近十年来,高速铁路因其运行速度快、安全性高、乘坐舒适度高等优点,在世界范围内得到了迅速的发展,中国的高速铁路建设更是处于世界领先水平。然而,高速铁路的线路较长,贯穿我国各种复杂的地理环境,列车常需要跨越江河,行驶在高路堤、高山峡谷等风环境复杂的地区。随着列车运行速度的不断提高和车体质量的减小,截面钝化的车体结构很容易受横向风荷载的影响。强风作用下,作用在列车上的横向力、升力会增大列车绕背风侧轨道的倾覆力矩,列车发生倾覆的概率将显著增大。因此,本文以横向风作用下的移动列车为研究对象,在相对于移动列车脉动风场、移动列车风荷载、横向风作用下列车响应及倾覆危险性频域分析、过桥列车倾覆危险性研究等方面开展了较为系统的研究。具体包括如下几个方面:首先,建立了考虑列车移动特性的脉动风场模型。基于“紊流冻结假定”,推导了移动列车“感受”到的脉动风场与地面脉动风场的关系,基于此关系,使用地面脉动风场的相关函数描述了移动列车“感受”到的脉动风场的相关性,进一步使用傅里叶变换推导出移动列车“感受”到的脉动风谱。基于建立的移动列车风谱模型,使用地面Kaimal谱,分析了移动列车脉动风场特性,并通过谐波合成法模拟了移动列车脉动风时程。使用该移动列车脉动风场模型,可以基于任意类型的地面风谱、相干函数,计算出在任意风速和车速下、沿任意方向运行的移动列车脉动风谱。其次,提出了新的移动列车非定常气动力模型,该模型同时考虑了顺风向、横风向和竖向脉动风的影响,较真实地模拟了作用在移动列车上的脉动风荷载。基于该非定常气动力新模型,通过引入联合接受函数移除了风洞中“不完全相关”风场对作用在列车模型上气动力的折减效应,优化了列车导纳函数识别方法,识别出了9个复数导纳函数。通过理论推导,阐释了作用在列车上非定常横向力、升力间相位差对列车动态响应的影响。基于Chen提出的时域考虑复数导纳函数的方法,推导了列车复数导纳函数时域表达式,实现了在模拟列车非定常气动力时程时考虑复数导纳函数。最后,模拟了移动列车非定常气动力时程,研究了导纳函数相位差对移动列车非定常气动时程的影响。然后,提出了横向风作用下移动列车响应及倾覆危险性频域分析方法。基于对移动列车非定常气动力的研究,计算出了作用在移动列车上的荷载谱,得到了列车动态响应功率谱,进一步计算出列车动态响应方差。通过极值概率分布模型,给出了列车极值响应累计概率分布计算公式,用以分析横向风作用下列车发生倾覆的概率。基于上述理论推导,使用软件Matlab开发了移动列车响应频域计算及倾覆危险性分析程序,研究了轨道不平顺、风荷载对列车响应的贡献,讨论了导纳函数对列车响应的影响,计算了由列车倾覆临界风速组成的概率特征风速曲线(Probabilistic Characteristic Wind Curve,PCWC),进一步给出了横向风作用下列车沿线运行倾覆概率。最后,建立了基于多刚体动力学和振型叠加法的车—桥系统响应及过桥列车倾覆危险性分析模型。通过简化的轮轨接触关系,推导了车—桥系统整体运动方程。通过振型叠加法,有效减少了桥梁结构的自由度以及时域分析的计算量。基于上述分析方法,使用软件Matlab开发了车—桥系统响应时域分析程序,以32 m标准混凝土简支梁为例,研究了过桥列车对桥梁振动的影响、以及桥梁振动对桥上列车的影响。基于风洞试验结果,计算了横向风作用下地面、桥梁上列车响应,分析了地面、桥上列车响应差异,并讨论了导致响应差异的主要原因。