До появления 4ЭС5К тяжеловесные поезда тянули только объединенные локомотивы по системе многих единиц тяги СМЕ, например 2×2ЭС5К с применением распределенной по составу тяги с использованием систем управления локомотивом по радиоканалу (РУТП) и систем управления торможением (СУТП). В настоящее время в ТЧЭ Смоляниново, Хабаровск-2, Амурское эксплуатируется 51 система электровозов 2×2ЭС5К. Однако критическая норма массы поезда для электровозов 2×2ЭС5К на участке Смоляниново — Находка установлена в пределе 6300 т.
Повышение тяговых свойств «Ермака» достигнуто за счет внедрения новых решений. Так, нагрузка на ось доведена до оптимальной 245 кН (25 тс). Она позволяет повысить расчетную силу тяги электровозов, не приводит к увеличению износа рельсов и снижению надежности механической части локомотивов.
Применена система поосного регулирования с индивидуальными выпрямительно-инверторными устройствами (ВИУ-4000-2М). Совместно с гибкой адаптивной системой противобуксовочной защиты она обеспечивает реализацию максимального коэффициента сцепления каждой тяговой оси и оптимальное распределение тяговых нагрузок между ними. В результате увеличивается сила тяги электровоза, что позволяет во многих случаях исключить необходимость подсыпки песка даже при неблагоприятных климатических условиях и загрязненных рельсах.
Также использована система независимого возбуждения (НВ) тяговых двигателей в режиме тяги, реализуемая в диапазоне скоростей 0–50 км/ч. В наиболее тяжелых режимах работы локомотива — при трогании, разгоне и работе на участках с подъемами — осуществляется работа по схеме с НВ; на равнинных участках при высоких скоростях работа выполняется при последовательном возбуждении (ПВ).
Еще одна новация — это энергооптимальное ведение поезда за счет гибкого формирования тяговой единицы нужной мощности исходя из условий полигона ОАО «РЖД» с количеством тяговых осей от 4 до 16 с кратностью 4.
Применение выпрямительно-инверторного устройства ВИУ-4000-2М, которое в отличие от ВИП-4000М использовалось на электровозах 2(3) ЭС5К, состоит из двух (вместо одного) независимых каналов плавного индивидуального регулирования питания двух тяговых двигателей в режиме тяги и для преобразования в режиме рекуперативного торможения. Преобразователь выполнен в тех же габаритах, что и серийный, но с применением тиристоров более высокого класса. Расширены функции диагностики ВИУ-4000-2М в сравнении с ВИП-4000М. Блок диагностики контролирует работу двух каналов и принципиально отличается от аналогичного блока ВИУ-4000М наличием канала связи с микропроцессорной системой управления МСУД-015.