目前,城市轨道交通采用的以走行轨兼作回流轨的直流供电方式要求钢轨对地绝缘安装、尽量减小钢轨回路电阻、缩短牵引所站间距的方式控制钢轨对地电位和杂散电流。杂散电流不仅会给钢筋混凝土结构带来破坏、腐蚀埋地管线,更直接给线路的车辆段和停车场带来危害。控制正线杂散电流最有效的方式是控制正线钢轨过渡电阻和车站钢轨电位。本文一开始着重对国内外关于杂散电流的标准进行梳理和分析,我国现行的CJJ49-1992标准里对杂散电流和过渡电阻的要求相对落后,急需完善。分析了当前国内外对关于杂散电流、钢轨电位和过渡电阻的研究现状。本文通过建立双边供电的系统模型研究杂散电流的分布规律,探究回流系统参数的改变对杂散电流分布的影响。总结了直流牵引供电系统回流系统电气参数实际测量的方法,并基于LabVIEW开发了一套高精度多通道的测试装置可以对上述回流系统参数准确测量。放热焊焊接焊缝对钢轨纵向电阻影响不大;杂散电流收集网的实测纵向电阻大于初步设计值,混凝土的浇筑可使其纵向电阻值增长2.33%~5.63%;钢轨过渡电阻的测量此前一直缺少实测案例,本文提出了符合现场钢轨过渡电阻测量的实测方法并实测分析了影响其电阻的关键因素,对供电设计和运营维护都有重要意义。其次,通过实测数据研究地铁正线产生的杂散电流对地铁车辆段、停车场产生的影响,停车场内的杂散电流总量高达610.20A,车辆段内的杂散电流总量高达302.40A。杂散电流不仅仅是金属管道腐蚀这样“慢性”的危害,杂散电流由正线泄漏经过数公里从停车场、车辆段返回正线,造成停车场和车辆段内设备损坏、挂地线打火等问题。地铁车辆段和停车场通常采用设置单向导通装置并联钢轨绝缘节的方式阻止正线的牵引电流威胁库内的运营安全,但是绝缘节的老化和当前单向导通装置的存在却成为了库内钢轨收集正线泄漏的杂散电流的流通路径。本文通过建立了城市轨道回流系统计算模型并结合真实的线路工况和实测的列车牵引电流,仿真分析了单向导通装置和钢轨电位限制装置(OVPD)对正线钢轨电位的影响。仿真结果表明:停车场、车辆段等效接地的工况使得正线的轨电位最大抬升27.20V;同时,运营单位将某些车站OVPD永久闭合降低当地轨电位的做法却导致其他车站轨电位最大抬升51.09V。最后,针对仿真和测试暴露出的问题,本文提出一种应用于车辆段和停车场的新型钢轨回流装置,其可以有效解决段、场库内的杂散电流问题和控制对正线轨电位的影响。