หนึ่งในยานพาหนะดีเซลที่พัฒนาขึ้นเองภายในประเทศรุ่นแรกๆ ของจีนคือ รถไฟดีเซลรางตงเฟิง (东风) ซึ่งผลิตในปี 1958 โดยบริษัท CSR Sifangการผลิตรถไฟดีเซลรางรุ่นแรกของจีน รุ่นDFH1เริ่มขึ้นในปี 1964 หลังจากสร้างต้นแบบในปี 1959

ในญี่ปุ่น เริ่มตั้งแต่ทศวรรษ 1920 มีการผลิตรถรางไฟฟ้าที่ใช้น้ำมันเบนซินบางส่วน รถรางไฟฟ้าดีเซลคันแรกและรถรางที่ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยอากาศคันแรกบนรางรถไฟของญี่ปุ่นคือ DMU3 สองคันในรุ่น Kiha 43000 (キハ43000系) ^{[ 18 ]}รถจักรดีเซลรุ่นแรกของญี่ปุ่นคือรุ่น DD50 (国鉄DD50形) ซึ่งเป็นรถจักรคู่ พัฒนามาตั้งแต่ปี 1950 และเริ่มใช้งานตั้งแต่ปี 1953 ^{[ 19 ]}

ในปี ค.ศ. 1914 รถรางดีเซลไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงคันแรกของโลกถูกผลิตขึ้นสำหรับKöniglich-Sächsische Staatseisenbahnen ( การรถไฟแห่งรัฐแซกโซนี ) โดยWaggonfabrik Rastattโดยใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าจากBrown, Boveri & Cieและเครื่องยนต์ดีเซลจากSwiss Sulzer AG รถราง เหล่านี้ถูกจัดประเภทเป็น DET 1 และ DET 2 ( de.wiki ) เนื่องจากปัญหาการขาดแคลนน้ำมันเบนซินในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 รถรางเหล่านี้จึงไม่ได้ถูกใช้งานในบริการปกติในเยอรมนี ในปี ค.ศ. 1922 รถรางเหล่านี้ถูกขายให้กับCompagnie du Chemin de fer Régional du Val-de-Travers ของสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งรถรางเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในบริการปกติจนกระทั่งมีการติดตั้งระบบไฟฟ้าให้กับเส้นทางรถไฟในปี ค.ศ. 1944 หลังจากนั้น บริษัทได้นำรถรางเหล่านี้ไปใช้งานเป็นรถเสริมกำลังจนถึงปี ค.ศ. 1965

Fiatอ้างว่าได้สร้างหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าคันแรกของอิตาลีในปี 1922 แต่มีรายละเอียดเพียงเล็กน้อย หัวรถจักรดีเซล Fiat-TIBB Bo'Bo' หลายคันถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้งานบนราง แคบขนาด 950  มม. (3 ฟุต 1 + 3/8 นิ้ว) ของFerrovie  Calabro Lucane และSocietà per le   Strade Ferrate del Mediterranoในภาคใต้ของอิตาลีในปี 1926 หลังจากการทดสอบในปี 1924–25 ^{[ 20 ]}เครื่องยนต์สองจังหวะหกสูบผลิตกำลัง 440 แรงม้า (330 กิโลวัตต์)ที่ 500 รอบต่อนาที ขับเคลื่อนมอเตอร์ DC สี่ตัว ตัวละหนึ่งตัวสำหรับแต่ละเพลา หัว รถจักรหนัก 44 ตัน (43 ตันยาว; 49 ตันสั้น)ที่มี ความเร็วสูงสุด 45 กม./ชม. (28 ไมล์ต่อชั่วโมง)พิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จอย่างมาก^{[ 21 ]}    

ในปี ค.ศ. 1924 รถไฟโซเวียตได้นำหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าสองคันเข้าประจำการในเวลาเกือบพร้อมกัน:

• หัวรถจักร Э ^эл 2 ( Э ^эл 2หมายเลขเดิม Юэ 001/Yu-e 001) เริ่มใช้งานเมื่อวันที่ 22 ตุลาคม ได้รับการออกแบบโดยทีมงานที่นำโดยYuri Lomonosovและสร้างขึ้นในปี 1923–1924 โดยMaschinenfabrik Esslingenในประเทศเยอรมนี มีเพลาขับ 5 เพลา (1'E1') หลังจากทดสอบการใช้งานหลายครั้ง หัวรถจักรนี้ได้ลากจูงรถไฟเป็นเวลาเกือบ 3 ทศวรรษ ตั้งแต่ปี 1925 ถึง 1954 ^{[ 22 ]}มันกลายเป็นต้นแบบสำหรับหัวรถจักรดีเซลของโซเวียตหลายรุ่น
• หัวรถจักร Щэл1 ( Shch-el 1หมายเลขเดิมЮэ2/Yu-e 2)เริ่มใช้งานเมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน ได้รับการพัฒนาโดยYakov Modestovich Gakkelและสร้างโดยอู่ต่อเรือ Balticใน เซนต์ ปีเตอร์สเบิร์กมีเพลาขับสิบเพลาในสามโบกี้ (1' Co' Do' Co' 1') ตั้งแต่ปี 1925 ถึง 1927 หัวรถจักรนี้ใช้ลากจูงรถไฟระหว่างมอสโกและเคิร์สค์และใน ภูมิภาค คอเคซัสหลังจากนั้นเนื่องจากปัญหาทางเทคนิค จึงหยุดใช้งาน ตั้งแต่ปี 1934 เป็นต้นมา มันถูกนำไปใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอยู่กับที่

ในปี ค.ศ. 1935 บริษัท Krauss-Maffei , MANและVoithได้ร่วมกันสร้างหัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกคันแรกในประเทศเยอรมนี โดยตั้งชื่อว่าV 140หัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกกลายเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในเยอรมนี เนื่องจากทางการรถไฟเยอรมัน (DRG) พอใจกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดังกล่าว การผลิตหัวรถจักรดีเซลจำนวนมากในเยอรมนีเริ่มต้นขึ้นหลังสงครามโลกครั้งที่สอง

ในสถานีรถไฟและนิคมอุตสาหกรรมหลายแห่ง รถจักรไอน้ำสำหรับสับเปลี่ยนขบวนรถต้องถูกรักษาให้ร้อนอยู่เสมอในช่วงพักหลายครั้งระหว่างการทำงานระยะสั้นที่กระจัดกระจาย ดังนั้น การใช้รถจักรดีเซลจึงกลายเป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่าสำหรับการสับเปลี่ยนขบวนรถก่อนที่จะประหยัดกว่าสำหรับการลากขบวนรถ การสร้างรถจักรดีเซลสำหรับสับเปลี่ยนขบวนรถเริ่มขึ้นในปี 1920 ในฝรั่งเศส ปี 1925 ในเดนมาร์ก ปี 1926 ในเนเธอร์แลนด์ และปี 1927 ในเยอรมนี หลังจากทดสอบไม่กี่ปี ก็มีการผลิตรถจักรดีเซลสำหรับสับเปลี่ยนขบวนรถหลายร้อยคันภายในหนึ่งทศวรรษ

รถรางที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล หรือ "เครื่องยนต์น้ำมัน" ซึ่งโดยทั่วไปเป็นแบบดีเซล-กลไก ได้รับการพัฒนาโดยผู้ผลิตต่างๆ ในยุโรปในช่วงทศวรรษ 1930 เช่น บริษัทWilliam Beardmore and Companyสำหรับการรถไฟแห่งชาติแคนาดา ( เครื่องยนต์ Beardmore Tornadoถูกนำไปใช้ใน เรือเหาะ R101 ในภายหลัง ) รถรางบางรุ่นสำหรับการขนส่งระดับภูมิภาคเริ่มต้นด้วยเครื่องยนต์เบนซินแล้วจึงเปลี่ยนมาใช้เครื่องยนต์ดีเซล เช่น^{รถราง} BC ของฮังการี (รหัสชั้นไม่ได้บอกอะไรนอกจาก "รถรางที่มีที่นั่งชั้น 2 และ 3") จำนวน 128 คัน สร้างขึ้นระหว่างปี 1926-1937 หรือรถราง Wismar ของเยอรมนี (57 คัน ระหว่างปี 1932-1941) ในฝรั่งเศส รถรางดีเซลคันแรกคือRenault VHจำนวน 115 คัน ผลิตระหว่างปี 1933/34 ในอิตาลี หลังจากผลิตรถไฟที่ใช้เชื้อเพลิงเบนซิน 6 รุ่นตั้งแต่ปี 1931 บริษัท Fiat และBredaได้ผลิตรถไฟดีเซลจำนวนมาก โดยผลิตได้มากกว่า 110 คันตั้งแต่ปี 1933 ถึง 1938 และ 390 คันตั้งแต่ปี 1940 ถึง 1953 ซึ่ง รวมถึง รุ่น Class 772ที่รู้จักกันในชื่อLittorinaและรุ่น Class ALn 900 ด้วย

