到3月中旬，双方在铁路管理的基本原则方面仍然存在较大差距。军管与铁路行政合而为一是战时提高铁路运输效率的有效办法，而铁路军管局则是中朝联合实行军管的具体组织形式。对此，朝方不便直接提出反对，而是自行成立了军事交通局，对铁路进行控制，还恢复了原管理局机构管界和部分工作（交通省21号令），实际上削弱和限制了军管局，使其无法完全行使职权。为了尽快达成协议，周恩来做了妥协，除坚持“在联司指挥下设双方统一的军管司令部，统一进行抢修护路及调度车运”外，同意“在目前作战时期，朝鲜铁路行政仍需朝鲜交通相管辖”。对于中方的这个让步，金日成表示基本同意。然而，在中方代表与朝鲜交通相朴义完逐项谈判时，朝方又提出了进一步要求:除铁路行政系统仍归交通省领导外，一、军管局仅负责制定计划，其作用只是对铁路运输进行检查和监督；二、铁路抢修工作另成立联合机构，委托交通省领导。这实际上等于取消了已经建立的中朝联合军管机构。鉴于朝方在谈判中反复不定，双方基本想法差距太大，中方代表深感问题复杂，关系重大，即使形成纸上协议，也难以改变实际状况，以至要求再派“有威望的得力干部来此慢慢谈判”。彭德怀亦无可奈何，提出将交通省的意见呈金日成，由双方政府出面解决，只求朝方能“确保军运如数完成，确定铁路管理和运输的具体办法”。

随后，针对朝方的三项原则，即铁路行政隶属朝交通省；成立中正朝副的联合军运司令部；成立中正朝副的统一铁道兵团司令部（即中方所说抢修司令部），高岗提出五点商榷意见:一、坚持对朝鲜铁路的军管制度，但可实行军事代表制，在联运司下设各级军事代表，中正朝副，军事代表对一切军运有最后决定权。二、联运司设沈阳，派总代表驻朝交通省，监督军运计划执行。三、要求朝方保证联运司与其总代表及各级军事代表间电话畅通。四、成立统一抢修司令部，受联运司领导，同时受朝交通相及联运司指导。五、在朝中国员工受朝铁路局领导，其政治工作则受中国军事代表直接领导。叶、张、彭据此与朝交通相再次谈判。除对抢修司令部领导权的归属问题尚未明确表态外，朝方基本接受了高岗的五点意见，但要求确定朝交通省对其所属各铁路管理局行使管辖权。关于运输问题，朝方同意原则上全部通车，由联运司审核批准军用物资和国民经济所需物资的运输比例。至于交通省及其所属各管理局，朝方请中国派人任副职。双方商定，将谈判记录整理签字后，呈报各自政府批准。得此情况后，周恩来一方面要求中方代表最好争取能在记录中列入有关联合抢修司令部领导权的内容，一方面也只得同意叶、张、彭在记录上签字，并将全文带回北京。 恰在此时，莫斯科的意见到来，扭转了局面。

据当事人张明远观察，中朝会谈之所以争执不下，其实质是联运司领导权的归谁所有的问题。中方代表认为，当时朝鲜的铁路和机车大部被毁，铁路运行的车辆主要是中国开来的，而抢修线路、运送物资的部队和司乘人员都以中方为主，甚至维修线路的器材和部分朝鲜铁路员工的供应也都是由中方负责。从这些实际情况看，朝鲜方面难以协调指挥铁路运输的正常运行。所以，战争期间的中朝铁路联运应由中方牵头。但朝方以及苏联驻朝鲜顾问坚持认为，对铁路运输的管理涉及国家主权问题，必须由朝鲜领导。对此，周恩来曾指出，问题的根子不在平壤，而在莫斯科，并表示要同苏方协商，以求妥善解决。

就在周恩来电告中方代表准备在谈判记录上签字的当天，斯大林来电表示了苏联的立场，全文如下:“我驻沈阳领事列多夫斯基刚刚向我们报告了高岗同志的意见，即为正确组织部队和作战物资向前线的运输工作，朝鲜铁路必须交由在朝鲜的中国司令部管理。从领事的报告中可以看出，金首相是支持这个意见的，但朝鲜的部长们却似乎反对这个意见，他们认为这个办法将损害朝鲜的主权。假如需要我的意见和联共（布）中央的意见的话，那么我们认为必须告知您，我们完全支持高岗同志的意见。为了顺利地进行解放战争，这个办法是必须采取的。总的来说我们认为，为朝鲜本身的利益着想，中国和朝鲜之间最好能建立起更密切的国家关系。” 周恩来当即将这一电文转给高岗和彭德怀，并表示可以继续“力争联合铁路修复司令部归联司或运司指挥或仍进一步提议将朝鲜铁路管理局置于军事管制的直接管理之下”，中方代表亦可暂缓签字，而由政府出面邀请朝交通相到沈阳再谈。

在此后的谈判中，中方的态度开始强硬起来。4月16日，周恩来致电倪志亮即转金日成:“提议为适应战争需要，朝鲜铁路必须立即置于统一的军事管制之下”，“即在联司领导下，设立中朝联合的军运司令部，统一朝鲜铁路的管理、运输、修复与保护事宜”。 5月4日，中朝两国政府在北京签订《关于朝鲜铁路战时军事管制的协议》，对管理体制、组织机构、运力分配等重大问题做出了明确规定。根据协议精神，7月在安州正式成立了朝鲜铁道军事管理总局，刘居英为局长兼政治委员，金黄一(朝方)、黄铎为副局长，统一负责朝鲜战区铁路运输的管理、组织与实施。军管总局下设熙川、定州、新成川、平壤、高原5个分局，共有援朝员工1.2万余人。8月1日，在沈阳成立了中朝联合铁道运输司令部(联运司)，受中朝联合司令部直接领导，东北军区副司令员贺晋年兼司令员，张明远兼政治委员，南学龙（朝鲜铁道副相）、刘居英、李寿轩、叶林为副司令员，同年11月又在安州成立了联运司的前方派出机构——前方铁道运输司令部，刘居英任司令员兼政治委员，金黄一、李寿轩为副司令员，负责指挥和协调军管总局、抢修指挥部和铁道高炮指挥部的工作。铁道兵团增加为4 个师又3个团，还有援朝工程总队，总人数达5.2万余人。从此，在统一的领导和组织下，铁道运输部队、抢修部队及高炮部队密切配合，协同行动，采取“以集中对集中，以机动对机动”的作战方针，大大提高了铁路运输效率。