В 1933—1937 гг. были введены в действие линии, не предусмотренные вторым пятилетним планом. В их числе Приханкайская ветка, Рославль — Сухиничи, Фастов — Новоград-Волынский.
Сопоставление темпов роста грузооборота и протяженности железнодорожной сети показывает, что в годы второй пятилетки освоение прироста перевозочной работы осуществлялось главным образом за счет уже существующих магистралей. За 1933—1937 гг. эксплуатационная длина железных дорог возросла только на 4%, грузооборот же увеличился в 2,1 раза. Грузонапряженность железнодорожной сети возросла в 2 раза, с 2,1 млн. ткм-км в 1932 г. до 4,2 млн. ткм-км в 1937 г.1037 Освоение таких быстро растущих перевозок практически той же самой по протяженности сетью стало возможным благодаря существенному увеличению пропускных способностей действующих линий. На период второй пятилетки реконструкция была признана основным направлением развития железных дорог. На техническое перевооружение действующей сети намечалось направить свыше 54% общих капитальных вложений этого вида транспорта1038. По сравнению с первой пятилеткой темпы нового железнодорожного строительства в 1933—1937 гг. были снижены: если в первой пятилетке в среднем за год строилось 1355 км новых дорог, то в годы второй пятилетки — только 676 км.
Реконструкция железных дорог включала строительство вторых путей, перевод грузонапряженных участков с паровой на электрическую и тепловозную тягу, совершенствование способов регулирования движения поездов. Поэтому вторая пятилетка явилась периодом широкого воплощения идей плана ГОЭЛРО о магистрализации основных железнодорожных направлений. Во второй пятилетке были резко увеличены по сравнению с первой пятилеткой темпы электрификации железных дорог и оборудования их автоблокировкой и диспетчерской централизацией. В 1929—1932 гг. в среднем в год переводилось на электротягу 15,5 км, в 1933—1937 гг. — 314 км. Темпы внедрения автоматической блокировки поездов и диспетчерской централизации были повышены в 6,3 раза1039. В целом за годы второй пятилетки в СССР было электрифицировано 1570 км железных дорог, а протяженность линий с диспетчерской централизацией и автоблокировкой увеличилась на 4647 км1040.
За эти годы было уложено 5,5 тыс. км вторых путей1041, в результате чего значительно увеличилась пропускная способность таких важнейших железнодорожных направлений, как Москва — Донбасс, Карымская — Хабаровск, Валуйки — Пенза, Саратов — Ртищево, Челябинск — Макушино — Омск и др. Общие объемы работ по укладке вторых путей превосходили размеры нового строительства.
Другим направлением технической реконструкции транспорта во второй пятилетке явилось дальнейшее обновление и совершенствование железнодорожного подвижного состава — локомотивов и вагонов.
Обновление локомотивного парка выразилось в поставках железнодорожному транспорту 2 тыс. мощных паровозов серии ФД, 145 электровозов, 30 тепловозов1042. Так как локомотивы серии ФД могли эксплуатироваться на ограниченной по протяженности сети из-за отставания путевого оборудования и паровозных депо, то в годы второй пятилетки железные дороги получали, кроме того, паровозы серии СО, СОк, оборудованные установками для конденсации отработанного пара. Были увеличены по мощности и реконструированы локомотивы серии Э.
Реконструкция парка пассажирских локомотивов проводилась за счет внедрения в эксплуатацию мощных паровозов серии ИС, обеспечивавших максимально возможные в тех условиях скорость движения и провозную способность. Их выпуск с 1937 г. сильно увеличился.
Рост поставок более мощных локомотивов повысил среднюю мощность паровозов: в 1932 г. она составляла 1170 л. с., а в 1937 г. — 2060 л. с., т.е. на 76,1% больше1043. Реконструкция локомотивного парка дала большой экономический эффект: значительно увеличились провозные способности железнодорожных линий, благодаря чему возникла возможность на многих направлениях отказаться от строительства дорогостоящих вторых путей.
