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单元式重载列车：使用大功率机车双机或多机与一定数量的同型大型专用货车固定编组，组成一个长、大、重的运输单元，固定列车编组（包括编组辆数和机车车辆的编挂位置），固定列车到发地点，固定货物品名，固定发送量，固定装卸、运行时刻和运行线的列车。
组合式重载列车：把两列或两列以上的开往同方向的普通货物列车首尾联在一起，占用一条运行线运行的列车。
整列式重载列车：机车集中编挂于列车头部的超长超重列车。
大秦重载运煤专线
专线介绍
大秦铁路自山西省大同市至河北省秦皇岛市，纵贯山西、河北、北京、天津，全长653千米，是中国西煤东运的主要通道之一。大秦铁路是中国新建的第一条双线电气化重载运煤专线，1992年底全线通车，2002年运量达到一亿吨设计能力。
为最大限度发挥大秦铁路作用，有效缓解煤炭运输紧张状况，自2004年起，铁道部对大秦铁路实施持续扩能技术改造，大量开行一万吨和两万吨重载组合列车，全线运量逐年大幅度提高，2008年运量突破3.4亿吨，成为世界上年运量最大的铁路线。2010年12月26日，大秦铁路提前完成年运量4亿吨的目标，为原设计能力的4倍。
强力“中国芯”
单轴功率1600千瓦、单机牵引1万吨的重载机车成套技术装备，被誉为“世界机车金字塔尖”。2004年，中国铁路大功率机车技术引进的大门先后打开。经过长时间艰难谈判，中国与德国西门子、法国阿尔斯通、日本东芝等跨国企业，达成了引进大功率重载机车技术的合作协议。
中国铁路计划引进6轴9600千瓦大功率电力机车。但是，这款产品国外并没有下线。铁道部敲定了“两步走”的引进策略——在引进消化吸收8轴大功率电力机车、掌握交流传动技术的基础上，自己研发更先进的6轴大功率电力机车。
铁道部组织中科院力学研究所、大连理工大学、西南交通大学的多位院士专家，会同生产厂家技术人员联合研发关键技术。不到半年，6轴大功率机车交流传动技术、6轴转向架技术等相关课题被逐一攻克。
经过两年的努力，2008年12月29日，由中国人研制的、世界上第一台6轴9600千瓦大功率电力机车下线。
大秦铁路上游是储量达7000多亿吨的“三西”（山西、陕西、内蒙古西部）煤海，这里的煤炭储量占全国的60%，生产量占全国1/3，外运量占全国2/3；下游则是以秦皇岛为主要节点，一部分连通全国路网，另一部分则下水到达中国东部、南部沿海经济最活跃的地区。
大秦铁路要快速提升运输能力，必须大量开行两万吨重载组合列车。全长2.7公里的重载组合列车，多台机车同步牵引和制动是核心技术。
在国际重载界，有线电控空气制动技术（ECP）和机车无线同步控制技术（Locotrol）是两种重载列车控制技术。经过科学论证比选，中国铁路决定采用Locotrol技术。这意味着必须闯过三大技术难关：通信可靠性、周期循环制动和列车纵向冲动。Locotrol技术与GSM-R系统结合，突破了电台方式传输距离的限制，确保了近3公里长的重载列车实现有效同步控制。
2007年8月，两万吨重载列车在大秦铁路正式开行。造价不到10万元、只需挂在列车尾部货车上的“小盒子”，替代了价值3000多万元的大功率电力机车。
2009年6月，国际重载协会向大秦铁路重载运输成套技术攻关的领军人物耿志修颁发了“重载荣誉奖”，中国铁路人首次获此殊荣。
大秦奇迹的示范效应
从1992年开通，大秦铁路用10年时间，达到了设计能力1亿吨。自2003年，大秦铁路煤运量从1.2亿吨到4亿吨。8年年运量增长了300%。在全国8.6万公里铁路运营里程中，653公里的大秦铁路不足1%，但煤运量却占全路的1/5。
7年的时间，大秦模式早已辐射到全路多条铁路：侯月线实现5000吨、5500吨重载列车系列化，年运量由设计能力5000万吨攀升至2008年的1.93亿吨；京包线（大同至包头段）结合自身长大坡道、客货混跑的特点，大力发展万吨重载运输，每天可以开行40对万吨列车。
截至2010年，中国18.8%的重载列车牵引里程几乎承担了90%以上的重点物资的发送量。全社会85%的木材、85%的原油、80%的钢铁及冶炼物资、大量的三农物资运输也主要由这些铁路完成。
“十一五”期间，中国铁路单位能耗及污染物排放量，提前两年完成运输收入单耗下降20%、化学需氧量总量控制10%的目标，提前一年完成二氧化硫总量下降10%的目标。
我国总长近4公里3万吨重载列车运行实验成功
2014年4月2日由中国铁路总公司在大秦铁路组织实施的3万吨重载列车运行试验取得圆满成功。
2014年4月2日6:31，一列由4台电力机车牵引、编组320辆、总长3971米、满载3万吨煤炭的试验列车，由北同蒲线袁树林站始发，经过12小时25分、738.4公里的运行，于当日18:56安全到达终点站大秦线柳村南站。
3万吨重载列车运行试验取得圆满成功，实现了中国铁路重载列车牵引重量从2万吨到3万吨的跨跃，使中国成为世界上仅有几个掌握3万吨铁路重载技术的国家之一。
这次3万吨重载列车的试验运行是在多年技术研究和重载运输实践的基础上进行的，充分利用既有设备条件，首次采用机车同步操纵系统试验开行3万吨组合列车，系统测试3万吨列车的综合性能，监测试验列车运行的安全性，评估列车运行品质，达到了预期目标，创造了我国铁路重载列车牵引重量新纪录。
