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GP40-2型柴油机车是3000马力的干线货运用四轴柴油机车，采用单司机室、底架承载结构、双侧外走廊的罩式车体，车体上部自前向后由电气室、司机室、动力室、冷却室四部分组成。机车走行部标准配置为两台布贝格M型二轴[[转向架]]，采用导框式轴箱定位、摇动台式摇枕弹簧悬挂、两系弹簧悬挂装置（一系为轴箱螺旋圆弹簧，二系为摇枕钢板弹簧）、心盘牵引装置、双侧闸瓦制动装置。动力装置为一台3000马力、16气缸、二冲程、水冷式、涡轮增压的16-645E3C型柴油机。传动系统采用交—直流电传动，柴油机直接驱动一台AR10型交流发电机，发出的[[交流电]]通过大功率硅整流装置转换为[[直流电]]，然后供给四台D77型直流牵引电动机。牵引电动机采用轴悬式驱动方式，牵引齿轮传动比为4.13（62：15）。控制电路采用模块化电子控制系统，全部控制电路及保护系统分装在17块印刷电路板插件上，便于迅速查找故障并节省维护[[时间]]。