国内地铁在近50年间飞速发展,已成为市民出行的重要交通工具。目前,钢轨对地无法完全绝缘,随着地铁运营线路的不断增加以及运行年限增长,钢轨对地绝缘性能逐渐老化,导致地铁回流电流泄漏增加,进而引发的杂散电流问题日益凸显。杂散电流不仅会对线路附近埋地金属、结构钢筋等造成电化学腐蚀,还会造成城市电网直流偏磁现象。杂散电流在土壤中流动时无法进行有效监测,而地表电位可以有效表征杂散电流在传播过程中的变化规律。基于此,本文通过研究地表电位分布规律及影响因素来反映杂散电流的变化特征,对埋地金属防护、杂散电流评估具有重要意义。根据地铁供电与回流系统的组成结构,考虑地铁车辆段、停车场、城市变电站接地网等实际信息,基于CDEGS平台搭建了接触轨-钢轨-排流网-接地网-大地地表电位仿真模型。采用集中参数法,验证了模型的合理性,并通过地铁实测数据验证了模型的有效性,为研究地表电位变化规律及影响因素奠定了基础。基于上述地表电位仿真模型,进行地表电位分布静态特性的研究。从城市地铁自身结构参数等变量出发,研究地铁不同参数情况下,地表电位静态分布特征;研究车辆段单向导通装置不同工作状态对地表电位分布的影响;通过改变土壤电阻率以模拟不同地质结构,分析不同土壤电阻率对地表电位分布的影响;研究埋地金属与正线间的不同距离、不同埋地深度、不同电阻值大小以及有无破裂等情况下,地表电位分布特征;考虑城市变电站接地网结构,分析变电站接地网设置前后,地表电位的变化情况。研究结果表明:地铁自身参数变化对地表电位影响较大,其中钢轨纵向电阻影响最大;车辆段单向导通装置工作状态与附近地表电位分布有直接关系;土壤电阻率较低时,杂散电流对地表电位的影响范围更大。埋地金属能改变附近地表电位走势与大小,金属与正线距离越近、埋地深度越浅,附近地表电位幅值越大,等势线分布将更加密集;埋地金属纵向电阻增大、金属发生破损等,均会增大附近地表电位。基于线路车站位置与发车间隔进行了地表电位动态分布特性研究。考虑城市地下管网分布,在上述仿真模型中增加地下管网模型;根据线路信息,绘制出最快牵引策略下列车位置-牵引电流曲线,并将位置-牵引电流曲线数据输入模型,完成地表电位的动态仿真;进而研究深圳某地铁线路运营过程中,全线附近地表电位变化情况。研究结果表明:全线地表电位动态分布情况与列车的运行状态紧密相关,地表电位畸变严重区域多集中于车辆段附近,因此在做好全线绝缘防护工作的同时,应该进一步重视地铁车辆段对地绝缘保护;正线附近单根埋地金属在列车动态运行下,流过电流较大,对地表电位影响较大;城市地下管网会吸收杂散电流,改变附近地表电位分布趋势。