(优选)受电弓与接触网系统

受电弓与接触网相互作用综述吴积钦，李岚摘要：不同类型的受电弓和接触网组合会产生不同的相互作用性能。

这些性能主要体现在两者之间的几何相互作用、材料接口、弓网电接触及动态相互作用等方面，这些方面相互独立又相互依存。

几何相互作用是弓网系统的基本矛盾，当列车运行到一定速度时，弓网动态相互作用成为弓网系统的主要矛盾。

受电弓与接触网的相互作用性能是弓网系统方案设计及相关标准制订的依据。

关键词：受电弓；接触网；相互作用受电弓与接触网的相互作用（俗称弓网关系），不同类型的受电弓—接触网组合会产生不同的相互作用性能。

这些性能主要体现在两者之间的几何相互作用、材料接口、弓网电接触及动态相互作用等方面。

1几何相互作用接触线是受电弓的滑道，接触线不离开受电弓弓头的工作范围才能使受电弓沿接触网顺利滑行。

接触线在线路上方的几何特征值须与受电弓的几何特征相适应。

1.1受电弓的几何特征受电弓的几何外型越小，对线路的结构限界要求就越低，但接触网的跨距就越小；几何外型越大，接触网可以采用的跨距就越大，但对线路的结构限界要求高。

各国铁路部门根据各自情况确定受电弓的弓头几何外型。

中国铁路受电弓弓头的几何外型遵循UIC608附4a规定，弓头总长度为1950mm。

受电弓的工作范围等于其上部工作位置与下部工作位置之差，通常为2000mm左右。

1.2架空接触网的几何特征接触线在线路上方的几何特征值可用横向与垂向2个方向的参数表征。

垂向特征值主要有接触线高度、接触线坡度、接触线在定位点处的抬升等；横向特征值主要有接触线拉出值、侧风作用下的横向偏移值等。

垂向参数应保证受电弓在工作范围内的正常运行；相对于轨道平面垂直中心线的横方参数应确保任何情况下有一支接触线在弓头工作范围内。

弓网接触压力的测量已经表明，接触线空间位置的不连续性会引起接触压力瞬间的较大变化。

2弓网材料接口接触线和滑板的磨耗以及弓网接触点的允许电流很大程度上依赖于两部件的材料组合。

2.1滑板滑板应满足弓网系统的机械及电气要求，通常要求滑板接触电阻小、熔点高、导热性良好、质量小、机械强度高、弹性好、与铜或铜合金接触线之间的摩擦系数小、便于实现轻量化和标准化等。

受电弓与接触网系统电接触特性研究1引言电气化铁路的牵引供电系统中，接触网是电气化铁道的主要供电设备，电力机车通过接触网取得电能。

弓网关系对整个电气化铁路系统的正常运营起着非常重要的作用，保证受电弓与接触网导线的良好接触是弓网关系中亟需解决的关键问题[1]。

近年来，弓网系统不良电接触引起的材料烧损及接触线断线事故占弓网事故的比例呈逐年上升之势，专家学者对弓网系统的火花与燃弧现象存在不同见解。

随着旅客列车高速化及货物列车重载化的实施，有必要依据电接触理论，对弓网系统电接触特性进行研究，对弓网系统运行中出现的一些现象做出合理解释，为解决这些问题提供理论依据[2]。

2弓网系统电接触的特征在弓网的运输系统中，电接触主要指滑板与接触线相互接触并通过接触界面实现电流传输的一种物理、化学现象[3]。

电接触形式包括点接触、线接触和面接触，如图2-1所示。

弓网系统相对静止不动时，受电弓与接触网接触区域表现为滑板平面与接触线圆弧面之间的线接触。

无论接触部分如何加工、打磨及运行过程中的相互磨损，在微观上总是凸凹不平的，如图2-2所示。

即使有很大的接触压力使滑板与接触线相互压紧，也只有少数的点(或小面)实际发生了真正的接触，这些实际接触的点(或小面)承受着全部的弓网接触压力。

由于接触线和滑板表面一般都覆盖着一层导电不良的氧化膜或其它种类的杂质，因而在实际接触点(或小面)内，只有少部分膜被压破的地方才能形成电的直接接触，电流实际上只能从这些更小的接触点中通过，如图2-3所示。

