Павловск стал сразу привлекательнее. На лето многие сановники, деятели науки, искусства прибывали туда по построенной железной дороге. В Павловске появились дачи А.П. и К. П. Брюлловых, П. К. Клодта талантливого скульптора, И. С. Тургенева, Ф. М. Достоевского, И. А. Гончарова. И. И. Панаева, М. И. Глинки, М. П. Мусоргского, Ц. А. Кюи и других представителей российской культурной элиты. На станции Павловск был выстроен роскошный концертный зал для увеселения знатной публики т.н. «воксал» (вокальный салон). Уже позднее это слово приобрело другое значение для обозначения здания пассажирской станции вокзал.
В России начались споры о нужности ненужности других, более крупных железных дорог и, в частности, спор зашел о ж.д. магистрали от Петербурга до Москвы. Веское слово в пользу такого строительства произнесли вернувшиеся из заграничной командировки в 1838 году инженеры П. П. Мельников и С. В. Кербедз: «возможно и нужно» и предоставили Николаю I отчет о поездке на 1673 страницах с чертежами на 190 листах. Но правительство и на этот раз высказалось против строительства железных дорог в России. Тогда император Николай I издает Указ о постройке дороги за счет казны и даже учреждает особый Департамент железных дорог для руководства изыскательными и строительными работами. Во главе Ведомства путей сообщения был поставлен генерал-адъютант П. А. Клейнмихель, который в области железнодорожного строительства был по меньшей мере несведущ.
В общественных кругах России большой интерес вызвал подробно разработанный проект московского помещика и предпринимателя Аггея Васильевича Абазы (17821852), который он подал в Ведомство путей сообщения 21 марта 1838 года. В нем А. В. Абаза предлагал строительство прямой железной дороги через Вышний Волочек, Тверь и Торжок, минуя Новгород, на Петербург, обосновывая свой проект подробными экономическими расчетами.
В июне 1839 года Николай I снова командировал двух ведущих инженеров, на этот раз в США и Канаду, с прежней целью. Выбор пал на инженеров подполковников П. П. Мельникова и Н. О. Крафта. Они пробыли в Северной Америке год.
В 1840 году изобретатель Н. Зубов поднял вопрос о необходимости сооружения железной дороги Петербург Рыбинск: «Весь юго-восточный край России по системе реки Волги сосредотачивая все привозы и доставление произведений заграничного нашего отпуска, доставлять ежегодно к Рыбинскому порту более 120 млн. пудов клади разного наименования и ценности». Прокладка пути посредством паровых машин, по убеждению Н. Зубова, принесет «неисчислимые выгоды для государства».
В этом же году вернувшиеся из США и Канады инженеры П. П. Мельников и Н. О. Крафт предоставили Николаю I подробный отчет о преимуществах железных дорог по сравнению с имеющимися видами транспорта и о возможности их строительства в условиях России, в том числе с учетом особенностей климата.
«Иосиф Гофферт, 1862 Николаевская дорога близ Москвы».
8 марта 1841 года император Николай I приказал учредить Комиссию для составления проекта железной дороги между Петербургом и Москвой. Вместе с другими в комиссию вошли П. П. Мельников и Н. О. Крафт. Ее председателем царь назначил шефа жандармов Бенкендорфа, а 1 февраля 1842 года была сформирована Строительная комиссия, которая решила начать рекогносцировку местности по прямому направлению между Чудово и Вышним Волочком. К П. П. Мельникову и Н. О. Крафту прикомандировали 27 молодых инженеров, выпускников Института Корпуса Инженеров путей сообщения. Рекогносцировка началась 12 февраля 1842 года с использованием топографических карт Новгородской, Тверской и Московской губерний. Все полевые работы проводились зимой и закончились в начале апреля 1842 года. При этом на участках от Чудово до Вышнего Волочка и от Твери до Вышнего Волочка удалось воспользоваться просеками, прорубленными еще столетие назад при Петре I при прокладке сухопутного тракта. В общей сложности при трассировании линий было опробовано более 6 тысяч вариантов трассы! Была уже на этом этапе проделана колоссальная работа. Это позволило выбрать из всех наиболее прямой, наиболее оптимальный вариант будущей магистрали Петербург Москва. Один из активнейших участников строительства ж.д. на всех этапах строительства А. И. Штукенберг позднее вспоминал: «с производством изысканий было много трудностей. Сперва приходилось бродить по колено в снегу, потом весной по колено в воде Но всех воодушевляла возможность дела, и молодые силы все преодолевали».
Непосредственная работа по изысканиям по трассе была поручена Н. О. Крафту и П. П. Мельникову и началась 1 августа 1842 года. Позднее к ним присоединили инженера, опытного мостостроителя Д. И. Журавского.
