4-осные грузовые паровозы с осевой формулой 0-4-0 (модификация серии О мощностью ок. 340 кВт), работавшие по принципу двукратного расширения насыщенного пара («компаунд»). Этот этап характеризуется на чалом научных исследований паровозов. В 1880 г. А. П. Бородин организовал в Киеве первую испытательную паровозную лабораторию, в 1898 г. Ю. В. Ломоносов начал науч-но-экспериментальные исследования паровозов в эксплуатации.

Четвертый этап - с 1901 г. по 1917 г,-связан со значительным прогрессом в повышении мощности строящихся паровозов и с разработкой научных основ их проектирования и эксплуатации. Продолжался несколькими заводами выпуск паровозов Ов, которые были приняты как «нормальный» (т. е. стандартный тип локомотива для казенных дорог России. До 1908 г. было построено около 8000 паровозов этого типа. Появились паровозы типа 1-4-0 (серии Ц, Ш, Щ), имевшие несколько большую мощность - до 500-600 кВт, а также первые локомотивы с перегревом пара (в 1902-1905 гг.). К 1910 г. паровозный парк страны составлял 19,2 тыс. единиц, большая часть из них (67%) работала по принципу «компаунд». Однако к 1911-

1912 гг. 4-осные паровозы (серии Щ, Ш, а тем более Ов) не могли отвечать требованиям возрастающих объемов грузовых перевозок. Первые 5-осные грузовые паровозы (типа

0-5-0 серии Э) были построены на Луганском заводе в 1912 г. По конструкции и эксплуатационным качествам этот локомотив оказался одним из лучших российских паровозов. Паровоз серии Э имел ряд модификаций и находился в производстве более 30 лет (в советский период выпущены серии Эу, Эм, Эр). С 1901 г. по 1917 г. заводы России построили 13475 паровозов. Наивысший годовой выпуск был достигнут Луганским заводом - 245 ед. (1905 г.). Во время 1-й мировой войны производство паровозов резко сократилось. Мощности большинства паровозостроительных заводов (к 1913 г. в России было 11 заводов) использовались для выполнения военных заказов гл. обр. для нужд флота. Поэтому в 1915-1917 гг. большая партия (300 ед.) паровозов типа 1-5-0 была заказана правительством на заводах Северной Америки (серия Е). В этот период возникли первые научные организации локомотивостроения.