把实际发生机械接触的点(或小面)称为接触斑点，接触斑点中那些形成金属或准金属接触的更小面(实际传导电流的面)称为导电斑点。

（a ）点接触 （b ）线接触 （c ）面接触图2-1电接触形式图图2-2 滑板与接触线接触斑点 图2-3 电流收缩现象图 3 弓网系统静态接触电阻电气列车所需的电流通过导电斑点从接触网流向受电弓，电流线在导电斑点附近发生收缩，使电流流过的路径增长，有效导电面积减小，会出现局部附加电阻，称为收缩电阻。

受电弓与接触网接触是电动列车获得电能的一种方式。

良好的弓网关系是保证电气化列车安全、可靠运行的关键技术之一。

●DSA150——160km/h●DSA200——200km/h●DSA250——230km/h●DSA350SEK——280km/h●DSA350G——220km/h●DSA380D——330km/h●DSA380F——330km/h底架采用不锈钢焊接结构，下臂采用铸铝结构，上导杆采用碳纤维材料，弓头采用高强度的钛合金材料，上臂采用重量较轻的铝型材。

设计速度300 km/h落弓位伸展长度约2640 mm最大升弓高度（包括绝缘子）3000 mm落弓位高度（包括绝缘子）588 mm弓头长度1950 mm额定电压25 kV额定电流1000 A接触压力70 – 120 N（可调）驱动类型气囊驱动机构升弓时间≤5.4 秒（可调）降弓时间≤4 秒（可调）整弓质量约109kgDSA150型受电弓，设计速度160 Km/h。

具有DSA200型受电弓的所有特点，与DSA200型受电弓比较，DSA150上臂采用铝型材焊接结构。

DSA150型受电弓的参数：设计速度160 km/h落弓位伸展长度约2600 mm最大升弓高度（包括绝缘子）3000 mm落弓位高度（包括绝缘子）588 mm弓头长度1950 mm额定电压25 kV额定电流1000 A接触压力70 – 120 N（可调）驱动类型气囊驱动机构升弓时间≤5.4 秒（可调）降弓时间≤4 秒（可调）整弓质量约125kg底架、下臂采用钢焊接结构，下导杆采用不锈钢材料，上导杆、上臂和弓头都采用重量较轻的铝合金。

设计速度200 km/h落弓位伸展长度约2600 mm最大升弓高度（包括绝缘子）3000 mm落弓位高度（包括绝缘子）588 mm弓头长度1950 mm额定电压25 kV额定电流1000 A接触压力70 – 120 N（可调）驱动类型气囊驱动机构升弓时间≤5.4 秒（可调）降弓时间≤4 秒（可调）整弓质量约125kg与DSA200型受电弓比较，其下臂采用铝型材焊接结构型式，可以选装弓头翼片以调整动态接触压力。

接触网与受电弓简述1 概述触摸网与受电弓是一个全体，研讨触摸网不能抛开受电弓；研讨受电弓不能抛开触摸网。

为确保触摸线与受电弓间的相互效果不呈现毛病、受电弓滑板与触摸线匹配、降低弓线间的磨损，触摸线的安置有必要横向偏移于线路中心线。

为使触摸线和受电弓滑板磨损降到最低程度，应对触摸线和受电弓滑板提出需求，这些需求应在规划受电弓和触摸网时予以考虑。

受电弓的效果是将电能传输到电动牵引设备上。

关于辅佐设备、日子设备的固定用电与牵引地铁列车运转的移动用电两方面来说，电力传输都应安全可靠。

受电弓包含主架、臂、弓头和传动设备。

受电弓和触摸网相互效果的根本需求是：因为受电弓在运转中有关于触摸网作横向运动，而受电弓弓头有必要老是超出触摸线最不利的方位，只要在运转中触摸线不脱离受电弓弓头的作业规模才能使体系顺利运转。

