近年来我国城市轨道交通发展建设迅猛,为缓解交通拥堵、方便市民出行作出巨大贡献,然而随着地铁建设如火如荼进行,其产生的杂散电流所导致的负面影响由点及面发展扩散且日渐突出。在此背景下,考虑地铁场段结构影响作用,从宏观视角全局分析地铁线路杂散电流分布特征及影响因素,对杂散电流防治工作具有重要参考价值。本文根据地铁直流牵引供电系统组成结构,计及地铁场段区域及其单向导通装置运行特性对杂散电流分布的影响作用,基于集中参数模型与半球形接地极电场分布特点研究建立地铁牵引供电-杂散电流场路耦合模型,基于节点电压法推导场路耦合情形下节点导纳矩阵元素赋值修改规则,形成地铁牵引供电-杂散电流统一计算模型,为地铁杂散电流计算分析奠定基础。针对多分支、长距离地铁线路的繁杂建模过程,本文进一步研究了基于地铁线路图像的快速建模算法,基于单质点列车运动模型研究设计列车运行图生成方法,同时提取参数接口并设计用户界面与部署应用程序,构建形成地铁杂散电流用户仿真系统,一定程度上提高建模效率。基于提出的地铁牵引供电-杂散电流统一计算模型,依据某地铁线路车辆段结构特点与组成参数,基于首发列车连续工况评估分析地铁车辆段的杂散电流分布特性。结果表明,位于出入线的单向导通装置为车辆段杂散电流的总开关,其导通与否主要取决于连接于正线侧钢轨的阴极电位。正线列车运行导致的钢轨电位波动作用于出入线单导后同样易使车辆段继续受杂散电流干扰,因此有关正线杂散电流分布的分析应尽可能考虑场段结构的影响。基于地铁杂散电流用户仿真系统,通过场段出入线单向导通装置电流、线路杂散电流总量、区间杂散电流总量分析全线杂散电流分布特征与影响因素,根据控制变量法对比分析行车密度、交路方式、场段连接位置对地铁全线杂散电流时空分布影响作用。行车密度与线路杂散电流总量呈非线性关系,交路偏移将导致区间杂散电流分布畸变,连接于牵引站的场段通常在正线列车牵引时受杂散电流干扰,而连接于普通车站的场段常在正线列车制动时受杂散电流干扰。本文针对直流地铁牵引供电与杂散电流统一计算模型开展相关研究,同时从杂散电流层面、从供电层面分别实现正线与场段杂散电流、列车与牵引网潮流的耦合统一计算并进行杂散电流分布特性分析,为地铁线路杂散电流分布计算与特征分析及其影响因素研究提供了辅助思路,对地铁杂散电流抑制与防治工作开展具有一定参考价值。