Реконструкция паровозного парка вызвала соответствующие мероприятия по созданию большегрузных вагонов. За годы второй пятилетки вагоностроительная промышленность поставила железнодорожному транспорту 258,6 тыс. грузовых вагонов1044. В 1933—1937 гг. широко стали внедряться 50-тонные четырехосные платформы, 40-тонные думкары, 60-тонные четырехосные полувагоны (гондолы). В результате такого развития вагоностроения изменилась структура парка грузовых вагонов: увеличился удельный вес названных типов подвижного состава. Так, четырехосные полувагоны составили в 1937 г. уже 79,2% общего их числа против 44,8% в 1932 г. Удельный вес четырехосных цистерн в общем парке цистерн увеличился за годы второй пятилетки почти в 2 раза и превысил 40%. В парке крытых вагонов более чем в 2 раза вырос удельный вес четырехосных вагонов1045. Внедрение большегрузного подвижного состава привело к увеличению средней грузоподъемности вагонов с 28,8 т в 1932 г. до 53,2 т в 1937 г., при этом суммарная подъемная сила вагонного парка росла быстрее его численности1046. Поставляемые транспорту вагоны отличались не только большей грузоподъемностью, но и приспособленностью для механической погрузки-выгрузки. Новые грузовые вагоны оборудовались автотормозами, переводились на автосцепку. На 1 января 1933 г. автотормозами было оборудовано 10,6% общего числа грузовых вагонов (в физическом исчислении). К 1 января 1938 г. это число выросло до 49,8%. Оборудование автосцепкой увеличилось с 0,06% до 17,2%1047. Все это позволяло водить поезда большего, чем прежде, веса, увеличивало скорость и безопасность движения, удешевляло перевозки, обеспечивало экономию живого труда. Так, только перевод вагонного парка на автоматическое торможение высвободил 35 тыс. рабочих1048.
Парк пассажирских вагонов в эти годы увеличивался численно, но не подвергался модернизации и изменению его конструкции. Вагоностроительные заводы выпускали деревянный пассажирский подвижной состав дореволюционного образца.
Реконструкция путевого хозяйства включала замену песчаного балластного слоя технически более совершенным щебеночным, гравийным, а также усиление искусственных сооружений и механизацию трудоемких работ при ремонте пути. В эти годы было изменено таким образом 5 тыс. км пути, отремонтировано 45 тыс. км пути, заменено почти 60% шпал1049.
С 1935 г. на железнодорожных путях СССР стали укладываться преимущественно тяжелые рельсы типов I-а и II-а. Такие рельсы были проложены на протяжении 19 тыс. км железных дорог. Основным типом стали рельсы весом 38,4 кг; более тяжелые рельсы, которые были бы более экономичны при достигнутой в то время грузонапряженности железных дорог, не могли быть поставлены из-за напряженности баланса черных металлов.
Во второй пятилетке проводились мероприятия по развитию и реконструкции станций и узлов. Отличительной чертой этого периода являлось комплексное переустройство станционного хозяйства целых железнодорожных направлений. Так, в 1934—1936 гг. были реконструированы все узлы и станции магистрали Иркутск — Владивосток; в 1933—1935 гг. подобной реконструкции подверглось направление Валуйки — Балашов — Пенза. В 1933—1935 гг. проводились работы на магистрали Москва — Донбасс, где также строились новые станции и реконструировались узлы. В эти же годы были переоборудованы основные узлы такого крупного промышленного района, как Урал. В их числе были Свердловск, Челябинск, Курган, Синарская, Нижний Тагил, Пермь. В 1932—1934 гг. были построены новые крупные сортировочные станции в Магнитогорске и Новосибирске (Инская). Осуществлялось строительство новых пассажирских станций (Магнитогорск, Караганда, Новокузнецк) и реконструкция транспортных узлов, что вызывалось быстрым развитием городов. Переустройство узлов имело целью их увязку с планировкой городов и промышленным транспортом.