在正常运转时，触摸线在滑板上的滑行是最重要的。

受电弓有上、下两个作业方位，这两个方位之间的规模便是作业规模。

1.1 触摸网的需求触摸网设备有必要能可靠地将电流传输给牵引车辆，机械规划标准必定要格外适合于运转速度。

触摸线是触摸网的重要成份。

1.1.1 触摸线受电弓沿其行走的预张力线称为触摸线，刚性触摸网的触摸线因为汇流排的效果，简直无张力。

触摸线起到触摸滑道的效果，它确保将电能不间断地传输到车辆受电弓上。

为了使受电弓滑板的磨损均匀，触摸线与受电弓中心线构成交角，以之字形或S字形安置。

因为铜或铜合金有较高的导电性、硬度及其接受温度改变和抗腐蚀的才能，硬拉电解铜和铜合金已成为全球运用的导线资料。

暴露在空气中的铜的外表构成一层硬的、能导电且不会阻挠电流活动的氧化层。

这即是为何铜比具有较差导电氧化层的铝来说更适合作为滑动触摸资料的缘由。

银（0.1%）或镁（0.5%）的合金添加剂用来进一步改善铜线的机械和热功能，从而运用较高张力的铜线。

触摸线是被滑过的受电弓磨损的。

此外，用于受电弓和触摸线触摸的资料的组合也对这些部件的磨损率有影响。

受电弓工作原理
受电弓是电力机车和电动车辆等电气化交通工具中常用的接触网供电系统。

其工作原理如下：
1. 受电弓的基本原理是通过受电弓与接触网之间的接触，将接触网上的电能传递给电动车辆，以供其驱动电动机运行。

2. 受电弓通常由一个弓形的金属构架和一个绝缘材料做成。

弓形金属构架可以沿着车辆运行方向调整高度，以适应不同高度的接触网。

3. 当电动车辆行驶时，受电弓与接触网接触，形成电路闭合。

电流经过受电弓进入车辆，供电给车辆上的电动机。

4. 接触网上的电能是由供电系统提供的，通常是通过变电站将高压电能转换为接触网上的直流电。

5. 为了保证接触的稳定性和安全性，受电弓和接触网之间需要保持一定的接触压力。

这通常通过弹簧机构来实现，使受电弓能够自动对接触网进行上下运动调整。

总的来说，受电弓工作原理是通过受电弓与接触网之间的接触，将接触网上的电能传递给电动车辆，实现供电供能的功能。

电气化铁道受电弓-接触网系统受流特性研究的开题报告一、选题背景受电弓是电气化铁道中的重要设备，其作用是将电能从接触网输送到铁路车辆上。

受电弓的工作性能不仅需要满足高速列车时的稳定性和可靠性，还需要考虑铁路电气化系统能量效率和节能减排。

因此，对受电弓-接触网系统的受流特性研究具有重要的理论和实践意义。

二、研究内容本次研究将主要探索以下几个方面：1. 电气化铁道受电弓与接触网的工作原理及组成构造。

包括受电弓与接触网的电气特性、结构、作用机理等方面的介绍。

2. 受电弓-接触网系统的受流特性分析。

根据电路理论及硬件搭建，建立电气仿真模型，并通过仿真分析受电弓-接触网系统的受流特性，了解系统的性能和稳定性。

3. 受电弓-接触网系统的优化设计。

针对受电弓-接触网系统在高速列车运行时可能出现的自激振荡、跳闸等问题，探究受电弓-接触网系统的优化设计方法和策略。

4. 实验研究及数据分析。

通过实验验证受电弓-接触网系统的仿真模型的准确性，并分析实验数据，为受电弓-接触网系统的工作性能提供数据支持。

三、研究意义本次研究的意义体现在以下几个方面：1. 对受电弓-接触网系统的受流特性进行深入探究，为电气化铁道的稳定性和可靠性提供重要支持。

2. 探索受电弓-接触网系统的优化设计方法和策略，在高速列车运行时提高电气系统的工作效率和能量利用效率。

3. 构建受电弓-接触网系统的电气仿真模型，为后续研究提供理论支持和数据支持。

四、研究方法本次研究将采用理论分析、仿真模拟、实验研究等多种方法，通过建立电气仿真模型，分析受电弓-接触网系统的电气特性及受流特性，并通过实验验证仿真模型准确性。

