在直流牵引供电系统中，杂散电流对主体结构钢筋和其它金属结构的电化学腐蚀问题日益突出。对杂散电流的特性、分布以及防护进行理论与仿真分析，可以找出杂散电流防护的一般性原则和方法，为杂散电流防护设计、施工及运营维护提供合理的依据，确保系统能够长期安全可靠地运行。本文首先讨论了杂散电流的产生、危害及其对结构钢筋和埋地金属管线的腐蚀机理；然后建立了三个利用走行轨回流的直流牵引供电系统杂散电流分布的数学模型，并进行了理论分析；然后，在建立的模型的基础上利用MATLAB数学软件仿真分析了线路和环境参数对轨道电位、轨道电流以及杂散电流等的影响，找出了轨道电位、轨道电流以及杂散电流等的分布规律；接着对大连快轨3号线和广州地铁1号线的杂散电流实测数据进行了分析，验证了理论和仿真分析的正确性。最后指出了减少杂散电流泄露的途径并对比分析了多种杂散电流腐蚀防护的方法，指出了它们的优缺点。本文通过理论、仿真和对比分析得出的主要结论如下：一、要减小杂散电流的泄露，最根本的措施就是增大走行轨过渡电阻；其次应该减小走行轨纵向电阻、减小机车取流电流并缩短变电所间距；而排流网纵向电阻、大地纵向电阻以及埋地金属纵向电阻带来的影响则很小。二、选择排流法成本低且工作可靠，但应精确控制其排流量。