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Mejorar el diseño de la sección de cabeza del riel de acero estándar GB es también una de las formas de mejorar la rigidez y la resistencia al desgaste.

En la sección de cabeza del riel de los primeros modelos, la superficie de rodadura era relativamente suave y se utilizaban arcos de radio pequeño a ambos lados. Hasta las décadas de 1950 y 1960, se observó que, independientemente de la forma original de la cabeza del riel, tras el desgaste de las ruedas del tren, la forma de la rodadura en la parte superior del riel se volvía casi completamente circular, y el radio del arco a ambos lados era relativamente grande. La simulación experimental reveló que el desprendimiento de la cabeza del riel estaba relacionado con la excesiva tensión de contacto rueda-riel en el radio interior de la cabeza del riel. Para reducir los daños por desprendimiento de riel, todos los países modificaron el diseño del arco de la cabeza del riel para minimizar la deformación plástica.

En primer lugar, los países han seguido el siguiente principio en el diseño de la banda de rodadura de la cabeza del riel de acero estándar GB: el arco de la banda de rodadura superior se ajusta lo máximo posible al tamaño de la banda de rodadura de la rueda. Por ejemplo, para el riel de 59,9 kg/m en Estados Unidos, el arco de la cabeza del riel es R254-R31,75-R9,52; para el riel de 65 kg/m de la antigua Unión Soviética, el arco es R300-R80-R15; y para el riel UIC de 60 kg/m, el arco es R300-R80-R13. Como se puede observar, la principal característica del diseño de la sección de la cabeza del riel moderna es el uso de curvas complejas y tres radios. En el lateral de la cabeza del riel, se adopta una línea recta con una parte superior estrecha y una inferior ancha, con una pendiente que suele oscilar entre 1:20 y 1:40. En la mandíbula inferior de la cabeza del riel se suele utilizar una línea recta con una gran pendiente, y la pendiente suele ser de 1:3 a 1:4.

En segundo lugar, en la zona de transición entre la cabeza del riel de acero estándar GB y la cintura del riel, para reducir las grietas causadas por la concentración de tensiones y aumentar la resistencia a la fricción entre la eclisa y el riel, se utiliza una curva compleja en dicha zona, adoptando un diseño de radio amplio en la cintura. Por ejemplo, el riel de 60 kg/m de UIC utiliza perfiles R7-R35-R120 en la zona de transición entre la cabeza y la cintura. El riel de 60 kg/m de Japón utiliza perfiles R19-R19-R500 en dicha zona.

En tercer lugar, en la zona de transición entre el centro y el fondo del riel, para lograr una transición suave de la sección, se adopta un diseño de curva compleja, y la transición gradual se conecta suavemente con la pendiente del fondo del riel. Por ejemplo, para el riel UIC de 60 kg/m se utiliza R120-R35-R7. El riel de 60 kg/m de Japón utiliza R500-R19. El riel de 60 kg/m de China utiliza R400-R20.

En cuarto lugar, la base del riel es completamente plana, lo que le confiere una buena estabilidad. Los extremos de la base del riel forman ángulos rectos y se redondean con un radio pequeño, generalmente de R4 a R2. La cara interna de la base del riel suele diseñarse con dos conjuntos de líneas oblicuas, algunas con doble pendiente y otras con pendiente simple. Por ejemplo, el riel UIC de 60 kg/m tiene una pendiente doble de 1:275+1:14. El riel japonés de 60 kg/m tiene una pendiente simple de 1:4. El riel chino de 60 kg/m tiene una pendiente doble de 1:3+1:9.