В мае 1955 года завод обратился в Министерство транспортного машиностроения с просьбой поручить коллективу участвовать в работах по созданию новых мощных тепловозов, помимо строительства паровозов. Инициатива коллектива завода была поддержана.
В соответствии с приказом Министра луганские паровозостроители уже в 1955 году в кооперации с Харьковским заводом приняли участие в создании тепловозов серии ТЭЗ. Луганскому заводу было поручено изготовление тележек и рам тепловозов. Кроме того, луганчане должны были изготовить топливный и масляный подогреватели [10].
В 1955 году Министерство транспортного машиностроения взяло курс на широкое внедрение новой техники в области локомотивостроения. Значительно расширяется строительство тепловозов, начаты работы по проектированию газотурбовозов. На заводе велась проектно-конструкторская работа по созданию магистрального газотурбовоза со свободнопоршневым газогенератором с электрической передачей и маневрового тепловоза с гидромеханической передачей. За пятилетие заводу предстояло сделать крупный шаг в области перевооружения железнодорожного транспорта новейшими локомотивами. Завод должен был к концу пятилетки построить сотни мощных тепловозов. Дизели завод получал с других специализированных заводов.
Переход на тепловозостроение выдвигал перед коллективом завода большие и ответственные задачи. Нужно было прежде всего обеспечить выполнение задания по выпуску паровозов ЛВ и особенно тендеров в 1956 году, чтобы иметь возможность готовить производство к выпуску тепловозов. Переход к тепловозостроению означал переход на более высокий уровень работы. В цехах должны были появиться новые поточные и автоматические линии, резко возрасти объем автоматической сварки и многое другое [3].
9 февраля 1956 года на пролете контрольно-сдаточного отделения сборочного цеха стоял кремово-зеленый, с красной отделкой, тепловоз ТЭЗ - первенец луганских локомотивостроителей. К этому времени он успешно прошел обкатку и предстояла передача его Министерству путей сообщения. Постройкой этого локомотива было положено начало тепловозостроению на Луганском заводе [10].
Конструкторы Луганского паровозостроительного завода разработали технический проект газотурбовоза со свободнопоршневым генератором газа. Газотурбовоз - это высокоэкономичный локомотив, коэффициент полезного действия которого значительно выше, чем у паровоза. Построенные за границей газотурбовозы имели, как правило, электрическую передачу к движущим колесам, т.е. колеса, как и на тепловозе ТЭЗ, приводились в движение электрическими моторами. Следовательно, при такой передаче газотурбовоз, как и тепловоз, представлял собой передвижную электростанцию, энергия которой используется для приведения в движение локомотива. На тепловозе электрогенератор постоянного тока приводится во вращение двигателем внутреннего сгорания, на газотурбовозе - газовой турбиной. Газотурбовоз, технический проект которого разработал отдел главного конструктора Луганского завода, имел в одной секции мощность 3000 л.с. По своему внешнему виду и габаритам он не отличался от тепловоза ТЭЗ [3].
К концу мая 1956 года конструкторы Луганского паровозостроительного завода завершили разработку рабочих чертежей нового отечественного маневрового тепловоза. Такого тепловоза в стране еще не было. Маневровый тепловоз ТГв предназначался для маневровой работы на промышленных предприятиях и путях Министерства путей сообщения. Мощность его двигателя 750 л.с. Сцепной вес - 70 тонн. Такой тепловоз реализовывал силу тяги 21000 кг и мог водить составы весом в 1500 тонн по девятитысячному подъему со скоростью до 10 км/час. В условиях крутых подъемов на горнорудных разработках тепловоз ТГв мог водить составы весом 1000 тонн по пятнадцатитысячному подъему. Коэффициент полезного действия тепловоза ТГв при полной нагрузке двигателя составляет 26,8%, что на 6% выше, чем у тепловоза ТЭ2 серийной постройки. Маневровый тепловоз ТГв имеет два режима скоростей движения: при маневровом режиме наибольшая скорость движения - 30 км/час, а при поездном режиме - 62 км/час. Экипажная часть тепловоза рассчитана на конструкционную скорость 90 км/час. Управление тепловозом осуществляется одним машинистом [3].
До 1956 года в Советском Союзе маневровые тепловозы не строились, впервые они осваивались на Луганском паровозостроительном заводе. Конструкторы завода разработали проект маневрового тепловоза с гидромеханической передачей. Маневровый тепловоз в сравнении с маневровым паровозом дает больший экономический эффект, чем магистральный тепловоз по сравнению с магистральным паровозом, так как на время остановок дизель может выключаться. Технический проект маневрового тепловоза утвердил техсовет Министерства, и рабочие чертежи были выданы в производство в мае-июне 1956 года.
В течение года завод должен был построить два маневровых тепловоза, в четвертом квартале 1956 года - провести их предварительные испытания и сдать на дорогу. Создание маневровых тепловозов являлось частью общегосударственного плана внедрения новой техники на железнодорожном транспорте страны [8].
С начала 1956 года на Луганском заводе были начаты работы по созданию совершенно нового транспортного двигателя - свободнопоршневого генератора газа. В сравнительно короткий срок была разработана конструкция, изготовлен первый экспериментальный образец СПГГ и начато его испытание.
Успешно прошел обкатку первый серийный тепловоз ТЭЗ, выпущенный луганчанами. Маршрут - Родаково-Дебальцево локомотив прошел с составом весом в 3100 тонн. Причем весовая норма для паровоза СО на этом участке пути - 1400 тонн. В общей сложности тепловоз прошел расстояние в 300 километров. Во время обкатки все агрегаты локомотива работали нормально [10].
25 декабря 1956 года был отправлен в обкатку последний паровоз луганских локомотивостроителей. Начиналась поточная сборка тепловозов.