把戰爭與政治的影響和其他運輸方式的競爭除外，鐵路的運量總是隨著國民經濟的發展和人民生活水準的提高而增長的。為瞭提高鐵路的輸送能力、提高行車速度、降低運輸成本，需要對運營中的鐵路進行加強和改建。
措施 根據既有鐵路的現狀和運量增長情況，在技術和行車組織方面可採取下列措施。
增大牽引重量 主要是指增增大貨物列車的重量，以提高鐵路的輸送能力。采用的措施是：①使用大功率機車，雙機或多機牽引，在有些運送煤炭、礦石等大宗貨物的鐵路上，采用這種措施，牽引重量可以達到萬噸以上；②當區段內隻有少量的陡坡坡段限制牽引重量，且削坡的工程量很小時，可考慮將這些陡坡減緩。在中國和蘇聯等鐵路客運量很大的國傢或地區，也用提高旅客列車牽引重量，即增加編掛車輛以增加載客量、提高客運輸送能力。
增加行車密度 主要采取以下措施：①更新信號裝置，即采用較完善的信號裝置，可使列車的交會和越行的車站作業時間縮短，從而提高通過能力，同時還可使行車更加安全，機車車輛周轉加快，運輸成本降低。②在單線鐵路上增設車站或線路所（在區間設置的控制行車的信號設施）。增設車站可以縮短運行周期（見鐵路選線），提高通過能力。加設線路所可將控制區間分為兩個閉塞分區，以組織同方向連發列車，提高通過能力。③延長站線、修建第二線。雙線鐵路的通過能力一般為單線鐵路的3～4倍，但由於修建第二線的工程投資很大，一般應分階段加強，逐步過渡到全線雙線，以節約初期投資。過渡步驟，一般采用向控制區間或車站兩端延長站線，以組織不停車交會，或在控制區間鋪設第二線。最後，在全區段或全線鋪設第二線，過渡為雙線鐵路。
提高行車速度 主要是提高旅客列車的速度。其措施是：使用高速度的機車車輛或電動車組，改進車輛構造及制動裝置，采用先進的行車指揮系統。同時，還要適當地改善線路的平面和縱斷面，提高某些線路標準，以保證行車安全、平順。提高行車速度，並不是要求全線所有路段一律采用高標準。在少數改建工程特別困難的地段保留原有線路標準，並不會對全線的運行速度產生明顯的影響，卻可節省大量工程投資。
在采取以上加強與改建措施的同時，往往要加強軌道結構，增加車站設施，改善貨物裝卸的技術裝備等。應協調多種措施，以取得最佳的技術經濟效果。
設計原則 ①盡量利用原有設備與工程；②在必須加強設備或進行改建工程時，采用分期投資以節約財力；③在加強的各期，各種設備和工程的能力應該是協調配套，不受薄弱環節的控制；④更新技術設備後，換下的舊設備可以在其他線路利用，將節省的費用計入經濟比較項目中。
選擇各種分期加強方案及確定其實施年度和適用年限，可借助能力分期加強圖進行研究。
實踐證明，采用更新設備來提高能力與效率，往往比大量改建線路要經濟合理，如采用增大機車功率往往要比削坡改線經濟；采用重載貨車往往比延長站線經濟；采用改進機車車輛走行部分的措施往往比加大曲線半徑的改建措施經濟。
對於單線鐵路來說，修建第二線能大量地提高輸送能力，同時列車的運行速度也有所提高，但投資很大。把運量猛增的既有鐵路修建為雙線是必要的；但在路網還沒有形成的地區，不一定單純著眼於既有鐵路的發展，還要考慮修建分流線的可能。多修鐵路對繁榮那些人口眾多、資源豐富而交通不便的地區是有利的。這類方案的比較，不但要對本線的技術經濟條件進行分析，而且需從路網的形成和全局效益，進行宏觀評價，才能制定決策。
線路設計 在既有線改建和增建第二線的設計中，應充分利用原有設施以減少改建工程，並需要在不間斷行車的前提下，把施工幹擾減至最小。所以線路設計時，除設計線繞行地段按新線設計外，其他路段的線路平面、縱斷面和路基橫斷面的設計，可按下列方法進行。
平面設計 既有線改建時，改建線中心線可按其距既有線中心線的距離(稱拔距)確定。設計第二線時，其中心線可按距既有線中心線的距離（稱線距）設置。區間直線路段的線距由機車車輛限界與行車要求的安全距離確定；曲線地段的線距要相應加寬。
縱斷面設計 既有線在長期運營過程中，因維修的起道落道，或路基病害，或改建中提高標準，則需進行縱斷面改建設計。進行這一改建設計，常采用將高程比例尺加大的放大縱斷面圖，且設計的是軌頂縱斷面，以提高精度，盡量減少改建工程。第二線設計時，應以既有線縱斷面改建設計為基礎，進行設計。
橫斷面設計 既有線改建時，根據既有線的中線拔動量與縱斷面的升降值；第二線設計時，根據既有線與第二線的線距和高差，分別結合運營與施工的先後順序進行設計。施工時維持通車的臨時路基，其路基寬度與邊坡坡度標準可適當降低。