五、预期结果本次研究预计将获得以下几个方面的结果：1. 得到受电弓-接触网系统在高速列车运行时的受流特性、稳定性和可靠性等方面的数据和实验结果。

2. 探究受电弓-接触网系统的优化设计方法和策略，并提供优化方案。

3. 提出受电弓-接触网系统的电气仿真模型，并验证其准确性。

受电弓与接触网系统电接触特性摘要：本文旨在研究受电弓和接触网系统的电接触特性，对其进行分析和建模。

对于电气化铁路的设计，修改和维护，这些电接触特性的研究将起到至关重要的作用。

同时，研究受电弓和接触网系统的电接触特性还有助于提高电气化铁路的效率。

通过对电力传输过程的深入了解，可以确定如何优化系统，以提高能源利用率和车辆性能。

此外，研究电接触特性还可以为制定避免电力过载和电压波动问题的规范提供参考。

因此，这项研究具有重要的实际意义和应用前景。

在本文中，我们将介绍受电弓和接触网系统的电接触特性及其影响因素，并提出一种基于这些特性的建模方法。

这将为电气化铁路的设计和运营提供有价值的参考和指导。

关键词：受电弓；接触网；接触特性研究1.受电弓与接触网系统1.1.受电弓概述现代铁路运输的关键部分是受电弓和接触网系统。

受电弓在移动的电气化铁路车辆上提供电力，而接触网系统则负责向受电弓传输电力。

因此，受电弓和接触网系统的电接触特性是其可靠性和安全性的重要组成部分。

1.2.接触网系统概述接触网系统是市内城际铁路以及一些工矿企业中常见的电力供应方式，其由接触网、电缆及配电设备组成，广泛应用于中国的铁路、城市地铁等交通领域。

接触网的功能是将动车组等列车上的电能传输至地面层次的电力设备上，进而由接触网分配给不同的线路和城市。

随着动车组数的增多以及列车速度的提高，接触网系统的电接触特性将越来越受到关注。

本文着重研究受电弓与接触网之间的电接触特性，为提高接触网的运行安全和效率，提供理论和实验研究支持。

1.3.电接触特性研究背景铁路行业是普遍应用的交通方式，其中高速铁路更是在近年来快速发展。

而高速铁路的安全性、可靠性、舒适度都与受电弓与接触网系统有着密不可分的关系，尤其是电接触特性对于受电弓与接触网系统的安全及可靠性影响尤为明显。

因此，对于受电弓与接触网系统的电接触特性研究可以为高速铁路的运行安全提供重要支撑，也是近些年来高速铁路研究的热点之一。

受电弓—接触网系统动力学研究随着铁路技术的不断发展，受电弓—接触网系统在列车运行中发挥着越来越重要的作用。

受电弓是列车从接触网获取电能的关键设备之一，其工作性能直接影响列车的运行安全和稳定性。

因此，对受电弓—接触网系统动力学的研究显得尤为重要。

本文将从以下几个方面对受电弓—接触网系统动力学进行深入探讨。

受电弓—接触网系统动力学研究不仅对提高列车运行效率具有重要意义，而且直接影响列车的运行安全。

受电弓与接触网之间的动态相互作用是列车运行过程中的重要研究对象。

通过对其动力学研究，有助于深入了解受电弓—接触网系统的运行规律，为受电弓设备的优化设计和接触网系统的改进提供理论支持。

建立受电弓—接触网系统动力学模型是进行动力学研究的关键步骤。

需要考虑到受电弓和接触网之间的动态摩擦、阻尼以及弹性等因素，采用合适的力学模型进行描述。

还需要结合列车运行过程中的空气动力学效应以及其他外部干扰因素，对模型进行进一步完善。

常用的建模方法包括有限元法、多体动力学和控制系统等，可根据实际需要选择合适的建模方法。

建立好受电弓—接触网系统动力学模型后，需要通过仿真软件对模型进行仿真分析。

通过调整模型中的参数，可以分析不同工况下受电弓—接触网系统的动态响应和稳定性。

