Existem vários equívocos em sua pergunta, então vou abordar a questão geral de "O que aconteceu com Bucky Barnes depois que ele caiu do trem?".
A primeira coisa digna de nota é que em Capitão América: O Primeiro Vingador , Steve Rogers resgatou Bucky do cativeiro de Hydra depois de encontrá-lo tendo sido experimentado recentemente pelo Dr. Arnim Zola . É teorizado que o Dr. Zola estava trabalhando em sua própria versão do Super Soldier Serum do Dr. Abraham Erskine, e é isso que estava sendo testado em Bucky quando Steve o encontrou.
Não sabemos muito sobre os detalhes do experimento que foi realizado, mas sabemos que, desde aquele experimento, Bucky sobreviveu a muitas coisas que deveriam simplesmente tê-lo matado (como cair do trem , trabalhando como um assassino por algumas décadas, sendo congelados e descongelados várias vezes, etc) para que possamos concluir que, mesmo que o experimento do Dr. Zola não tenha feito Bucky tão capaz quanto Steve, pelo menos ele o estimulou 'um pouco .
Algum tempo depois de cair do trem e perder o braço, Bucky foi adquirida pela nova Hydra, liderada pelo Dr. Zola (que, a essa altura, estava trabalhando para a SHIELD enquanto criava sua nova Hydra por dentro). Foi nesse estágio que Bucky passou por mais experimentos, presumivelmente incluindo a adição de seu braço mecânico e o início dos lenços de memória que, a julgar por Capitão América: O Soldado Invernal ele passa com bastante frequência.
Em suma, Bucky ainda está vivo porque a experimentação feita por ele pelo Dr. Zola permitiu que ele sobrevivesse a sua queda do trem - mas infelizmente o entregou de volta aos cuidados do Dr. Zola, que o transformou em The Winter. Soldado.