Faits : A. Le 16 juillet 2015, X._ a déposé plainte pénale contre inconnu pour les faits suivants. Lors d'un voyage à bord du train reliant Milan à C._, il avait refusé de montrer une nouvelle fois son titre de transport au contrôleur CFF, lequel avait ensuite appelé la police. Durant l'intervention, les policiers l'avaient jeté hors du train à la gare de B._ et l'avaient frappé, puis menotté. X._ s'était évanoui et avait été transporté à l'Hôpital A._ où il avait été hospitalisé durant quatre jours. Par ordonnance du 15 septembre 2015, le Ministère public de l'arrondissement de l'Est vaudois a décidé de ne pas entrer en matière sur cette plainte, considérant que les éléments constitutifs de l'infraction de lésions corporelles simples n'étaient manifestement pas réunis. B. Par arrêt du 30 novembre 2015, la Chambre des recours pénale du Tribunal cantonal vaudois a rejeté le recours formé par X._ contre l'ordonnance du 15 septembre 2015. En substance, elle a retenu que les policiers, appelés en renfort par le contrôleur CFF, étaient légitimés à demander à ce dernier ses papiers d'identité et, en cas de refus, à l'obliger à descendre du train. Ils avaient agi dans le cadre de leur fonctions et de manière proportionnée dans la mesure où aucune trace de violence n'avait été relevée. C. X._ interjette un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre cet arrêt, dont il demande l'annulation. Il conclut, avec suite de frais et dépens, au renvoi de la cause à la Chambre des recours pénale pour qu'elle ordonne la réouverture de l'instruction pénale et la conduite d'une enquête effective, subsidiairement pour qu'elle statue dans le sens des considérants. Il sollicite par ailleurs l'octroi de l'assistance judiciaire.