Hà Nội đang nghiên cứu quy hoạch các tuyến đường sắt vành đai phía Đông và phía Tây nhằm duy trì kết nối giữa đường sắt Bắc - Nam với mạng lưới đường sắt khu vực phía Bắc. Trong đó, tuyến vành đai phía Tây dài khoảng 56km, được định hướng xây dựng đường đôi, khổ 1.435mm, tốc độ thiết kế 120km/h.
Tuyến vành đai phía Tây dài 56km, kết nối Thạch Lỗi với Ngọc Hồi
Theo Dự thảo Quy hoạch các tuyến, ga đường sắt khu vực đầu mối thành phố Hà Nội đang trình Bộ Xây dựng xem xét, tuyến đường sắt vành đai phía Tây có lộ trình Thạch Lỗi - Tây Hà Nội - Ngọc Hồi, Thường Tín, kết nối mạng đường sắt quốc gia với hệ thống đường sắt đô thị.

Tuyến có điểm đầu tại ga Thạch Lỗi, xã Quang Minh, kết nối với đường sắt Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng. Điểm cuối được định hướng tại ga Ngọc Hồi, xã Ngọc Hồi và ga Thường Tín, thuộc địa bàn các xã Thường Tín, Thượng Phúc.
Phạm vi nghiên cứu tuyến dài khoảng 56km, đi qua 16 phường, xã gồm Ngọc Hồi, Thường Tín, Tam Hưng, Bình Minh, Phú Lương, Yên Nghĩa, An Khánh, Sơn Đồng, Dương Hòa, Hoài Đức, Đan Phượng, Ô Diên, Yên Lãng, Mê Linh, Yên Thắng và Quang Minh.
Về hướng tuyến, đường sắt sẽ nối ray với tuyến Hà Nội - Lào Cai, sau đó đi theo hành lang Vành đai 4 đường bộ, về phía ngoài tuyến đường này. Tuyến vượt sông Hồng qua cầu mới Hồng Hà, đi qua khu vực Hà Đông và kết nối về khu vực phía Nam ga Ngọc Hồi.
Theo phương án đề xuất, tuyến được xây dựng đường đôi, khổ 1.435mm, tốc độ thiết kế 120km/h. Các ga dự kiến gồm Ngọc Hồi, Hà Đông, Tây Hà Nội, Phùng và Thạch Lỗi.

Trong mạng lưới đường sắt đầu mối, ga Ngọc Hồi được định hướng trở thành đầu mối hành khách phía Nam, phục vụ các tuyến đường sắt quốc gia khổ 1.435mm và 1.000mm, đường sắt tốc độ cao cùng 5 tuyến đường sắt đô thị số 1, 3, 6, 12 và 13. Đây sẽ là điểm trung chuyển hành khách từ tuyến vành đai phía Tây sang các mạng lưới đường sắt khác.
Trong khi đó, ga Thường Tín (mới) được quy hoạch làm đầu mối hàng hóa tập trung phía Nam. Ga phục vụ hoạt động lập tàu hàng khổ 1.435mm và 1.000mm theo các hướng vành đai phía Đông, vành đai phía Tây và phía Nam. Tàu hàng trên tuyến phía Tây sẽ kết nối với mạng đường sắt quốc gia tại ga này.
Điều chỉnh đường sắt Bắc - Nam, bổ sung các hướng kết nối phía Bắc
Cùng với việc quy hoạch tuyến vành đai phía Tây, dự thảo cũng đưa ra phương án tổ chức lại một số đoạn đường sắt Bắc - Nam hiện hữu để phục vụ việc mở rộng Quốc lộ 1A qua Hà Nội, đồng thời duy trì hoạt động vận tải khi di dời các đoạn tuyến đi qua khu vực thành phố.

Theo phương án nghiên cứu, tuyến đường sắt Bắc - Nam khổ 1.000mm sẽ được điều chỉnh với điểm đầu tại ga Ngọc Hồi, sau khi tổ hợp ga Ngọc Hồi và tuyến vành đai phía Đông được đưa vào khai thác; điểm cuối tại ga Phủ Lý, tỉnh Ninh Bình. Đoạn tuyến nghiên cứu quy hoạch dài khoảng 56km, đi qua Hà Nội và tỉnh Ninh Bình.
Để tránh gián đoạn vận tải khi di dời đoạn Ngọc Hồi - Phú Xuyên, đơn vị tư vấn đề xuất cải dịch khoảng 26,5km đường sắt, đi cùng hành lang đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam. Đoạn này có tốc độ thiết kế 100km/h.
Ngoài ra, khoảng 3km đường sắt khổ 1.000mm sẽ được xây dựng để kết nối ga Ngọc Hồi với tuyến Bắc Hồng - Văn Điển hiện hữu. Phương án này cho phép tàu khách và tàu hàng từ tuyến Bắc - Nam tiếp tục lưu thông qua cầu Thăng Long đến các ga Đông Anh, Yên Viên, từ đó kết nối với các tuyến Hà Nội - Lạng Sơn và Hà Nội - Hải Phòng.
Đối với tuyến đường sắt Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng mới, dự thảo đề xuất xây dựng tuyến vành đai phía Đông, đoạn Ngọc Hồi - Thường Tín - Kim Sơn, dài khoảng 31km. Tuyến vượt sông Hồng qua cầu Mễ Sở và kết nối với đường sắt mới tại các ga Kim Sơn, Lạc Đạo.
Khi được triển khai, tuyến vành đai phía Đông sẽ tạo thêm hướng kết nối giữa đường sắt Bắc - Nam với mạng lưới đường sắt phía Bắc sông Hồng, qua đó duy trì tính liên tục của hoạt động vận tải sau khi một số đoạn đường sắt hiện hữu qua Hà Nội được di dời.
Việc nghiên cứu đồng thời hai tuyến vành đai phía Đông và phía Tây là cơ sở để tổ chức lại mạng lưới đường sắt khu vực đầu mối Hà Nội. Các phương án quy hoạch cũng giúp xác định nhu cầu sử dụng đất, vị trí ga và hành lang hạ tầng, phục vụ việc chuẩn bị đầu tư khi nhu cầu vận tải đường sắt tăng lên.