当前,地铁线路普遍采用钢轨兼做回流轨的直流牵引供电方式,由于钢轨存在电阻且无法与大地实现完全绝缘,随着钢轨对地绝缘性能逐渐老化,地铁运行带来的杂散电流问题日益明显,从而造成沿线地下管道、建筑结构钢筋等地下金属构件产生电化学腐蚀,甚至引起城市电网电力变压器产生直流偏磁现象。在此背景下,考虑地铁供电网络及牵引回流地网复杂性,计算地铁线路杂散电流分布并进行特性分析,对杂散电流评估与抑制具有重要意义。本文根据地铁供电网络架构及地铁牵引回流地网组成,计及线路在轨运行机车交互影响,考虑地网结构杂散电流多回流通路特点,建立地铁供电网络潮流计算模型及地铁牵引回流地网多区间杂散电流计算模型,通过联合前推回代法及回路电流法实现交直流潮流计算,基于基尔霍夫电路定律,列写牵引回流地网电气方程式并通过电参数平衡原理边界条件求解,实现地铁线路多区间杂散电流分布求解,为地铁线路杂散电流分布计算及特性分析奠定基础。根据以上模型及计算方法,针对地铁多区间杂散电流分布特性展开分析。采用控制变量法,计算分析地铁线路在轨运行机车行车位置及行车功率对钢轨对地电压、杂散电流分布影响,针对在线路同一供电区间及不同供电区间中,分析不同地铁在轨运行机车行车数量及其工况组合机车运行情景下线路钢轨对地电压及杂散电流分布;同时,针对钢轨导电性能及其对地绝缘性能主要影响因素对杂散电流分布影响进行敏感性分析。结果表明:在运行机车及牵引变电所位置钢轨对地电压出现拐点,而排流网电流所占杂散电流比重在沿线不同位置并不相同;相比于机车运行在不同供电区间,当同一供电区间内相同运行工况机车数量增加且牵引功率增大时,钢轨对地电压及杂散电流幅值上升明显;钢轨导电性能降低导致钢轨对地电压及杂散电流幅值明显增大,而钢轨对地绝缘性能老化对杂散电流幅值增大影响相对明显。根据地铁线路牵引回流地网电气贯通特点,分析地铁线路条件对杂散电流分布影响。研究在线路钢轨电阻及过渡电导等地网结构电气参数不均匀分布条件下线路杂散电流计算方法,通过根据线路条件进行区域段划分,改进基于微元分析法的地铁多区间杂散电流计算方法;另外,基于行车运行图,研究分析了在地铁运行周期线路钢轨对地电压、杂散电流时空分布特性以及站台钢轨对地电压时变规律。结果表明:该计算模型及方法能够有效求解不均匀地网电气参数的地铁杂散电流分布,对于地铁线路工程分期投运以及区域地网结构电气参数存在差异的情况下具备更好的适应性;根据地铁行车运行图,能够掌握沿线钢轨对地电压及杂散电流时变分布规律,为钢轨过电压以及杂散电流防护与抑制提供参考。根据复线地铁供电网络电气拓扑结构及牵引回流地网电气耦合特点,考虑地铁均流线影响,建立复线地铁牵引回流地网多区间杂散电流计算模型,计算分析复线地铁杂散电流分布。结果表明:该模型及方法考虑了地铁供电网络潮流分布对牵引变电所供电电流及上下行在轨运行机车取流影响,计及上下行牵引回流地网电气耦合关系,求解得到的复线地铁钢轨对地电压及杂散电流分布与基于单线地铁模型计算结果叠加存在差异;地铁均流线能够有效平均上下行钢轨对地电压幅值,降低站点钢轨过电压风险,对相同供电区间内上下行线路在轨运行机车行车工况不同时对杂散电流具有一定抑制作用。本文在联立地铁供电网络潮流计算及牵引回流地网杂散电流计算基础上对杂散电流计算方法及分布特性进行分析,并根据线路条件及复线地铁结构,改进地铁多区间杂散电流计算方法,为分析地铁线路多区间钢轨对地电压及杂散电流分布研究提供了解决思路,对地铁钢轨对地电压及杂散电流防护与抑制具有重要的参考价值。