实验室以轨道交通车辆为研究对象，重点开展以高速、重载列车为核心的基础性、前瞻性、创新性研究。根据世界轨道交通发展趋势和轨道交通技术特点，实验室确定了6个研究方向：
1） 机车车辆设计理论与结构可靠性
车辆是轨道交通的核心。以高速重载铁路和新型城市轨道交通车辆维研究核心，在开放机车车辆数字华设计平台的基础上，开展下列方向的研究：机车车辆（含动车组）结构创新设计、机车车辆（含动车组）参数优化设计、机车车辆动力学性能的优化、提高机车车辆系统的结构疲劳可靠性。
2） 机车车辆耦合系统动力学与控制
以列车为研究单元，研究列车的运动行为和动力学性能，在以下三个方面展开研究： 掌握高速列车运行与线路、接触网、供电系统、气流和环境的相互作用关系实现高速列车动力学性能的优化和控制保证高速列车良好的轮轨关系、弓网关系、流固耦合关系、机电耦合关系和环境耦合关系。
3）检测与试验技术
研究符合轨道交通特点的检测技术，包括基于无线网络传输的检测技术、连续测力轮对等关键技术，实现对轨道车辆、轮轨关系和弓网关系的在线检测。研究轨道车辆的整车和零部件的台架试验方法，线路综合试验和运行跟踪试验方法，基于状态修的维修规程。基于无线网络传输的检测技术、连续测力轮对等关键技术、对轨道车辆、轮轨关系和弓网关系的在线检测、轨道车辆的整车和零部件的台架试验方法、线路综合试验和运行跟踪试验方法
4） 摩擦学理论及应用
针对轨道交通领域业已存在的微动摩擦问题，研究不同微动形式和载荷特征下的微动摩擦磨损 和微动疲劳问题。已摩擦学理论维基础，研究轮轨型面，材料和硬度匹配，研究轮轨蠕滑特性和动态粘着机理。不同微动形式和载荷特征下的微动摩擦磨损不同微动形式和载荷特征下的微动疲劳问题、轮轨型面、材料和硬度匹配、轮轨蠕滑特性?和动态粘着机理不同。
5） 牵引供电、传动与控制
以电力牵引、供电为研究主体，研究不同轨道交通领域（铁路、城轨和磁悬浮）的供电和综合监控技术。研究动车组和大功率机车的牵引传动技术和网络控制技术、探索燃料电池、无变压器、无传动箱等新型的牵引传动控制技术。不同轨道交通领域（铁路、城轨和磁悬浮）的供电和综合监控技术、 动车组和大功率机车的牵引传动技术和网络控制技术、燃料电池、无变压器、无传动箱等新型的牵引传动控制技术。
6）悬浮列车技术
以中低速悬浮列车为主，研究悬浮列车走行技术，进行悬浮列车的走行部和车体结构创新设计，开展悬浮列车－线路－悬浮导向控制耦合系统动力学研究，研究体系的优化和悬浮导向控制策略。悬浮列车走行技术 、悬浮列车的走行部和车体结构创新设计、悬浮列车－线路－悬浮导向控制耦合系统动力学研究 、悬浮列车－线路－悬浮导向控制策略。