全书分12章。第1章绪论中首先介绍我国电气化铁路取电的公用电网的概况，特别是它对铁路的供电方式，然后是电气化铁路牵引供电方式的介绍，引出电分相的取舍问题以及同相供电概念，介绍设计要求简况。第2章属全书的基础部分，重点介绍交-直-交型电力机车和动车电传动系统及其牵引和制动特性，并介绍基于此的牵引计算相关内容。第3章重点研究负序。负序，是电网对电气化铁路关注的一个最主要的电能质量指标，并且由于电气化铁路的单相属性，是电网中产生负序电流、造成三相电压不平衡的主要根源，这也就成为了一个需要持续关注的课题。负序对电网及其元件会产生许多不良影响，根据国标的规定，必须加以限制。第4章研究负序治理。通过提出和分析全负序相量图，构造异相和单相综合补偿模型，实现一个最关键的提升：将异相供电的换相治理负序阶段提升到同相（不换相）治理负序的新阶段，也为同相供电打下理论基础。第5章研究牵引变电所同相供电。借助第4章单相（同相）综合补偿模型，首先研究牵引变电所无功型同相补偿方式，提出了满足负序（不平衡）限值的最小补偿容量方案和采用标准联接组的组合式补偿方案，进一步借助全负序相量图及其原理，提出基于有功型补偿的同相供电方法，重点研究了单相组合式和单三相组合式同相供电方案及其设计步骤和容量选取，还讨论了无功型和有功型同相供电各自的特点。应该指出的是，与以往铁道电气化专业多涉及无源元件不同，这里无功型同相补偿涉及交-直变流器，有功型同相补偿涉及交-直-交变流器，都是由电力电子器件构成的有源型装置，因此专门增加了团队研制的同相供电交-直-交变流器的数学建模与控制系统方面的内容。同相供电可以用最小的代价（补偿容量）来满足电网对负序的限制要求，同时消除铁路电分相、无电区，实现双赢。第6章研究双边供电、贯通供电和智能供电。这是牵引变电所同相供电的技术延伸，以期消除分区所处的电分相和无电区，并进一步在全线消除电分相和无电区，同时解决对电网的影响。与单边供电相比，双边供电和贯通供电对电网产生的负序及其影响的性质没有改变，但双边供电的合环需要满足电网规定，合环后由于牵引网作为支路并入电网节点，将改变电网拓扑结构，可能会在牵引网中增生穿越功率。穿越功率的发电分量与牵引变电所剩余再生功率的性质相同，因此可以在牵引变电所统一加以利用和解决，考虑到还可以增加新能源发电和储能装置接入等其他功能配置，因此提出按需配置的、具有多功能的供电方案，带有智能性，称为智能供电。电压是用户最关心的电能质量指标之一。第7章依据牵引供电系统电压标准规定，介绍交-直-交型电力机车和动车的网压--轮周功率关系，给出牵引供电系统电压损失计算方法，进而讨论网压水平与改善措施，使网压水平保持在规定范围内，保证列车功率的正常发挥。考虑到AT供电方式的优越性和应用的广泛性以及重要性，第8章给予专门讨论。这里改用两相对称分量法推导AT供电等效电路并进行供电能力、容量利用等方面的电气分析，提出新的同相AT供电方案，导出其等效模型并进行电气分析，最后还讨论了AT短回路的钢轨电位问题。牵引供电系统设计通常决定电气化铁路的先天优劣。新一代的贯通供电、智能供电更需要配套的系统优化设计来提升整体水平和性能。第9章讨论基于计算机软件平台的过程仿真和寻优设计，也为未来实现人工智能设计奠定基础。电气化铁路贯通供电使得原来的供电分区（供电臂）互联互通起来，列车可以实现不间断受电运行，不再影响运能发挥。但是，一旦牵引网发生故障，影响范围就会扩大，为此，提出牵引网分段供电和对应的分段保护方案，同时尚能对牵引网上各供电分段的列车运行状态进行智能辨别。这些内容写在第10章。牵引网分段保护与测控系统也是智能供电的重要组成部分。铁路沿线走廊具有利用风光等新能源发电的巨大优势，特别是东西走向的线路，适合规模化工程实施，实现绿电就近消纳。第11章研究新能源利用和零碳贯通供电，包括牵引变电所绿电接入方式，贯通贯通供电系统的绿电接入及其零碳控制策略，新能源接入的智能牵引变电所以及储能装置控制系统。利用铁路沿线光伏白天发电的特点，促进牵引供电系统与电网发用电的峰谷互补和零碳融合。