利用实测地震记录反演地下结构是探测地壳结构的重要地球物理方法。随着对城市地区进行地下结构探测需求的不断提高,绿色环保震源的需求也在不断的提高,因此包括炸药震源在内的多种常规人工震源将逐渐不再适用。因而使用列车振动作为地震震源进行地下结构的探测成为了地下结构研究领域中一项新的具有重要意义的探索。高铁运行时会产生较强的振动信号,不同运行环境下所产生的信号不同,这些振动信号不仅包含列车的结构信息,同时也包含了轨道和地基的结构信息。本文首先对合成信号和实测高铁地震信号分别进行短时傅里叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)、同步挤压短时傅里叶变换(FSST)以及同步挤压小波变换(WSST),通过时频对比分析得出同步挤压小波变换(WSST)的优越性,即具有更高的时频分辨率。然后对保定地区实测高铁地震信号进行同步挤压小波变换(WSST)时频分析,分析得出不同运行状态下的实测高铁地震信号的信号特征,并着重对匀速运动状态下采集到的实测高铁地震信号的等间隔特征谱线的产生机制进行了讨论。本文利用同步挤压小波变换(WSST)分析深圳地区不同运行环境下的高铁地震信号特征,得出不同运行环境下的高铁信号的特征差异,从而说明高铁地震信号中蕴藏了与区间地质环境和地下结构有关的信息。本文首先对合成信号分别进行小波阈值法去噪和同步挤压小波阈值法去噪,通过去噪结果的对比分析,分析出了同步挤压小波阈值法去噪的优越性。然后利用同步挤压小波阈值法去噪技术对背景噪声信号和真实高铁地震信号进行波场分离。分离结果表明同步挤压小波阈值法去噪技术能够较好的将背景噪声信号和实际高铁地震信号从实测高铁地震信号中分离开来。