездами локомотив с постоянной силой тяги непригоден.
Этот опыт интересен потому, что он определенно подтвердил невозможность применить даже самый лучший по конструкции дизель для непосредственной связи его с осями локомотива. Для этого нужно создать специальный тяговый двигатель, который наподобие паровой машины соответствовал бы требованиям тяги.

Однако проблема создания специального двигателя настолько сложна, что не разрешена до настоящего времени, и, естественно, была не по плечу технике дизелестроения в ее начальный период.

Наиболее плодотворным оказалось применение на тепловозах передач с переменным передаточным числом между дизелем и движущими колесами.

Возможны следующие виды передач:

1) механическая, характеризующаяся применением коробки с зубчатыми шестернями с различными комбинациями включения шестерен;

2) газовая с использованием чистого сжатого воздуха (пневматическая), смеси сжатого воздуха н пара или газов в соединении с паром или воздухом;

3) гидравлическая, где мощность передается через гидравлические аппараты, или гидромеханическая, в которой мощность частично или полностью может передаваться, помимо гидравлических аппаратов, через механическую передачу;

4) электрическая с применением электрических агрегатов — генератора, тяговых электродвигателей и электроаппаратуры.

По этим направлениям, определившимся уже в начальный период создания тепловоза, работало большое количество конструкторов и заводов как за рубежом, так и особенно у нас. Однако до Великой Октябрьской социалистической революции работоспособный мощный тепловоз создать не удалось.