本发明公开一种电气化铁路牵引应急保障供电系统及控制方法，包括分相牵引供电系统和能量路由转换系统；分相牵引供电系统包括多段牵引变压所；各牵引变压所均采用轮换相序接线方法，原边分别从电网取电，副边分别与由变压所电分相分割的独立供电臂连接，以为牵引负荷供能；相邻牵引变压所之间设置有分区所电分相；在每个所述牵引变电所处均跨接设置有所内能量转换装置模块化单元，在相邻所述牵引变电所之间的分区所电分相处跨接设置有所间能量转换装置模块化单元，所述所内能量转换装置模块化单元和所间能量转换装置模块化单元均由中央控制器进行统一能量管理及协调控制。本发明能够有效提高牵引供电系统在恶劣服役环境下的供电可靠性与灵活性。