Уже к 1875 г. в России было построено 20 тыс. км железных дорог. Темпы строительства увеличивались, и к концу XIX в. протяженность железнодорожной сети страны достигла 53,2 тыс. км. Причем с 1890 г. по 1900 г. было построено 22,6 тыс. км дорог, т. е. в 2,5–3 раза больше, чем строилось в развитых странах Западной Европы.
Развитие капитализма в России требовало сооружения новых железных дорог, которые связали бы центральные районы страны с ее окраинами. С конца XIX столетия железные дороги, дойдя до Урала, устремились в Сибирь, на Дальний Восток и в Среднюю Азию.
Строительство Великой Сибирской магистрали, начатое в 1891 г. и продолжавшееся 15 лет, было и остается одной из славных страниц в истории отечественного транспорта. По своей протяженности (6,5 тыс. верст) эта магистраль была самой крупной в мире и по темпам строительства в тот период не имела себе равных. На строительных работах на трассе магистрали ежегодно были заняты 60–80 тыс. рабочих-строителей из всех губерний России. Общая сумма затрат на строительство этой магистрали превысила 1 млрд золотых рублей.
Среди русских железнодорожных деятелей в начале XX в. развернулась дискуссия о путях дальнейшего развития железнодорожного транспорта России. Именно в этот период сформировалась дилемма, обсуждаемая среди специалистов транспорта и по сей день: идти ли по пути строительства новых линий или усиления существующих – в частности, строительства вторых путей.
Министерство путей сообщения России придерживалось курса на строительство вторых путей и ходатайствовало перед Государственной Думой об ассигнованиях на эти цели. Торгово-промышленные же круги перспективы улучшения транспортного обслуживания видели в увеличении густоты железнодорожной сети, в строительстве линий местного значения, питающих магистрали, и подъездных путей, непосредственно связанных с промышленными предприятиями.
Наиболее последовательно эту точку зрения деловых кругов высказывал видный железнодорожный деятель и ученый Н.П. Петров. Он впервые, насколько это удается проследить по литературе, поставил вопрос о недостаточности формальных критериев при обосновании уровня насыщения территории путями сообщения. («Критерий для железных дорог и его применение», 1911). Отмечая, что между числами, определяющими протяжение дорог и величину территории, зависимость не линейная, Н.П. Петров указывал на необходимость отыскания показателей, более глубоко характеризующих сущность экономических процессов. Отдавая должное математическому аппарату, он вместе с тем предупреждал об опасности впасть «в самые грубые заблуждения» при математизации недостаточно изученных экономических закономерностей и процессов.
В трудах Комиссии по исследованию железнодорожного дела в России, работавшей в период 1908–1912 гг. под председательством Н.П. Петрова, были рассмотрены многие важные технико-экономические проблемы русских железных дорог, вскрыты причины хронического финансового дефицита и эксплуатационные недостатки.
Вопросы экономики транспорта привлекли внимание В.Н. Образцова («Доходность железной дороги и ее графическое изображение в зависимости от тарифных ставок», 1906). В центре его внимания в дальнейшем оказались преимущественно вопросы проектирования и строительства железнодорожных станций и узлов, однако ранние его работы свидетельствуют о безусловном интересе ученого к проблемам экономики транспорта, о демократизме его воззрений и приверженности к идее народного блага.
Правительственная координация в построении железнодорожной сети была явно недостаточной, в результате чего в узловых пунктах сети, где сходились ветки разных дорог, складывались плохо увязанные между собой и дорогостоящие комплексы станций, парков, соединительных путей. Как следствие, увеличивалась маневровая работа, усложнялись операции по сортировке вагонов и формированию поездов, возрастали их задержки на станциях (Пенза, Рязань, Ряжск, Ростов и др.). Дублировались не только станции, но и тяговое хозяйство.
Увеличение объема перевозок и строительство новых линий потребовали в 1900–1914 гг. проведения значительных работ по развитию железнодорожных узлов и сооружению сортировочных станций. К первым горочным сортировочным станциям (Ртищево – 1899 г. и Кочетовка – 1901 г.) в 1908–1910 гг. добавились станции в Московском узле (Лосиноостровская, Люблино, Ховрино, Перово и др.). В эти же годы в Московском узле была построена Окружная железная дорога, сооружены путепроводные развязки в Петербургском, Харьковском и других крупных узлах. Несмотря на это, пропускная способность многих узловых пунктов сети оставалась недостаточной.