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建国初期——铁道兵司令部诞生
1953年9月，中央军委决定组建铁道兵领导机关。9月9日，中央军委命令：“志愿军在朝鲜的6个铁道工程师，正式划归军委系统，与铁道兵团现有的4个师、1个独立团，统一编为中国人民解放军铁道兵。”从此，铁道兵正式作为一个兵种列入中国人民解放军的序列中。
1953年12月25日，毛泽东专门接见了即将出任铁道兵司令员的王震，并亲笔为《铁道兵》报题写了“铁道兵”三个大字；1954年元旦，朱德也为《铁道兵》报题词：“为建设正规化、现代化的铁道兵而奋斗！”
1954年2月28日，中央军委主席毛泽东签发命令，任命王震为铁道兵司令员兼政治委员。3月5日，铁道兵司令部正式在北京成立，机关设司令部、政治部、工程部、后勤部、干部管理部和计划处、军法处、财务处。
铁道兵司令部成立时，编制10个师、1个独立团、1所学校、2所文化速成中学，兵力10万人。铁道兵后来发展到3个指挥部、15个师、3个独立团、2所院校，总兵力达到40余万。
铁道兵司令部成立后，根据国家的经济实力和铁路修建的任务，中央军委又多次对铁道兵进行了扩编和缩编。
1956年1月下旬，铁道兵司令员王震与铁道部部长滕代远签订了《铁道兵执行国家15年铁路建设远景计划》协议书。按照这个计划，铁道兵将新建铁路63条，总长为23313公里，占全国新建铁路的42％；修复铁路7条，总长为965公里。
8月24日，国防部批复铁道兵成立两个军，分别为中国人民解放军铁道兵第一军、第二军。据此，1956年9月1日铁道兵第一军正式组建，解放军铁道兵从此有了军的建制。当年11月23日，铁道兵第二军开始组建。在筹建过程中，1957年4月6日，国防部又发布命令撤销了铁道兵第二军的番号。为此，铁道兵第二军停止了组建工作。
1959年初，国家开始缩减基本建设规模，许多铁路建设工程缩减规模，有的停建。6月20日，总参谋部批准铁道兵进行整编，定额为12万人，下辖11个师、2所学校。铁道兵领导机关总称“铁道兵兵部”。
1962年5月，国家把修建森林铁路、公路的任务交给铁道兵，于是铁道兵又进行了扩编。
1962年11月11日，周恩来在中南海西花厅召开会议，对铁道兵的性质、编制体制等问题做了重要指示。周恩来说，铁道兵9000人的师，出工不到5000人，每年工作不到200天，这样怎么行呢？军队搞建设也要为国家积累，要从性质、编制上彻底加以改革。铁道兵要按修铁路的工程部队性质确定编制、工作制度。
会上，周恩来传达了毛泽东对铁道兵的意见：“铁道兵是工程部队性质，无论平时、战时，都是执行工程任务，是工程部队，不是战斗部队。”周恩来针对铁道兵官多兵少、军事训练和政治教育时间占用多，施工时间短等问题指出，铁道兵军官比例应该是10％，新兵训练3个月，与作战部队应有区别，每年施工220天，还应该再多一些。
12月20日，中央军委为铁道兵增补10万新兵。4个铁道师各组建一个线路隧道团。铁道兵参加的林业工程主要在吉林、黑龙江和内蒙古三省区。此时，铁道兵的总兵员达20．4万人。
1964年5月30日，铁道兵司令部向周恩来报告铁道兵扩编10万人修建林业铁路的情况和体会。报告说，铁道兵经过精简整编，军官比例由22．1％降到9．95％，生产人员比例由72％上升到81．4％，年施工可达240天。看了报告，周恩来非常满意，并做了如下批示：“修成昆路主席同意。朱委员长提议使用铁道兵修。”三个多月后，铁道兵又迎来了大扩编。
1964年9月18日，为加速国防工程和西南地区铁路建设，中央军委批准铁道兵扩编14．4万人，总兵员达到37．2万人，共有13个师、60个师属团，3个独立团。其中5个师担负成昆铁路建设。
后来，根据建设北京地铁、援越抗美铁路修建等任务，又组建了铁道兵第十四师、第十五师，为出国的铁道兵部队配备了高炮团。到1974年底，铁道兵共有3个指挥部、15个师、3个独立团、3所学校、3所野战医院、1个科学技术研究所等单位，总员额达到43万人，是铁道兵历史上人数最多的时期。
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