例如，可以分析受电弓在不同速度、不同接触压力条件下的动态特性，以及接触网系统的振动和稳定性问题。

通过仿真分析，可以找出系统中的潜在问题，为实际系统的优化设计提供指导。

实验研究是受电弓—接触网系统动力学研究的重要组成部分。

通过实验，可以验证动力学模型的准确性和有效性，同时还可以针对实际运行过程中出现的问题进行深入研究。

实验研究包括实验室模拟试验和现场试验两部分。

实验室模拟试验可以在一定程度上模拟实际运行环境，为研究提供便利。

现场试验则可以直接针对实际列车运行过程中的问题进行研究和验证，结果更加真实可靠。

受电弓—接触网系统动力学研究是一个充满挑战和机遇的领域。

随着列车运行速度的不断提高和新技术的不断应用，未来的研究将面临更多新的挑战和机遇。

电气化铁路接触网-受电弓系统探究摘要：电气化是铁路发展的大势所趋，为保证铁路电气化过程中良好的弓网受流，需要对接触网及受电弓进行系统研究。

本文对目前世界范围内广泛应用的三类接触网，简单链型、弹性链型及复式链型接触网的结构特性及作用特点进行总结。

并对目前铁路中广泛使用的受电弓进行探究，得出适合我国铁路现状的弓网受流条件。

本文结合目前应用最广泛的几种接触网简化方式，单根索结构、单根梁结构及实际接触网结构，对接触网的发展历史及适用性做出探究。

简单链型悬挂适用于单弓取流、跨距较小、接触线张力加大的接触网系统，该类悬挂方式多用于我国目前普通铁路；弹性链型悬挂适用于双弓或多弓的高速取流，跨距较大，接触线张力的选取较小的接触网系统，该类悬挂方式多用于我国新建高速铁路使用。

关键词：接触网；受流；简单链型；复式链型电气化铁路以其速度快、运力大、污染小、安全可靠、能耗小等突出优点得到越来越快的发展。

电气化铁路目前均采用电力牵引，列车在高速运动条件下通过受电弓从接触网上取得电能，而且必须保证其供电的绝对可靠和不间断，否则将影响列车运行和电气驱动系统的性能。

所以，高速电气化铁路的关键技术之一是如何保证在高速运行条件下具有良好的受流质量，即在列车高速运行时保持稳定的动态受流。

动态受流是指列车通过受电弓在与接触线相对滑动的条件下，通过弓网接触点受取电流并传给列车的过程。

这一过程中受电弓与接触线在电气方面与机械方面相互作用、相互制约，会引起接触线在垂向的振动，接触网与受电弓的动力学关系成为了目前需要攻克的课题之一[1-3]。

1.接触网根据接触网悬挂方式的不同，主要可将其分为三类，分别为简单链型悬挂接触网、弹性链型悬挂接触网和复式链型悬挂接触网。

1.1简单链型悬挂接触网图1为简单链型悬挂接触网的结构示意图，其主要由承力索、接触线、吊弦等三大部分构成。

简单链型悬挂接触网静态弹性不均匀度较大，导致受电弓运行轨迹的平缓度较差，但当接触线设置适当的预留驰度时可得到明显的改善。

接触网与受电弓1 概述接触网与受电弓是一个整体，研究接触网不能抛开受电弓；研究受电弓不能抛开接触网。

为保证接触线与受电弓间的相互作用不出现故障、受电弓滑板与接触线匹配、降低弓线间的磨损，接触线的布置必须横向偏移于线路中心线。

为使接触线和受电弓滑板磨损降到最低程度，应对接触线和受电弓滑板提出要求，这些要求应在设计受电弓和接触网时予以考虑。

受电弓的作用是将电能传输到电动牵引装置上。

对于辅助设施、生活设施的固定用电与牵引车辆运行的移动用电两方面来说，电力传输都应安全可靠。

受电弓包括主架、臂、弓头和传动装置。

受电弓和接触网相互作用的基本要求是：由于受电弓在运行中相对于接触网作横向运动，而受电弓弓头必须总是超出接触线最不利的位置，只有在运行中接触线不离开受电弓弓头的工作范围才能使系统顺利运行。

