На большинстве русских железных дорог со сложным профилем паровозы «Щ» оказались неэффективными, но испытания, проведенные профессором Ю.В. Ломоносовым, выявили некоторые возможности улучшения тяговых свойств. Ломоносов доказал, что паровоз типа 1-4-0 успешно может применяться для вождения легких товарных составов с большой (50–60 км/ ч) скоростью на равнинных участках.

Тем не менее, имея увеличенный сцепной вес и силу тяги по сравнению с «О», паровозы «Щ» были широко распространены, и до появления мощных 5-осных локомотивов трудились на самых грузонапряженных направлениях. Даже до начала 30-х гг. они работали на главном ходу Октябрьской дороги, что предвидел Ю.В. Ломоносов — равнинный характер этой магистрали делал применение слабосильных, но быстроходных локомотивов экономически выгодным.

Массовое строительство паровозов серии «Щ» продолжалось до 1914–1915 гг. Понемногу «Щ» продолжали выпускать до 1920-х, всего же изготовили 2000 паровозов, передававшихся, в основном, казенным дорогам.

В 30-е гг., когда в огромном количестве производились более совершенные паровозы серии «Э» и появились еще более мощные локомотивы, «щук» не торопились списывать и сдавать на разделку — после машин серии «Э» они были вторыми по мощности и достаточно многочисленными, и было нецелесообразно избавляться от них. В 1940 г. в Наркомате путей сообщения числилось 1763 «щуки». Их выразительный, строгий и по-своему красивый силуэт можно было узнать на 24 из 43 железных дорог СССР.

Начало истории главного паровоза России было обыкновенным. На частной Владикавказской железной дороге, считавшейся одной из самых передовых, стала ощущаться недостаточная мощность товарных локомотивов, а нараставший поток грузов к 1908 г. увеличился настолько, что тяговой силы имевшихся паровозов уже не хватало. Расчеты показали, что для повышения силы тяги на 25 % следует перейти к паровозам с пятью движущими колесными парами. В России подобных машин тогда не было. Техническое задание на новый паровоз разработал в 1909 г. заведующий техническим бюро службы тяги Владикавказской дороги инженер В.И. Лопушинский. Машина не имела бегунка и задних поддерживающих осей, весь вес приходился на движущие колесные пары. Лопушинский снабдил свой паровоз вынесенной за пределы колес топкой, пароперегревателем и простой двухцилиндровой машиной однократного расширения.

По сравнению с паровозами серии «Щ», паровозы серии «Э» имели на 25 % больший сцепной вес и хорошо вписывались в кривые радиусом до 300 м. Нагрузка оси на рельс равнялась 15–16 т.

Уже локомотивы выпуска 1912–1913 гг. показали преимущества перед «щуками». Как и все лучшие, они не потребовали серьезных доработок и сразу включились в вождение тяжелых поездов, показав высокие надежность и экономичность. С началом Первой мировой войны увеличились грузовые перевозки, которые не могли обеспечить старые локомотивы с четырьмя движущими осями. Это вынудило Министерство путей сообщения расширить производство «0-5-0». Испытания, проведенные Ю.В. Ломоносовым, вновь подтвердили высокие характеристики паровозов «Э». Сравнивая их с другими отечественными локомотивами, профессор не раз подчеркивал, что они лучше всего подходят для российских условий, и эта оценка оказалась верной на много лет вперед.

Массовый выпуск «0-5-0» продолжался до 1918 г. Кроме Луганского (где первоначально было освоено производство), их производили Харьковский, Сормовский, Коломенский, Брянский и Невский заводы, и локомотивы получали соответствующие индексы «л», «х», «с» и др. Хаос революции и Гражданской войны парализовал производство, и только выпуск немногочисленных «Э» по дореволюционным заказам удержал отрасль от полнейшего развала.

