随着电气化铁路向高速和重载化的快速发展,我国电气化铁路面临全新的挑战和难题。我国电气化铁路常见的牵引供电系统包括带回流线的直接供电系统和AT(Auto-transformer)供电系统。上述系统均包括接触线、承力索和钢轨等多条线路,形成了复杂的电磁场结构和关系。为准确掌握牵引网系统的电气特性以及为电气化铁路运营所带来的安全问题提供精确的理论研究基础,有必要基于电磁空间理论,实现电气化铁路牵引网的精确数学描述及电气参数提取。本论文从基本空间电磁理论角度出发,以实现对复杂多导体传输线系统——铁路牵引网精确建模、电气参数准确计算为目标,通过电气参数计算新方法的研究,提出了多导体传输线系统回路法,依据多导体传输线系统空间电磁描述方法研究->多导体传输线系统基本电气参数计算->牵引供电系统非规则截面导体内阻抗分析为主线叙述了该方法的实现过程,并分别针对路基路段和隧道路段的牵引网阻抗、牵引网综合载流能力和钢轨电位、电流分布开展了多导体传输线系统回路法的应用研究及其验证。主要研究工作如下:1)考虑以大地作为参考导体的传统的多导体传输线系统分析方法缺乏完整性和精确性,提出了以电流回路作为基本空间电磁场描述单元的“多导体传输线系统回路法”。该方法不仅考虑了所有实际参与传输和回流的导体,还计及了大地回流。其后,针对不同类型的多导体回路系统分别开展了空间磁场分析及单位长度综合电感解析计算公式的推导,并利用MATLAB/Simulink软件对分析和推导方法的有效性进行了验证。考虑实际牵引网存在架空回流情况,分析了大地对架空导体回路的影响,即将架空导体回路法、简化Carson公式及Dubanton公式计算的阻抗进行对比;结果表明大地的影响微乎其微。2)针对非规则截面传输线,如钢轨、接触线、贯通地线,采用有限元法考虑在介质中传输线的静电场和涡流场分析,对单位长度电气参数研究,获得了这些非对称结构导体精确的电气参数。3)针对牵引网系统由多个回路构成的本质特点,应用多导体传输线系统回路法,对路基路段单线及不同运行方式下复线牵引网带回流线直供方式、AT供电方式中的长回路及段中回路分别进行磁场空间描述,同时,结合AT牵引供电系统的特点,提出了复杂牵引供电系统约束方程的概念以及迭代逼近电流分布的方法,对牵引网系统磁场空间描述进行修正和精确化,利用空间磁场与电气参数的关联公式,实现了单位长度牵引网阻抗计算。4)结合电气化铁路隧道具体特点,通过分析隧道环境下的牵引网线路阻抗参数,应用路基路段的牵引网阻抗计算方法,对隧道路段单线及不同运行方式下复线牵引网带回流线直供方式、AT供电方式中的长回路及段中回路分别进行磁场空间描述,实现了单位长度牵引网阻抗的计算。5)基于热力学方程,推导导线温升、导线载流量计算公式,并结合多导体传输线系统回路法分析得出的各回路电流分布,分别实现了对带回流线直接供电方式和AT供电方式下单线、复线牵引网开展综合载流能力分析和计算。6)利用空间磁场分析和多导体传输线系统回路法计算结果,对牵引供电系统流入(流出)钢轨的回流电流产生的电源激励,钢轨、大地以外的其它导体电流通过感性耦合以及其他回路电压通过容性耦合产生的干扰性入射场激励,其他钢轨-大地回路通过感性耦合在所研究的单根钢轨-大地回路中产生的干扰性入射场激励进行研究,开展带回流线直接供电方式和AT供电方式钢轨电位和钢轨电流计算。7)结合渝利(重庆-利川)铁路、成渝(成都-重庆)铁路等多条实际线路的短路试验、与传统方法计算结果的对比、电气化铁路牵引网各回流导体电流分配指标研究和文献中的相关实测、仿真结果等,对基于多导体传输线回路法的路基路段牵引网阻抗、隧道路段牵引网阻抗、牵引网综合载流能力和钢轨电位电流分布分析和计算方法的有效性进行了验证。