Методы проектирования, совершенствование технологии изготовления и ремонта вагонов, их узлов и деталей в постоянно изменяющихся условиях эксплуатации железных дорог вырабатывались десятилетиями при участии большого числа исследователей и изобретателей.
Важнейшие результаты были достигнуты русскими металлургами благодаря работам гениального ученого Михаила Васильевича Ломоносова (1711—1765 гг.), автора учебника «Первые основания металлургии и рудных дел». Он был первым исследователем русских руд, организатором горнозаводского дела, новатором и исследователем в области практики горного дела и металлургии и основоположником русской терминологии в этих областях.
В развитии металлургии велики заслуги академика Михаила Александровича Павлова (1863—1958 гг.). Он участвовал в проектировании крупнейших металлургических заводов, доменных печей и сталеплавильных агрегатов.
Павел Петрович Аносов (1799—1851 гг.), русский металлург. Всемирную известность приобрели работы П.П. Аносова по производству стали. Им был предложен новый метод получения стали, основанный на объединении процессов науглероживания и плавления металла. В 1837 г. П.П. Аносов осуществил переплавку чугуна в сталь как с добавкой, так и без добавки железа. Оригинальными были его работы по раскрытию утерянного в средние века секрета изготовления булатной стали. П.П. Аносов обосновал влияние химического состава, структуры сплава и характера его обработки на свойства металла, что было положено в основу науки о качестве сталей. Он положил начало микроскопическому анализу металлов.
Дмитрий Константинович Чернов (1839—1921 гг.), русский ученый в области металлургии, металловедения, термической обработки металлов. Его по праву считают отцом металло¬графии, его труды создали эпоху в истории развития металлургии. Д.К. Чернов показал, что во время нагрева и охлаждения стали происходят структурные превращения при определенных температурах в зависимости от ее химического состава. Эти температуры были названы им «особыми точками». Д.К. Чернов является создателем атомистической теории аллотропических превращений в железе и стали. По Д.К. Чернову критические точки связаны с перестройкой (в условиях определенных температур) пространственной решетки, чем и определяется физическая сущность превращения в железе и стали. Эти критические температуры были названы точками Чернова. Д.К. Чернов — создатель современного представления о теории процесса закалки и отпуска стали, он впервые сформулировал теорию кристаллизации стали.
Николай Семенович Курнаков (1860—1941 гг.), ученый в области физико-химических наук. Н.С. Курнаков создал науку о связи физико-химических свойств сплавов с их структурой, он сконструировал и построил особый самопишущий пирометр, нашедший широкое применение при изучении свойств сплавов.
Академик А.А. Байков (1870—1946 гг.) разработал дифференциальный метод определения критических точек на саморегистрирующем пирометре Н.С. Курнакова. Кроме того, он изучил влияние отдельных элементов на качество стали и цветных металлов.
Николай Тимофеевич Гудцов (1883—1957 гг.), ученый металловед. Развивая научные идеи Д.К. Чернова и А.А. Байкова, Н.Т. Гудцов основал новую школу в области металловедения и термической обработки стали. Им разработаны теория твердых растворов, теория кристаллизации стали, физическая теория ликвации, теория отпуска закаленной стали.
Андрей Анатольевич Бочвар, ученый металловед. Работая в области изучения сплавов, установил зависимость между составом и свойствами сплавов, построил диаграммы плавкости сложных сплавов на алюминиевой основе и разработал ряд оригинальных сплавов.
Одним из основателей технологической науки является профессор Иван Августинович Тиме (1838—1920 гг.), создавший первые научные труды по технологии машиностроения. Он разработал теорию, правила расчета и сооружения железнодорожных машин, паровых молотов, водяных турбин и др., дал основные рекомендации по их эксплуатации. Его труды по сопротивлению материалов и резанию дерева, мемуары о строгании металлов, образовании стружек при обработке пластических материалов сыграли важную роль в создании теории резания металлов и дерева.
Яков Григорьевич Усачев (1873—1941 гг.) провел свое блестящее исследование процесса резания металлов.
Павел Петрович Федотьев (1864—1934 гг.), химик-технолог. П.П. Федотьев впервые в 1904 г. заложил физико-химические основы производства алюминия, а в 1929 г. под его руководством был получен первый отечественный алюминий, а также разработаны электролитические способы получения железа, цинка, никеля и кобальта.
Профессором А.А. Яковкиным впервые в истории алюминиевой промышленности была решена важная задача получения глинозема из высококремнистых бокситов химическим способом. Один из применяемых способов получения глинозема был разработан профессорами А.Н. Кузнецовым и Е.И. Жуковским.
Самым распространенным способом сборки металлических изделий в вагоностроении и ремонте вагонов является электросварка. Русский ученый академик Василий Владимирович Петров в 1802 г. открыл явление электрической дуги и показал возможность плавления металла в дуге. Н.Г. Славянова и Н.Н. Бенардоса считают основоположниками электродуговой сварки. Русским инженером Николаем Николаевичем Бенардосом в 1882 г. был предложен способ электродуговой сварки металлов угольным электродом, а в 1888 г. русским инженером Николаем Гавриловичем Славяновым разработан способ электродуговой сварки металлическим электродом. Н.Н. Бенардосу и Н.Г. Славянову принадлежит не только изобретение способов сварки, на которые они получили патенты во всех промышленных странах мира, но и первых в мире сварочных автоматов, сварочных машин и различных приспособлений для сварки.
Среди достижений науки и техники в сварочном деле выдающееся значение имеют работы Института электросварки, руководимого академиком Е. О. Патоном, являющимся автором учебника по автоматизации сварочных процессов, широко применяемых при изготовлении и ремонте вагонов. Важны труды академиков В.П. Никитина в области сварочной аппаратуры, К.К. Хренова — по технологии дуговой электросварки, Б.Е. Патона, под руководством которого открыт новый способ электрошлаковой сварки, и многих других ученых, работавших в этой области науки.
