俗话说：火车一响，黄金万两。为了摆脱对日本的依赖，张作霖自建铁路，打破了外国资本独占东北铁路运输的局面，带来的好处自不用说，而他和日本的矛盾也在一步一步地深化。
张作霖是日本帝国主义扶植起来的一个地方军阀。不料想，1927年6月18日，张作霖竟然当上了中华民国大元帅，手中握有大总统的权力。日本人感到这对他们是一件好事。但是，日本人在同张作霖的交往中发现，张作霖不是一个俯首帖耳、惟命是从的人。张作霖往往说话不算数，答应了的事，过后推托了事。即使是同日本签订的密约，事情过后，张作霖也经常装聋作哑，拒不认账。
1925年12月，郭松龄倒戈时，日本乘人之危，逼迫张作霖签订了丧权辱国的密约。张作霖彼时答应了日本关于“满蒙问题”的全部要求。但是，危机过后，张作霖感到此事非同小可，不能等闲视之。所以，他便百般推托，坚不执行。张作霖和日本之间，既有互相利用的一面，也有矛盾冲突的一面。他知道，若想在东北称王，必须得到日本的支持。但是，让他出卖国家民族利益去换取日本的支持，他不敢做也不想做。他不愿意留下千古骂名，而且，既然他在东北称王了，他就不愿意在政治、经济、军事各方面受日本的牵制。同时，他现在已经是中华民国的大元帅了，占有中国半壁河山；他可以利用这个有利的地位，采取“以夷治夷”的策略，让别的帝国主义国家来帮助他抵制日本人。
当时，日本和张作霖之间的矛盾，主要表现在铁路问题上。关于在东北的铁路，张作霖的观点是很明确的。此前，1921年12月5日，美国哥伦比亚大学教授孟禄博士在奉天采访过张作霖。张作霖时任东三省巡阅使，他们之间的对话很引人深思。
孟禄问：“近来欧美人士对于中国交通事业，有提倡国际共管的，未知将军意见如何？”
张作霖答：“凡食毛践土的中国人，没有一个人赞成那办法的，你想想中国人还能有赞成那么办的吗？”
孟禄说：“所谓国际共管的，只是把外国人在中国建的铁路，置于国际管理之下，免得一个人专权垄断，有害中国，如中东铁路、南满铁路等。”
张作霖答：“若是那样办，我是十分赞成的，只恐外国人不干耳。你想若不牵连全国的铁路在内，外国人能单独放弃他自己的权利吗？”
孟禄说：“据我所知，就是那样，把外国人建的铁路，收归国际共同管理，免一国专断自私，与中国国有铁路，并无干涉。”
张作霖答：“若是那样，我极赞成。再进一步说，如能把南满铁路收归国际管理，中东铁路，我也宁愿牺牲，交归国际管理；倘若不然，只把一个中东路收归国际管理，我姓张的是极端反对。无论他是什么国家怎么决定的，我张作霖是绝不听那套的。我就知道中东铁路是中国人的铁路，应当归中国人管理，我自有办法，总之我是绝不放松的。”
孟禄说：“将军爱国爱乡，良可钦佩。”
从以上对话不难看出，张作霖对东三省铁路的严正立场。
东北铁路起源于清政府洋务派李鸿章修建山海关内外铁路，又名京奉铁路。1894年，中日战争之前关内外铁路修到中后所(绥中)65公里。这是东北地区第一条铁路。以后干线延长至沈阳北站，京奉干线经过30年才完成。
1920年，东北铁路营业里程(起止地点)共计36514公里。其中有日本政府独资经营的南满路和安奉路，中俄共管的中东路，中日合办的溪碱路和通裕路(锦西大窑沟)，中国国有京奉路、吉长路和四郑路。东北官商合办的齐昂路，从齐齐哈尔至昂昂溪29公里(窄轨)，仅占东北铁路08%。张作霖用本国资金和技术修筑了打通路、沈海(奉海)路、呼海路、鹤岗路、吉海路、锦朝路，昂齐和齐克路(张学良继续完成)，张家父子支持修建的开丰路等，加上张学良创建的洮索铁路共计10条铁路，营业里程总长15217公里，投资现大洋8000余万元，占1931年东北铁路营业里程总长的25%，占全中国铁路里程总长的10%以上，自建铁路的数量，在全国首屈一指。奉系自建铁路，打破了外国资本独占东北铁路运输的局面，把日俄英三大系统变为日本独资经营，中苏共管、东北地方当局自建自营东北铁路的三大系统。其中有两个系统张作霖有监督管理权。
张作霖也征调铁路利润作为军饷，征用车辆用于军事运输。但也把京奉铁路利润用于修建铁路，还用东三省财政收入投资铁路。京奉铁路关外段干支线总长8899公里，其中张作霖修筑的就占3639公里，占40%。张作霖自建铁路完成了打虎山至通辽和齐齐哈尔的西干线，奉天至吉林的东干线，东三省从此有了纵向的三条大干线。
