Путь и подвижной состав представляют собой единую механическую систему, составные части которой работают взаимозависимо и взаимосвязанно. Силы, которые передаются от колеса на рельс, в такой же степени действуют на колесо, а через него и на другие элементы подвижного состава.

Понятие «взаимодействие пути и подвижного состава» включает все условия движения железнодорожного подвижного состава по рельсовому пути в прямых, кривых и на стрелочных переводах: силы, действующие на путь (и на подвижной состав); напряжения и деформации, возникающие в элементах пути и подвижного состава; условия вписывания железнодорожных экипажей в кривые; колебания подвижного состава и пути; рациональные нормы и допуски на устройство и содержание рельсовой колеи.

Изучение процессов взаимодействия пути и подвижного состава непосредственно связано с использованием многочисленных сведений о конструкциях и устройстве подвижного состава и пути.

Железнодорожный подвижной состав имеет ряд конструктивных особенностей, обеспечивающих безопасность движения. К ним следует отнести глухую насадку колёс на оси и устройство гребней на каждом колесе с внутренней стороны.

Железнодорожные экипажи состоят из кузова и ходовых частей. Под ходовыми частями обычно понимают конструкцию, которая объединяет рамы тележек (или раму экипажа) и колёсные пары с буксами.

Кузов, рама тележек (экипажа) и колёсные пары соединяются специальными связями, которые бывают двух видов: между кузовом и рамами тележек, а также между рамами тележек и колёсными парами.
Эти связи осуществляют передачу сил (вертикальных и горизонтальных) между кузовом и тележками, тележками и колесными парами, между самими тележками.

Связи между кузовом и рамами тележек, а также между рамой тележек и колёсными парами, предназначенные для передачи вертикальных сил, называют подвешиванием, которое может быть одноступенчатым (одинарным) или двухступенчатым (двойным).

Упругие связи между колёсными парами и рамой тележки называют первой ступенью подвешивания (буксовым подвешиванием);
упругие связи между рамой тележки и кузовом — второй ступенью подвешивания.

Горизонтальные связи колёсных пар с тележками могут обеспечивать так называемые поперечные разбеги колёсных пар в тележке ограниченное упругое перемещение колёсных пар в тележке.

При одноступенчатом подвешивании вертикальная нагрузка от кузова на тележку передается через опоры. Они могут располагаться в центре тележки, являясь шкворнем. Такие опоры называются центральными. Центральные опоры применяются у грузовых вагонов с одноступенчатым подвешиванием, а также у транспортеров и ряда устаревших тепловозов (ТЭ1, ТЭ2) и электровозов (ВЛ22, ВЛ23, ВЛ8 и др.). Центральные опоры тележечных экипажей располагаются по продольной оси кузова экипажа.

Кроме центральных опор, применяют и дополнительные опоры: боковые, расположенные по обеим сторонам тележки, и продольные, расположенные спереди и сзади по отношению к центральной опоре.

У грузовых вагонов боковые опоры (так называемые скользуны) делают жесткими. На них кузов в процессе движения может опереться при потере равновесия (перевалке).

Если зазоры между скользунами, суммарная величина которых не должна превышать 20 мм, при движении вагона не выбираются, то тележки свободно поворачиваются относительно шкворней. В этом случае статический прогиб рессорных комплектов вагонов на тележках ЦНИИ-ХЗ при стандартной жёсткости рессорных комплектов около 400 кг/мм составляет около 52 мм.

В некоторых конструкциях локомотивов передача вертикальной нагрузки от кузова на тележки осуществляется только за счет боковых опор.

Между рамами тележек и колёсными парами также существуют вертикальные и горизонтальные связи. Рама тележки передает колёсным парам вертикальные силы через рессорное подвешивание, которое включает сочетание рессор, пружин и балансиров с соединительными деталями (рессорными подвесками, стойками, валиками и др.).

Рессорное подвешивание характеризуется жёсткостью, которая выражается усилием, необходимым для перемещения колеса по отношению к раме тележки на 1 мм.

Нагрузка от кузова через раму тележки может через эластичные элементы передаваться непосредственно на каждую буксу. Такое подвешивание называют независимым.

Горизонтальные связи колёсных пар с рамой тележки выполняются в виде буксовых направляющих или в виде буксовых поводков. В последние годы широкое распространение получают поводковые и резинометаллические буксы.

Для гашения или ограничения амплитуд колебаний применяют два типа гасителей колебаний (демпферов): фрикционные и гидравлические. Листовые рессоры в большинстве случаев являются и гасителями вертикальных колебаний; скользящие опоры уменьшают энергию колебаний виляния. Известны и так называемые фрикционные гасители колебаний. В локомотивах применяют дисковые фрикционные гасители с постоянной силой трения. Сила трения фрикционных гасителей колебаний, применяемых в двухосных тележках ЦНИИ-ХЗ грузовых вагонов, пропорциональна перемещениям. Гидравлическими гасителями оборудуются тележки скоростных экипажей.

Существенное влияние на процессы взаимодействия пути и подвижного состава оказывают не только массы колёсных пар, тележек, кузова, других элементов механической части экипажа, соединённых между собой упругими или жёсткими связями, но и масса, а также момент инерции привода — механизмов, тяговых двигателей и передаточных механизмов, соединённых с тележкой или колёсными парами жёсткими или упругими связями.

Различают опорно-осевое и опорно-рамное подвешивания тягового привода локомотивов. При опорно-осевом подвешивании (грузовые локомотивы и локомотивы со сравнительно небольшой скоростью движения) тяговый двигатель одной стороной жёстко опирается колёсной пары через моторно-осевые подшипники, а другой стороной на упругих элементах подвешивается к поперечной балке рамы тележки. Значительная часть массы двигателя и редуктора в этом случае жёстко соединена с осью, что существенно увеличивает динамическое воздействие локомотива на путь.

При опорно-рамном подвешивании двигатель подвешивается на упругих связях на раме тележки. За счёт деформации упругих элементов двигатель может упруго перемещаться относительно колёсной пары.

У тепловозов иногда применяется раздача мощности к осям так называемой гидромеханической передачей, при которой к массе колёсной пары присоединяются масса редуктора и половина массы карданного вала.