近几年,我国大力投资修建铁路,高速、重载铁路成为我国“十一五”规划《纲要》优先发展的方向。由于高速及重载铁路的列车运行速度高、行车密度高、功率大、牵引电流大,且故障短路电流大与钢轨泄漏电阻大,导致钢轨电位急剧升高,严重威胁人身和设备安全。因此,对于高速、重载区段必须采取适当的技术措施,降低钢轨电位以及解决牵引网回流接地等问题。本文首先细致分析了牵引回流和钢轨电位的形成机理,并对钢轨电位分布进行了定性分析。接着介绍国内外关于牵引电流和钢轨电位的研究,但是钢轨电流电压的总分布规律和特征还不清楚。综合地线的研究主要集中工程界,他们的讨论主要关于其必要性、可行性和工程实现形式等方面,而对综合地线的截面积选择,不同运行条件下综合地线具体作用等理论方面的研究还是很少。其次从理论上通过公式推导了钢轨电位和电流总分布规律,并讨论感应电流、供电方式及回流线等对钢轨电位的影响。最后根据牵引供电系统特点和回流接地的基本原理,利用Matlab建立了AT供电方式下牵引供电模型,以及设置综合地线的钢轨模型。仿真研究了不同接地方案下,牵引网正常运行和短路故障情况下的钢轨和保护线电位分布规律与特征。详细分析了综合接地系统对钢轨电位的钳制作用,还提出了降低钢轨电位的其他有效措施。其中,对综合地线的截面积的如何选择做了全面的理论分析,并利用遂渝线的数据进行了实际计算。