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研究了由轨道不平顺引起的车桥耦合系统的随机响应问题。列车模型由多节车辆组成，每节车辆是由车体、转向架和轮对组成的多自由度动力学系统，桥梁采用有限元离散化模型。首先，分别建立列车和桥梁的运动方程，然后考虑轨道不平顺，通过轮对与桥梁的位移协调条件，消去非独立自由度，最终建立车桥耦合系统的运动方程。将轨道不平顺视为平稳随机过程，采用虚拟激励法对车桥耦合系统进行非平稳随机振动分析，给出非平稳响应极值均值估计的方法。数值算例中，将随机振动的计算结果与蒙特卡洛的计算结果进行对比，验证了本文方法的正确性，讨论了轨道不平顺对车辆和桥梁动力响应的影响，并初步探讨了车桥耦合系统响应极值均值随车速的变化规律。