随着高速铁路运行速度的不断提高,对动车组安全可靠运行的要求也更加严格,这给科研工作者带来新的技术挑战。动车组运行中不可避免经历很多电磁暂态过程,如升降弓、过电分相、弓网振动离线燃弧。这些暂态过程会引起车体浪涌过电压,影响接地安全。考虑车体过电压可能造成车载设备损伤、控制系统逻辑紊乱和电子元器件烧毁等问题且良好的接地布局和接地方式是限制车体过电压的重要因素,有必要在建立精确的车-网电气模型的基础上,进行多工况的动车组接地系统电磁暂态分析及安全防护研究,为保证车载设备的运行安全及长期服役性能提供精确的数据来源与理论研究基础。为此,论文主要工作可归纳为:1)拓展桥隧路段的牵引网模型。针对桥隧路段的牵引网系统,考虑接地钢筋网的非线性阻抗频率特性,将综合接地系统用宽频电路模型等效。从动车组内部和外部角度,研究并确定了车体电压和车体回流的各种影响因素,进而完善适用于各种电磁暂态工况的动车组接地系统模型构建方法。结合西成客运专线试验、文献的测试数据、与传统方法仿真结果的对比等方式对拓展模型的有效性和精确性进行验证。2)针对动车组发车过程中经历的常见出站工况（升弓、正常行驶和经过单端堵绝缘节）期间车体过电压分布特性进行分析。以CRH2型动车组为例,实现了车-网电气模型的构建,验证模型有效性的基础上,揭示了车顶高压电缆接地布局和车体接地方式对车体过电压分布的影响规律,进而从接地优化角度给出了过电压的抑制方案。3)以CRH2型动车组为例,针对短编组动车组带载过分相,构建了车-网等效电路仿真模型,通过引入Habedank黑盒电弧模型模拟真空负荷开关切换产生的电弧,进而得到了负荷开关切换时行车车顶和车体过电压特性以及切换相位和不同车体接地方式对车体过电压的影响规律。以CRH380BL型动车组为例,针对长编组动车组断电过分相,通过数值求解和软件仿真得到了每个暂态过程对应的车顶和车体过电压特性以及接触网电压瞬时相位等因素对过电压的影响规律。数值求解研究中,针对每个暂态过程建立计及车体过电压各种影响因素的车-网分布参数模型。基于传输线理论,利用Bergeron数值算法将分布参数元件简化为集总参数元件,进而使用通用的集总参数数值求解方法计算过电压。软件仿真研究中,考虑车体过电压各种影响因素的基础上建立每个暂态过程的模型。采用集总参数电路等效行车区域内的车-网系统。对比数值求解和软件仿真的结果发现用集总参数电路的等效对过分相过电压进行仿真分析仍有很好的效果。考虑高架桥电气接地的宽频特性和桥上供电回路与桥墩回路的电气耦合,构建了长编组动车组高架桥上断电过分相的车-网等效电路模型,实现了普通路段和高架桥路段过分相期间车体过电压分布的对比,从改变车体接地布局的角度提出并验证了过电压的抑制措施。4)考虑同一线路中供电臂及电分相段可能同时有动车组运行,为进行多角度、更全面、多工况、更贴近实际分析行车车顶发生弓网燃弧的影响,实现了多种多辆动车组运行工况下多车发生燃弧的车-网电气模型构建及电磁暂态分析。分析对象包括电分相段无动车组和电分相段有动车组的运行工况。前者包括同一供电臂多车情况和不同供电臂多车情况。后者考虑电分相及供电臂同时运行的多车情况。结合车-网系统的联合仿真,得到各种工况下车顶和车体过电压的特性,包括多车过电压的相互影响和不同电磁暂态工况的比较。5)围绕无锡车站曾经发生的动车组车门无法正常打开的故障实例和长春车站曾经发生的动车组车门误关闭的故障实例,明确不同情况下车体过电压对速度传感器的电磁干扰机理,建立了反映车体过电压与速度传感器干扰之间关系的电磁耦合模型,提出了速度传感器电磁干扰的评估方案。两个实例对应的评估方案分别结合南京动车所的实测结果和文献的实测结果进行验证。验证基础上进行了多工况下评估方案的应用分析。以集中接地的动车组为例,考虑增设车体接地点是抑制车体浪涌过电压峰值的常见方法,对不同电磁暂态工况下该接地优化方式对速度传感器检测干扰是否也有良好的抑制效果进行研究,揭示车体电压波形特性与速度传感器干扰电压的关系。