随着我国大型现代主题公园的相继建立，过山车等大型游乐设备已成为主题公园必不可少的游乐设施。鉴于游乐设施的高变速，多变向、强刺激的特点，使得游乐设施的安全性日益成为公众和政府关注的重点。虽然我国相继建立并完善了有关游乐设施的安全法规，检验规程，涵盖了制造、安装，使用过程，但对于游乐设施的设计一直未能实行监管，造成游乐设施的本质安全存在潜在的隐患。为此，国家近期已对游乐设施的设计提出第三方评审的要求。而游乐设施的多样性和复杂性以及快速、全面、真实反映设计质量和水平的需求，使得基于计算机环境的仿真计算成为一种必然趋势。过山车的设计评审工作主要根据相关国家标准，在基于人体安全的承受能力基础上，以加速度的允许值和结构疲劳的安全系数为依据，采用虚拟样机技术，实现过山车的轨道建模，运载小车的运动学与动力学仿真、运载小车零部件、过山车钢结构件的疲劳分析。其研究过程为：首先利用某企业提供三环过山车的相关设计数据和测试数据，运用SolidWorks三维软件建立三环过山车实体模型，并结合计算机图形学导出轨道数学建模的空间旋转坐标变换公式。其次在SolidWorks Motion中对过山车的实体模型进行运动学和动力学仿真，通过分析离心力（Centrifugal force）对动态仿真过程的影响，修正了轨道模型，保证了仿真的精确度，并通过仿真数据和实测数据对比，验证仿真数据的可信性和轨道建模方法可行性以及仿真中对摩擦系数设置和约束设定的合理性。分析得到判定加速度安全评价标准的方法，然后依据国家标准GB8408-2008《游乐设施安全规范》关于过山车加速度允许值的相关要求，通过运动学仿真使所得加速度值符合标准规定，保证过山车轨道曲线设计的安全性。最后根据动力学仿真所得载荷谱，确定轨道和结构的危险截面，基于SolidWorks Simulation完成过山车的轨道和运载小车关键零部件的结构分析和疲劳计算，结果表明过山车整体设计符合国家标准GB8408-2008的规定。通过对三环过山车系统运动学与动力学仿真及结构疲劳分析的本研究的探索与实践，为过山车的设计评审和安全评价提供了切实可行的思路和方法，为大型空间复杂设备的结构分析提供可借鉴的方法。