Коломенский, Луганский, Брянский заводы выпускали паровозы серии «Э» до 1926 года. Парк паровозов СССР значительно обновился и пополнился новыми машинами в 1924 году. Однако, несмотря на их преимущества, они имели один недостаток — недостаточно высокая температура пара. Требования железных дорог возросли, и поэтому нужно было приступать к постройке более современных локомотивов серии «Э». При учете замечаний в эксплуатации паровозов серии «Э» был разработан новый паровоз — «Эу» (усиленный). Теперь температура пара (перегретого) составляла 350 °C по сравнению 300 °C у паровоза серии «Э». Сцепной вес увеличен с 80 до 85 тонн.

После паровозов серии «Э» был разработан новый паровоз — «Эу» (усиленный). Теперь температура пара (перегретого) составляла 350 °C по сравнению 300 °C у паровоза серии «Э». Сцепной вес увеличен с 80 до 85 тонн. Был заменен также четырехтрубный двухоборотный пароперегреватель на шеститрубный однооборотный системы С.М.Усова. Была придумана система работы котлов на угольной пыли. Эффективность паровозов была повышена. Через несколько лет МПС потребовало ещё более мощные и экономичные паровозы. В 1931 году НИИ Тяги предложил повысить давление пара в котлах с 12 кг/см² до 14 кг/см². Конструкторы усилили швы парового котла и некоторых частей движущего механизма: валика, ползуна, параллелей, поршневой скалки. Эти паровозы теперь назывались «Эм» (модернизированный). Вес «Эм» был на 3 тонны меньше, чем у паровозов «Эу», а нагрузка на рельсы была 14,5 тонн.

Уже в 20-е гг. эти локомотивы работали на самых важных направлениях, вытеснив с них «щук» и «овечек». Поразительные живучесть и неприхотливость, сочетавшиеся с высокими мощностью и экономичностью, обеспечили «Э» небывалое долголетие. Они водили поезда по любым дорогам, равнинным, с крутыми подъемами и кривыми, обладали оптимальными параметрами, были просты, удобны в обслуживании и ремонтах. Железнодорожники прозвали их «эховскими машинами», видимо, в честь многочисленных «Эх» Харьковского завода.

«Эховские машины», наряду с новыми локомотивами советской постройки, несли службу и в 30-е гг., и в Великую Отечественную, и после нее. Они были лучшими товарными дореволюционной постройки и безотказно трудились на железных дорогах

Эти паровозы эксплуатировались на железных дорогах более 40 лет, а это — мировой рекорд в истории паровозостроения.

Этот паровоз был тоже разработан в дореволюционное время.

Увеличение веса пассажирских поездов и развитие курьерского сообщения потребовали повышения мощности паровозов, а дороговизна нефтетоплива вызвала тенденцию к переходу на использование дешевого, но низкокалорийного угля, которого для получения той же энергии требовалось значительно больше. Для этого было необходимо увеличить площадь колосниковой решетки. Прежние локомотивы Коломенского и Брянского заводов большой топкой не обладали — она располагалась между огромными движущими колесами или внутри рамы.

Задание на новую скоростную машину разработали по предложению председателя Комиссии подвижного состава и тяги Н.Л. Щукина, выбравшего осевую формулу «1-3-1». В этом типе локомотивов топочная часть котла выносится за раму и располагается над задней поддерживающей осью, поэтому размеры топки не ограничивались. Переднюю тележку задумали одноосной, что снижало плавность хода на высоких скоростях, но сохраняло небольшую требуемую длину локомотива. Простота и дешевизна одноосного бегунка тоже играли важную роль.

Проектированием занималось конструкторское бюро Сормовского завода под руководством Б.С. Малаховского. Несмотря на то, что это была первая такая разработка сормовичей, новый локомотив вызывал восхищение совершенными формами. Правильно подобранные соотношения между размерами топки, котла, пароперегревателя и двухцилиндровой машины однократного расширения обеспечили высокую мощность и экономичность. Особенностью нового паровоза был острый «нос» — коническая дверка дымовой камеры.