С целью проведения опытных поездок с высокими скоростями на двух последних электровозах заводской серии 53E3 (№ 565 и 566) выпущенных в 1965 году был установлен привод с передаточным числом 1,52, что позволило поднять максимальную скорость со 160 до 180 км/ч. На этих электровозах большие зубчатые колеса были посажены на ось колесной пары, а не на ступицу центра, как на серийных электровозах. Опытным электровозам было присвоена серия ЧС2м.
Электровозы имели следующие параметры: часовой режим — сила тяги 14,3 тс и скорость 105,3 км/ч; продолжительный режим — сила тяги 12,0 тс и скорость 111,5 км/ч. На максимальной скорости 180 км/ч сила тяги составила 8,5 тс при ослаблении возбуждения 40 %.
Оба электровоза поступили для испытаний на Октябрьскую железную дорогу, где в марте 1966 года одним из них была достигнута скорость 205 км/ч, а в феврале 1971 — 220 км/ч.