摘要：随着城市轨道交通迅速发展,极端天气(强风)会给在高架线路上城市轨道列车的运行安全提出巨大的挑战。由于线路超高、曲线半径、轨道不平顺等因素,使强风作用下列车在高架桥上的动力性能恶化,严重影响列车安全运行,甚至会造成脱轨、倾覆等事故。为提高强风作用下列车在高架线路上安全运行性,本文分析了复杂情况下的车-线-桥动力学性能,为计算强风作用下城市轨道列车安全运行提供了一种有效分析方法。主要工作如下：(1)在总结和分析国内外对车辆-轨道-桥梁动力特性及强风作用下列车速度限值的研究基础上,针对强风作用下在高架桥曲线段、直线段的车辆运行时遇到的实际问题,提出了以有限元法和刚柔耦合法为基础,分析计算风荷载作用下的车-线-桥的动力学响应并依此制定出适合城市轨道列车安全运行的速度限值为目标的整个研究思路。(2)考虑到目前的主流有限元软件及多体动力学软件无法单独进行风荷载作用下的车-线-桥的动力特性数值模拟,本文提出采用多体动力学软件SIMPACK和有限元软件ANSYS相结合的方式,实现了刚柔联合仿真,解决了曲线超高、曲率以及缓和曲线等因素给车-线-桥耦合系统带来的数值积分困难。(3)根据所建立的模型,逐一分析了曲线半径、车速、稳态风等因素对轮轨动力学响应、梁体力学指标的影响。在不考虑风力对桥梁的直接作用时,梁体的动力学指标良好,相比风速、车速,桥梁动力响应对于曲线半径变化较不敏感。(4)在稳态风时程激励的基础上,结合试验提出了瞬时风作用下的时程激励方式,结果表明：某一风速等级下瞬时风速对轮轨产生的动力学响应与比它风速等级高一级的稳态风速下的产生的动力学响应近似相等。(5)利用力的分解法分析了在不同风速角下的列车动力性能,结果表明：列车在受垂直于车速方向的风荷载时,其动力响应值不是列车在此风速下的最大动力响应值。8级风速下,车速为60km/h时,风速角度为-75°时,横向力为18.99kN,垂向力为77.33kN,脱轨系数0.30,相比在90°下,增加了横向力增长了5.8%,垂向力增加了0.2%,脱轨系数增加了0.7%。(6)根据轮轨动力学参数以及桥梁动力学指标,综合考虑实际的运行情况,确定了强风条件下的列车限速值：12级风速下,停止运营；11级风速下,直线段限速25km/h,曲线段限速20km/h；10级风速下直线段限速55km/h,最小曲线半径限速35km/h；9级风速下直线段限速60km/h,最小曲线半径限速50m/h等。