轨道刚度是影响轨道结构振动和动态传递特性的关键因素，也是影响轮轨相互作用和列车运行品质的重要因素，直接决定了轨道的养护维修工作量。现代铁路运输对轨道平顺性的要求越来越高，轨道平顺性包括几何平顺性和刚度平顺性。铁路轨道是一大型构筑物，由于轨下基础的变化，轨道刚度沿线路方向的不平顺是客观存在的。相对于几何不平顺，目前在刚度不平顺方面所做的工作还不是很多，轨道刚度不平顺对轮轨系统的动力特性影响分析也相对较少。一方面，仿真计算中，由于现今还没有统一的轨道刚度不平顺谱，人们往往只考虑了几何不平顺谱输入，这样势必会影响仿真结果的精度；另一方面，轨道刚度不平顺对轮轨系统振动产生的影响程度是很重要的问题，特别是在不同轨道结构型式的过渡区段，这一问题更显关键。本论文从车辆—轨道相互作用大系统的角度出发，主要做了以下几点工作：(1)综述了国内外关于轨道刚度所作的研究工作，并指出轨道刚度研究存在的主要问题。(2)给出了轨道刚度随机不平顺模型和模拟方法。首先详细论述并研究了轨道部件刚度、整体刚度的实测资料，总结了轨道刚度的统计特征；其次根据已有的轨道部件刚度的统计特征，运用Monte-carlo方法并通过数值仿真模拟出轨道部件刚度的随机样本；最后，基于已有的轨道部件刚度的统计样本，提出了轨道整体刚度的模拟方法，并给出了随里程变化的轨道刚度不平顺样本。(3)采用车辆—轨道耦合动力学理论及模型，编制了相应的计算机仿真程序，程序考虑了轨道刚度随机不平顺影响因素。计算了空吊轨枕对轮轨系统的动力影响，研究了考虑轨道刚度随机不平顺和不考虑轨道刚度随机不平顺时轮轨系统的动力响应差异，分析了土路基—刚性路基过渡段的动力特性，并提出了过渡段长度的设置原则。研究结果表明：轨枕空吊对轨道结构有很大的动力破坏作用；轨道刚度随机不平顺对车辆的运行平稳性几乎没有影响，但对轨道结构的振动影响很大，是轨道变形破坏的重要原因，当轨道刚度存在较大不平顺，必然会加速轨道几何不平顺的发展；在路基—刚性基础过渡区段，仅考虑轨道刚度变化时，钢轨的挠度变化比较明显，但产生的动力作用很小，考虑轨道刚度的变化和沉降差共同作用时，将产生很大的动力作用，对轨道结构和车辆运行平稳性有显著影响，且随着速度的提高，影响更加剧烈；路基—刚性基础的过渡段长度宜以车体加速度为主要指标。