随着时代的发展和我国国民经济的持续增长,客运、货运运量严重饱和,运能与运量矛盾非常突出。发展高速铁路是解决客运供需矛盾的重要手段之一。与普速铁路相比,电气化铁路高速区段因牵引负荷大、列车负载率高,牵引回流大,使得钢轨电位过高现象非常明显。钢轨电位升高必将对沿线设备和人员生命安全造成威胁,容易引起同轨道相连的信号设备的功能不良或故障,加速钢轨与轨枕间绝缘垫板的老化,造成牵引回流异常等情况。因此,对于高速区段必须采取适当的技术措施,设法降低钢轨电位,以避免由于钢轨电位过高而引起的经济损失和重大事故。本文对高速铁路牵引回流钢轨电位进行了系统研究。首先以实测数据为基础,从钢轨电流角度入手,揭示了钢轨电位形成机理。推导了钢轨电流、钢轨电位数学模型、利用无限长圆棒形电极模型,推导了钢轨附近地表电位数学模型；提出了钢轨电位、电流表征参数,通过实测数据对比验证理论分析的正确性。在MATLAB/SIMULINK环境下,搭建了牵引供电接地回流系统仿真模型。从牵引变压器接线方式、牵引网供电方式、电力机车类型、钢轨漏泄阻抗等方面研究了钢轨电位影响因素,并给出了相关影响因素对钢轨电位的影响程度。从跨步电压、钢轨雷击过电压等方面,分析了钢轨电位对人身安全和设备正常运行的影响；推导出了跨步电压数学模型、计算了接触网雷击过电压使得钢轨电位升高的概率。结合理论分析及现场实测数据提出了钢轨电位抑制措施,评估了相关措施对钢轨电位的抑制效果。最后基于VB平台,开发了一套钢轨电位、电流综合分析系统。可以对不同供电制式、不同工况下钢轨电位、电流分布进行评估。本文的研究有助于提高电气化铁路系统运营的可靠性、安全性；为线路的设计与施工提供一定的理论基础和参数依据。