Но уже в августе-сентябре 1941 года по инициативе рабочих предприятий Народного комиссариата путей сообщения (НКПС) было построено почти два десятка бронепоездов(позднее они получили обозначение НКПС-42) по чертежам, разработанным на Полтавском паровозоремонтном заводе. По типу близкие к БП-35, они были проще в изготовлении и имели более надежную броневую защиту.

Успешные действия бронепоездов в первые месяцы войны побудили руководство Красной Армии начать их массовое строительство, усилив броню и средства ПВО. В соответствии с постановлением Государственного Комитета Обороны и директивой наркома обороны от 29 октября 1941 года предусматривалось к 1 января 1942 года сформировать 32 дивизиона бронепоездов (по два поезда в каждом). Материальную часть для них обязан был строить НКПС на своих заводах и в депо железных дорог. Для решения всех вопросов по строительству, формированию и боевой подготовке в октябре 1941 года при Начальнике Главного автобронетанкового управления (ГАБТУ) Красной Армии в системе аппарата НКПС были созданы специальные отделы бронепоездов.

Сразу же встал вопрос о типе бронепоезда, так как опыт первых месяцев войны показал, что БП-35 и НКПС-42 с двумя четырехосными бронеплощадками имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, их бронеплощадки были слишком громоздки, тяжелы и высоки, представляли собой хорошо видимую цель, во-вторых, они имели слабое бронирование, а в случае поражения одной из них бронепоезд терял половину вооружения. В связи с этим ГАБТУ приказало строить бронепоезда с двухосными бронеплощадками. Однако на них не имелось ни чертежей, ни технических условий. Для их разработки была создана конструкторская группа,которая в срочном порядке разработала проект двухосной бронеплощадни ОБ-3 (облегченная, вариант 3). Срочность постройки бронепоездов не давала возможности детально разработать ее чертежи. Поэтому после выбора конструкции бронекорпуса и башни общий вид бронеплощадни в перспективном изображении с основными размерами для раскроя листов брони был передан на пункты строительства фототелеграммой. В дальнейшем, по мере готовности, высылались общие виды и узловые чертежи площадки, а также схематические чертежи внутреннего оборудования и орудийных установок.

Изготовление бронепоездов типа ОБ-3 велось одновременно на 9 заводах НКПС и в 43 железнодорожных депо. Необходимые для строительства материалы, за исключением брони и вооружения, использовались те, что имелись на местах. Броневые детали поставлялись с ближайших металлургических и танковых заводов. На большинстве бронепоездов ОБ-3 броневое покрытие ставилось из незакаленных листов, так как предприятия НКПС термическую обработку проводить не могли. Там, где строительство велось рядом с заводами, могущими провести термообработку брони, удалось покрытие бронепоездов сделать из термически обработанных деталей.

Правда, таких поездов было мало (“Лунинец”, “Омский железнодорожник”, “Енисей”, “Красноярец”). Часть бронепоездов вообще изготовили не из броневой, а из обычной стали: ее листы устанавливались с зазором, в который заливался цементный раствор.

Подвижной состав - паровозы и платформы - выделялся на месте и после ремонта подавался под бронировку. Материалы и аппаратура внутренней связи и электрооборудование использовались железнодорожного типа из запасов депо и заводов. В целом же строительство бронепоездов в вопросах снабжения материалами было ориентировано на обеспечение из местных ресурсов.

Для вооружения бронепоездов ГАУ Красной Армии в этот период смогло выделить только пушки старых отечественных или иностранных образцов: 76-мм обр.1902 г., 76-мм обр.1927 г., 76-мм обр.1927/32 г., 76-мм зенитные обр.1914 г., 76-мм танковые Л-10, 75-мм французские и польские, а также в незначительном количестве 76-мм полевые Ф-22 и танковые Ф-34. Пулеметное вооружение было отпущено трех образцов: 7,62-мм “Максим” и ДТ и 7,92-мм “Браунинг”. Артсистемы и пулеметы, как правило, отпускались без запасных частей, а иностранные образцы частично в неисправном состоянии. Артиллерийские приборы были выделены в незначительных количествах.

Одновременно со строительством бронепоездов велось формирование их команд, а руководство оборудованием боевых составов осуществлялось под контролем командира дивизиона. Команды принимали активное участие в строительстве, а по готовности принимали бронепоезда.

Каждый бронепоезд типа ОБ-3 состоял из четырех однотипных двухосных бронеплощадок и бронепаровоза.

