Развитие сферы железнодорожных перевозок привело  к увеличению скорости движения поездов с 150 до 250 км в час, что спровоцировало усиление воздействия на балластный слой под шпалами. Как показывает практика, классическое использование щебенки в качестве балласта для железной дороги не подразумевает высокоскоростное движение транспорта. Для того чтобы железнодорожное полотно удовлетворяло требования по высокоскоростному движению поездов, необходимо модернизировать балластный слой под шпалами так, чтобы сжатие и уровень колебания значительно снизились, для этого нужна замена щебенки на более жесткий балласт.

Увеличение интереса к области железнодорожных перевозок привело к массовому строительству скоростных железнодорожных путей. Наибольшее распространение высокоскоростные линии получили в Европе.

В Германии укрепление балластного слоя началось еще с 50-х годов. Начиная с 1970 года железнодорожное полотно строилось с использованием рельс МСЖД 60, железобетонных шпал длиной 2,6 м, расстоянием между шпалами 60 см и слоем щебенки в качестве балласта высотой 20-30 см. такая железная дорога предназначается для пассажирских составов со скоростью перемещения до 200 км в час, а также для поездов с грузом весом до 23 тонн.

Несмотря на укрепление полотна различные внешние факторы воздействия постоянно оказывают негативное воздействие на балластный путь, что приводит к снижению уровня безопасности на железной дороге и скорости движения.

Как показывает практика, после нагрузки в 50 млн тонн балластный путь оседает на 2 - 4 см, такой балласт уже требует капитального ремонта. Чтобы уменьшить уровень воздействия нагрузок и деформации слоя, нужно устранять вертикальные и горизонтальные нарушения положения пути.

Шпалы. Увеличение опорной площади

Способы модернизации и улучшений самого балластного слоя весьма малочислены. Можно тщательнее выбирать щебневую породу, увеличить высоту слоя до 0,4 м, однако для более действенных мер по предотвращению быстрого выхода из строя балластного слоя нужно оптимизировать классическое верхнее строение пути, состоящее из рельс и шпал. Сжатие щебня происходит при передачи силы давления от рельс к шпалам. Если железнодорожное полотно построено с использованием железобетонных шпал, которые имеют  большую жесткость, чем шпалы деревянные, то сила сжатия равномерно распределяется по шпале равномерно по всей площади. Выяснилась закономерность, чем больше площадь шпалы, принимающая на себя силу воздействия от рельс, тем дольше балластный слой выполняет свои амортизирующие функции, не деформируясь. Вследствие чего стали реализовываться меры по увеличению площади шпалы - это происходило за счет ее удлинения

К середине 20 века длина готовой шпалы составляла 2,3 м, в 1957 году шпалы стали изготавливать длиной 2,4 м, к концу 70-х годов шпалы достигла 2, 6 метра в длину, а затем для строительства железнодорожных полотен стали использовать шпалы шириной 23 - 25 см и длиной  2,75 и 2,8 метров.

Шпалы длиной 2,75 впервые были уложены при строительстве железной дороги, соединяющей Ганновер и Берлин, при этом расстояние между шпалами вместо 60 составило 63 см.

Таким образом увеличение длины шпалы до 2,75 м привело к достижению предельной величины площади опоры на балласт. Шпалы с большей длиною используются тоже, однако они не подходят для ремонта ранее проложенных железнодорожных линий, их используют при строительстве новых путей. Внедрение новых шпал позволило отказаться от классического способа подбивки, когда балластный слой перемещается в направлении параллельном рельсу. Теперь балластный слой может перемещаться от центра шпалы к ее концам.

Широкие шпалы были разработаны с целью снизить уровень давления на балласт. Шпалы длиной 2,75 м обладает площадью, которая позволяет снизить сжатие  балласта на 40%. Такое решение является максимальным достижением по устранению факторов, влияющих на усадку опорного слоя. В дальнейшем решение данной проблемы возможно только путем отказа от поперечной укладки шпал. Впервые продольная укладка шпал стала использоваться в Японии. Конструкция такого железнодорожного полотна предполагает наличие сдвоенных балок максимальной длины 12 с половиной метров, укрепленных параллельно идущими профилированными тросами и скрепленных между сбой стальными трубами. Эти трубы снаружи покрыты слоем резины для шумоэзоляции.

Исследования показали, что такой тип конструкции железнодорожного полотна снижает на 50% деформацию балластного слоя.