在正常运行时，接触线在滑板上的滑行是最重要的。

受电弓有上、下两个工作位置，这两个位置之间的范围便是工作范围。

1.1 接触网的要求接触网设备必须能可靠地将电流传输给牵引车辆，机械设计尺寸一定要特别适合于运行速度。

接触线是接触网的重要成份。

1.1.1 接触线受电弓沿其行走的预张力线称为接触线，刚性接触网的接触线由于汇流排的作用，几乎无张力。

接触线起到接触滑道的作用，它保证将电能不间断地传输到车辆受电弓上。

为了使受电弓滑板的磨损均匀，接触线与受电弓中心线形成交角，以之字形或S字形布置。

由于铜或铜合金有较高的导电性、硬度及其承受温度变化和抗腐蚀的能力，硬拉电解铜和铜合金已成为全球使用的导线材料。

暴露在空气中的铜的表面形成一层硬的、能导电且不会阻止电流流动的氧化层。

这就是为什么铜比具有较差导电氧化层的铝来说更适合作为滑动接触材料的原因。

银（0.1%）或镁（0.5%）的合金添加剂用来进一步改善铜线的机械和热性能，从而使用较高张力的铜线。

接触线是被滑过的受电弓磨损的。

此外，用于受电弓和接触线接触的材料的组合也对这些部件的磨损率有影响。

高速铁路设备系列介绍之十三——电力接触网与受电弓：现代高速铁路绝大多数都采用电力牵引方式,作为牵引供电系统的主体接触网,是与高速电气化铁路运营最为直接相关的架空设备,其工作环境恶劣,沿线架设且无备用,是整个牵引供电系统最为薄弱的环节。

其性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量,最终影响列车的运行速度与安全。

受电弓滑板与接触网导线是一对比较特殊的摩擦副, （就是相接触的两个物体产生摩擦而组成的一个摩擦体系称为摩擦副。

）其工况条件有其显著的特点,摩擦磨损的形成机理较复杂,是机械作用、电气作用以及化学或电化学作用的综合结果。

因此,接触网与受电弓的磨合，相互耦合, 相互作用历来被视为高速技术的主要难点。

集中反映了新型牵引动力上。

高速列车其新型牵引动力，是通过受电弓从接触网上取得电能的,受电弓与接触导线的稳定接触是列车获得良好受流的重要条件。

然而,随着列车速度的提高,弓网间接触力会发生变化,系统产生自激振动,振动幅度过大会造成受电弓滑板与接触网导线分离出现离线现象，离线对电力机车牵引供电非常有害,不仅会引起机车受流不良,造成机车运行不稳定,加速接触网和受电弓滑板的磨损,产生无线电信号干扰,损坏机车电气川,严重时会造成巨大经济损失。

接触网由接触悬挂（包括接触线、吊弦和承力索、中心锚结、补偿装置等）、支持装置（包括可动腕臂、硬、软横跨、隧道内各种不同支持物）、支柱与基础构成。

受电弓安装在车顶盖上,工作时其滑板和接触网的接触导线相接触,将电流引入机车或动车内。

高速受电弓和普通受电弓一样,是由集电头(即弓头)、框架、底架和传动机构四个部分组成。

受电弓集电头和接触网间流通负荷电流的流畅程度，称受流质量。

其取决于受电弓和接触网之间的相互作用。

为保证能流通一定的负荷电流，受电弓和接触网之间必须有一定的接触压力。

受电弓升弓系统施加予集电头，使之向上的垂直力为静态接触压力。

接触网沿线各点的刚度不同，使接触导线在受到受电弓接触压力作用时产生不同程度的上升，从而使受电弓在机车运行中产生上下振动。