Осенью 1941 г. напряжение в работе железнодорожного транспорта достигло наивысшего предела. Первое наступление немецко-фашистских армий на Москву, начавшееся в конце сентября 1941 г., привело врага к отдаленным подступам к столице. Участились налеты вражеской авиации на железнодорожные магистрали и узлы, прилегающие к Москве, с целью нарушить бесперебойную работу железнодорожного транспорта. На железные дороги легла громадная ответственность за обеспечение подвоза крупнейших резервов для отражения наступления гитлеровской армии на столицу.
В связи с подготовкой мощного контрнаступления 30 октября 1941 г. ЦК ВКП(б) обратился с призывом к железнодорожникам быстро перебросить на Московский фронт резервы из районов глубокого тыла, преимущественно из Сибири и Дальнего Востока. На призыв партии железнодорожники ответили самоотверженным трудом. Работа фронтовых коммуникаций происходила четко и бесперебойно, фронт своевременно получил необходимые резервы, боеприпасы и вооружение.
В то тяжелое время с огромным напряжением работали железнодорожники Московского узла. Они перевезли в тыловые районы свыше 215 тыс. т эвакогрузов, а из глубины страны в прифронтовые районы двигался мощный поток эшелонов с воинскими частями и боеприпасами для защиты Москвы. Железнодорожные поезда продвигались со скоростью 500—600 км в сутки. Железнодорожники точно в срок доставляли на фронт войска, военную технику, вооружение, боеприпасы и другие материально-технические средства. Одновременно из тыловых районов шел поток грузов, необходимых для производства военной продукции, снабжения московской промышленности сырьем и топливом, а населения продовольствием.
В связи с огромным объемом оперативных и снабженческих перевозок были введены новые организационные формы управления железными дорогами Московского узла. В частности, на Военно-эксплуатационное управление (ВЭУ) была возложена функция координации работы узла с целью обеспечения согласованной работы отдельных участков различных железных дорог, и прежде всего быстрой выгрузки воинских эшелонов.
Большую роль в деле защиты Москвы играли Московско-Окружная, Казанская, Горьковская, Московско-Рязанская, Рязано-Уральская и Куйбышевская железные Дороги. Особое значение имело направление Поворино — Ртищево — Пенза — Красный Узел. Этот участок был основным узлом, через который перебрасывались воинские эшелоны с одной магистрали на другую, исходя из оперативной обстановки, складывавшейся на головных участках фронта.
В период битвы под Москвой на железнодорожных путях, ведущих к столице, скапливались на отдельных участках десятки тысяч вагонов и большое количество паровозов. С целью разгрузки этих участков изыскивались возможности для продвижения эшелонов с высокой скоростью. Например, через станцию Горький оперативные эшелоны пропускались в одном направлении, что позволило значительно ускорить продвижение воинских поездов к Москве. Время простоев эшелонов на участковых станциях сводилось к минимуму путем заблаговременной подготовки к их прибытию экипировочного паровоза и обслуживания воинских эшелонов колоннами паровозов.
Для ускорения продвижения воинских эшелонов применялся безостановочный пропуск их через наиболее загруженные узловые станции. Широкое внедрение этого метода дало возможность значительно сократить время формирования поездов на сортировочных станциях и тем самым значительно разгрузить, повысить маневренность и пропускную способность железнодорожных узлов и станций. На ряде однопутных участков на подступах к Москве и непосредственно на прифронтовых магистралях широко применялся так называемый караванный способ пропуска поездов, когда эшелоны направлялись в одну сторону один за другим через определенные интервалы времени или на расстоянии видимости хвостовых сигналов впереди идущего состава. Практиковалась и турная езда. При этом методе сокращалась потребность в локомотивах. Использование тяжеловесных поездов не только на больших участках, но и на отдельных перегонах значительно повысило пропускную способность и сократило потребность в паровозах.
Работники железнодорожного транспорта использовали все возможности для быстрейшего продвижения военных грузов. Среди новых эксплуатационных приемов, которых не знала практика мирных лет, особое значение имел пропуск сдвоенных поездов, что позволило значительно увеличить провозную способность. Применялся также пакетный способ движения, суть которого состояла в том, что два поезда пропускались в одну сторону и один порожний (сдвоенный) — в другую. Одним из методов повышения пропускной способности двухпутных участков явилось применение одностороннего движения, которое осуществлялось периодически. В этом случае обе линии между двумя пунктами использовались для движения в одну сторону.