高速铁路由于地域跨度大,沿线的地理、气候差异也大。广泛采用的高架线路,保障了运营速度的同时增加了接触网的高度,提高了雷击概率,并由此导致供电系统失效影响铁路线路的正常运行。雷电能量不仅通过接触网耦合进入供电与牵引系统,也会由于感应过电压造成绝缘子闪络,甚至通号系统失效,雷电已经成为影响电气化铁路特别是高速铁路安全运行的重要因素。因此,研究铁路线路的雷电灾害特征及其雷击特性,以及综合接地系统的雷电致灾机理分析对高速铁路的雷电防护有重要的理论研究意义与工程实用价值。本文首先研究了雷电天气下高铁线路空间大气电场畸变诱发闪电的机制与雷击特性。研究基于先导随机发展模式,建立了铁路接触网的空间电场计算物理模型,对接触网和下行先导连接过程进行了数值计算与仿真,分析了接触网对大气电场、雷电下行先导发展方向及落点的影响,研究了接触网与下行先导之间的连接过程,得出了接触网对负极性闪电下行先导的影响特性。研究了雷电流侵入牵引供电系统的特性。解析了在直接雷击情况下,雷电过电压侵入牵引供电系统的电压、电流特性及其对相关系统的危害机理。其次本文研究了雷击接地系统的暂态特性。根据铁路综合接地系统的接地电压抬升造成的破坏问题,在人工触发闪电的基础上,通过对注入雷电流的观测与分析,研究了综合接地系统的雷电流与过电压的暂态特性及能量分布。分析了电流波形的变化特征与远端地网的地电位抬升电压的致灾机制。再次本文开展了雷电活动的监测与预警方法的研究。该研究分析了武广铁路的雷电活动特征,利用多普勒天气雷达观测资料并结合闪电定位数据进行了雷达数据的预警应用。在进行基数据解析基础上,通过空间插值与数据的格点化,实现了的三维雷暴云的分层构建、识别、跟踪与预测。并通过计算实现对闪电的落时与落区的0~1 h预警。最后本文进行了综合接地系统接地参数的在线监测方法与技术研究,实现了对接地系统的状态监测与预警。为了满足对接地系统运行状态监测与实际测量需要,本文研究了一种基于互联网的防雷接地系统智能监测技术与测量方法,获取了综合接地系统的连续运行状态数据,并分析了接地参数与气象要素之间的影响关系。研究分析了垂直接地极在土壤水平分层条件下的接地电阻的变化规律,提出了双层土壤的电阻率的智能一体化监测方法。