“九·一八”事变前，东北铁路营业里程总长为62259公里。1920年至1931年这12年间增长2600公里，有外国资本关系的增长了10818公里，占增长总长度的4155%。其余的张作霖用三省政府和部分商民投资修筑15217公里，占增长总长度的5845%，占东北铁路总长的25%，占全中国铁路总长的10%以上。而当时全国铁路的总长85%是有外国资本关系的，只有15%的本国资本，其中有三分之二是东北地区官府和民众的投资。
张作霖在他统治时期内，借用日本满铁资本修筑了洮昂和吉敦铁路，营业里程共长4306公里；中日合办天图铁路111公里，中俄官商合办穆棱铁路589公里。这四条铁路共计6005公里。1925年以后，张作霖全力注重自建自营东北铁路，不再借用外国资本，中日在铁路交涉中矛盾日益深化。
虎濠铁路是张作霖使用京奉铁路资金修建的运煤铁路，源起于八道濠煤矿。这是张作霖修建东北铁路的开端。
八道濠煤矿在黑山县西北18公里，是张作霖个人投资开办的煤矿。日产煤可达300吨。张作霖和奉天矿务局总办阎廷瑞计划自办窄轨距铁路运煤，煤炭主要用于供应京奉路。张作霖与京奉铁路局协商，使用路局资金和技术修一条支线，从打虎山(今大虎山)站至煤矿28公里称虎濠铁路。
该路于1921年9月开工，因第一次奉直战争影响一度停工。
京奉铁路归北京交通部管辖，是中国国有铁路干线，营业收入和利润逐年增长。1918年收入突破2000万元大关，利润达到1398万元。偿还英国债务后，每年还余1000万元。这笔收入主要被北京政府用于直系军饷。北京政府每年从东北收交国税还提取30%拨给其他军阀，而张作霖自己每年需军费2000万元，也主要靠东三省地方税补充，所以与直系军阀控制的北京政府在财政上有矛盾。
1922年1月，张作霖扣留京奉路收入款42万元。4月，第一次奉直战争爆发。5月5日奉军战败退至天津、滦州。12日，张作霖在滦州通电，宣布东三省独立自治。26日，张作霖、孙烈臣、吴俊升联名通电全国，宣布东三省独立，实行联省自治。张作霖就任东三省保安总司令，把京奉铁路山海关以东干支线划归奉天省长管辖，省长设立奉榆铁路局管理铁路。关内段仍称京奉局(天津)。奉榆局继续修成虎濠铁路，1922年12月19日初步完工，12月26日开始运输八道濠煤矿的煤炭。
东三省独立自治之后，京奉路关外每年的利润，营口盐务稽核处所收的东北盐税，以及三省财政收入全归保安总司令部。东北兴建铁路和东北大学有了资金，奉军的军饷来源也增多了。
京奉铁路局每年有1000万元利润，关外段每年从开滦运煤用于运输燃料。1921年4月4日，锦朝铁路在锦州开工，计划修至北京煤矿，以后再向朝阳县修路。10月铁路工程修至义县。1922年春，第一次奉直战争爆发，京奉路车辆用于军运，无法运输建筑材料，锦朝铁路工程停工。奉军战败，直系军阀不供应关外铁路用煤，张作霖遂令奉榆铁路局继续修建义县以北工程，通向北票煤矿。1923年7月19日，大凌河铁桥完工，1924年末，义县至北票煤矿铁路完工。
1924年9月，第二次奉直战争中，奉军占领天津，控制铁路关内段。1925年初，张作霖任命常荫槐为京奉铁路局长，京奉路关内外合并，由东三省交通委员会管辖，总务仍设天津，并设奉天办事处。奉系军阀夺取了京奉铁路全部管理权，使用路局的利润作为军饷和铁路建设资金，用路局的技术和管理经验发展东北铁路事业。经过常荫槐的认真整顿，京奉路收入不断增加，由1926年的2300万元增加到1927年的3472万元，利润达2000万元以上。1931年，京奉铁路总收入达到4275万元，利润达2065万元，达到了有史以来的最高水平。
以张作霖为首的奉系军阀集团为了巩固统治地位，计划修建东北的铁路大干线。由于日本南满铁路纵贯东三省腹地，自建铁路干线只能在南满路两侧修建。1922年下半年，奉军参谋长杨宇霆建议修建奉天至吉林铁路，孙烈臣和吴俊升建议修建打虎山至通辽和齐齐哈尔的铁路，经张作霖同意，制订了东干线和西干线计划。即用本国的资本和技术力量修建自奉天省城(沈阳)至吉林省城(吉林市)的东干线，同省办铁路连接在一起；用京奉铁路等国有铁路修建打虎山经通辽至齐齐哈尔的西干线，把北京政府借日本资本修筑的四洮铁路纳入西干线。同时支持商民自建铁路。