ในช่วงทศวรรษ 1930 รถไฟดีเซลความเร็วสูงแบบล้ำสมัยได้รับการพัฒนาขึ้นในหลายประเทศ:

• ในประเทศเยอรมนี รถไฟความเร็วสูง " Flying Hamburger"ถูกสร้างขึ้นในปี 1932 หลังจากทดลองวิ่งในเดือนธันวาคมปี 1932 รถไฟดีเซลสองตู้โดยสารคันนี้ (ในศัพท์ภาษาอังกฤษเรียกว่า DMU2) เริ่มให้บริการที่การรถไฟแห่งชาติเยอรมัน (Deutsche Reichsbahnหรือ DRG) ในเดือนกุมภาพันธ์ปี 1933 และกลายเป็นต้นแบบของ รถไฟดีเซลความเร็วสูง รุ่น SVT 137 ของ DRGโดยมีการสร้างรถไฟดีเซลความเร็วสูงเพิ่มอีก 33 คันสำหรับ DRG จนถึงปี 1938 ประกอบด้วย DMU 2 จำนวน 13 คัน (ซีรีส์ "Hamburg"), DMU 3 จำนวน 18 คัน (ซีรีส์ "Leipzig" และ "Köln") และ DMU 4 จำนวน 2 คัน (ซีรีส์ "Berlin")
• รถไฟดีเซลรางความเร็วสูงรุ่น XF 1000 และ XF 1100 ของ SNCFฝรั่งเศสประกอบด้วยรถไฟดีเซลรางความเร็วสูง 11 ขบวน หรือเรียกอีกอย่างว่า TAR ซึ่งสร้างขึ้นระหว่างปี 1934-1939
• ในประเทศฮังการีโรงงาน Ganz Worksได้ผลิตรถราง Arpádซึ่งเป็นรถรางหรูชนิดหนึ่ง โดยผลิตออกมาทั้งหมดเจ็ดรุ่นตั้งแต่ปี 1934 และเริ่มผลิตรถราง Hargitaในปี 1944

ในปี ค.ศ. 1945 รถจักรดีเซลไฟฟ้า Baldwin รุ่นBaldwin 0-6-6-0 1000 จำนวน 30 คัน ถูกส่งจากสหรัฐอเมริกาไปยังทางรถไฟของสหภาพโซเวียต

ในปี ค.ศ. 1947 การรถไฟลอนดอน มิดแลนด์ แอนด์ สก็อตติ ช (LMS) ได้นำ หัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าแบบ Co-Co ขนาด1,600 แรงม้า (1,200 กิโลวัตต์)คันแรกจากทั้งหมดสองคัน (ต่อมาคือ British Rail Class D16/1 ) มาใช้งานเป็นประจำในสหราชอาณาจักร แม้ว่าผู้ผลิตชาวอังกฤษ เช่น อาร์มสตรอง วิทเวิร์ธ จะส่งออกหัวรถจักรดีเซลมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1930 แล้วก็ตาม การส่งมอบหัวรถจักรแบบอื่นๆ เช่น Class 20 และ Class 31 ให้กับการรถไฟอังกฤษเริ่มขึ้นในปี ค.ศ. 1957  

การผลิตหัวรถจักรดีเซลจำนวนมากในอิตาลีเริ่มขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1950 โดยทั่วไปแล้ว การใช้หัวรถจักรดีเซลในอิตาลีมีความสำคัญน้อยกว่าในประเทศอื่นๆ เนื่องจากอิตาลีเป็นหนึ่งในประเทศที่มีความก้าวหน้ามากที่สุดในด้านการใช้ไฟฟ้ากับเส้นทางรถไฟสายหลัก และเนื่องจากสภาพทางภูมิศาสตร์ของอิตาลีทำให้การขนส่งสินค้าทางทะเลมีราคาถูกกว่าการขนส่งทางรถไฟ แม้แต่ในเส้นทางภายในประเทศหลายเส้นทางก็ตาม

Adolphus Buschซื้อสิทธิ์การผลิตเครื่องยนต์ดีเซลในอเมริกาในปี พ.ศ. 2341 แต่ไม่เคยนำพลังงานรูปแบบใหม่นี้มาใช้กับการขนส่ง เขาได้ก่อตั้ง บริษัท Busch-Sulzerในปี พ.ศ. 2454 ความสำเร็จที่เกิดขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 กับรถไฟที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในนั้นมีจำกัด ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความยากลำบากของระบบขับเคลื่อนเชิงกล^{[ 23 ]}

บริษัท General Electric (GE) เข้าสู่ ตลาด รถรางในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เนื่องจากโทมัส เอดิสันมีสิทธิบัตรเกี่ยวกับหัวรถจักรไฟฟ้า ซึ่งการออกแบบของเขาเป็นรถรางที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าชนิดหนึ่ง^{[ 24 ]} GE สร้างต้นแบบหัวรถจักรไฟฟ้าคันแรกในปี 1895 อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการใช้ไฟฟ้าที่สูงทำให้ GE หันมาสนใจพลังงานจากเครื่องยนต์สันดาปภายในเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับรถรางไฟฟ้า ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการประสานงานระหว่างเครื่องยนต์ต้นกำลังและมอเตอร์ไฟฟ้าเกิดขึ้นทันที โดยส่วนใหญ่เกิดจากข้อจำกัดของ ระบบควบคุมกระแสไฟฟ้า Ward Leonardที่เลือกใช้GE Railก่อตั้งขึ้นในปี 1907 และ 112 ปีต่อมา ในปี 2019 ก็ถูกซื้อกิจการและควบรวมกับWabtec

ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2457 เมื่อเฮอร์มันน์ เลมป์วิศวกรไฟฟ้าของ GE ได้พัฒนาและจดสิทธิบัตรระบบควบคุมที่เชื่อถือได้ซึ่งควบคุมเครื่องยนต์และมอเตอร์ขับเคลื่อนด้วยคันโยกเพียงอันเดียว การปรับปรุงในภายหลังก็ได้รับการจดสิทธิบัตรโดยเลมป์เช่นกัน^{[ 25 ]}การออกแบบของเลมป์แก้ปัญหาการโอเวอร์โหลดและการทำให้มอเตอร์ขับเคลื่อนเสียหายด้วยพลังงานไฟฟ้าที่มากเกินไปที่ความเร็วต่ำ และเป็นต้นแบบของระบบควบคุมการขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายในและไฟฟ้าทั้งหมด

ในปี พ.ศ. 2460–2461 GE ได้ผลิตหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าทดลอง 3 คันโดยใช้การออกแบบควบคุมของ Lemp ซึ่งเป็นรุ่นแรกที่ทราบกันว่าสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา^{[ 26 ]}หลังจากการพัฒนาครั้งนี้พระราชบัญญัติ Kaufman ปี พ.ศ. 2466 ได้ห้ามใช้หัวรถจักรไอน้ำในเมืองนิวยอร์ก เนื่องจากปัญหามลพิษร้ายแรง การตอบสนองต่อกฎหมายนี้คือการใช้ไฟฟ้ากับเส้นทางรถไฟที่มีการจราจรหนาแน่น อย่างไรก็ตาม การใช้ไฟฟ้าไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจหากนำไปใช้กับพื้นที่ที่มีการจราจรน้อย

การใช้งานหัวรถจักรดีเซล-ไฟฟ้าเป็นประจำครั้งแรกคือใน งาน สับเปลี่ยน (สับราง) ซึ่งมีความยืดหยุ่นมากกว่าการใช้งานบนเส้นทางหลักเนื่องจากข้อจำกัดของเทคโนโลยีดีเซลในยุคนั้น และซึ่งความประหยัดจากการเดินเครื่องเปล่าของดีเซลเมื่อเทียบกับไอน้ำจะเป็นประโยชน์มากที่สุด GE ได้ร่วมมือกับAmerican Locomotive Company (ALCO) และIngersoll-Rand (กลุ่มบริษัท "AGEIR") ในปี 1924 เพื่อผลิตหัวรถจักรต้นแบบ "boxcab" ขนาด 300 แรงม้า (220 กิโลวัตต์)ซึ่งส่งมอบในเดือนกรกฎาคม 1925 หัวรถจักรนี้แสดงให้เห็นว่าหน่วยพลังงานดีเซล-ไฟฟ้าสามารถให้ประโยชน์หลายอย่างของหัวรถจักรไฟฟ้า ได้ โดยที่ทางรถไฟไม่ต้องแบกรับค่าใช้จ่ายจำนวนมากในการติดตั้งระบบไฟฟ้า^{[ 27 ]}หน่วยนี้ได้รับการสาธิตอย่างประสบความสำเร็จในการสับเปลี่ยนและบริการขนส่งสินค้าและผู้โดยสารในท้องถิ่นบนทางรถไฟสิบสายและสายอุตสาหกรรมสามสาย^{[ 28 ]} Westinghouse Electric และ Baldwin ร่วมมือกันสร้างหัวรถจักรสำหรับสับเปลี่ยนรางตั้งแต่ปี พ.ศ. 2462 อย่างไรก็ตามภาวะเศรษฐกิจตกต่ำครั้งใหญ่ทำให้ความต้องการอุปกรณ์ไฟฟ้าของ Westinghouse ลดลง และพวกเขาจึงหยุดสร้างหัวรถจักรเอง และหันมาจัดหาชิ้นส่วนไฟฟ้าแทน^{[ 29 ]}  

