牵引电流经过回流回路流回牵引变电所。在直流系统中，电流的方向可能不同，它取决于所选的接触线极性。甚至在列车制动时，电流方向也会在某一区段内改变。从电气工程的角度上来说，接触网系统和回流回路构成了一个不可分割的整体单元。牵引电流总是和功率损耗成正比的。

在交流牵引系统中，流经大地的回流部分取决于回流导线的设计和截面的大小，约为牵引电流的5%～50%。相反，在直流系统中，则要尽可能地采取避免电流流入大地的措施，使杂散电流腐蚀降至最低。

传统的牵引供电系统如图12.1所示。钢轨回流系统 (RR) 最为常用。特殊类型的回流系统采用吸流变压器 (BT) 和自耦变压器 (AT)。在BT系统中，在两个吸流变压器的中间位置，将绝缘的回流线连接到走行轨，其电位大致等于轨电位。它们携带了大部分回流，并流经走行轨和大地。在使用AT的交流系统中，通过一个有源回流回路，也就是所说的正馈线，采用两倍或数倍于架空接触网电压供电系统。在铁路运营区段，走行轨和大地传导回流的方式和钢轨回流系统 (RR) 是一样的。

图12.1 交流电气化铁道系统中的轨道回流

a) 经过走行轨的回路;

b) 经过走行轨和回流线的回路;

c) 吸流变压器系统;

d) 自耦变压器系统

在采用多相供电的地方，如： 第1章中所述的2×Un馈电系统，有三个导体用于供电： 接触线、回流线(也叫负馈线) 和钢轨，见图12.1c)。理论上讲，在自耦变压器的负载区域外，应没有电流流经钢轨。但是实际上，研究表明 [12.5]，有10%的负载电流会流经钢轨。

如第2.5.4.4节中的说明，人们也倾向于由钢轨提供间接电气接触保护。这种保护装置是通过将导电部件连接到走行轨上实现的。这里我们要区分一下直接牵引接地和开放式牵引接地，前者的导电部件是直接连接到钢轨上的，后者的导电部件通过限压器或者短路装置连接到钢轨上，在后者这样的情况下，如果故障发生且故障电压超过临界电压值时，则会出现临时或永久性接通。在交流电气化铁道牵引系统中，应该认为牵引接地系统包括传导回流并被接地的走行轨，也包括在电气上与之连接的所有导电部件。

上述提到的钢轨对大地电位，会因地点、时间和负载条件的不同而发生变化。人类和动物都有可能与全部电位或部分电位相接触。因此，为了消除对人体的危害，钢轨对大地电位不能超过标准EN 50 122-1 [12.1] 中规定的允许值。

将来，HD 637 S1 [12.1] 标准将适用于电气化铁道变电所中高压区域的三相交流系统的装置。EN 50 122-1标准则适用于与电气化铁道本身毗邻的区域。

如图12.2所示，人体手脚之间的最大允许接触电压取决于EN 50 122-1和HD 637 S1标准中定义的电流持续时间。在计算这些值的时候，没有考虑附加电阻。各标准没有规定跨步电压值，由于跨步电压值可能比允许接触电压更大。

图12.2 根据EN 50122-1和HD 637 S1标准，允许接触电压Uper与电流持续时间t的关系曲线。

如果钢轨对大地电位过高，而该电位可接触到的部分又超过允许接触电压，则会产生对人体的危害。这部分钢轨和大地的电位差在图12.5中表示为Uab，在图12.19中表示为Uab/UTE。从这几个图中可以清楚看到，大部分情形下，Uab/UTE的值都低于1。最糟糕的情形下，Uab等于UTE。

如果作用于赤裸的手足，可接近电压才可能等于允许接触电压Uper(也就是说Uab/UTE＝1)。实际上，无论如何，当带有较高电位的部件被接触时形成的回路都包含附加电阻，如图12.3所示。

图12.3 接触电路等效图

ZB—人体阻抗; IB—通过人体的电流;

Ra1—鞋的电阻;Ra2—当地的接地电阻

例如： 在铁路上工作的人，Ra是Ra1(如鞋的电阻) 和当地的接地电阻Ra2的总和。因为通常将鞋和铁路附近的接地电阻假设为电流持续时间的函数，因此图12.4所示的是在考虑了接触回路中的附加电阻之后所允许的接触电压。这些值明显大于未采取任何保护措施的人体所能承受的允许接触电压。

在 [12.6] 中，测量了13种不同类型的鞋在风干2～7h之后的鞋底电阻，测量对象为大量的随机抽样。除皮革内镶的鞋底电阻为350Ω外，其余的鞋底电阻全都在4.4kΩ(PVC鞋底) 和9.4MΩ (PUR鞋底) 之间。

图12.4 根据HD 637 S1，假定在接触回路中包含附加电阻，电流作用时间与最大允许接触电压的关系

a) Ra＝0，也就是说Uab＝Uper;

b) Ra1=710Ω、ρE=27Ω·m时，Ra＝750Ω;

c) R