随着我国城市轨道交通网络规模快速扩张,地铁开通运营城市逐年增多,为广大城市居民日常生活带来了极大的便利。然而城市轨道交通背后潜在的问题也逐渐进入人们的生活,如由于钢轨对地不能达到理想绝缘,导致部分电流泄漏至土壤中,该电流会加速腐蚀地下的金属管线,给乘客出行及日常生活带来巨大的威胁。因此,对城市轨道交通系统产生的杂散电流进行仿真分析及其对埋地金属的干扰进行研究具有重要意义。本文根据列车长度及列车的动轮排布形式、钢轨绝缘局部破损和地铁列车的运行方式等影响因素建立三维有限元仿真模型,研究不同影响因素下杂散电流的分布特性,划分不同时刻埋地管道阴、阳极区域,求解在列车运行区间内埋地管道的总腐蚀电流密度及对应腐蚀区域。杂散电流对钢筋混凝土的干扰也是不可忽略的一部分,基于有限元法模拟钢筋混凝土在杂散电流干扰下的变化规律,并利用探地雷达信号对钢筋混凝土损伤进行检测,研究结果表明探地雷达对于钢筋混凝土在杂散电流干扰下产生的损伤检测是可行的,且能准确探测出损伤所在区域和损伤程度。由于埋地管道过电压导致管道绝缘层被击穿的风险,结合广州地铁A站的防雷结构搭建等比例的有限元模型,研究分析雷电流流向大地远端的过程中,对附近埋地金属管线的电磁干扰影响规律。针对埋地管道过电压的影响采取安全防护措施,对比分析了改进接地装置、安装屏蔽线和防护线对管道过电压的缓解效果,并给出了管道过电压防护的建议。最后建立轨地电位和管道电流密度的偏最小二乘法（PLS）预测模型,根据决定系数（R~2）的误差分析,确定最优主成分数,计算预测均方误差（MSEP）和交叉验证均方根误差（RMSECV）,确定参比电极监测点的最优排布位置,并对实际地铁工程中参比电极的排布模型和最优排布模型进行优化,对比不同优化模型的MSEP和RMSECV,确定优化模型对应的优化参比电极监测点个数和排布位置,给实际工程提供了更有力的理论指导。