随着列车速度的不断提高、车辆的轻量化发展,以及我国高铁运行区域的扩大,侧风下高速列车的运行安全性正受到前所未有的挑战。我国还没有建立完整的高速列车侧风安全评价体系,并且有兰新线这样的特殊运行环境,侧风的随机性和脉动性更加彰显。因此针对我国高速列车运用条件,进行高速列车侧风安全性研究具有十分重大的意义。为了对高速列车侧风安全性进行研究,本文建立了高速列车的头车非线性动力学精细模型和三种不同的风载模型。首先,考虑车体柔性、车下设备和各种非线性因素,建立了高速列车车辆动力学仿真模型。分别基于均匀风假设、风的瞬态效应以及风的随机性,建立了定常稳态风载、瞬态中国帽风载和非定常随机风载模型。并根据准静态理论和合成风速理论,将气动载荷作为外部激励加载到车辆动力学模型上。然后,通过动力学仿真计算,得到了四大安全性指标—脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数和轮轴横向力,并根据这些安全性指标,研究了轨道激扰和曲线轨道对侧风运行安全性的影响。根据有关车辆动力学标准和规范,得到了安全指标限值下的临界风速,并根据临界风速,研究了适合用于评价高速列车侧风运行安全性的指标。通过与试验和仿真的对比分析,研究了兰新线脉动风的等效简化模型。根据车辆脱轨临界风速,分析了各种风载模型下根据安全性指标限速的安全裕量。通过计算不同风载模型下车辆的非线性临界速度,研究了三种风载模型对侧风下车辆蛇行运动稳定性的影响。研究了单向侧风对车轮偏磨的影响,以及车轮存在偏磨情况下的侧风安全性。通过计算不同风载模型下车辆轮廓控制点的偏移量,对比分析了三种风载模型和轨道激扰对侧风下车辆限界的影响,提出了限界计算适用的风载模型。