In den Anfangsjahren der Elektroloks wurden Gleichstrom-Motoren verwendet, da man Wechselstrom noch nicht kannte.
Mit der Entdeckung des Wechselstromes,Ende des 19. Jh., und dessen weiterer Erforschung und Produktion durch kluge Köpfe wie Michael Faraday, Floris Nollet, Werner Siemens und Konrad Fischer, hielt auch die Wechselstromtechnik in den Lokomotiven Einzug. Auch heute sind noch Lokomotiven im Einsatz, welche einen normalen Wechselstrom-Motor haben. Der Wechselstrom für diese Loks hat aber eine Frequenz von nur 16,7 Hertz und nicht 50 Hz wie "Haushalts-Strom".
Die Drehstrom-Motoren kamen erst sehr spät zur Bahn. Die Motoren waren zwar da und man wusste von deren Effizienz und Leistung, aber man hatte das Problem, was Du richtig erkannt hast. Man hatte nur zwei Leiter, die Oberleitung und die Schiene, man brauchte aber mind. drei. Erst mit der Erfindung der Umformer, die einphasischen Wechselstrom in dreiphasischen Drehstrom umformen konnten, war der Weg für den Drehstrommotor frei.
Ich hoffe, ich konnte Dir das so halbwegs verständlich erklären. Wenn Du weitere Fragen hast, dann frag...