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2468 Baldwin Locomotive Worksได้ผลิตต้นแบบหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าสำหรับ "การใช้งานพิเศษ" (เช่น สำหรับเส้นทางที่ขาดแคลนน้ำสำหรับหัวรถจักรไอน้ำ) โดยใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าจากWestinghouse Electric Company [ ^{30 ] การ}ออกแบบเครื่องยนต์คู่ไม่ประสบความสำเร็จ และหน่วยดังกล่าวถูกนำไปทำลายทิ้งหลังจากช่วงเวลาทดสอบและสาธิตสั้นๆ^{[ 31 ]}แหล่งข่าวในอุตสาหกรรมเริ่มแนะนำ "ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของพลังงานขับเคลื่อนรูปแบบใหม่นี้" ^{[ 32 ]}ในปี พ.ศ. 2462 การรถไฟแห่งชาติแคนาดาได้กลายเป็นการรถไฟแห่งแรกในอเมริกาเหนือที่ใช้หัวรถจักรดีเซลในการให้บริการเส้นทางหลัก โดยมีสองหน่วย คือ 9000 และ 9001 จาก Westinghouse ^{[ 33 ]}อย่างไรก็ตาม หัวรถจักรดีเซลรุ่นแรกๆ เหล่านี้พิสูจน์แล้วว่ามีราคาแพงและไม่น่าเชื่อถือ โดยต้นทุนการซื้อที่สูงเมื่อเทียบกับหัวรถจักรไอน้ำไม่สามารถนำมาประหยัดต้นทุนการดำเนินงานได้ เนื่องจากมักจะใช้งานไม่ได้บ่อยครั้ง ต้องใช้เวลาอีกห้าปีกว่าระบบขับเคลื่อนด้วยดีเซลไฟฟ้าจะถูกนำมาใช้ในเส้นทางรถไฟสายหลักได้อย่างประสบความสำเร็จ และเกือบสิบปีกว่าการทดแทนระบบไอน้ำอย่างสมบูรณ์จะกลายเป็นความเป็นไปได้จริงด้วยเทคโนโลยีดีเซลที่มีอยู่

ก่อนที่พลังงานดีเซลจะเข้ามามีบทบาทในบริการรถไฟสายหลัก ข้อจำกัดของเครื่องยนต์ดีเซลในช่วงประมาณปี 1930  – อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักต่ำและช่วงกำลังขับที่แคบ – จำเป็นต้องได้รับการแก้ไข บริษัทเจเนอรัลมอเตอร์ส ได้ริเริ่มความพยายามครั้งสำคัญในการเอาชนะข้อจำกัดเหล่านั้น หลังจากที่พวกเขาเข้าสู่ธุรกิจเครื่องยนต์ดีเซลด้วยการเข้าซื้อกิจการบริษัทวินตันเอ็นจิ้นซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องยนต์ดีเซลรายใหญ่สำหรับเรือเดินทะเลและเครื่องจักรแบบอยู่กับที่ ในปี 1930 โดยได้รับการสนับสนุนจากแผนกวิจัยของเจเนอรัลมอเตอร์สบริษัทวินตันเอ็นจิ้นคอร์ปอเรชั่น ของจีเอ็ม พยายามพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเคลื่อนที่ความเร็วสูง ก้าวแรกที่สำคัญในความพยายามนั้นคือการส่งมอบเครื่องยนต์วินตัน 201A ในช่วงต้นปี 1934 ซึ่งเป็น เครื่องยนต์ดีเซล สองจังหวะแบบดูดอากาศด้วย กลไก แบบกวาดล้างไอเสียทางเดียวและ แบบฉีด เชื้อเพลิงแบบยูนิต ที่สามารถให้ประสิทธิภาพที่ต้องการสำหรับรถไฟโดยสารความเร็วสูงและน้ำหนักเบา เหตุการณ์สำคัญประการที่สอง และเป็นเหตุการณ์ที่ทำให้ทางรถไฟของอเมริกาเริ่มหันมาใช้เครื่องยนต์ดีเซล คือการส่ง มอบเครื่องยนต์ รุ่น 567 ของ GM ในปี 1938 ซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานกับหัวรถจักร ทำให้ชิ้นส่วนกลไกบางชิ้นมีอายุการใช้งานเพิ่มขึ้นถึงห้าเท่า และแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการรับมือกับความยากลำบากของการขนส่งสินค้า^{[ 34 ]}

รถไฟดีเซลไฟฟ้าเริ่มให้บริการในเส้นทางหลักเมื่อBurlington RouteและUnion Pacificใช้รถไฟดีเซล " streamliner " ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษเพื่อขนส่งผู้โดยสาร เริ่มตั้งแต่ปลายปี 1934 ^{[ 23 ] [ 35 ]} ขบวนรถไฟ Zephyrของ Burlington พัฒนาจากขบวนรถไฟแบบต่อพ่วงสามตู้ที่มี กำลัง 600 แรงม้าในปี 1934 และต้นปี 1935 ไปเป็น ขบวนรถไฟ Zephyrแบบกึ่งต่อพ่วงสิบตู้ของ Denver ที่ลากโดยขบวนรถไฟแบบ cab-booster ซึ่งเปิดตัวในปลายปี 1936 Union Pacific เริ่มให้บริการรถไฟดีเซล streamliner ระหว่างชิคาโกและพอร์ตแลนด์ รัฐโอเรกอน ในเดือนมิถุนายน 1935 และในปีถัดมาจะเพิ่มลอสแอนเจลิส รัฐ แคลิฟอร์เนีย โอ๊คแลนด์ รัฐแคลิฟอร์เนียและเดนเวอร์ รัฐโคโลราโดเป็นจุดหมายปลายทางของรถไฟดีเซล streamliner จากชิคาโก รถไฟ streamliner ของ Burlington และ Union Pacific สร้างโดยบริษัท Buddและบริษัท Pullman-Standardตามลำดับ โดยใช้เครื่องยนต์ Winton ใหม่และระบบส่งกำลังที่ออกแบบโดยElectro-Motive Corporation ของ GM หัวรถจักร BB ขนาด 1800 แรงม้าแบบทดลองของ EMC ในปี 1935 แสดงให้เห็นถึงระบบควบคุมแบบหลายยูนิตที่ใช้สำหรับชุดห้องคนขับ/บูสเตอร์ และรูปแบบเครื่องยนต์คู่ที่ใช้กับ หน่วยกำลัง Zephyr ในภายหลัง คุณสมบัติทั้งสองนี้จะถูกนำไปใช้ในหัวรถจักรแบบผลิตในภายหลังของ EMC รถไฟดีเซลน้ำหนักเบาในช่วงกลางทศวรรษ 1930 แสดงให้เห็นถึงข้อดีของดีเซลสำหรับการบริการผู้โดยสารด้วยตารางเวลาที่รวดเร็วขึ้น แต่พลังงานจากหัวรถจักรดีเซลจะยังไม่พัฒนาเต็มที่จนกว่าจะเริ่มการผลิตหัวรถจักรดีเซลสำหรับเส้นทางหลักอย่างเป็นประจำ และได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเหมาะสมสำหรับการบริการผู้โดยสารและขนส่งสินค้าขนาดเต็มรูปแบบ

หลังจากต้นแบบในปี 1925 กลุ่มบริษัท AGEIR ได้ผลิตหัวรถจักรสับเปลี่ยนแบบห้องโดยสาร AGEIR ขนาด 300 แรงม้า (220 กิโลวัตต์) "60 ตัน" เพิ่มอีก 25 คัน ระหว่างปี 1925 ถึง 1928 สำหรับทางรถไฟหลายสายในนครนิวยอร์ก ทำให้เป็นหัวรถจักรดีเซลที่ผลิตเป็นจำนวนมากเป็นครั้งแรก^{[ 36 ]}กลุ่มบริษัทยังผลิตหัวรถจักรแบบห้องโดยสารคู่ "100 ตัน" อีก 7 คัน และหัวรถจักรไฮบริดแบบใช้ไฟฟ้า/แบตเตอรี่อีก 1 คัน พร้อมวงจรชาร์จที่ขับเคลื่อนด้วยดีเซล ALCO ได้เข้าซื้อกิจการ บริษัท McIntosh & Seymour Engine Company ในปี 1929 และเริ่มการผลิตหัวรถจักรสับเปลี่ยนแบบห้องโดยสารเดี่ยวขนาด300 แรงม้า (220 กิโลวัตต์)และ600 แรงม้า (450 กิโลวัตต์)เป็นจำนวนมากในปี 1931 ALCO จะเป็นผู้สร้างหัวรถจักรสับเปลี่ยนที่โดดเด่นที่สุดในช่วงกลางทศวรรษ 1930 และจะปรับการออกแบบหัวรถจักรสับเปลี่ยนพื้นฐานเพื่อผลิตหัวรถจักรสำหรับวิ่งบนถนนที่มีความหลากหลายและประสบความสำเร็จอย่างสูง แม้ว่าจะมีกำลังค่อนข้างต่ำก็ตาม      

