Późną jesienią 1918 roku został odwołany do Moskwy, gdzie powierzono mu zadanie rozwinięcia konspiracyjnej działalności propagandowej wśród robotników na okupowanych przez Niemcy terenach rosyjskich. Po ciężkiej podróży dotarł do Odessy i rozpoczął poleconą mu działalność. W kwietniu 1919 roku Armia Czerwona zdobyła Odessę. Żelezniakow został wkrótce potem mianowany dowódcą pociągu pancernego nr 2 „im. Chudiakowa”, zbudowanego w Odessie na podstawie typu Chunchuz. Pociąg wszedł na krótko do akcji w maju 1919, po czym został zmodernizowany. Ponownie wszedł do akcji w czerwcu, oddany pod komendę 14 Armii, walcząc z białymi w okolicach Jekaterynosławia.
Żelezniakow zginął 26 lipca 1919 w Werchiwcewie, gdzie dowodzony przez niego pociąg pancerny próbował przedrzeć się przez stację kolejową. Zmarł od rany odniesionej po postrzale otrzymanym w ostatnich minutach walki, według relacji, gdy strzelał z dwóch rewolwerów wysunięty z wieżyczki dowódcy do kozackich artylerzystów. Ciało zostało przewiezione do Moskwy, gdzie 3 sierpnia 1919 odbył się uroczysty pogrzeb.