（一）弹性车轮的降噪研究
一直以来，对弹性车轮在降低噪声方面的研究已达到相当深入的水平。
同济大学赵洪伦等通过对刚性车轮和弹性车轮振动模态及频响函数分析，研究了弹性车轮的降噪机理；通过刚性车轮与弹性车轮的噪声对比试验，验证了弹性车轮在改善频谱特性和缩短噪声衰减时间方面的减噪优良性能。
郭晓晖等通过对橡胶弹性车轮的常见结构和应用特点的分析，进行了橡胶材料、刚度和噪声降低对比试验。结果表明，在改善车轮噪声的频谱特性，尤其在高频噪声的衰减方面，弹性车轮具有良好的优越性，在实际应用中能有利地消除列车通过曲线时的尖啸声，而且弹性车轮轴向和径向刚度的合理匹配可以通过改变橡胶V型夹角的角度来实现。
柳州机车车辆厂的丁振宇等通过基于LabVIEW平台的轮轨噪声测试及后处理软件，测量了不同方向激励下承剪型弹性车轮和刚性车轮的车轮噪声。通过对比，研究了承剪型弹性车轮的噪声特性。结果表明，弹性车轮能极大地缩短噪声的衰减时间，可以很好地改善噪声的频谱特性。
（二）弹性车轮有限元分析及动力学研究
近年来，对弹性车轮的研究不仅仅只停留在降低轮轨冲击和噪声的研究领域。为使弹性车轮能在城市有轨电车中得到更好的应用，更好地完善其降噪的特殊性能，近期开展的工作已把目光转向了弹性车轮的有限元分析和动力学研究。
1. 弹性车轮有限元分析研究
日本铁道综合研究所（RTRI）对几种类型的弹性车轮进行了轮对落放试验，然后对比了刚性车轮和弹性车轮分别在130 km/h和300 km/h运行速度下的性能，并研究了不同试验下的轨道动态作用情况。结果表明，刚性车轮与弹性车轮动载荷之比值基本一致，大约是0. 8。
西南交通大学张乐利用Hypermesh软件建立弹性车轮的有限元模型（见图4-20所示），并利用ABAQUS软件完成弹性车轮的模态计算。图4-21所示的弹性车轮整轮在6阶模态时的振型，分析了轮辋、轮芯和车轮整体的模态，比较和研究了不同振型模式下各部分的固有频率、相同振型模式下的固有频率范围，以及车轮整体振型模式和固有频率与各部分零件的振型模式和固有频率的关系。通过有限元计算，验证了橡胶弹性元件的结构和材料性能是影响弹性车轮刚度特性的决定性因素。
图4-20 弹性车轮有限元模型
图4-21 弹性车轮整轮在6阶模态时的振型
黄彪等采用ABAQUS软件建立橡胶的mooney-rivlin本构模型以及整个弹性车轮的有限元模型，并对其进行了非线性有限元分析及疲劳强度的校核，如图4-22所示。最后的仿真结果表明，各部件在运营组合工况下的危险界面点均落在Goodman曲线内，且裕量充足，由此说明采用橡胶块结构的弹性车轮结构设计合理，并且能良好地满足轻轨车辆的使用要求。
王洋通过建立弹性车轮轮轨三维热接触耦合有限元模型，研究了在运行过程中弹性车轮受轮轨接触温升的影响程度。通过以对流换热和整体流入热流的计算模型为基础的传热计算方法，分析车辆在全滑制动、蠕滑制动、运行3种工况下弹性车轮附近温度分布，如图4-23所示。分析结果表明长时间平稳运行和滚滑制动过程中，弹性车轮各部件的平衡温度均在材料的许用温度范围内；当车辆高速紧急制动出现滑行时，轮轨温度急速增加，将导致踏面磨损并加速车轮弹性元件老化。
图4-22 各工况下部件应力云图及变形云图
图4-23
2. 弹性车轮动力学研究
西南交通大学郭文浩和邢璐璐等均利用SIMPACK动力学仿真软件建立了弹性车轮的动力学模型，如图4-24所示，并在此模型基础上优化了对弹性车轮橡胶元件的径向和轴向刚度的匹配，利用优化后的参数对弹性车轮橡胶元件的刚度、阻尼以及车辆运行速度三者之间的关系进行研究，通过设置不同的线路激扰，改变车辆运行速度分析，比较了两种模型的动力学性能，之后分析研究了采用弹性车轮的城市轨道车辆的运行稳定性、运行平稳性以及曲线通过性能；通过对比刚性车轮与弹性车轮轴箱处的振动加速度级，考察弹性车轮在降低噪声方面的优越性，并分别研究了弹性车轮的轮轨尖啸噪声和轮轨滚动噪声。仿真结果表明，弹性车轮在降低轮轨噪声和在减小轮轨动作用力等方面具有很大的优越性且具有广泛的应用价值及研究前景。
图4-24 弹性车轮动力学模型
中车四方机车车辆股份有限公司的孙明昌等建立了弹性车轮车辆—轨道垂向耦合系统动力学模型，并推导了该耦合模型的振动微分方程。通过输入脉冲型激扰，对弹性车轮车辆—轨道垂向耦合系统进行了轮轨力及轮轨接触应力的动力学仿真，并与刚性车轮车辆进行对比分析。仿真结果表明，弹性车轮在轮轨力、轮轨接触应力等方面都优于刚性车轮，且两者的最大者与弹性车轮的橡胶刚度关系不大。
目前，弹性车轮的动力学研究主要停留在轮对的横向和垂向振动，以及整车的运行稳定性及曲线通过性能等方面。虽然国内外学者对弹性车轮展开了较多的理论和试验研究，但其中一个问题长期以来未受到重视，即弹性车轮的纵向振动问题。目前对车轮纵向振动的研究都集中在刚性车轮上，而以前的研究表明，机车的纵向振动会使车轮出现踏面剥离等异常行为，严重影响行车安全。而弹性车轮中轮芯和轮箍之间的弹性元件使得车轮纵向振动行为更加复杂，且弹性车轮必然成为以后城轨车辆的发展方向，所以对弹性车轮的纵向振动行为展开研究具有重要的工程应用价值。
（三）弹性车轮轮轨磨耗研究
橡胶弹性车轮的橡胶弹性元件使其轴向、径向和周向上均有一定弹性，因此，与整体车轮相比，踏面磨耗和轮缘磨耗都有较大幅度的降低。与整体车轮踏面磨耗比较如图4-25所示，轮轨寿命可提高20 %～40 %。橡胶弹性车轮可降低轮轨磨耗，延长维修周期。弹性车轮磨耗到限时，通过更换轮辆，不需要更换轮芯，从而降低维修费用，提高维修效率。
图4-25 弹性车轮与整体车轮轮缘磨耗比较
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