中国同
蒙古国铁路自1954年1 月1 日起同时参加与
苏联和
东欧各国之间的铁路联运，但是中蒙两国和中蒙苏三国铁路真正开始联运的时间是1956年1月4 日。因为1954年中蒙两国铁路尚未
接通。在这之前，1952年9 月15日，中、苏、蒙三国政府签定了关于修建集宁到乌兰巴托铁路、开办三国之间铁路联运的协定。集宁经二连到国境线的铁路（
集二铁路、宽轨1524毫米）于1953年5 月动工修建，1955年12月1 日竣工，正式交付使用。乌兰巴托经
扎门乌德到国境线的铁路（宽轨1524毫米），也于1955年底由蒙苏两国修通。1956年1月3日在中蒙边境举行了两国铁路接轨典礼。1956年1月4日，中、苏、蒙三国政府发表
联合公报，宣布乌兰巴托至集宁铁路建成和开始办理货物联运。1965年9月21日以后，集二线轨距由1524毫米改为准轨1435毫米。
中、蒙、俄（前苏联）三国间的关系有过多次的历史反复，尤其在
冷战时期，也曾有过许多不愉快的事件发生。受意识形态、国际关系、政治、军事等多种因素的影响，有许多印迹刻写在了这条长长的铁轨上。二连浩特火车站有一个近500米长的“油轮车间”，那是出入境整列车皮换轮的地方。据说，最早兴建中、蒙、苏铁路时，为防止外敌（主要是苏联
社会帝国主义）通过陆路长驱直入，危及首都北京的安全，需在集宁车站“变轨换轮”——进京轨道变窄，列车必须更换车轮，才能南进入京。后因“战事”吃紧，在
罗瑞卿任中国
国防部长时（1965年），接到中央命令，“一夜之间”将窄轨延展至二连浩特，“油轮车间”才落户中国这个北疆口岸边城。所以，北京到乌兰巴托或到莫斯科的火车，都得在二连换轮方可继续前行。当然，这种因轨距宽窄、整列车皮需换轮方能前行的情景，从二连上车的乘客是感觉不到的。但这段镌刻在铁道上的历史是客观存在的。
列车北行至乌兰巴托附近，大约距乌兰巴托四、五十公里的地段，道轨铺设成“8”字型。据随行的一位同事介绍，这是
蒙古国首都的门户。当年，为了防止因国家关系恶化、中国通过铁路占领乌兰巴托，故意设计、建造成这种路段，一是让火车减速，二是好利用铁道左右高地“歼敌”于首都门户之外，保障
国家安全。政治家、军事家的良苦用心，将冷战历史镌刻在了这条默默的铁路上，成为记忆的永恒，诉说着并不久远的昨天，警示着今人和后生。
从铁路技术看来，这个“8”字型是正常的，这两个弯的最近处高差为12和13米，距离为三百多米和65米，直接修过去坡度太大，坡度为千分之40和千分之200，超过一般火车能爬的最大
坡度。这两个弯使铁路延长到2公里多，坡度降到千分之6左右，火车能正常行进。但即使中蒙铁路乌兰巴托以南的大量弯道仅仅是出于降低坡度考虑，而今天的隧道技术和蒙古国的财力早已能够完成铁路线改造为隧道取直线路，但蒙古国并没有这么做，依然采用的是速度很慢的老线，可见其军事防御思想至今存在。
这种弯线叫展线，在坡度太大的地方都全这样设计，中国的
青藏线和
成昆线可见到多处这样的展线，绕个大弯只为爬坡。公路也会这样设计，中国最著名的是24拐和二朗山。