В открытых горных разработках, железнодорожные пути которых имеют большие подъемы (до 60%), широко используются так называемые тяговые агрегаты. Они представляют собой двух- или трехсекционные локомотивы, каждый из которых состоит из электровоза управления и одного или двух вагонов-самосвалов (думпкаров), оборудованных такими же тяговыми электродвигателями, как и электровоз управления. Это позволяет увеличить сцепной вес локомотива в два или три раза и соответственно включить в состав большее число груженых вагонов. Тяговые агрегаты могут быть оборудованы дизель-генераторными установками для автономного питания тяговых электродвигателей, размещаемыми на электровозе управления или в специальной секции. В конце 1968 г. Новочеркасский электровозостроительный завод построил по проекту ВэЛНИИ опытный тяговый агрегат ОПЭ1-001, предназначенный для эксплуатации на железнодорожных путях промышленных предприятий и открытых горных разработок, электрифицированных на переменном токе промышленной частоты с номинальным напряжением в контактной сети 10 кВ. Тяговый агрегат состоит из трех четырехосных секций: электровоза управления, секции автономного питания (дизельной секции) и моторного думпкара. Кабины машиниста расположены в секциях автономного питания и электровоза управления; управлять тяговым агрегатом можно из любой кабины. После постройки трех агрегатов с моторными думпкарами (двух с четырехосными и одного с шестиосным) НЭВЗ с 1970 г. начал серийный выпуск тяговых агрегатов ОПЭ1, но только в составе электровоза управления и секции автономного питания, который продолжался до 1981 г. Начиная с 1981 г. завод снова перешел на изготовление тяговых агрегатов в трехсекционном исполнении, причем до 1985 г. думпкары строил в кооперации с Днепропетровским электровозостроительным заводом, а с 1985 г.— самостоятельно. Кузова электровозной и дизельной секции вагонного типа имеют несущие рамы, основными элементами которых являются боковины коробчатого сечения, связанные поперечными балками. Рама кузова опирается на две тележки через боковые пружинные и концевые катковые опоры (по две боковые и концевые на каждую тележку). На раме кузова закреплены автосцепки; для передачи тяговых и тормозных усилий от тележек к кузову служат шкворни. Рама тележки цельносварной конструкции состоит из двух боковин, шкворневого и двух концевых брусьев. Средние части балансиров подвешены к буксам, связанным с рамой поводками (как на магистральных электровозах). На концы балансиров со стороны концевых брусьев рама тележки опирается через цилиндрические пружины, а со стороны шкворневого бруса — через листовые рессоры, являющиеся также балансирами. На концевых брусьях рамы каждой тележки со стороны шкворневого бруса укреплены два тормозных цилиндра диаметром 14". Усилие от поршней этих цилиндров передается на тормозные колодки, расположенные с обеих сторон колес. Все колесные пары тягового агрегата приводятся тяговыми электродвигателями, имеющими опорно-осевую подвеску. Диаметр колес при новых бандажах 1250 мм; передаточное число двусторонних редукторов 78:18=4,33. В секции электровоза установлен понижающий трансформатор ОДЦЭ-8500/10 номинальной мощностью 8652 кВА. Вторичная (тяговая) обмотка трансформатора состоит из двух нерегулируемых и двух регулируемых частей; последние имеют выводы для регулирования напряжения, как это сделано на магистральных электровозах ВЛ80С. Номинальное напряжение сетевой обмотки 10 000 В, тяговой при холостом ходе — 1350 В; обмотка собственных нужд имеет выводы, позволяющие получить номинальное напряжение 240, 390 и 510 В. Масса трансформатора 11 000 кг, охлаждающего масла — 2230 кг.

