高速道岔在复杂交变荷载的循环作用下极易产生疲劳伤损,如处理不当,将严重影响道岔的安全服役性能。本文结合国内外学者的研究成果,系统研究了实际运营中复杂随机参数作用下道岔直尖轨的疲劳载荷特性变化规律,并确定道岔疲劳敏感区进行寿命预测。本文的具体工作及结论如下:（1）系统梳理国内外关于车辆-道岔动力学及疲劳损伤分析的相关研究方法及理论,明确复杂随机作用下道岔直尖轨载荷特性分析及疲劳强度寿命预测的研究意义,并拟定本文的技术路线,选用合适的研究方法。（2）基于多体动力学和有限元方法,建立车辆-高速道岔刚柔耦合系统动力学模型,充分模拟车辆道岔系统的实际轮轨接触状态及道岔的柔性变形,分析计算了车辆以350 km/h速度沿直逆向、直顺向通过18号高速道岔时的载荷特性及振动特性。结果表明:车辆直向过岔时各动力学指标均满足规范要求,其中,直逆向过岔时轮轨垂向力峰值为127.13 k N,轮轨横向力峰值为3.33 k N,脱轨系数最大值为0.06,轮重减载率最大值为0.53,车体垂向加速度峰值为0.02 m/s~2,横向加速度峰值为0.37 m/s~2,岔枕最大振动位移为1.52 mm。而直顺向过岔轮轨动态响应及相关动力学指标相对较低,仅轮轨横向力及脱轨系数略高于直逆向工况,分别为5.88 k N和0.09。（3）筛选实际运营中对道岔载荷特性影响较大的关键动力学参数,并结合参数特点选用适当的方法获取随机样本,采用多维抽样算法编制随机仿真工况表以分析复杂随机工况下道岔直尖轨载荷特性的变化规律。结果表明:复杂随机工况中道岔几何状态,轮轨磨耗程度及车辆关键参数的变化均会引起直尖轨载荷特性的变化。其中,随机不平顺激励对直尖轨动态响应的影响程度最大,直尖轨垂向载荷及垂向振动位移增幅明显,与理想状态相比分别增长了39.63%和32%。车辆轮轨磨耗将引起轮轨作用力在小范围波动,直尖轨顶面高度变化逐渐放缓,进而引起轮载过渡区延后,而车辆关键参数对初始承载位置的改变作用甚微。（4）建立高速道岔直尖轨静力分析实体模型,基于S-N曲线及Miner线性累积法则,通过多载荷步应力循环,进一步开展复杂随机激励下道岔直尖轨疲劳损伤分析及寿命预测。直尖轨疲劳敏感区的确定需综合考虑结构的应力分布特性及载荷循环序列,在标准工况下,直尖轨疲劳敏感区在顶宽37 mm断面附近,而复杂随机激励作用将导致道岔直尖轨载荷序列发生改变,进而导致疲劳敏感区域延后至顶宽45 mm至55 mm断面。经道岔疲劳敏感区关键断面多载荷步应力分析及Miner线性疲劳损伤累积可知在复杂随机工况下直尖轨疲劳强度寿命约为2亿吨。