大风对于列车的运行稳定性有很大影响,特别是随着列车车速的不断提高以及车体轻量化,大风下列车运行稳定性问题更加突出。动车组在进出隧道和防风明洞时,隧道口和防风明洞口复杂的气流特性,显著改变列车受到的气动作用力,使得列车的运行稳定性会受到威胁,兰新线第二双线处于新疆著名的大风区,因此研究大风下动车组进出隧道和防风明洞的运行稳定性有重要意义。本文回顾了国内外高速列车的发展,总结了大风下列车的运行稳定性研究现状,介绍了多刚体动力学的基本理论,对建立车辆微分方程的三种方法做了简单说明。根据高速列车系统建模的基本规则,建立了车辆动力学分析物理模型。简单说明了SIMPACK软件的特点,重点介绍了该软件SIMPACK的Wheel/Rail模块和Wheel/Rail模块的建模基础理论。列出了列车建模时的规则和假设,并分析了车辆系统模型的自由度。在此基础上介绍了A型动车组和B型动车组的动车组转向架结构,并使用SIMPACK软件建立了A型动车组和B型动车组三节车系统动力学模型,分别计算了A型动车组和B型动车组模型的非线性临界车速。选取京津实测轨道谱作为本文模型的轨道不平顺特征,对比了空气动力学计算使用的坐标系与系统动力学坐标系的差别。在车体上建立跟随坐标,将气动载荷以力元的形式添加至列车车体上。最后还叙述了高速列车的运行稳定性指标。基于建立的A型动车组和B型动车组三节车动力学模型,导入已有的气动载荷数据,分别研究了动车组进出防风明洞和驶出隧道时的运行稳定性。在典型工况下,驶出防风明洞时A型动车组和B型动车组均可以运行;驶入防风明洞时,某型动车组B中间车稳定性参数超出限值,而A型动车组各稳定性参数与驶出防风明洞时相近,可以稳定运行。A型动车组和B型动车组驶出隧道的过程中,所受气动载荷作用更加剧烈,B型动车组中间车的倾覆系数和轮重减载率指标以及某型动车组A尾车轮重减载率指标值均超出限值。在此基础上进行风速、风向角、车速等因素对动车组运行稳定性影响的研究,结果表明B型动车组在不同工况下驶出防风明洞时,当风向角变化时,随风向角增大,头车的动力学性能逐渐改善,在风向角为30o和90o时,中间车和尾车的动力学性能较差;随风速增大时,各节车的动力学性能逐渐变差,且风速在30至40m/s区间内时,倾覆系数、轮重减载率、脱轨系数和轮轨横向力参数增加幅度最大;当车速增大时,中间车和尾车动力学性能逐渐恶化,且在车速超过200km/h时,中间车和尾车动力学性能恶化程度增加,而头车随车速增加动力学性能逐渐改善。研究结果还说明,大风对于列车动力学性能的影响主要由侧向力决定,其余力和力矩对A型动车组动力学性能的影响程度大于B型动车组影响程度。本文研究结论对大风下A型动车组和B型动车组进出防风明洞和隧道时的动力学行为及其运行稳定性的认识有一定的借鉴作用。