เมื่อเห็นความสำเร็จของรถจักรไอน้ำแบบสั่งทำพิเศษ GM จึงต้องการขยายตลาดพลังงานดีเซลโดยการผลิตรถจักรมาตรฐานภายใต้บริษัทElectro-Motive Corporation ( EMC) ในปี 1936 โรงงานแห่งใหม่ของ EMC เริ่มผลิตรถจักรสำหรับสับเปลี่ยนราง ในปี 1937 โรงงานเริ่มผลิต รถจักรโดยสารแบบเพรียวบาง รุ่น E ซีรีส์ ใหม่ ซึ่งจะได้รับการปรับปรุงด้วยเครื่องยนต์ที่สร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะที่เชื่อถือได้มากขึ้นในปี 1938 เมื่อเห็นประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของ เครื่องยนต์ รุ่น 567 ใหม่ ในรถจักรโดยสาร EMC จึงกระตือรือร้นที่จะแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของดีเซลในบริการขนส่งสินค้า

หลังจากการนำ รถจักรไอน้ำขนส่งสินค้า FT รุ่นสาธิตของ EMC ไปจัดแสดงในปี 1939 ประสบความสำเร็จ จึงเป็นการวางรากฐานสำหรับ การเปลี่ยน มาใช้เครื่องยนต์ดีเซลในระบบรถไฟของอเมริกา ในปี 1941 ALCO-GEได้เปิดตัว รถจักรไอน้ำสับเปลี่ยนเส้นทาง รุ่น RS-1ซึ่งครองตลาดเฉพาะกลุ่ม ในขณะที่ รถจักรไอน้ำ ซีรีส์ F ของ EMD เป็นที่ต้องการสำหรับการขนส่งสินค้าทางรางหลัก การที่สหรัฐฯ เข้าร่วมสงครามโลกครั้งที่สองทำให้การเปลี่ยนมาใช้เครื่องยนต์ดีเซลชะลอตัวลง คณะกรรมการการผลิตในภาวะสงครามได้สั่งระงับการสร้างรถโดยสารใหม่และให้ความสำคัญกับการผลิตเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับกองทัพเรือ ในช่วงวิกฤตการณ์น้ำมันในปี 1942–43รถจักรไอน้ำที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงมีข้อดีตรงที่ไม่ใช้เชื้อเพลิงซึ่งกำลังขาดแคลนอย่างหนัก ต่อมา EMD ได้รับอนุญาตให้เพิ่มการผลิตรถจักร FT และ ALCO-GE ได้รับอนุญาตให้ผลิตรถจักรไอน้ำขนส่ง สินค้า DL-109 ในจำนวนจำกัด แต่ผู้ผลิตรถจักรส่วนใหญ่ถูกจำกัดให้ผลิตเฉพาะรถจักรสับเปลี่ยนเส้นทางและรถจักรไอน้ำธรรมดาเท่านั้น

ในช่วงต้นยุคหลังสงคราม EMD ครองตลาดหัวรถจักรสำหรับเส้นทางหลักด้วยหัวรถจักรซีรีส์ E และ F ส่วน ALCO-GE ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 ผลิตหัวรถจักรสำหรับสับเปลี่ยนขบวนและหัวรถจักรสำหรับสับเปลี่ยนเส้นทาง ซึ่งประสบความสำเร็จในตลาดการขนส่งระยะสั้น อย่างไรก็ตาม EMD ได้เปิด ตัวหัวรถจักรสำหรับสับเปลี่ยนเส้นทาง ซีรีส์ GPในปี 1949 ซึ่งเข้ามาแทนที่หัวรถจักรอื่นๆ ในตลาดขนส่งสินค้า รวมถึงหัวรถจักรซีรีส์ F ของตนเองด้วย ต่อมา GE ได้ยุติความร่วมมือกับ ALCO และกลายเป็นคู่แข่งหลักของ EMD ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 และในที่สุดก็ขึ้นมาครองตำแหน่งสูงสุดในตลาดหัวรถจักรจาก EMD

รถจักรดีเซลไฟฟ้ารุ่นแรกๆ ในสหรัฐอเมริกาใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนกระแสตรง (DC) แต่มอเตอร์กระแสสลับ (AC) เริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในช่วงทศวรรษ 1990 โดยเริ่มจากElectro-Motive SD70MACในปี 1993 ตามมาด้วยAC4400CW ของ General Electricในปี 1994 และAC6000CWในปี 1995 ^{[ 37 ]}

กำลังขับของหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของรถ ตราบใดที่กระแสและแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่เกินขีดจำกัด ดังนั้น ความสามารถในการสร้างแรงฉุด (หรือที่เรียกว่าแรงดึง หรือแรงฉุดซึ่งเป็นสิ่งที่ขับเคลื่อนรถไฟจริง ๆ) จะแปรผกผันกับความเร็วภายในขีดจำกัดเหล่านี้ (ดูเส้นกราฟกำลังด้านล่าง) การรักษาพารามิเตอร์การทำงานที่ยอมรับได้เป็นหนึ่งในข้อพิจารณาหลักในการออกแบบที่ต้องแก้ไขในการพัฒนาหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าในยุคแรก และในที่สุดก็ส่งผลให้เกิดระบบควบคุมที่ซับซ้อนในหัวรถจักรสมัยใหม่

กำลังขับของเครื่องยนต์ต้นกำลังส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยความเร็วรอบ ( RPM ) และอัตราการจ่ายเชื้อเพลิง ซึ่งถูกควบคุมโดยตัวควบคุมความเร็วรอบหรือกลไกที่คล้ายกัน ตัวควบคุมความเร็วรอบได้รับการออกแบบให้ตอบสนองต่อทั้งการตั้งค่าคันเร่งที่กำหนดโดยผู้ขับเครื่องยนต์และความเร็วที่เครื่องยนต์ต้นกำลังทำงานอยู่ (ดูทฤษฎีการควบคุม )

กำลังขับของหัวรถจักร และด้วยเหตุนี้ ความเร็ว จึงมักถูกควบคุมโดยคนขับรถไฟโดยใช้คันเร่ง แบบขั้นบันไดหรือ "ร่อง" ซึ่งสร้าง สัญญาณไฟฟ้าแบบ ไบนารีที่สอดคล้องกับตำแหน่งของคันเร่ง การออกแบบพื้นฐานนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ การใช้งาน แบบหลายยูนิต (MU) โดยการสร้างสภาวะที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าทุกยูนิตในขบวนจะตอบสนองต่อตำแหน่งของคันเร่งในลักษณะเดียวกัน การเข้ารหัสแบบไบนารียังช่วยลดจำนวนสายส่งไฟฟ้า (การเชื่อมต่อทางไฟฟ้า) ที่จำเป็นในการส่งสัญญาณจากยูนิตหนึ่งไปยังอีกยูนิตหนึ่ง ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องใช้สายส่งไฟฟ้าเพียงสี่เส้นในการเข้ารหัสตำแหน่งคันเร่งที่เป็นไปได้ทั้งหมด หากมีการควบคุมคันเร่งมากถึง 14 ระดับ

หัวรถจักรของอเมริกาเหนือ เช่นที่ผลิตโดยEMDหรือGeneral Electricมีตำแหน่งคันเร่งแปดตำแหน่งหรือ "ร่อง" รวมทั้ง "คันโยกเปลี่ยนทิศทาง" เพื่อให้สามารถวิ่งได้ทั้งสองทิศทาง หัวรถจักรที่ผลิตในสหราชอาณาจักรหลายรุ่นมีคันเร่งสิบตำแหน่ง ตำแหน่งกำลังมักถูกเรียกโดยพนักงานขับรถไฟตามการตั้งค่าคันเร่ง เช่น "วิ่ง 3" หรือ "ร่อง 3"