Паровоз серии Ов или Ок располагался посередине состава. Толщина брони на нем составляла от 30 до 50 мм. На паровозе находилась рубка командира бронепоезда, оборудованная для наблюдения за полем боя большой стереотрубой “БСТ” или танковой панорамой “ПТК” и смотровыми отверстиями. Для внешней связи там же устанавливалась радиостанция - 71-ТК-1, 71-ТК-З или английская № 9. На тендере располагалась башня ПВО с пулеметами ДШК, “Максим” или “Браунинг”. Для броневагонов использовались двухосные 20-тонные платформы с толщиной брони от 30 до 80 мм (часто бронирование было многослойным). Для увеличения снарядостойности борта бронеплощадок устанавливались под наклоном до 30°. Броневые листы нашивались на каркас из швеллеров и уголков и соединялись при помощи заклепок или болтов. Каждая бронеплощадка вооружалась орудием, установленным во вращающейся башне шестигранной формы, и пятью пулеметами (один в башне и четыре по бортам). Штатный боекомплект площадки состоял из 180 снарядов и 6300 патронов, уложенных в специальные стеллажи. Никаких оптических приборов, кроме орудийного прицела, на площадках не было. Наблюдение осуществлялось через смотровые щели. Экипаж бронеплощадки состоял из 12 человек. Для связи между вагонами и паровозом весь состав оборудовался телефоном и переговорными трубами корабельного типа. Электроэнергия для освещения вырабатывалась турбогенератором, установленным на паровозе, а для отопления состава в холодное время имелась система труб с подачей пара от котла. Вообще следует отметить, что каждый бронепоезд типа ОБ-3 имел свои особенности как по внутреннему оборудованию, так и по внешнему виду.

Почти все изготовленные бронепоезда с пунктов строительства приходили на Московский железнодорожный узел, где подвергались осмотру и доделкам. Осмотр производился представителями Управления бронепоездов ГАБТУ и НКПС с целью выявить готовность материальной части к выполнению боевых задач. Ввиду того, что ОБ-3 строились с минимальным количеством чертежей и людьми, впервые участвовавшими в подобном строительстве, вполне естественно, что на них после осмотра выявлялся целый ряд недоделок, которые перед отправкой на фронт требовалось устранить. После осмотра боевые составы с актами проведения необходимых работ поступали на ремонтные пункты Московского железнодорожного узла.

Благодаря устранению всех недостатков бронепоезда отправлялись на фронт качественными, укомплектованными и вполне пригодными для выполнения боевых задач.

Ввиду того, что на многих пунктах не было материалов, соответствующих чертежам, и вместо них использовались те, что были в наличии, а также часто из-за желания строителей сделать броневые корпуса как можно прочнее, масса бронеплощадок оказывалась завышенной, и в результате в Москве приходилось усиливать ходовые части платформ и даже устанавливать под бронеплощадни третью, дополнительную ось. Во многих местах чертежей придерживались только для ориентировки и бронировали (особенно паровозы) по месту. В результате многие бронепоезда имели поперечные размеры больше предусмотренных чертежами. При этих завышенных габаритных размерах они тем не менее свободно пропускались по сети железных дорог СССР. В 1944-1945 годах, когда встал вопрос о пропуске бронепоездов по западноевропейским железным дорогам, на этих боевых составах были проведены работы по уменьшению габаритов.

Вследствие сложностей с чертежами, а в отдельных случаях и с металлом, к 1 января 1942 года было сдано только 10 бронепоездов ОБ-3 (“Ковровский большевик”, “Челябинский железнодорожник”, “Южно-уральский железнодорожник” и др.). В январе армия получила 12 (“Василий Чапаев”, “Кзыл Татарстан”, “Вперед, на запад!” и др.), в феврале 17 (“Сталинский Урал”, “Свердловский железнодорожник”, “Советская Сибирь”, “Железнодорожник Кузбасса”, “Победа”, “За Родину!”, “Сибиряк-Барабинец” и др.) и в марте 26 (“Лунинец”, “Комсомол Чувашии”, “Сибиряк”, “Металлург Кузбасса”, “Североказахстанец”, “Сталинец”, “Москвич” и др.) бронепоездов типа ОБ-3. Всего к 1 апреля 1942 года было изготовлено 65 бронепоездов этого типа.

Во время формирования дивизионов для усиления противовоздушной обороны ОБ-3 получили зенитные бронеплощадки (по одной на бронепоезд), изготовленные в январе - марте 1942 года на заводе “Стальмост” в количестве 65 штук. Эти площадки, позднее получившие индекс ПВО-4, имели две зенитные точки и вооружались 25-мм зенитными автоматическими пушками, 20-мм пушками ШВАК или “Эрликон” или 12,7-мм пулеметами ДШК.

