近年来我国城市轨道交通发展十分迅速,随着越来越多的地铁线路开通运营,如何保证地铁安全可靠运行,成了地铁工作者首要关注的问题。国内地铁线路多采用直流供电,走行轨(钢轨)回流的方式,整个系统为悬浮不接地系统,钢轨流过电流后产生对地电位差,即钢轨电位,部分钢轨电流泄漏至大地,成为杂散电流,钢轨电位过高、杂散电流过大均会威胁到地铁的安全运营,而目前国内已开通的地铁线路多存在钢轨电位和杂散电流问题,迫切需要解决。本文先简要叙述了直流牵引供电系统,尤其是回流系统的结构,介绍了钢轨电位和杂散电流的成因及其影响因素,以及现有的针对杂散电流的防止措施。此外,还介绍了几起发生在国内地铁线路的几起由钢轨电位和杂散电流引发的事故。回流系统的参数和状态是影响钢轨电位和杂散电流的主要因素,本文对鱼尾板纵向电阻进行了现场测量和分析,确认了相比钢轨本体,胀钉连接的鱼尾板使钢轨纵向电阻上升56%~80%,焊接良好的鱼尾板使钢轨纵向电阻上升31%~55%,焊接不良的鱼尾板使钢轨纵向电阻上升47%~159%的结论。在实测基础上,结合北京地铁某线路的实际情况,利用CDEGS软件搭建了轨道模型,计算了不同情况下的钢轨电位和杂散电流分布,研究了鱼尾板对钢轨电位和杂散电流的影响。仿真结果表明,鱼尾板会使钢轨电位升高,增大杂散电流泄漏,同时鱼尾板的安装方式也会对钢轨电位和杂散电流产生影响,集中安装的鱼尾板,相比分布安装,对钢轨电位和杂散电流的影响更大。地铁线路在运行中常存在钢轨接地的情况,回流系统的接地状态也会影响钢轨电位和杂散电流。本文监测了成都地铁某线路车辆段前单向导通装置,发现了单向导通装置会为杂散电流提供流通路径,给车辆段带来钢轨电位和杂散电流问题的现象。监测了北京地铁某线路正线的钢轨电位限制装置(OVPD),探究了OVPD闭合的情况下,牵引回流的流通路径。在此基础上,利用CDEGS软件仿真计算了单向导通装置导通、OVPD闭合对钢轨电位和杂散电流的影响,结果表明,单向导通装置导通、OVPD闭合均会使全线的钢轨电位发生变化,变化量受接地前后接地点钢轨电位变化量的影响,距离接地点越远,变化量越小,同时单向导通装置导通和OVPD闭合会加剧线路的杂散电流泄漏。最后,本文针对现有过渡电阻测量方法中,计算公式不准确的问题,提出了改进的计算公式,理论计算和对比了多种情况下两个公式在计算过渡电阻时的误差,结果表明,若被测区段长度不超过4km,采用改进的计算公式,最大过渡电阻计算误差可从1.20?km降低至0.48?km,并利用CDEGS软件验证了上述结论的正确性。此外,本文提出了一种钢轨对排流网过渡电阻在线监测系统,可实现过渡电阻的自动监测,具有监测准确,操作简单,可靠性高,易于维护,可集成至现有杂散电流监测系统和排流柜等特点。