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重载运输是除高速铁路以外，铁路现代化的又一个标志。重载运输是指在先进的铁路技术装备条件下，扩大列车编组，提高列车重量的运输方式。
国际重载协会认为，重载铁路必须满足以下三条标准中的至少两条： 经常、定期开行或准备开行总重至少为8000吨的单元列车或组合列车；在长度至少为150公里的线路区段上，年计费货运量至少达4000万吨；经常、正常开行或准备开行轴重27吨以上(含27吨)的列车。
世界上开展重载运输的国家还不是很多，只有澳大利亚、加拿大、中国、南非、美国、俄罗斯、巴西等国土幅员辽阔、资源丰富、铁路较为发达、大宗货物运输较多的国家。当然，更主要的原因还在于重载运输对铁路线路、机车车辆、行车组织等方方面面的要求比较高，一般国家目前还难以达到。正因为如此，重载运输才算得上未来铁路发展的方向之一。
由于重载运输的列车重量往往在5000吨以上，按目前每节车载重60吨计算，大约需要80多节，连接起来有1公里多长。所以停靠重载列车的车站站线有效长度基本要达到1050米，最好达到1700米。另外，重载列车拉得多，爬坡自然困难，因此线路的最大坡度不能超过8～9‰，也就是说每1000米的铁路线的上升幅度不得超过8～9米。因为载重量大，一般的轨道无法承载，必须铺设或更换每米重60公斤以上的高强度钢轨，并配套同等强度的其它轨道构件。在有条件的线路地段，尽可能地铺设全断面淬火钢轨无缝线路，采用弹性扣件、硬质碎石道床、钢筋混凝土轨枕以及强化路基等。
重载运输的机车车辆最起码要拉得动、装得多、经得住折腾。拉得动是指牵引机车的功率要足够大，一台不够就用两台甚至三台。不过，使用的机车越多，协调越难，要求的行车技术越高。车辆要采用新材料、新结构和新工艺，尽可能减轻车辆本身的自重，增加货物的载重量。另外在车辆体积不超过一定的轮廓范围之内(即机车车辆限界)的同时，尽可能扩大车辆的容积。重载列车爬坡难，下坡也难。在长大下坡区段，只依靠机车的制动力很难将整个列车停住，这是因为数量众多的车辆下滑力大大超过机车的制动力。
如果车辆仍按常规设计，列车在长大下坡地段就会发生颠覆事故。为此，重载列车中的部分车辆必须安装双管制动系统，使一部分车辆参与机车的制动，才能和其余的车辆下滑力相平衡，确保下坡地段的列车安全。开行重载列车的目的之一就是要降低运输成本，提高车辆的运用率。因此，重载列车一般均是固定编组循环往复运行。这种固定编组循环运行列车的车辆结构必须牢固可靠，无需经常修理。