我国高速铁路正处于蓬勃发展时期，随着高速列车速度不断提高，高铁桥梁建设全面推进，保证横风作用下高速列车通过桥梁的运行安全尤为重要。横风下高速列车通过桥梁的运行安全性研究涉及列车空气动力学、列车多体动力学、车-桥刚柔耦合动力学等多个学科，风-车-桥系统是一个互相作用、互相耦合的系统。本文利用STARCCM+对不同横风下高速列车-桥梁系统进行空气动力学仿真模拟，并基于ANSYS-UM联合仿真，实现对横风下高速列车通过桥梁的动力学仿真分析。
　　本文首先对风-车-桥耦合系统空气动力学以及刚柔耦合动力学和随机风场的模拟原理进行了理论分析。提出利用计算流体力学软件STARCCM+对风-车-桥耦合模型进行数值模拟。本文提出采用Davenport谱，谐波合成法实现对随机风场的模拟。
　　利用1:5风-车-桥缩比试验系统进行动模型试验，并且采用STARCCM+以及ANSYS-UM联合建立了1:5风-车-桥耦合系统模型，进行仿真。将仿真得到的结果与试验结果进行对比，得到了较为吻合的加速度最大值幅值与振动频率结果，验证了仿真计算的正确性及可行性。
　　在计算流体力学软件STARCCM+中建立了高速列车-桥梁空气动力学模型，并对随机横风风场进行模拟，通过仿真计算，得到了车速为350km/h高速列车在均匀横风和随机横风情况下通过桥梁时的气动特性。对不同横风下高速列车通过桥梁的表面压力分布、流场分布以及所受气动载荷进行了分析，给出了各项气动载荷随风速的变化规律。结果表明横风会受到桥梁的绕流作用使车-桥流场更为复杂，并且随机横风下高速列车的运行安全性要低于均匀横风，头车的气动性能最差。
　　利用有限元软件ANSYS与多系统动力学软件UM联合建立了高速列车-桥梁的刚柔耦合模型，通过将横风作用产生的气动载荷进行加载，完成风-车-桥系统耦合模型。通过仿真计算，得到均匀横风与随机横风下桥梁的振动响应与高速列车的脱轨系数、轮重减载率以及轮轨横向力随风速的变化规律，重点对随机横风作用下高速列车通过桥梁的运行安全性进行了分析。结果表明随风速增大，随机横风相比于均匀横风对高速列车头车的动力学性能影响更为明显，且头车的安全性最差，并随风速变化最为明显。通过仿真计算，得到车速为350km/h的高速列车在当风速到达30m/s时，列车很有可能发生倾覆甚至脱轨的危险，应采取降速运行、设置风屏障、增加桥梁阻尼等安全措施。采取降速运行方式时，当风速达到30m/s时，为保证运行安全，高速列车的车速应当降低至270km/h以下。