随着交-直-交型电力机车与动车组的广泛运用,高次谐波引发的牵引供电系统高次谐波谐振、信号车载及地面接收设备受干扰问题日益突出,严重威胁电气化铁路安全稳定运行。基于实际工程案例,本文从牵引供电系统与铁路信号系统中的高次谐波问题出发,以治理牵引供电系统高次谐波谐振、高次谐波干扰信号车载和地面接收设备为目标,对高次谐波及谐振产生机理、高次谐波横向传递特性、牵引供电系统谐波阻抗辨识、高次谐波干扰车载TCR接收线圈和扼流变压器信号绕组机理分析及感应谐波电压建模、高次谐波综合治理展开一系列的研究工作。运用双边傅里叶级数解析了交流机车高次谐波产生的机理,结合HXD1与HXD2仿真模型验证了数学解析的正确性;建立并分析了车网谐波耦合关系,采用单相分布参数简化电路分析了高次谐波谐振机理和特性,分析了传统谐振分析方法的缺陷:未考虑不平衡牵引变压器两侧供电臂谐波的交互影响。基于实际线路参数搭建车网系统仿真模型再现了高次谐波谐振现象,通过高次谐波谐振实测数据验证了车网仿真的正确性。基于实测数据分析了V/v接线牵引变压器两侧供电臂谐波的横向传递现象,引出辨识牵引供电系统谐波阻抗的关键是牵引变压器端口的总谐波阻抗。基于阻抗作用机制分析了V/v接线牵引变压器两侧供电臂谐波横向传递机理,推导了不平衡牵引变压器两侧谐波的交互影响,建立了牵引供电系统谐波耦合模型,利用复独立分量分析法对谐波耦合模型进行解耦,分离出系统侧与负荷侧谐波阻抗,进而求得牵引变压器端口的总谐波阻抗。与几种传统算法的仿真对比表明,提出的方法在宽频域系统侧与负荷侧阻抗幅值相对大小波动性较强时、背景谐波较大时仍然适用;结合小容量实验及现场实测数据的辨识结果表明,所提方法能准确找到实际系统的谐振频率。根据实测数据及道岔无码区段的实际结构,对钢轨中不平衡牵引电流产生的机理、不平衡牵引谐波干扰车载轨道电路读取器（Track Circuit Reader,TCR）接收线圈及引起轨面电压差波动的机理进行了分析。对车载TCR接收线圈磁通量进行了计算,确定了牵引谐波电流对TCR接收线圈的有效作用范围为3m,建立了牵引谐波电流作用下的TCR接收线圈、扼流变压器信号绕组感应谐波电压模型,车载TCR接收线圈中感应谐波电压幅值与钢轨中牵引谐波电流幅值满足线性关系（约为1.26倍）、接收线圈感应谐波电压相位滞后牵引谐波电流相位π2,扼流变压器信号绕组感应谐波电压与轨面电压差呈线性关系。结合车载TCR接收线圈、扼流变压器信号绕组感应谐波电压仿真结果、实测数据对理论研究的正确性进行了综合验证。从牵引供电系统高次谐波谐振、牵引谐波电流干扰铁路信号车载和地面接收设备两个方面对高次谐波综合治理技术进行了研究。设计了无源二阶高通滤波器,通过仿真对比优化了滤波器参数。在宁岢线及广州东站分别进行了二阶高通滤波器对高次谐波谐振、高次谐波干扰铁路信号设备治理效果的试验,结合仿真、试验对二阶高通滤波器的谐波治理性能进行了综合验证。宁岢线二阶高通滤波器投运后,网压中19～25次谐波被滤除,有效抑制了高次谐波谐振;二阶高通滤波器投运后广州东站受干扰扼流变压器引接线中含量比较大的2000Hz牵引谐波明显降低,40Ω电阻滤波器的滤波效果优于80Ω电阻滤波器。立足于铁路信号系统,通过研究牵引电流不平衡系数、扼流变压器励磁电流对牵引谐波电流干扰铁路信号设备的影响程度,从优化轨道结构、信号设备参数角度给出了牵引谐波干扰铁路信号设备的防护措施。