随着国民经济的发展,铁路货运、客运量持续增长,高速和重载成为我国电气化铁路的主要发展方向。电气化铁路高速区段由于牵引功率大、牵引负荷重、牵引回流大,容易出现过高的钢轨电位,造成与轨道相连的信号设备异常,直接威胁着沿线通信设备和人员的安全。论文以高速、重载电气化铁路的牵引回流系统为对象,分析了钢轨电位的产生机理、牵引回流的分布特性,并探究了其变化规律,提出相应的抑制方法,主要开展的工作包括：(1)以牵引供电系统为研究对象,在对电气化铁路牵引供电系统供电设备分析的基础上,建立适合多种供电方式的钢轨电位分析模型；结合大秦铁路沿线钢轨电位的测试数据对模型进行了验证。(2)根据牵引供电系统和接地回流系统的结构,分析了钢轨回流系统的电路分布参数,建立了钢轨电位、电流分布模型,揭示了钢轨电位、电流的传播与衰减规律,阐释了衰减系数、供电方式及综合地线对钢轨电位的影响机理,探寻了连接综合接地系统后,牵引供电系统正常运行与短路故障情况时,钢轨与保护线电位分布特性,阐释了综合接地系统对不同供电方式下牵引供电系统钢轨电位的影响规律。(3)通过对衰减系数、钢轨电位、电流、钢轨横向、纵向电压等测量方法的研究,建立了钢轨电位的监测系统；针对高速、重载电气化铁路钢轨电位过高的现象,选取京津、遂渝、大秦等典型高速、重载线路,对其钢轨电位、钢轨电流、分流系数等进行了测量分析,根据钢轨电位的产生机理及影响因素,分析了综合地线对降低钢轨电位、接地极电位、回流线电位的作用机制,分别从钢轨铺设方式、回流系统结构、接触网支柱结构和铺设综合地线等方面,提出了抑制钢轨电位的相关措施。