铁道部将全国各地划为不同的牵引区段，各个区段长段不同。在一个火车头牵引区段结束时，而火车尚未到达终点，则下一区段将更换火车头。根本的目的是为了保障火车头的安全运行以及司机的休息。
内燃区段和电力区段的变化是必须更换火车头的，但是加挂补机不属于更换火车头，仅仅是增加或者减少一个车头；折返区间也不一定更换火车头，例如曾经永州站就会有很多车换向运行，但是并不更换火车头，只是本列火车头摘挂后到列尾挂上继续走。
现在最长的电力机车交路，是上海-嘉峪关，期间在徐州、西安、兰州三次更换司机；最长的内燃机车交路，是格尔木到拉萨，不更换司机。对应的最短的电力机车交路应该是重庆-重庆南的通勤客车，仅7km，最短的内燃交路不确定。
由此可见，400km或者500km更换机车的说法只是原则性的，实际并不这样操作。总之，更换火车头是为了安全和提高机车运用效率
