Возглавивший с 1951 года Людиновский локомобильный завод Григорий Давидович Гогиберидзе понял, что неумолимый ход технического прогресса привёл к падению спроса на паросиловые источники энергии - локомобили, и что для обеспечения жизни завода нужно переходить на другую продукцию. В мучительном выборе возможных вариантов остановился на тепловозостроении. С присущей ему энергией принялся за дело.

Благодаря его усилиям, вышло постановление Совета Министров РСФСР №1291 от 7.12.1957 г., в котором Калужскому Совнархозу поручалось "…организовать на Людиновском локомобильном заводе производство маневровых тепловозов мощностью 750 л.с. с гидромеханической передачей…".

Этим же постановлением предприятие переименовывается в "Людиновский тепловозостроительный завод". Временно сохраняется производство локомобилей (с 1957 по 1960 год было изготовлено 326 передвижных паросиловых электростанций ПСТ1-200 мощностью 300 л.с., 1687 стационарных локомобилей: СТ-125, СК-125, СК-250, СК-350).

Для первых шагов в тепловозостроении было указано заимствовать конструкцию тепловоза, создаваемого Луганским тепловозостроительным заводом. Это был тепловоз ТГМ2.

Подготовка к переходу на новую продукцию была инициирована директором ещё до официального решения правительства. Заместителю главного конструктора завода Александру Ивановичу Бычкову ещё в августе 1957 года было поручено организовать на Людиновском заводе конструкторское подразделение по тепловозостроению. В бюро были отобраны, в основном, недавние выпускники Людиновского машиностроительного техникума и несколько инженеров. Уже в октябре 1957 года первая группа конструкторов, возглавляемая А.И. Бычковым, выехала в Луганск.

Предстояло принимать конструкторскую документацию и в мощном конструкторском бюро Луганского завода учиться тепловозостроению, которое было гораздо сложнее локомобилестроения. Учёба была предметной, так как по результатам изготовления и испытаний двух опытных образцов шла доработка конструкторской документации. В эту работу включились людиновцы: Я.А. Шевкунов, Л.Н. Кузнецов, М.И. Сахаров, И.В. Гришин, Ю.М. Козлов, И.А. Моисеев и другие. Около 20 человек до июля 1958 года постоянно находились в Луганске, меняясь по ходу дела и перевозя чертежи в Людиново. Старшим группы был Я.А. Шевкунов.

В 1958 году на ЛТЗ начинают прибывать выпускники вузов, которые стали готовить специалистов по тепловозостроению. В феврале 1958 года приехали первые молодые специалисты-тепловозники из БИТМа: Владимир Гузиков, Виктор Блошкин и Николай Стребков. В августе прибывают 17 выпускников Харьковского политехнического института (ХПИ): Александр Андрющенко, Глеб Бажанов, Виталий Безрутченко, Виталий Зюбин, Олег Захаров, Олег Бессонов, Владимир Рогов, Альфред Ржечицкий, Анатолий Ильченко и др., 16 выпускников Московского института инженеров транспорта (МИИТ): Иван Зеленов, Юрий Паламарчук, Владимир Омельченко, Лидия Николаева, Виталий Христин, Владимир Юшко и др.

В апреле 1958 года создаётся специальное конструкторское бюро по тепловозостроению (СКБТ), во главе которого был поставлен А.М. Хрычиков. Александр Михайлович Хрычиков, опытный конструктор-тепловозостроитель, работавший в 1935-1941 гг. конструктором ОКБ по тепловозам Коломенского завода им. Куйбышева, в 1947-58 гг. - ведущим конструктором, начальником бюро нового проектирования Харьковского завода транспортного машиностроения. За создание первого отечественного двухсекционного тепловоза ТЭ2 ему и группе специалистов харьковского завода в 1952 году была присвоена Сталинская премия.

Ядро СКБТ составили вчерашние студенты, выпускники Брянского института транспортного машиностроения, Московского института инженеров железнодорожного транспорта, Харьковского политехнического института, а также выпускники Людиновского машиностроительного техникума. Дополнили их опытные инженеры-машиностроители, приглашённые с предприятий других городов: В.М. Унксов, В.Н. Логунов, О.В. Логунова, А.Д. Могильный, Т.Б. Могильная, Г.В. Радовский, Н.И. Жаров, имеющие опыт конструкторской работы.

30 декабря 1958 года из ворот сборочно-испытательного цеха вышел первый тепловоз, изготовленный на Людиновском заводе, TГM2-003. По этому случаю заводская многотиражка "Энергетик" писала:

"…Канун Нового 1959 года тепловозостроители ознаменовали хорошим подарком Родине - собран первый тепловоз ТГМ2 мощностью 750 лошадиных сил. Много труда, смекалки и инициативы вложили в свой первенец конструкторы СКБТ, рабочие литейного цеха №1, механического цеха №2, арматурного, сборочно-испытательного и других цехов. Первый тепловоз проходит испытания".

В 1959 году было изготовлено ещё два тепловоза ТГМ2. Но локомотив не выдержал ходовых испытаний. Имея центрально расположенную кабину, он был не очень технологичен в сборке и неудобен в обслуживании. Тепловоз сняли с производства. Ещё во время изучения результатов изготовления и испытаний первых двух тепловозов ТГМ2 при приёмке чертежей в г. Луганске А.М. Хрычиков пришёл к выводу о необходимости изменения конструкции тепловоза ТГМ2.

Первый начальник тепловозосборочного цеха Н.М. Туркин вспоминает: "На сборке осевых редукторов и колёсных пар трудилась бригада Н.Ф. Брынского, дизель и его системы собирала бригада М.И. Паенкова, а монтаж электрооборудования вела бригада под руководством Н.Ф. Харламова.

Неоценимую помощь оказали сборщикам конструкторы и технологи, которые в содружестве с рабочими изготавливали и собирали первые тепловозы. Это главный конструктор А.М. Хрычиков, его заместитель А.И. Бычков, которые проводили общее руководство сборкой машин. Начальники секторов и инженеры-конструкторы СКБТ Н.И. Жаров, B.M. Унксов, И.А. Моисеев, Я.А. Шевкунов, технологи А.Н. Козлов, Е.B. Бapaнов, главный сварщик А.А. Урвачев и многие другие принимали непосредственное участие в изготовлении узлов тепловозов".

Торжественный митинг на заводе по поводу начала изготовления тепловозов собственной разработки состоялся 9 мая 1959г.

Это был тепловоз капотного типа с быстроходным дизелем М753Б завода "Звезда" и с гидропередачей, спроектированной Ленинградским ВНИИ-100. В гидропередачу вошли: комплексный гидротрансформатор конструкции Калужского машиностроительного завода и коробка перемены передач с фрикционными муфтами, которую изготовили на Людиновском заводе. Тепловоз предназначался для лёгкой маневровой работы на путях МПС (Министерства путей сообщения) и промышленных предприятий.

Это был, как и ТГМ2, четырёхосный с двумя тележками и с групповым приводом колёсных пар тепловоз. В 1959 году изготовили 5 локомотивов ТГМ3.