Ένας άξονας βαγονιού είναι ένας άξονας με τον οποίο ένας ή δύο τροχοί του βαγονιού συνδέονται με το ίδιο το βαγόνι. Τα βαγόνια έχουν γενικά δύο άξονες με δύο τροχούς ο καθένας, ένας άξονας μπροστά από το βαγόνι και ένας πίσω. Ο πίσω άξονας είναι συνήθως σταθερός σε σχέση με το σώμα του βαγονιού, αλλά ο μπροστινός άξονας συνδέεται μερικές φορές μέσω περιστρεφόμενης άρθρωσης που διευκολύνει την περιστροφή. Οι άξονες βαγονιού θεωρούνται νεκροί ή τεμπέληδες – σε αντίθεση με τους ζωντανούς άξονες – επειδή δεν χρησιμοποιούνται για να μεταδώσουν ισχύ στους τροχούς για να μετακινήσουν το βαγόνι.
Οι τροχοί είναι πολύ αποτελεσματικές συσκευές που χρησιμοποιούνται στη μεταφορά, αλλά μια από τις πρώτες προκλήσεις που αντιμετώπισε ο άνθρωπος κατά την εφαρμογή τους ήταν το ερώτημα πώς να τις τοποθετήσει σε πλατφόρμες ή κουτιά που θα μπορούσαν να μεταφέρουν σημαντικά φορτία. Οι άξονες αναπτύχθηκαν για το σκοπό αυτό – ράβδοι ή άξονες που εισήχθησαν στο κέντρο ενός τροχού κάθετα στη φορά κίνησης του τροχού. Συσκευές που μοιάζουν με κοντούς σωλήνες, που ονομάζονται ρουλεμάν, είναι προσαρτημένες στο σώμα του βαγονιού. Ο άξονας του βαγονιού τοποθετείται μέσω των ρουλεμάν και στη συνέχεια οι τροχοί τοποθετούνται στον άξονα.
Η πλήμνη ενός τροχού βαγονιού, που βρίσκεται στο κέντρο του, είναι ένα συγκρότημα σχεδιασμένο να στερεώνει τον τροχό στον άξονα του βαγονιού. Στο κέντρο του τροχού υπάρχει μια τρύπα, συνήθως επενδυμένη με χάλυβα ή σίδερο. Ο τροχός είναι τοποθετημένος στο άκρο του άξονα, ο οποίος είναι γενικά επενδεδυμένος με ένα λεπτό φύλλο χάλυβα ή σιδήρου. Στη συνέχεια τοποθετούνται κολάρα στο εσωτερικό και εξωτερικό του τροχού και βιδώνονται στον τροχό και τον άξονα, ασφαλίζοντας τον τροχό. Ο συγκεκριμένος σχεδιασμός άξονα, που ονομάζεται τροχοφόρο άξονα, απαιτεί τον άξονα του βαγονιού και τους δύο τροχούς να περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα.
Τα τροχοφόρα πάντως έχουν ένα εγγενές πρόβλημα σχεδιασμού. Όταν το βαγόνι στρίβει, οι τροχοί στο εξωτερικό της στροφής πρέπει να κινούνται μακρύτερα από τον εσωτερικό τροχό. Οι τροχοί, λοιπόν, θα γλιστρήσουν και θα περάσουν πάνω από την επιφάνεια σε μια στροφή, ανάλογα με το ποιος έχει την καλύτερη πρόσφυση, οδηγώντας τελικά σε δομικές βλάβες. Σε οχήματα με κινητήρα, αυτό το πρόβλημα αντιμετωπίζεται με το διαφορικό γρανάζι, το οποίο επιτρέπει σε δύο τροχούς σε έναν άξονα να περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες. Τα πιο προηγμένα σχέδια βαγονιών αντιμετωπίζουν το πρόβλημα αφήνοντας τους τροχούς να περιστρέφονται ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο.
Η ανεξάρτητη περιστροφή του τροχού μπορεί να επιτευχθεί με τη στερέωση του άξονα. δηλαδή, στερεώνοντάς το στο σώμα του βαγονιού, ώστε να μην μπορεί να περιστραφεί καθόλου. Ο άξονας μπορεί τότε να είναι ένας άξονας που συνδέει δύο τροχούς ή δύο κοντούς άξονες που συνδέονται στο σώμα του βαγονιού ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο. Τα ρουλεμάν είναι χτισμένα μέσα στους κόμβους των τροχών, έτσι ώστε να περιστρέφονται γύρω από τον σταθερό άξονα.