ในหัวรถจักรแบบเก่า กลไกคันเร่งจะมีกลไกแบบเฟืองล็อกทำให้ไม่สามารถเลื่อนคันเร่งได้มากกว่าหนึ่งตำแหน่งในแต่ละครั้ง ตัวอย่างเช่น คนขับรถไฟไม่สามารถดึงคันเร่งจากตำแหน่งที่ 2 ไปยังตำแหน่งที่ 4 ได้โดยไม่หยุดที่ตำแหน่งที่ 3 คุณสมบัตินี้มีจุดประสงค์เพื่อป้องกันการควบคุมรถไฟที่กระชากเนื่องจากการเพิ่มกำลังอย่างกะทันหันที่เกิดจากการขยับคันเร่งอย่างรวดเร็ว ("การดึงคันเร่งอย่างรวดเร็ว" ซึ่งเป็นการละเมิดกฎการใช้งานในหลายๆ บริษัทรถไฟ) หัวรถจักรสมัยใหม่ไม่มีข้อจำกัดนี้อีกต่อไปแล้ว เนื่องจากระบบควบคุมสามารถปรับกำลังได้อย่างราบรื่นและหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักบรรทุกของรถไฟอย่างกะทันหัน ไม่ว่าคนขับรถไฟจะควบคุมอย่างไรก็ตาม

เมื่อคันเร่งอยู่ในตำแหน่งรอบเดินเบา เครื่องยนต์จะได้รับเชื้อเพลิงน้อยมาก ทำให้รอบเดินเบาต่ำ นอกจากนี้ มอเตอร์ขับเคลื่อนยังไม่ได้เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก และขดลวดสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็จะไม่ได้รับพลังงาน – เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะไม่ผลิตกระแสไฟฟ้าหากไม่มีการกระตุ้น ดังนั้น หัวรถจักรจึงอยู่ในสถานะ "เป็นกลาง" ในทางทฤษฎีแล้ว นี่ก็เหมือนกับการใส่เกียร์ว่างในรถยนต์ขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงาน

ในการทำให้หัวรถจักรเคลื่อนที่ต้องเลื่อนคันควบคุมการกลับทิศทางไปที่ตำแหน่งที่ถูกต้อง (เดินหน้าหรือถอยหลัง) ปล่อย เบรกและเลื่อนคันเร่งไปที่ตำแหน่ง "วิ่ง 1" (ระดับกำลังแรก) คนขับรถไฟที่มีประสบการณ์สามารถทำตามขั้นตอนเหล่านี้ได้อย่างประสานงานกัน ซึ่งจะทำให้การออกตัวเป็นไปอย่างราบรื่นแทบไม่รู้สึก การวางตำแหน่งของคันควบคุมการกลับทิศทางและการเลื่อนคันเร่งไปพร้อมกันนั้น เปรียบเสมือนการเปลี่ยนเกียร์อัตโนมัติของรถยนต์ขณะที่เครื่องยนต์เดินเบาอยู่

การเลื่อนคันเร่งไปที่ตำแหน่งกำลังแรกจะทำให้มอเตอร์ขับเคลื่อนเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักและขดลวดสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักได้รับพลังงาน เมื่อได้รับพลังงานแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักจะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ขับเคลื่อน ส่งผลให้หัวรถจักรเคลื่อนที่ หากหัวรถจักรวิ่ง "เปล่า" (นั่นคือ ไม่ได้ต่อพ่วงกับขบวนรถ) และไม่ได้อยู่บนทางลาดชัน มันจะเร่งความเร็วได้ง่าย ในทางกลับกัน หากกำลังเริ่มลากขบวนรถยาว หัวรถจักรอาจดับได้ทันทีที่แรงต้านจากขบวนรถมีมากกว่าแรงฉุดที่เกิดขึ้น คนขับรถไฟที่มีประสบการณ์จะสามารถสังเกตเห็นสัญญาณการดับที่กำลังจะเกิดขึ้นและจะค่อยๆ เพิ่มคันเร่งตามความจำเป็นเพื่อรักษาระดับการเร่งความเร็ว

เมื่อเร่งคันเร่งไปที่ตำแหน่งกำลังสูงขึ้น อัตราการจ่ายเชื้อเพลิงไปยังเครื่องยนต์หลักจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้รอบต่อนาทีและกำลังม้าเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ในขณะเดียวกัน การกระตุ้นสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักก็จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนเพื่อรองรับกำลังที่สูงขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้กำลังไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์ขับเคลื่อนเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงฉุดเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ในที่สุด ขึ้นอยู่กับความต้องการของตารางเวลาของรถไฟ พนักงานขับรถไฟจะเร่งคันเร่งไปที่ตำแหน่งกำลังสูงสุดและคงไว้เช่นนั้นจนกว่ารถไฟจะเร่งความเร็วถึงระดับที่ต้องการ

ระบบขับเคลื่อนได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างแรงบิดสูงสุดของมอเตอร์ลากจูงในขณะเริ่มต้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมหัวรถจักรสมัยใหม่จึงสามารถเริ่มต้นลากขบวนรถไฟที่มีน้ำหนักเกิน 15,000 ตันได้ แม้บนทางลาดชัน เทคโนโลยีปัจจุบันช่วยให้หัวรถจักรสามารถสร้างแรงลากจูงได้มากถึง 30% ของน้ำหนักบรรทุกของคนขับ ซึ่งเท่ากับ120,000 ปอนด์-แรง (530กิโลนิวตัน)สำหรับขบวนรถไฟบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่หกเพลา ในความเป็นจริง ขบวนรถไฟ ดังกล่าวสามารถสร้าง แรงดึงที่คานลากได้มากเกินพอ ที่จะทำให้ตู้รถไฟเสียหายหรือตกราง (หากอยู่บนทางโค้ง) หรือทำให้ข้อต่อขาด (ซึ่งใน ภาษาแสลงของทางรถไฟอเมริกาเหนือเรียกว่า "การกระชากปอด") ดังนั้น คนขับรถไฟจึงมีหน้าที่ต้องตรวจสอบปริมาณกำลังที่ใช้ในขณะเริ่มต้นอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การ "กระชากปอด" อาจเป็นเรื่องร้ายแรงหากเกิดขึ้นบนทางขึ้นเนิน ยกเว้นแต่ว่าความปลอดภัยที่มาจากการทำงานที่ถูกต้องของระบบเบรกอัตโนมัติแบบป้องกันความผิดพลาดที่ติดตั้งในตู้รถไฟในปัจจุบัน จะช่วยป้องกันรถไฟวิ่งโดยไม่หยุดได้ โดยระบบจะทำการเบรกตู้รถไฟโดยอัตโนมัติเมื่อความดันอากาศในท่อส่งรถไฟลดลง 

ระบบควบคุมของหัวรถจักรถูกออกแบบมาเพื่อให้ กำลัง ไฟฟ้าที่ ผลิตจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก สอดคล้องกับความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่กำหนดไว้ ด้วยคุณลักษณะโดยธรรมชาติของมอเตอร์ขับเคลื่อน รวมถึงวิธีการเชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะผลิตกระแสสูงและแรงดันต่ำที่ความเร็วรอบต่ำของหัวรถจักร และค่อยๆ เปลี่ยนเป็นกระแสต่ำและแรงดันสูงเมื่อหัวรถจักรเร่งความเร็วขึ้น ดังนั้น กำลังไฟฟ้าสุทธิที่ผลิตโดยหัวรถจักรจะคงที่สำหรับทุกระดับคันเร่งที่กำหนดไว้ ( ดูแผนภูมิเส้นโค้งกำลังสำหรับร่องที่ 8 )

ในการออกแบบรุ่นเก่า ตัวควบคุมความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักและอุปกรณ์เสริมอย่างตัวควบคุมโหลด มีบทบาทสำคัญในระบบควบคุม ตัวควบคุมความเร็วรอบมีอินพุตภายนอกสองตัว ได้แก่ ความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่ต้องการ ซึ่งกำหนดโดยการตั้งค่าคันเร่งของผู้ขับเครื่องยนต์ และความเร็วรอบเครื่องยนต์จริง ( การป้อนกลับ ) ตัวควบคุมความเร็วรอบมีเอาต์พุตควบคุมภายนอกสองตัว ได้แก่ การตั้ง ค่าหัวฉีดเชื้อเพลิงซึ่งกำหนดอัตราการจ่ายเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ และตำแหน่งของตัวควบคุมกระแสไฟฟ้า ซึ่งส่งผลต่อการกระตุ้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก ตัวควบคุมความเร็วรอบยังรวมถึงกลไกป้องกันความเร็วเกินแยกต่างหากที่จะตัดการจ่ายเชื้อเพลิงไปยังหัวฉีดทันทีและส่งเสียงเตือนในห้องโดยสารในกรณีที่เครื่องยนต์หลักมีความเร็วรอบเกินกว่าค่าที่กำหนดไว้ อินพุตและเอาต์พุตเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องเป็นไฟฟ้าทั้งหมด

