超重货物主要包括发电设备、大型机械、化工设备等,它们大多为国家经济建设的重点设备,不仅外形大、重量大、结构复杂,且价值高,对国家经济发展有重要的影响。对这些货物必须保证安全及时地运输。但是,超重货物这个概念在我国铁路货物运输工作中使用的时间短,在2007年第一次出现在相关的货运规则中。而在规则中只是对超重货物的概念和等级划分做了简单定义,这些定义又过于理想化,与实际情况有一定的距离。同时,目前对超重货物运输的研究还十分匮乏,仅有的研究也只是对现象的定性描述。由于没有相应的理论体系和完善的规章制度,使得实际工作中对超重货物的理解有偏差,如何组织运输缺乏依据,造成工作的被动及失误。因此,对超重货物安全运输基本理论和相关问题进行深入研究和探讨,建立一套完整的理论体系,是指导超重货物运输组织工作所迫切需要的。论文综合运用结构力学、轨道工程、桥梁工程、有限元计算、铁路货运技术、最优化理论等有关理论与方法,对超重货物运输的理论和应用问题进行了研究,同时结合试验数据和相关算例对研究结果进行了分析验证。主要研究成果和结论包括：(1)对超重货物的内涵和特征进行了分析,提出了超重货物的新定义。根据国内外不同运输方式中使用的相关概念,深入剖析了超重货物的内涵,进而对超重货物重新进行了定义,并分析总结了其应具备的特征和超重产生的原因。论文也对超重货物运输中的相关概念进行了定义,并与几个易混淆概念进行了比较分析。新定义能全面反映超重货物对铁路基础设施的影响并体现出对运输组织方面的要求,克服了原有定义的不足。(2)探讨了超重货物运输涉及的因素,分析了各因素对超重货物运输的影响。认为影响超重货物运输的主要因素包括货物、车辆、桥梁、线路、建筑限界和装载加固方案等,它们决定着超重货物运输组织的难度、运行条件的复杂程度、运输费用的高低、运输基础设施的安全性,组织运输时必须综合考虑这些因素。这部分的分析为论文确定了方向,也是论文进一步研究的基础。(3)对超重车对线路和桥梁的作用机理进行了研究。选择典型线路和桥梁,以D2型超重车为例,分别建立了超重车作用下轨道和桥梁的有限元计算模型,进行了不同参数条件下的轨道结构和桥梁的受力与变形计算；选择常用各类机车进行计算,并与超重车作用于线桥的情况进行了比较与分析；结合运营试验和有关规范,考虑了动静荷载的关系,对有限元计算结果进行了检验。研究结果表明,超重车对线桥的作用一般大于常用机车,易造成线桥的损坏。(4)提出了超重等级的划分及判定方法。针对目前超重等级划分中存在的问题,论文对超重车重心(货物重心)有偏移时对桥梁的作用荷载进行了理论分析与推导,给出了偏载系数的概念和计算公式,重新确定了活载系数的通用计算公式,从而提出了超重等级的划分方法并给出了判定依据,最后用一算例验证了新的等级划分方法的合理性。新的超重等级的划分不仅考虑了符合设计标准的桥梁,也考虑了承载能力不足、未达到设计标准的桥梁情况,比现行方法更能真实地反映超重程度；新的等级判定计算,综合考虑了重车(货物)偏心的情况和运行径路的桥梁情况,更加合理和符合实际。(5)提出了超重货物安全运输的措施应从改善超重货物运输方案着手的思想,并给出了超重货物运输方案优化设计的原则和方法。根据超重货物运输方案的主要组成内容,以减少或改善超重车对桥梁和轨道的作用为主要目标,分别从车辆的选择、装载方案的设计、车辆的编组以及曲线速度和过桥速度等方面对超重货物运输方案提出相关要求并进行优化设计,给出了相应的计算公式。最后以算例分析了超重货物在不同的运输方案下的效果。论文首次从运输组织角度对超重货物运输的基本理论和应用问题进行了系统的分析与探讨,并建立起超重货物安全运输的基本理论框架。论文研究得出的有关规律和结论将为完善规章、提高运输组织和管理水平提供理论依据。