随着我国高速铁路的不断发展,铁路已然成为我国经济的重要支撑,高铁的发展使得中国铁路运输能力得到了巨大的提升。列车的安全、稳定运行是铁路运输系统的保障,而车顶绝缘子是动车组车顶的重要高压器件,一旦发生故障严重者将会造成设备损坏、运输中断,还会带来恶劣的社会影响。近年来,为顺应发展潮流高速列车已进行了多次大规模的提速,同时高铁网络覆盖范围也在逐渐扩展,以兰新线为代表的高速铁路已逐步深入到沙漠风沙地区。高速列车将面临高速气流、风沙的恶劣环境的影响,同时还要遭受北方大雾天气雾水的侵袭,因此车顶绝缘子必然要经受这些挑战。因此研究沙尘及大雾环境中车顶绝缘子的闪络特性,能够为运行于此环境中的车顶绝缘子的安全、稳定运行提供理论支持。列车高速运行时,绝缘子周围会形成不规则分布的高压、低压区,复杂的气流、气压分布会使绝缘子的闪络特性变得复杂。通过建立的车顶受电弓支撑绝缘子三维流场模型,分析了3个绝缘子之间的气流分布,研究了高速气流下绝缘子的流场特性；搭建了风洞试验系统,测定了不同气流速度下绝缘子的闪络电压,探究了高速气流对绝缘子闪络电压影响的原因。风沙环境中沙尘的引入使得绝缘子附近的空间电场发生了一定的畸变,会影响绝缘子的闪络特性。基于风洞试验系统探究高速气流环境中沙尘对绝缘子闪络特性的影响,测定了高速气流沙尘状况下绝缘子的闪络电压,对比了在有沙尘与无沙尘时绝缘子的闪络电压,揭示了沙尘环境下绝缘子闪络电压的变化趋势；分别讨论了沙尘流量、沙粒粒径对绝缘子闪络电压的影响,得到了沙尘数量、沙粒粒径对空间电场影响,阐明了沙尘流量、沙粒粒径对绝缘子闪络电压影响的原因。针对车顶绝缘子在大雾天气的闪络问题,分析了大雾天气列车的运行工况,探究了“雾闪”的原因；基于“人工雾室”实验室,设计了采用热气流抑制放电的试验系统,监测了不同污秽程度的绝缘子在大雾天气中随时间变化的绝缘性能,讨论了热气流作用下绝缘子绝缘性能的变化,提出了热气流抑制放电的方案。