เมื่อภาระของเครื่องยนต์เปลี่ยนแปลง ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ตัวควบคุมจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงนี้ผ่านสัญญาณป้อนกลับความเร็วรอบเครื่องยนต์ ผลลัพธ์โดยรวมคือการปรับทั้งอัตราการจ่ายเชื้อเพลิงและตำแหน่งของตัวควบคุมภาระ เพื่อให้ความเร็วรอบและแรงบิด ของเครื่องยนต์ (และกำลังขับ) คงที่สำหรับทุกระดับคันเร่ง ไม่ว่าความเร็วบนถนนจริงจะเป็นเท่าใดก็ตาม

ในการออกแบบใหม่ ๆ ที่ควบคุมด้วย "คอมพิวเตอร์ควบคุมการขับเคลื่อน" แต่ละขั้นความเร็วของเครื่องยนต์จะได้รับกำลังเอาต์พุตที่เหมาะสม หรือ "ค่าอ้างอิง kW" ในซอฟต์แวร์ คอมพิวเตอร์จะเปรียบเทียบค่านี้กับกำลังเอาต์พุตจริงของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก หรือ "ค่าป้อนกลับ kW" ซึ่งคำนวณจากค่ากระแสของมอเตอร์ขับเคลื่อนและค่าป้อนกลับแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก คอมพิวเตอร์จะปรับค่าป้อนกลับให้ตรงกับค่าอ้างอิงโดยการควบคุมการกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก ดังที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น ตัวควบคุมความเร็ว (Governor) ยังคงควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์ แต่ตัวควบคุมภาระ (Load Regulator) ไม่ได้มีบทบาทสำคัญในระบบควบคุมประเภทนี้อีกต่อไป อย่างไรก็ตาม ตัวควบคุมภาระยังคงถูกเก็บไว้เป็น "ระบบสำรอง" ในกรณีที่เครื่องยนต์ทำงานเกินกำลัง หัวรถจักรสมัยใหม่ที่ติดตั้งระบบฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ (EFI) อาจไม่มีตัวควบคุมความเร็วเชิงกล แต่ยังคงมีตัวควบคุมภาระและตัวควบคุมความเร็ว "เสมือน" อยู่ในโมดูลคอมพิวเตอร์

ประสิทธิภาพของมอเตอร์ขับเคลื่อนถูกควบคุมโดยการปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ส่งออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก สำหรับมอเตอร์กระแสตรง หรือโดยการปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งออกจากVVVFสำหรับมอเตอร์กระแสสลับ สำหรับมอเตอร์กระแสตรง จะมีการใช้การเชื่อมต่อหลายรูปแบบเพื่อปรับการทำงานของระบบขับเคลื่อนให้เข้ากับสภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน

เมื่อหยุดนิ่ง กระแสไฟฟ้าที่ออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักจะมีแรงดันต่ำ/กระแสสูง โดยมักจะเกิน 1,000 แอมแปร์ต่อมอเตอร์ที่กำลังสูงสุด เมื่อหัวรถจักรหยุดนิ่งหรือใกล้หยุดนิ่ง กระแสไฟฟ้าจะถูกจำกัดโดยความต้านทานกระแสตรงของขดลวดมอเตอร์และวงจรเชื่อมต่อ รวมถึงกำลังการผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักเองเท่านั้น แรงบิดในมอเตอร์แบบอนุกรมจะแปรผันโดยประมาณกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้า ดังนั้น มอเตอร์ขับเคลื่อนจะสร้างแรงบิดสูงสุด ทำให้หัวรถจักรสร้างแรงฉุด สูงสุด ช่วยให้เอาชนะแรงเฉื่อยของขบวนรถได้ ผลกระทบนี้คล้ายคลึงกับสิ่งที่เกิดขึ้นในระบบเกียร์อัตโนมัติ ของรถยนต์ เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ ซึ่งอยู่ในเกียร์หนึ่งและทำให้เกิดการคูณแรงบิดสูงสุด

เมื่อหัวรถจักรเร่งความเร็วขึ้น ขดลวดมอเตอร์ที่กำลังหมุนจะเริ่มสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ (back EMF ซึ่งหมายความว่ามอเตอร์พยายามทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วย) ซึ่งจะต้านกับกำลังไฟฟ้าที่ออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักและทำให้กระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ลดลง แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วยเพื่อพยายามรักษาพลังงานของมอเตอร์ แต่ในที่สุดก็จะถึงจุดคงที่ ณ จุดนี้ หัวรถจักรจะหยุดเร่งความเร็วโดยสิ้นเชิง เว้นแต่จะอยู่บนทางลงเนิน เนื่องจากโดยปกติแล้วจุดคงที่นี้จะเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็วสูงสุดที่ต้องการอย่างมาก จึงต้องมีการดำเนินการบางอย่างเพื่อเปลี่ยนลักษณะการขับเคลื่อนเพื่อให้สามารถเร่งความเร็วต่อไปได้ การเปลี่ยนแปลงนี้เรียกว่า "การเปลี่ยนผ่าน" ซึ่งเป็นกระบวนการที่คล้ายคลึงกับการเปลี่ยนเกียร์ในรถยนต์

วิธีการเปลี่ยนผ่าน ได้แก่:

• อนุกรม/ขนาน หรือ "การเปลี่ยนผ่านของมอเตอร์"
  • ในขั้นต้น มอเตอร์สองตัวจะต่ออนุกรมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก เมื่อความเร็วสูงขึ้น มอเตอร์จะถูกต่อขนานกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักอีกครั้ง
• "การสับเปลี่ยนสนาม" "การเบี่ยงเบนสนาม" หรือ "การรับสนามที่อ่อนแอ"
  • ตัวต้านทานต่อขนานกับขดลวดสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ ซึ่งมีผลทำให้ กระแส ไฟฟ้าในขดลวด เพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงบิดและความเร็วของมอเตอร์เพิ่มขึ้นตามไปด้วย

นอกจากนี้ยังสามารถนำทั้งสองวิธีมาผสมผสานกันเพื่อเพิ่มช่วงความเร็วในการทำงานได้

• การเปลี่ยนผ่านระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวเรียงกระแส
  • การเชื่อมต่อ ขดลวดสเตเตอร์หลักภายในสองชุดที่แยกจากกันของวงจรเรียงกระแสสองวงจากแบบขนานเป็นแบบอนุกรม เพื่อเพิ่มแรงดันเอาต์พุต

ในหัวรถจักรแบบเก่า คนขับรถไฟจำเป็นต้องควบคุมการเปลี่ยนเกียร์ด้วยตนเองโดยใช้ปุ่มควบคุมแยกต่างหาก เพื่อช่วยให้การเปลี่ยนเกียร์เป็นไปอย่างถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม จึง มีการปรับเทียบ มิเตอร์วัดโหลด (ตัวบ่งชี้ที่แสดงให้คนขับรถไฟเห็นว่ามอเตอร์ขับเคลื่อนดึงกระแสไฟฟ้าไปเท่าใด) เพื่อระบุจุดที่ควรเปลี่ยนเกียร์ไปข้างหน้าหรือถอยหลัง ต่อมาได้มีการพัฒนาการเปลี่ยนเกียร์อัตโนมัติขึ้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักและมอเตอร์ขับเคลื่อนจากการโอเวอร์โหลดเนื่องจากการเปลี่ยนเกียร์ที่ไม่เหมาะสม

หัวรถจักรสมัยใหม่ใช้อินเวอร์เตอร์แปลง ไฟ กระแสสลับเป็นกระแสตรง ซึ่งสามารถจ่ายไฟได้ถึง 1,200 โวลต์ ( เครื่องกำเนิด ไฟฟ้ากระแสตรงรุ่นก่อนๆ สามารถจ่ายไฟได้เพียง 600 โวลต์) การปรับปรุงนี้เกิดขึ้นได้ส่วนใหญ่จากการพัฒนาเทคโนโลยีไดโอดซิลิคอน ด้วยความสามารถในการจ่ายไฟ 1,200 โวลต์ให้กับมอเตอร์ขับเคลื่อน จึงไม่จำเป็นต้องมี "ช่วงเปลี่ยนผ่าน" อีกต่อไป

ระบบเบรกแบบไดนามิก (รีโอสแตติก)เป็นตัวเลือกที่พบได้ทั่วไปในหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้า

ระบบเบรกแบบไดนามิกใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่า ขดลวดอาร์มาเจอร์ ของมอเตอร์ขับเคลื่อนจะหมุนอยู่เสมอเมื่อหัวรถจักรเคลื่อนที่ และมอเตอร์สามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้โดยการกระตุ้นขดลวดสนามแม่เหล็กแยกต่างหาก เมื่อใช้ระบบเบรกแบบไดนามิก วงจรควบคุมการขับเคลื่อนจะถูกกำหนดค่าดังนี้:

• ขดลวดสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ขับเคลื่อนแต่ละตัวจะต่อเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก
• แกนหมุนของมอเตอร์ขับเคลื่อนแต่ละตัวเชื่อมต่ออยู่กับโครงข่ายความต้านทาน ที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ (โครงข่ายเบรกแบบไดนามิก) ซึ่งติดตั้งอยู่บนหลังคาของฝากระโปรงรถจักร
• ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ต้นกำลังเพิ่มขึ้น และสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักจะถูกกระตุ้น ส่งผลให้สนามแม่เหล็กของมอเตอร์ขับเคลื่อนถูกกระตุ้นตามไปด้วย

ผลรวมของสิ่งต่างๆ ข้างต้นคือทำให้มอเตอร์ขับเคลื่อนแต่ละตัวสร้างพลังงานไฟฟ้าและระบายความร้อนออกมาในระบบเบรกแบบไดนามิก พัดลมที่ต่อคร่อมระบบจะช่วยระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ ดังนั้น พัดลมจึงได้รับพลังงานจากเอาต์พุตของมอเตอร์ขับเคลื่อนและจะหมุนเร็วขึ้นและสร้างกระแสลมมากขึ้นเมื่อมีการจ่ายพลังงานเข้าสู่ระบบมากขึ้น

โดยสรุปแล้ว แหล่งที่มาของพลังงานที่สูญเสียไปในระบบเบรกแบบไดนามิกคือการเคลื่อนที่ของหัวรถจักรที่ส่งไปยังขดลวดอาร์มาเจอร์ของมอเตอร์ขับเคลื่อน ดังนั้น มอเตอร์ขับเคลื่อนจึงสร้างแรงต้าน และหัวรถจักรทำหน้าที่เป็นเบรก เมื่อความเร็วลดลง ผลการเบรกจะลดลงและโดยทั่วไปจะไม่มีประสิทธิภาพเมื่อความเร็วต่ำกว่าประมาณ 16  กม./ชม. (10  ไมล์/ชม.) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอัตราทดเกียร์ระหว่างมอเตอร์ขับเคลื่อนและเพลา

ระบบเบรกแบบไดนามิกมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อใช้งานในพื้นที่ภูเขา ซึ่งมีความเสี่ยงที่จะเกิดการลื่นไถลเนื่องจากเบรกเสียดทานร้อนจัดขณะลงเขา ในกรณีเช่นนี้ โดยทั่วไปแล้วจะใช้เบรกแบบไดนามิกร่วมกับเบรกอากาศซึ่งผลรวมนี้เรียกว่าการเบรกแบบผสมผสานการใช้เบรกแบบผสมผสานยังช่วยรักษาความหย่อนของขบวนรถไฟยาวขณะขึ้นเนิน ช่วยป้องกัน "การชนกันอย่างกะทันหัน" ซึ่งเป็นการที่ขบวนรถไฟหย่อนตัวลงอย่างฉับพลันและอาจทำให้ตกรางได้ นอกจากนี้ การเบรกแบบผสมผสานยังนิยมใช้กับรถไฟโดยสารเพื่อลดการสึกหรอของเบรกเชิงกล ซึ่งเป็นผลมาจากการหยุดหลายครั้งที่รถไฟประเภทนี้มักทำระหว่างการวิ่ง

หัวรถจักรพิเศษเหล่านี้สามารถใช้งานได้ทั้งในโหมดไฟฟ้าและโหมดดีเซล การรถไฟ ลองไอส์แลนด์ (Long Island Rail Road) , การรถไฟเมโทร-นอร์ท ( Metro-North Railroad ) และ การรถไฟนิวเจอร์ซีย์ทรานสิต ( New Jersey Transit Rail Operations ) ใช้หัวรถจักร แบบสองโหมด คือ ดีเซล-ไฟฟ้า/รางที่สาม ( สายส่ง ไฟฟ้าเหนือราง บน NJTransit) ในเส้นทางระหว่างพื้นที่ที่ไม่ใช้ไฟฟ้าและนครนิวยอร์ก เนื่องจากกฎหมายท้องถิ่นห้ามใช้หัวรถจักรดีเซลใน อุโมงค์ แมนฮัต ตัน ด้วยเหตุผลเดียวกันนี้แอมแทร็ก (Amtrak)จึงใช้หัวรถจักรแบบสองโหมดในพื้นที่นิวยอร์กการรถไฟอังกฤษ (British Rail)ใช้หัวรถจักรแบบสองโหมด คือ ดีเซล-ไฟฟ้า/ไฟฟ้า ซึ่งออกแบบมาให้วิ่งเป็นไฟฟ้าเป็นหลัก โดยมีกำลังไฟลดลงเมื่อวิ่งด้วยพลังงานดีเซล วิธีนี้ช่วยให้ลานรถไฟยังคงไม่ใช้ไฟฟ้าได้ เนื่องจากระบบจ่ายไฟรางที่สามนั้นอันตรายอย่างยิ่งในบริเวณลานรถไฟ

ระบบขับเคลื่อนไฮโดรสแตติกได้รับการนำไปใช้กับการใช้งานทางรถไฟ ตัวอย่างที่ทันสมัย ​​ได้แก่หัวรถจักรสับเปลี่ยนขนาด350 ถึง 750 แรงม้า (260 ถึง 560 กิโลวัตต์) โดย Cockerill (เบลเยียม) ^{[ 42 ]}หัวรถจักรอุตสาหกรรมรางแคบขนาด4 ถึง 12 ตัน35 ถึง 58 กิโลวัตต์ (47 ถึง 78 แรงม้า) โดย GIA ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของAtlas Copco ^{[ 43 ]}ระบบขับเคลื่อนไฮโดรสแตติกยังถูกนำมาใช้ในเครื่องจักรบำรุงรักษาทางรถไฟ (เครื่องตอกราง, เครื่องเจียรราง) ^{[ 44 ]}    

โดยทั่วไป การใช้งานระบบส่งกำลังแบบไฮโดรสแตติกนั้นจำกัดอยู่เฉพาะในหัวรถจักรขนาดเล็กสำหรับงานสับเปลี่ยนขบวนรถ และอุปกรณ์บำรุงรักษาทางรถไฟ รวมถึงการใช้งานที่ไม่เกี่ยวข้องกับการขับเคลื่อนในเครื่องยนต์ดีเซล เช่น ระบบขับเคลื่อนสำหรับพัดลมมอเตอร์ขับเคลื่อน

ระบบส่งกำลังแบบไฮโดรคิเนติก (หรือเรียกว่าระบบส่งกำลังแบบไฮโดรไดนามิก) ใช้ตัวแปลงแรง บิด ตัว แปลงแรงบิดประกอบด้วยส่วนหลักสามส่วน สองส่วนหมุนได้ และอีกส่วนหนึ่ง ( สเตเตอร์ ) มีตัวล็อกป้องกันการหมุนย้อนกลับและเพิ่มแรงบิดเอาต์พุตโดยการเปลี่ยนทิศทางการไหลของน้ำมันที่ความเร็วรอบเอาต์พุตต่ำ ส่วนหลักทั้งสามส่วนถูกปิดผนึกในตัวเรือนที่บรรจุน้ำมัน เพื่อให้ความเร็วของเครื่องยนต์ตรงกับความเร็วของภาระในช่วงความเร็วทั้งหมดของหัวรถจักร จำเป็นต้องมีวิธีการเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ช่วงที่เพียงพอ วิธีหนึ่งคือการใช้เกียร์กลไกตามหลังตัวแปลงแรงบิด ซึ่งจะสลับอัตราส่วนโดยอัตโนมัติ คล้ายกับเกียร์อัตโนมัติในรถยนต์ อีกวิธีหนึ่งคือการจัดหาตัวแปลงแรงบิดหลายตัว โดยแต่ละตัวมีช่วงความแปรผันที่ครอบคลุมส่วนหนึ่งของช่วงทั้งหมดที่ต้องการ ตัวแปลงแรงบิดทั้งหมดเชื่อมต่อกันทางกลไกตลอดเวลา และจะเลือกตัวที่เหมาะสมสำหรับช่วงความเร็วที่ต้องการโดยการเติมน้ำมันและระบายน้ำมันออกจากตัวอื่น การเติมและการระบายน้ำมันจะดำเนินการในขณะที่ระบบส่งกำลังอยู่ภายใต้ภาระ และส่งผลให้การเปลี่ยนช่วงราบรื่นมากโดยไม่มีการหยุดชะงักของกำลังที่ส่งผ่าน

• เครื่องยนต์ดีเซล (ซ้าย) และระบบส่งกำลังไฮดรอลิก (ขวา) ของหัวรถจักรดีเซลBritish Rail Class 52
• รถจักรดีเซลไฮดรอลิกClass 61-000 ของแอฟริกาใต้ อยู่ระหว่างการก่อสร้าง

