1.1 AT供电方式
目前，牵引供电的供电方式广泛采用AT供电方式，因为AT供电不仅可以保证网压处于机车所需电压范围之内，而且可以使供电距离变长，减少供电设备，节约成本。图1为单线AT供电系统结构图，其中ZS为系统侧等效阻抗（单位：
），P、Q分别为两个AT变电所所在的位置，机车处于接触线与钢轨之间。
对于理想的单线AT供电系统来说，电流的途径及电流分布情况如图1所示。由图可知，机车电流来自与其相邻的两个AT所。对于变比为1：1的自耦变压器，供电电流为机车电流的一半，这样可以提高长距离的输电效率。机车电流通过其所在段与自耦变压器连接的钢轨返回至牵引变电所。实际上，钢轨并非绝对绝缘，一部分电流会通过大地流向变电所。理想条件下，自耦变压器有无限大磁化电感、没有铁损和泄漏电流，以及接触线、钢轨和正馈线之间不存在导纳，那么，钢轨电流就会被限制在所占用的区间。
1.2 AT供电系统模型
计算接触线和钢轨相对于地面的电压，机车电压为机车位置处接触线电压与钢轨电压之差，随着机车在相邻AT所之间移动，接触线和钢轨电压就会随着时间而变化。图2为相互耦合的各导体上电压电流的分布图。
