徑向式機車轉向架是指曲線通過時，輪對呈徑向位置的轉向架。可改善輪緣與外軌內側的磨耗，並可提髙輪軌的粘著係數。通常，在小半徑曲線上約可提高粘著係數20%，甚至更高。徑向轉向架有自導向式及迫導向式之分，20世紀90年代發展的是自導向式徑向機車轉向架。長期以來，由於機車的特殊結構，使徑向式機車轉向架的發展，受到了限制，直到20世紀90年代初，才有新的突破。
美國曾成功地開發出三軸式徑向機車轉向架。這種徑向轉向架有以下優點：①在曲線上的滾動阻力小，可節約能源。②通過柔軟的橫向二系懸掛及阻尼裝置，改善運行品質。③延長大修間的走行公里數，可減少維修次數，降低維修成本。中國機車工廠對機車徑向轉向架也已研製成功，並經線路試驗驗證，達到設計要求。
