Второй этап испытаний — взвешивание тепловоза, произведенное после пробега 19 190 км, показал, что общий вес тепловоза в груженом состоянии 170 т, т. е. был в пределах заданного (166 т ± 3%).

На третьем этапе испытаний снимались тяговые характеристики на опытном кольце ЦНИИ, на основании которых можно считать, что по своим тяговым данным тепловоз серии ТЭ2 эквивалентен паровозу серии Л при форсировке г = 55 кг/мгч. При троганин с места касательная сила тяги тепловоза серии ТЭ2 выше, чем у паровозов любых серий.

Четвертый этап испытаний сводился к проверке работы тепловоза в районах с высокими температурами наружного воздуха (на Ташкентской и Ашхабадской дорогах). Несмотря на сильные ветры, пыль и высокую температуру воздуха, тепловоз серии ТЭ2 работал нормально.

Во время испытаний дополнительно проверялся нагрев электрических машин. Температура коллекторов генераторов, а также тяговых электродвигателей не превосходила предельной (установленной нормами). Была отмечена неравномерность нагрузки силовых установок отдельных секций тепловоза в зонах перехода с последовательного на последовательно-параллельное соединение и при включении н выключении шунтировки поля электродвигателей. Это обстоятельство вызывает необходимость подбора агрегатов силовой установки с более близкими друг к другу характеристиками, которые обеспечили бы равенство их мощностей.

В результате всестороннего испытания двух первых опытных тепловозов ТЭ2 в течение года представилось возможным сделать вывод, что конструкция тепловоза серии ТЭ2 в основном оказалась удачной.

Комиссия, созданная указанными выше министерствами, рекомендовала принять тепловоз ТЭ2 для серийной постройки, предложив устранить вибрацию кузова, неравномерность нагрузки силовых установок отдельных секций, повышенные зазоры в опорных пятах и разбеги колесных пар, недостаточность вентиляции генераторов, слабое крепление высоковольтной камеры и трубопроводов, невозможность пуска обоих дизелей с одного поста и др.

В 1950 г. на Харьковском заводе была начата постройка опытной партии тепловозов в количестве 35 единиц, а в январе 1951 г. был начат их серийный выпуск. Тепловозы этого типа строились Оконца 1955 г., когда выпуск их в связи с переходом на тепловозы ТЭЗ был прекращен.

На опытном заводе проведены работы по повышению мощности дизеля Д50, при этом в конструкцию его внесены следующие изменения:

уменьшен наружный диаметр ротора турбины турбовоздуходувки (с 378,9 до 370,9 мм) и сечение соплового и лопаточного аппаратов, что позволило повысить давление наддувочного воздуха до 0,5 ат;

введено охлаждение наддувочного воздуха, позволившее повысить весовой заряд воздуха, поступающего в дизель;

изменен профиль выпускных кулачков распределительного вала, что благодаря большому одновременному открытию выпускных и впускных клапанов улучшило продувку цилиндров;

уменьшен внутренний диаметр выпускных коллекторов (со 150 до 130 мм), что дополнительно улучшило наддув, позволило увеличить изоляционный слон и привело к понижению температуры наружной поверхности коллектора.

Приведенные ЦНИИ обстоятельные испытания дизеля Д50 с повышенным наддувом на стенде и в поездной работе на тепловозе ТЭ2-330, на котором был установлен усовершенствованный дизель, дают возможность оценить эффективность такой модернизации тепловоза. Наддув дизеля Д50 (получившего марку Д55)
Увеличил мощность дизель-генераторной установки на 80—90 кет без повышения теплонапряженности дизеля. Однако эту мощность дизеля (около 680 кет на клеммах генератора) можно реализовать только при сравнительно низких температурах обмотки возбуждения главного генератора (70—80°), поэтому необходимо усилить его вентиляцию.