在电气化轨道交通中,钢轨不仅是列车的运行轨道而且是牵引回流网络的重要组成部分,钢轨纵向电阻及钢轨与大地之间泄漏导纳的存在必然使得钢轨与大地之间存在电位差即轨道电位。轨道电位异常升高将会危及站台乘客安全、损坏沿线设备,而轨道电位限制装置的动作又将增大杂散电流的泄漏,杂散电流的泄漏会对地下金属结构管道造成严重的电腐蚀。论文以直流牵引供电系统的轨道电位为研究对象,对轨道电位的分布规律、监测系统、限制装置三个部分进行了分析研究,旨在保障乘客人身安全、减少杂散电流泄漏、提高城市轨道交通运营可靠性。首先,论文建立了单、双边供电下的单辆、多辆列车行驶时的轨道电位及杂散电流数学模型,得出了轨道电位及杂散电流的计算公式和影响因素,并通过MATLAB仿真得出了轨道电位及杂散电流的分布规律。其次,论文对轨道电位监测系统进行了方案研究。设计了以TMS320F2812DSP为控制器的轨道电位监测仪的主要硬件结构、软件流程图；在研究了CAN总线通信传输、GSM短信数据传输方案的基础上,设计了基于GPRS的轨道电位监测系统的联网方案；介绍了轨道电位监测中心的组成,设计了电压数据读取的过程,电压数据实现WEB浏览的方式。最后,论文对轨道电位限制装置进行了研究。在分析了轨道电位分布规律的基础上,提出轨道电位限制装置只需安装在站台即可；结合已有的轨道电位限制装置的动作条件及工作原理,分析了现场运营的轨道电位限制装置存在的缺陷,并对轨道电位限制装置的控制方式进行了二次优化,使得优化之后的轨道电位限制装置既能保障人身安全又能减小杂散电流的泄漏；并从牵引供电系统整体运营的角度,分析了轨道电位限制装置与其他装置配合的重要性,并对相关配合操作进行了具体整定。