ในขณะที่หัวรถจักรดีเซลไฟฟ้า (DE) ถูกเลือกใช้ในหลายประเทศทั่วโลก แต่บางประเทศกลับหันมาใช้หัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิก (DH) แทน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเยอรมนี ฟินแลนด์ และญี่ปุ่น รวมถึงสหราชอาณาจักรในช่วงหนึ่งด้วย

สาเหตุที่เป็นเช่นนั้นมีหลายประการ สองประการที่เห็นได้ชัดที่สุดคือ ในขณะที่หัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกส่วนใหญ่มีประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนใกล้เคียงกับหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าที่ประมาณ 85% (โดยมีบางรุ่นที่ออกแบบในอังกฤษในยุคแรกเป็นข้อยกเว้น) แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถสร้างให้มีน้ำหนักเบากว่าอย่างเห็นได้ชัดสำหรับกำลังขับรวมที่เท่ากัน เนื่องจากระบบส่งกำลังไฮดรอลิกมีน้ำหนักน้อยกว่าชุดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและมอเตอร์ไฟฟ้าหลายตัวที่จำเป็นในหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้า

ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการที่สองของหัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิก ซึ่งคงอยู่จนกระทั่งมีการนำระบบควบคุมแรงฉุดสมัยใหม่มาใช้ คือ แรงยึดเกาะ/แรงฉุดต่อหน่วยน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น โดยปกติแล้ว ในหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้า เพลาขับเคลื่อนแต่ละเพลาบนชุดล้อจะมีมอเตอร์ขับเคลื่อนแยกกันโดยไม่มีการเชื่อมต่อระหว่างเพลา และด้วยเหตุนี้จึงมีความเป็นไปได้ที่หากล้อใดล้อหนึ่งสูญเสียการยึดเกาะและลื่นไถล จะทำให้เพลานั้นหมุนเร็วขึ้นโดยอิสระจากเพลาอื่นๆ ส่งผลให้สูญเสียแรงฉุดโดยรวมอย่างมาก ในทางตรงกันข้าม ในหัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิก เพลาทั้งหมดบนชุดล้อแต่ละชุดจะเชื่อมต่อกันผ่านเพลาขับที่เชื่อมต่อกัน และด้วยเหตุนี้จึงไม่มีเพลาใดสามารถเริ่มหมุนเร็วขึ้นได้เองหากล้อของมันไปสัมผัสกับจุดที่ลื่น ซึ่งช่วยเพิ่มแรงฉุดได้อย่างมาก ก่อนที่จะมีการนำระบบควบคุมแรงฉุดที่มีประสิทธิภาพมาใช้ ความแตกต่างทางเทคนิคเพียงอย่างเดียวนี้สามารถเพิ่มปัจจัยการยึดเกาะได้ระหว่าง 15-33% สำหรับหัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกเมื่อเทียบกับหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้า

ข้อดีสองประการนี้เป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ในช่วงทศวรรษ 1960 บริษัทรถไฟรายใหญ่ 3 แห่งของสหรัฐฯ รวมถึงเซาเทิร์นแปซิฟิก แสดงความสนใจอย่างมากในแบบหัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิก ซึ่งในที่สุดนำไปสู่การสั่งซื้อและซื้อหัวรถจักร ML4000 DH จากเยอรมนีตะวันตกหลายคันที่บริษัท Krauss Maffei ผลิตขึ้นเป็นพิเศษสำหรับสหรัฐฯ อย่างไรก็ตาม ปัญหาด้านความน่าเชื่อถือของเครื่องจักรเหล่านี้ระหว่างการใช้งานในที่สูงกับเซาเทิร์นแปซิฟิกในสหรัฐฯ รวมถึงการเกิดขึ้นของเครื่องยนต์ดีเซลในประเทศที่มีกำลังใกล้เคียงกัน ควบคู่ไปกับอุตสาหกรรมที่เหมาะสมกว่าในการสนับสนุนระบบขับเคลื่อนดีเซลไฟฟ้า ทำให้ความสนใจในหัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกในสหรัฐฯ ค่อยๆ จางหายไปในที่สุด

อย่างไรก็ตาม ในเยอรมนีและฟินแลนด์ ระบบดีเซลไฮดรอลิกประสบความสำเร็จอย่างมากในด้านความน่าเชื่อถือในการใช้งาน เทียบเท่าหรือดีกว่าระบบดีเซลทั่วไป ซึ่งเมื่อรวมกับข้อดีทางเทคนิคของระบบดีเซลไฮดรอลิกที่กล่าวมาข้างต้น ทำให้ระบบดีเซลไฮดรอลิกเป็นที่นิยมมากกว่าในประเทศเหล่านี้มาเป็นเวลานาน ในขณะเดียวกัน ในสหราชอาณาจักร หลักการดีเซลไฮดรอลิกกลับได้รับชื่อเสียงที่หลากหลาย

ในศตวรรษที่ 21 ทั่วโลก ประเทศส่วนใหญ่ใช้ระบบดีเซล-ไฟฟ้าสำหรับการขับเคลื่อนด้วยหัวรถจักรดีเซล โดยระบบดีเซล-ไฮดรอลิกไม่พบการใช้งานนอกประเทศเยอรมนี ฟินแลนด์ และญี่ปุ่น รวมถึงบางประเทศเพื่อนบ้าน ซึ่งใช้ในงานขนส่งสินค้า

หัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกมีส่วนแบ่งการตลาดน้อยกว่าหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้า โดยผู้ใช้งานระบบส่งกำลังไฮดรอลิกหลักทั่วโลกส่วนใหญ่คือสหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี ซึ่งมีแบบต่างๆ เช่น หัวรถจักร DB Class V 200ในช่วงทศวรรษ 1950 และหัวรถจักรตระกูล DB Class V 160 ในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 การรถไฟ อังกฤษ(British Rail)ได้นำหัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกหลายแบบมาใช้ในช่วงแผนการปรับปรุงให้ทันสมัยในปี 1955โดยเริ่มแรกเป็นรุ่นที่ผลิตภายใต้ลิขสิทธิ์จากแบบของเยอรมนี (ดูหมวดหมู่: หัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกของสหราชอาณาจักร ) ในสเปนบริษัท Renfeใช้หัวรถจักรสองเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักสูงจากแบบของเยอรมนีเพื่อลากจูงรถไฟความเร็วสูงตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ถึง 1990 (ดูRenfe Classes 340 , 350 , 352 , 353 , 354 )

หัวรถจักรหลักอื่นๆ ในยุคหลังสงคราม ได้แก่ หัวรถจักรทดลอง GMD GMDH-1 ในช่วงทศวรรษ 1950 ; หัวรถจักร Class 61-000 ของHenschel & Sonที่สร้างในแอฟริกาใต้ ; ในช่วงทศวรรษ 1960 Southern Pacific ได้ซื้อ หัวรถจักรดีเซลไฮดรอลิกKrauss-Maffei KM ML-4000 จำนวน 18 คัน นอกจาก นี้ Denver & Rio Grande Western Railroadยังซื้ออีก 3 คัน ซึ่งต่อมาขายให้กับ SP ทั้งหมด^{[ 46 ]}

ในฟินแลนด์ รถจักร ดีเซลไฮดรอลิกVR รุ่น Dv12 และ Dr14 ที่ผลิตในฟินแลนด์กว่า 200 คัน พร้อมระบบส่งกำลัง Voithได้ถูกใช้งานอย่างต่อเนื่องมาตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1960 รถจักร Dr14 ทุกคันและรถจักร Dv12 ส่วนใหญ่ยังคงใช้งานอยู่ VR ได้ยกเลิกการใช้งานรถจักร Dv12 ซีรีส์ 2700 บางคันที่มีสภาพไม่ดี^{[ 47 ]}

ในศตวรรษที่ 21 รถไฟดีเซลไฮดรอลิกแบบมาตรฐานที่ผลิตเป็นจำนวนมาก ได้แก่Voith Gravitaซึ่งสั่งซื้อโดยDeutsche Bahnและ รถไฟ Vossloh G2000 BB , G1206และG1700ซึ่งทั้งหมดผลิตในเยอรมนีเพื่อใช้ในการขนส่งสินค้า

ระบบขับเคลื่อนดีเซลไฮดรอลิกเป็นเรื่องปกติในรถไฟหลายขบวน โดยมีการใช้การออกแบบระบบส่งกำลังที่หลากหลาย รวมถึง ทอร์คคอนเวอร์เตอร์ Voithและข้อต่อของเหลวร่วมกับเฟืองเชิงกล

รถไฟโดยสารดีเซลรางรุ่นที่สองของ British Railส่วนใหญ่ใช้ระบบส่งกำลังแบบไฮดรอลิก ในศตวรรษที่ 21 การออกแบบที่ใช้ระบบส่งกำลังแบบไฮดรอลิก ได้แก่ ตระกูล Turbostar , Talent , RegioSwinger ของ Bombardier ; รุ่นที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลของ แพลตฟอร์ม Desiro ของ Siemens และ Regio -Shuttle ของ Stadler