自从20世纪60年代第一条高速铁路投入运营以来,高速列车在世界范围内得到迅猛的发展,运行速度不断提升。提高列车运行速度的方式主要有两种:提升牵引力功率,二是降低列车运行阻力。然而,通过优化列车牵引系统,会造成较多的能量损失。因此,在当今正处于能量短缺的时代,通过减小列车运行阻力从而提高运行速度的方法更为合理。而随着列车运行速度的提高,气动阻力所占比例越来越大。因此,减小气动阻力是减小列车阻力的有效途径之一。　　 列车外形和列车气动特性关系紧密。由于列车车身受到各种约束条件的限制(如轨道、列车宽度、载客量等),列车车身的外形一般很难变化,因此,对高速列车而言,减小列车空气阻力的有效途径之一是设计合理的头型。本文采用数值计算的方法,研究了时速500公里条件下稳态运行高速列车头型的气动特性。　　 首先,研究了头、尾车非对称的高速列车气动特性。研究结果发现,在本文涉及到的由两种列车头型,ROCKET和SWORD,组合得到的四种简化列车外形中,头、尾非对称列车S-R(头车为SWORD,尾车为ROCKET)气动特性优于头、尾对称列车气动特性。因此,在实际工程设计时可以考虑采用非对称列车外形以期得到较优的气动性能。头车长细比对列车气动阻力的影响也进行了研究。　　 其次,分析了附属部件,如转向架轮对、风挡对对列车头、尾车气动性能评估的影响规律。数值结果表明,附属部件对头车气动阻力和尾车气动升力的影响是单向的,外形的简化不会影响列车头车气动阻力、尾车气动升力的评估。　　 最后,在前面研究的基础上,本文以头型HORSE的压差阻力为优化目标,以提出的基于修正量参数化设计方法得到的头型关键点坐标为设计变量,采用径向基函数(RBF)神经网络构建最优值区域局部加密的自适应响应面模型和遗传算法为优化方法,开展了列车头型的气动阻力优化设计。最后用简化的三列编组对优化外形气动特性进行数值验证。结果表明,经过优化的列车头型可使得三列编组的列车气动阻力减小约20%,说明本文优化设计流程的可靠性。　　 本文得到的研究结论可以为工程实际的高速列车头型设计提供一定参考。