志愿军出国作战，由于朝鲜遭受战争的严重破坏，资源不足，致使部队供应不能取之于当地，而美军装备精良，机动性强，亦无法取之于敌人。因此，物资和装备基本上要靠国内运来。但朝鲜山地多，运途远，且路况十分恶劣，而志愿军汽车数量本来就不足，加上敌机日夜轰炸，损失极大，公路运输力量更显紧张。 于是，铁路运输的重要性就显得特别突出。早在1950年10月底11月初，彭德怀即向东北局提出应加强铁路运输和建立统一指挥机构的要求，还请求中央派铁道兵到朝鲜加强修路力量。11月6日铁道兵团和铁路员工志愿援朝大队相继入朝，与朝鲜人民军铁道抢修部队、朝鲜铁路员工并肩作战。

为了改善铁路运输的管理，协调中朝双方的运输任务，确保前线的供给和伤员及时转运，彭德怀在11月16日与高岗会见时又提出了建立中朝铁路联合指挥机构的设想。 为了解决这个问题，中方先后派人来朝，经使馆安排多次同朝方有关人员商谈，但均未有结果。直到12月3日金日成亲自到北京与中国领导人洽谈后，才取得了原则上的一致意见。 到12月底，中国方面成立了以刘居英为司令员、余光生为政委、叶林为副司令员的东北军区铁道运输司令部(后改为东北军区军事运输司令部)，负责组织支前运输，并指挥抢修铁路；同时，在球场临时设立了朝鲜铁道军事管理局，由中朝双方共管，并充实了力量。 1951年1月22日至30日，东北军区在沈阳召开后勤会议，专门研究志愿军后勤工作问题。参加会议的有志愿军各军后勤部、各分部以及东北军区后勤部、东北人民政府有关部门负责人。周恩来率代总参谋长聂荣臻、总后勤部部长杨立三、空军司令刘亚楼、炮兵司令陈锡联、军委运输司令吕正操等领导人，专程来沈阳参加会议。周恩来在会上明确提出了建立一条打不垮、炸不烂的钢铁运输线的任务。

经过这些努力，使中断的铁路运输，在球场、定州以北（共延长384公里）恢复了通车，1951年1月即接运2944列车，较上月增加44%。到4月，在军管局管辖范围内的1391公里线路中，通车线路已发展到1321公里（东达释王寺，南到南川）。

尽管铁路线大体通车了，但后勤供应的根本矛盾并未缓解，除了敌机轰炸造成的损失外，最严重的问题是铁路运输内部管理混乱，缺乏统一调度。由于各部门、各单位之间互不了解，强调各自的重要性，争车、争路、争时间，矛盾和冲突时有发生。经常出现的情况是，抢运上来的不是急需物资而无人卸车，急需的物资又因前沿山洞被占而积压在后方，由此造成列车运行时间普遍延长，熙川以北山洞严重堵塞（如1950年12月底积压重车竟达329辆）。 铁路军管局虽然成立，也由双方共管，但中朝之间仍然存在着很大分歧。在管理方针上，究竟应该采取军管方式，还是仅仅实行军事代表制，尚未确定；在运力分配原则上，究竟是首先抢运军需物资，还是以民用和经济建设物资为主，也有争论。再加上组织机构极不健全，人员思想情绪不够稳定，铁路运输的处境仍然十分困难。为此，彭德怀向毛泽东抱怨:对运输问题“若无速效解决办法，势必延长战争”。 如何协调好各方面的关系，建立统一调度、统一指挥的铁路运输机制，从而保障铁路运输的安全、畅通，已经迫在眉睫。

关于建立中朝联合铁路运输司令部的问题，早在12月金日成访问北京时就确定了基本原则。金回到朝鲜后对柴成文说:“前些时候关于铁路运输的军事管制问题，中国同志多次与我们的同志商谈，我们总有些人，就是不懂得没有军事上的胜利什么也谈不上的道理”。并说，“这件事在北京已经商妥，请你转告高岗同志，就由他委任铁路人员去办吧”。 但实际上在具体谈判中却困难重重，阻力甚大。

1951年2月19日，负责谈判的中方代表叶林（东北交通部部长）、张明远（东后司副司令员）、彭敏（铁道兵）报告:在谈判中，朝方往往对问题考虑不周，提出的意见前后矛盾，但其中心思想是明确的。第一，在中朝双方的运输量超过朝鲜铁路运输能力的情况下，反对中方提出的“应首先满足军需运输”的原则，而对朝鲜经济恢复的考虑较多。按照朴宪永的话说，经济就是政治，这个问题最好由金日成和高岗出面解决。第二，要求朝鲜交通省参与对铁路的管理。虽同意成立联合军运司令部，中方为正，朝方为副，受中朝联合司令部领导，但须与交通省合署办公，并建议中国也成立类似朝鲜军事交通局的机构。第三，在铁路管理机构问题上，反对实行军管制。朴宪永提出恢复朝鲜原各铁路管理局，而将已经成立的临时铁路军管局改为定州管理局。