我国是地震多发国家，地震作用不仅可能对列车承载结构造成破坏，同时也对其上列车的运行安全构成严重威胁。随着我国高速铁路和城市轨道交通的迅猛发展，铁路及轨道交通运营里程逐年激增，列车在运行过程中遭遇地震的可能性也大大增加，这为开展列车-结构-土体动力耦合系统地震响应问题的研究提供了重要的现实需求。针对列车在地震过程中可能出现的爬轨、跳轨等轮轨分离现象，本文建立了三维轮轨滚动接触模型。针对列车-结构-土体动力耦合系统模型规模巨大，各子系统稳定时间步长相差明显的特点，本文提出了基于负载均衡的显式时域多尺度并行计算方法。据此开展了列车-结构-土体动力耦合系统地震响应的研究，主要研究内容如下：　　研究了列车-结构-土体动力耦合系统地震响应问题的建模及计算方法。利用有限元方法，将刚体列车引入到耦合系统中。采用基于罚函数的双向对称接触方式建立了三维轮轨滚动接触模型，给出了接触模型中的关键参数控制原则，通过单轮对滚动及脱轨过程的分析，验证了轮轨接触模型的准确性。建立了非线性分层土体模型，通过自由场地震响应的对比分析，验证了模型的准确性。　　研究了基于负载均衡的显式时域多尺度并行计算方法。采用显式时域多尺度算法将列车-结构耦合系统有限元模型按照单元最小稳定时间步长划分为采用不同时间步长计算的区域，在区域边界上采用常速度假设使边界节点满足协调条件。以递归坐标对分方法为基础，进一步提出加入考虑时域内多尺度算法影响因子的模型分区方法。该方法可以大大地节省计算资源，缩短求解时间，通过与以往研究的对比，验证了该方法的可行性与准确性。　　开展了列车-桥梁-土体动力耦合系统地震响应数值模拟研究。以某斜拉桥及其上运行列车为研究对象，建立了列车-斜拉桥-土体耦合系统有限元模型，分析了系统在地震激励下的动力响应，讨论了非一致激励对各子系统动力响应的影响，将轮对横移量和车轮抬升量作为列车脱轨安全评判指标，研究了地震激励下列车真实脱轨过程中轮重减载率、脱轨系数、轮对横移量以及车轮抬升量的变化规律。　　开展了列车-隧道土体动力耦合系统地震响应数值模拟研究。以某盾构隧道及其内运行列车为研究对象，建立了列车-隧道-土体耦合系统有限元模型，计算了耦合系统在重力及外水压力作用下的初始状态，以此为基础分析了地震激励对耦合系统动力响应的影响。讨论了地震频谱特性、土层条件、地震强度以及列车速度对列车四项脱轨安全指标的影响程度及规律，讨论了列车在地震作用下的脱轨安全域。　　开展了列车-路堤-土体动力耦合系统地震响应数值模拟研究。以某计划铺设路基线路及其上运行列车为研究对象，建立了列车-路堤-土体耦合系统有限元模型。针对所研究的斜坡路堤结构在地震中可能出现的破坏模式，对所采用的Drucker-Prager材料本构进行了修正，并验证了其准确性。分析了软土地基上路堤地震动力响应规律及破坏模式，提出了软土地基加固方案，并对比分析了地基加固前后，路堤-地基系统的地震响应，讨论了软土路基震后残余变形对列车地震脱轨安全性的影响程度及规律。