张作霖自建铁路干线有军事目的和经济目的，当时主要是从军事目的出发的。有了自建自营的铁路，可以摆脱日本关东军和满铁的控制，可以随时调动奉军。可是，吉林和黑龙江两省驻军使用中东路军运，南端只能到长春，还得缴纳运费，或记账后在年末分得的利润中扣除。长春以南运输被日本控制，只有奉天通往山海关有自己的京奉路，奉天以东、彰武以北就得依靠南满铁路。
满铁是日本侵略东北的大本营，关东军利用南满铁路控制奉军行动。除了当场交付运费之外还有种种附加条件：
1、奉军在日本驻奉天总领事和关东军司令部批准之后才能乘车，必须临时解除一切武装，枪支弹药另行托运。关东军和铁路守备队有权监督。
2、奉军的军事物资，必须得到关东军司令部批准才给运输。
3、日本方面随时可以拒绝张作霖的奉军运输。
张作霖鉴于外国资本控制东北铁路有损于自己的统治地位，决心自建铁路摆脱日本控制。
张作霖自建铁路计划，自建自营铁路，就是想不用外国资本和技术，防止外资控制东干线和西干线，享有自主权。但是，由于缺乏西干线的资金，借助了四洮铁路。所以曾借用日本资金修建了洮昂铁路，为防止日本控制运输管理权，只留给日本对洮昂的财务管理权。
自建铁路的经济目的有两个：一是吸收关内大量移民开发地方经济，增加政府的财政税收，同时人口增长可以增加兵源；二是经营铁路可以获得大量利润，用铁路利润作为奉军的军饷。
1924年5月，张作霖设立了东三省交通委员会。这是东北交通事业的最高决策机关和执行机关，用此取代北京交通部在东北的交通监督管理权。奉直战争期间东三省实行区域自治。把京奉、吉长、四洮等国有铁路以及邮电航运企业统归交通委员会管辖。尤其是中苏共管的中东路，张作霖和交通委员会代表中国参加共管，取得中国方面应有的一切权利。东三省交通委员会规划和执行自建国有铁路支线、省有铁路和支持商民兴办铁路使东北铁路修建和管理面目一新，省办铁路在这个时期有很大发展。
东三省交通委员会设委员长一人，由奉天省长兼任，主持日常工作。委员计15人，由三省的省长、东三省和奉天省军政官员兼职。委员由保安总司令任命，交通委员会直接受保安总司令张作霖领导。
各省铁路建设由督军和省长具体负责，重大外交事务和铁路计划由三省首脑联席会议决策，外交事务由杨宇霆和王永江具体处理。东三省交通委员会是东北地区最高的交通决策机关，也是执行机关，东北三省最高领导人都是交通委员会委员，实际权力仅次于保安总司令部，能够对东北所有的，即保安总司令部所属的军政机关直接下达命令。
张作霖和交通委员会用本国资金和技术修建的国有铁路支线只有锦朝路和打通路，商办铁路只有开丰铁路一条。自建铁路采用的主要形式是政府与商民合办的省有铁路，即官商合办。省有铁路在开办初期都是官商合办，奉海、呼海和鹤岗三路最后仍然是官商合办。吉海和齐克因商股数额少而改为省有官办。昂齐路和洮索路从开办时就是官办的国有铁路。
采取官商合办主要是因为奉军的军费开支庞大而缺少筑路资金，吸收商民资本可补充官股。后来影响商民投资的因素主要是东北金融不稳，奉票等纸币跌价。1927年吉海路筹资和1928年齐克路筹资时期，商民投资明显减少。
打通铁路是张作霖修建的京奉路支线，是虎濠铁路的延长线。它是东三省西方干线的南段，北接四洮、洮昂和昂齐铁路，通向齐齐哈尔。
打通铁路又称大通铁路，从京奉路打虎山(今大虎山)站经过新立屯、彰武，终点至通辽，营业里程长2517公里，用资金700余万元。该路从1921年虎濠铁路开工起，1927年修至通辽完工止，中间经过7年时间。这条铁路记录了自建铁路的发展过程，也反映了中日铁路交涉中的矛盾日益深化的过程。
1925年，常荫槐出任京奉铁路局长，代表奉系军阀管理京奉路。张作霖和杨宇霆重视京奉路入关线路，指令常荫槐把沟帮子至奉天的旧轨换成新轨，把旧轨分段用于打通铁路。1925年8月，虎濠铁路延长至新立屯，继续向彰武施工。为了防止日本阻挠自建打通路，张作霖等人让常荫槐以京奉路局名义向北京交通部请示修路。9月13日，在《交通公报》公布了打通铁路计划。
1926年8月，延长工程向彰武施工。日本外务大臣币原喜重郎训令驻奉天总领事吉田茂，向张作霖、杨宇霆询问打通路计划，阻止延长工程，日本政府不能默认这条平行线和竞争线。8月30日，吉田茂在杨宇霆来访时质问打通路计划，杨宇霆对日本的干涉表示不满，还否认中日不平等条约中有所谓南满路平行线问题。