Активная боевая работа бронепоездов ОБ-3 началась весной 1942 года. Они хорошо показали себя в тяжелых боях под Воронежем, Харьковом, Сталинградом и на Северном Кавказе. Причем помимо огневой поддержки войск ОБ-3 часто использовались для противовоздушной обороны железнодорожных узлов. Так, 28 июня 1942 года бронепоезд “Южноуральский железнодорожник” под командованием капитана И.Е. Орлова прикрывал тыловые объекты 40-й армии и 121 -и стрелковой дивизии на участке Щигры - Мармыжи. В течение 14 часов бронепоезд вел бой с немецкой авиацией, отразив более десяти воздушных атак. Своим огнем “Южноуральский железнодорожник” сбил пять вражеских самолетов. Правда, к исходу дня, когда бронепоезд израсходовал почти все боеприпасы, авиации противника удалось разбомбить железнодорожное полотно у станции Мармыжи. Ввиду невозможности отхода матчасть была взорвана, а команда бронепоезда отошла в пешем порядке.

Особенно активно использовались ОБ-3 во время боев на Северном Кавказе осенью 1942 года. Здесь бронепоездам приходилось часто принимать на себя танковые удары противника, порой ценой собственной гибели сдерживая натиск врага.

В октябре 1942 года, подтянув свежие силы, немцы развернули наступление в направлениях Эльхотово - Ардон - Владикавказ и Эльхотово - Беслан. Создалась угроза прорыва противника к Владикавказу через “Эльхотовские ворота”. 29 октября 1942 года бронепоезд № 731 "Вперед, на запад!” перебросили к Алагиру, а № 717 “Оренбургский железнодорожник” - к Ардону. Оба они входили в состав 36-го дивизиона бронепоездов.

Утром 30 октября, согласовав план взаимодействия, под прикрытием густого тумана поезда заняли позиции. В 11 часов, когда туман стал рассеиваться, “Оренбургский железнодорожник” был атакован 18 самолетами врага. Постоянно маневрируя, бронепоезд сбил два из них. Одновременно с авиацией в атаку пошли немецкие танки. Бронепоезду пришлось отбиваться от атак с воздуха и с земли. Первый натиск был отбит, но за ним последовал второй, третий... Немецкие снаряды разворотили путь по обе стороны бронепоезда, лишив его маневра. Были разбиты две бронеплощадки. Но “Оренбургский железнодорожник” продолжал бой. Лишь с наступлением темноты, когда вышли из строя все орудия, командир бронепоезда И.И. Фандей приказал остаткам команды отходить к Алагиру. В результате семичасового боя огнем орудий бронепоезда было подбито 22 немецких танка!

“Вперед, на запад!” вступил в бой утром 31 октября. Замаскировавшись, он подпустил немецкие танки на короткую дистанцию и открыл огонь. Ответным огнем была разбита первая бронеплощадка, а два снаряда попали в командирскую рубку. Был убит командир бронепоезда В.Ф. Галушно и вся паровозная бригада. Одновременно снаряды повредили тормоза, сделав весь состав неуправляемым. Железнодорожное полотно от Алагира к Ардону идет под большим уклоном. И “Вперед, на запад!” пошел вниз, с каждым метром увеличивая скорость и ведя огонь из оставшихся трех орудий, в Ардоне он на полном ходу врезался в разбитый бронепоезд № 717. Несмотря на кратковременный бой, артиллеристам “Вперед, на запад!” удалось подбить 6 танков и 3 бронетранспортера. Главным результатом было то, что ценой гибели своих бронепоездов 36-й дивизион задержал продвижение противника почти на сутки, чем позволил частям Красной Армии создать устойчивый рубеж обороны.

В 1943-1945 годах бронепоезда ОБ-3 использовались главным образом как прекрасное средство контрбатарейной борьбы. Действуя с внезапно занимаемых позиций по заранее заданным целям, они после пристрелки обрушивали на противника ливень огня, в считанные минуты заставляя замолчать его батареи. До открытия противником ответного огня бронепоезда, как правило, успевали уйти в укрытие. Неплохо зарекомендовали они себя и как средство артиллерийской поддержки войск и как средство противовоздушной обороны.

Справедливости ради следует отметить большие потери бронепоездов ОБ-3 - более двух десятков, главным образом в 1942 году. Захваченные в качестве трофеев боевые составы после ремонта использовались и в вермахте, причем некоторые бронеплощадки ОБ-3 переделывались: на них ставили башню с типовых немецких бронепоездов БП-42 с 75-мм орудием или устанавливали автоматические зенитные пушки.

В Красной Армии служба ОБ-3 была непродолжительной: к концу 1946 года все они были разобраны.