Расположение оборудования на электровозе управления тягового агрегата ОПЭ1: 1 – Токоприемник; 2 – аккумуляторная батарея; 3 – выпрямительная установка; 4 – тяговый трансформатор; 5 – сглаживающий реактор; 6 – мотор-вентилятор; 7 – резисторы Для выпрямления тока служат две установки ВУК-7000. Диоды установок (типа ВЛ-200-10) соединены по однофазной разомкнутой мостовой схеме, состоящей из четырех плеч. В каждом плече содержится 60 вентилей, включенных в 15 параллельных групп по четыре последовательно соединенных вентиля в каждой. Всего в установке 240 вентилей. Каждая выпрямительная установка рассчитана на питание четырех тяговых электродвигателей. Для ступенчатого регулирования напряжения в цепи тяговых электродвигателей служит групповой переключатель ЭКГ-138, имеющий 36 позиций, из которых 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 и 36-я рассчитаны на длительную езду. На тяговом агрегате установлены тяговые электродвигатели НБ-412П, созданные на базе электродвигателей НБ-412М электровозов ВЛ60. До 1977 г. параметры тягового электродвигателя НБ-412П для часового режима принимались следующими: мощность 540 кВт, напряжение 1050 В, ток 560 А, частота вращения якоря 545 об/мин. В процессе эксплуатации и проведения испытаний было установлено, что параметры для этого режима могут быть повышены и составлять соответственно: 565 кВт, 1100 В, 575 А, 570 об/мин. С 1982 г., учитывая особенности работы тяговых агрегатов, стали принимать в расчет параметры 15-минутного режима: мощность 644 кВт, напряжение 1020 В, ток 705 А; частота вращения якоря 570 об/мин. Расход охлаждающего воздуха 110 м3/мин; масса электродвигателя 4950 кг. На секции автономного питания размещена дизель-генераторная установка 14ДГ, состоящая из дизеля 14Д40 и генератора постоянного тока ГП-312 (как и на тепловозах М62). Дизель при частоте вращения вала 750 об/мин развивает мощность 2000 л.с. Генератор имеет номинальное напряжение 308 В и ток 4200 А (часовой режим). Электрическая схема тягового агрегата ОПЭ1 позволяет ему работать в следующих режимах: тяговом с питанием всех тяговых электродвигателей при параллельном их соединении от контактной сети через трансформатор и выпрямительную установку или от дизель-генераторной установки; реостатного торможения с независимым возбуждением тяговых электродвигателей при наличии напряжения в контактной сети или с самовозбуждением при отсутствии напряжения в сети. Электровоз управления может также работать самостоятельно, с дизельной секцией или моторным думпкаром. Вентиляторы тяговых электродвигателей первоначально приводились электродвигателями постоянного тока П-81, которые с 1976 г. заменены электродвигателями трехфазного тока АЭ-92-4, применяемыми на магистральных электровозах. Это стало возможным в связи с отказом от требования самостоятельной работы дизельной секции. Два компрессора КТ-6Эл, установленные на электровозе, приводятся электродвигателями постоянного тока ДП-62; на секции автономного питания установлен компрессор КТ-7 с приводом от вала дизеля. Суммарная производительность компрессоров 10 м3/мин. Управление работой тягового агрегата производится с помощью контроллера машиниста КМЭ-71 и кнопочных выключателей. Возможны ручное и автоматическое переключения с позиции на позицию, причем переключатель ступеней может фиксироваться на любой позиции. Цепи управления тягового агрегата питаются постоянным током напряжением 75 В.

Расположение оборудования на электровозе управления тягового агрегата ОПЭ1: 1 – токоприемник; 2 – аккумуляторная батарея; 3 – выпрямительная установка; 4 – тяговый трансформатор; 5 – сглаживающий реактор; 6 – мотор-вентилятор; 7 – резисторы Предусмотрены дистанционное управление разгрузкой вагонов-самосвалов состава из кабины машиниста в любой последовательности и возможность движения с низкой скоростью при погрузке состава экскаваторами. При получении энергии через контактную сеть тяговый агрегат (работают все 12 тяговых электродвигателей) в часовом режиме может развивать мощность 6610 кВт; сила тяги при этом составляет 834 кН (85 тс), а скорость 28,5 км/ч. При трогании с места агрегат может развить силу тяги 1177 кН (120 тс). При питании энергией от генератора тяговые электродвигатели развивают в часовом режиме мощность 1155 кВт; сила тяги при скорости движения 10, 15 и 20 км/ч составляет соответственно 343, 235 и 167 кН (35, 24 и 17 тс). Сила тяги при трогании с места достигает 540 кН (55 тс). Резисторы для электрического торможения рассчитаны на мощность 5200 кВт. Масса тягового агрегата с груженым думпкаром и ⅔ запаса песка 360+11-7 т, нагрузка от колесной пары на рельсы 30±0,9 тс. У дизельной секции с 1985 г. увеличен объем топливного бака, в связи с чем нагрузка от колесной пары на рельсы возросла до 31±0,9 тс. Максимальная скорость агрегата 65 км/ч; минимальный радиус проходимых кривых при скорости до 10 км/ч 80 м. Тяговый агрегат рассчитан на ведение состава массой 1500—2000 т на подъеме 40—60% со скоростью 30—25 км/ч. Тяговые агрегаты ОПЭ1 получили широкое распространение на железнодорожных путях угольных разрезов Кузбасса и Экибастуза.