Мельников Павел Петрович (18041880) представитель старшего поколения первых русских инженеров путей сообщения. Вначале он занимался водными коммуникациями. В период с 1826 по 1833 годы он отлично справился с рядом значительных гидротехнических работ, в том числе по расчистке порогов и сооружению плотин для улучшения судоходства по Волхову, Западной Двине и др. В свое время он был крупнейшим в России гидротехником. С 1836 года профессор прикладной механики в Институте Корпуса Инженеров путей сообщения. Увлекся идеей железнодорожного строительства. Теперь он произвел подробные изыскательные работы по двум направлениям:
почти прямому на Вышний Волочек из Петербурга;
и более крупному с Петербурга на Новгород.
Везде он искал кратчайший путь, и при обследовании новгородского направления сделал попытку найти давнюю просеку, сделанную Петром I при прокладке сухопутного тракта на Москву. В результате изысканий линия через Новгород оказалась не только более длинной, но и более трудной.
Выбор реального направления сделал Николай I: «Дорогу устроить по прямому направлению, ибо не нахожу ни одной уважительной причины вести ее на Новгород, который не лишится тех выгод, которыми ныне пользуется». Легендарная история с «пальцем» Николая I заурядный миф. Великий Новгород, оказавшись в стороне, начал быстро слабеть и скоро превратился в глухую провинцию.
Прокладка трассы была сделана на редкость кратчайшей и прямой: астрономическое расстояние между Петербургом и Москвой по тогдашней мере составляло 598 верст, а длина пробитой трассы чуть более 604 версты. Отклонение от прямой минимальное на таком расстоянии. Помимо изыскания кратчайшего пути, перед П. П. Мельниковым и Н. О. Крафтом стояла и другая задача: найти на местности среди лесов, болот, возвышений, озер, рек и просто оврагов такую линию, такую будущую ось полотна железной дороги, которая была бы самой выгоднейшей в постройке и в эксплуатации дороги и удовлетворяла бы требованиям безопасности движения поездов.
В изыскательных и проектных работах на всей трассе от Петербурга до Москвы были задействованы 7 специальных партий, укомплектованных выпускниками Института Корпуса Инженеров путей сообщения. Партии возглавляли Н. И. Липин, И. Г. Вериго, П. П. Зуев, В. И. Кирхнер, А. И. Штукенберг, В. А. Данненштерн, А. М. Гофмейстер. Гидротехнические изыскания велись под руководством инженеров Н. И. Антонова, В. И. Граве, И. Н. Загоскина, а инженерно-геологические под началом горного инженера А. В. Самойлова.
Проектируемая линия была разделена на два строительных участка, называемых Дирекциями: от Петербурга до речки Коломинец близ будущей станции Бологовской Северная Дирекция во главе с П. П. Мельниковым (311,51 км) и от р. Коломинец до Москвы Южная Дирекция во главе с Н. О. Крафтом (332,84 км). * Помощником Начальника Южной Дирекции состоял видный инженер путей сообщения инженер-майор И. Н. Загоскин. Участки в этой Дирекции возглавляли инженер-капитан В. А. Данненштерн, А. М. Гофман, П. А. Мейнгард, поручики А. И. Штукенберг, П. П. Зуев, С. А. Смоликовский. В подчинении у Н. О. Крафта на строительстве было 34 инженера.
Обе Дирекции представляли собой самостоятельные строительные управления, подчиняющиеся Клейнмихелю. Большие мосты, вокзалы и крупные станции также выделялись в самостоятельные строительные участки с подчинением Управлениям. Вокзалы сооружались под руководством главного архитектора дороги К. А. Тона; в 1847 году главным архитектором станет Р. А. Желязевич.
Было принято решение разместить контору Северной Дирекции у Соснинской пристани близ Чудово, а Южной в Вышнем Волочке (позднее ее переведут в Тверь). Для лучшей организации работ каждое Управление (Дирекция) дробилось на участки в среднем по 5560 км, а участки на дистанции по 1012 км каждый. Участки и дистанции возглавляли те же инженеры, что руководили изыскательными партиями при пробивке трассы: Н. И. Липин, И. Н. Загоскин, В. С. Семичев, А. И. Штукенберг, Н. И. Миклуха (инженер путей сообщения, отец будущего путешественника и ученого Н. Н. Миклуха-Маклая), братья В. А. Панаев и И. А. Панаев, Г. А. Вериго, В. И. Граве и др. Все эти инженеры руководили работами с нулевых отметок строительства Петербурго-Московской ж. д. Братья Валериан и Ипполит Панаевы тесно связаны в дальнейшем с бологовским краем (усадьбы Пирос, Байнево, а также ус. Михайловское). Как инженеры путейцы, они участвовали в строительстве ж.д. участка от Окуловки до Бологое.