随着高速铁路的迅速发展,高速动车组列车运行速度的不断提高,列车运行安全性问题也更加突出。我国地域广阔,跨越多种气候区域,大风和降雨是各地区较为常见的气象环境,对高速列车安全运行的影响不可忽略。高速列车在风雨天气下运行时,其气动载荷受大风降雨的影响变化较大,安全性指标变差。因此,研究风雨耦合作用对高速列车运行状况的影响,以及高速列车安全运行具有重要意义。采用国产CRH3高速列车简化模型,研究其在风雨联合环境下运行时的气动特性以及运行安全性问题。首先建立三辆编组的动车组列车简化模型,在FLUENT软件中对高速列车运行状况进行仿真模拟,分析列车表面压力以及周围流场变化情况。针对不同降雨类型分别采用均匀雨相模型、M-P雨滴谱模型和Gamma雨滴谱模型,进行雨滴谱模型的UDF程序编写,模拟降雨环境。并将三种降雨模型进行对比,分析高速列车运行时气动特性随降雨强度变化的不同之处,以及不同横风速度、不同车速下列车的气动载荷变化情况。随后运用SIMPACK软件建立列车的多体动力学模型,将列车在Gamma雨滴谱降雨下运行时受到的气动力和力矩作为激励,对列车多体动力学模型进行载荷的施加,根据列车多体动力学安全性评价指标脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、轮轨垂向力,分析风雨耦合作用对高速动车组列车运行的安全性影响。研究结果表明,高速列车在风雨条件下运行时,降雨强度的变化对其气动特性影响不大。对比不同降雨模型下列车的运行状况,在均匀雨相降雨条件下,由于横风的加入,降雨强度为100mm/h时列车受到的阻力比无雨工况时增大了 11.8%,横向力增大了5.2%;而采用Gamma谱降雨模型在降雨强度为100mm/h时列车受到的阻力比无雨工况时仅增大了 5.8%,横向力增大了 1.6%。相比Gamma谱降雨模型,列车在均匀雨相模型下运行时的气动力和力矩明显偏大。由于均匀雨相降雨没有较好的考虑雨滴颗粒的分布情况,对降雨的估计比较简单;而Gamma谱降雨则考虑了不同直径雨滴的分布情况,对降雨情况的描述比较真实。采用Gamma谱降雨下列车受到的气动载荷,对列车多体动力学模型进行施加,得到高速列车在风雨条件下运行时的安全车速。在降雨强度60mm/h条件下,横风速度28m/s时,列车脱轨系数和轮重减载率在0.8的安全限值下允许最大车速均为250km/h。从列车运行安全域来看,在横风速度28m/s的条件下,列车最大安全运行速度为250km/h;横风速度不大于14m/s时,列车在360km/h的速度下运行较为安全。