由于工频单相交流电气化铁道牵引负荷的特点,在重载牵引时其存在的诸多问题会更加突出。目前中国的重载铁路事业蓬勃发展,运输能力需求加强、牵引定数增大,但既有供电系统还未具备与年运量相适应的供电能力,因此从实际出发,充分利用现有资源和现有关键技术,对重载铁路的牵引供电系统做进一步的研究具有十分重要的意义。中国铁路线路主要采用直接供电和AT供电两种方式,AT供电方式虽然具有牵引网阻抗小、供电距离长等优点,但也有牵引变电所设施较多、土建工程较大等缺陷。因此本文主要研究直供方式下的长距离供电技术,这一技术可以减少牵引变电所,减少分区所处的电分相和外部电源接口数目,更大程度地延长供电距离。为更好地适应重载铁路,提高线路运力和运营效益,可应用组合式同相供电技术取消牵引变电所出口处的分相,实现全线无分相的贯通同相供电,改善电能质量。本文主要推导出单线架空线+直供的等值模型以及对复线形式下末端并联和分区所双边连通时系统的牵引网阻抗、牵引网电压损失做了计算推导,同时,进一步分析了复线直供接触网载流能力的理论计算和组合式同相供电系统容量设计。本文利用MATLAB/Simulink搭建复线加设架空线的直接供电系统的仿真模型,证明了理论推导的等值电路的正确性,并对架空线+直供系统与带回流线的直接供电方式进行仿真对比分析研究。同时,文章还对以某重载铁路线路为例提出的牵引供电系统贯通式同相改造方案做了系统的仿真分析,验证了分区所双边连通供电时不产生均衡电流,以及方案在供电能力和提升运力上的优越性。最后,通过重新配置牵引变电所内单三相组合式同相供电装置的容量,从原牵引供电系统方案与改造设计方案的成本投资和效益回报等方面进行对比分析,说明重载铁路贯通同相供电系统方案具有更好的经济性。