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。
轨道交通受流系统受电弓与接触网动态相互作用1 范围本标准规定了受电弓与架空接触线之间动态相互作用时匹配性能参数测量方法的输出功能和准确度要求。
本标准适用于轨道交通受流系统。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 21561.1—2008 轨道交通机车车辆受电弓特性和试验第1部分：干线机车车辆受电弓（IEC 60494-1：2002，IDT）GB/T 21561.2—2008 轨道交通机车车辆受电弓特性和试验第2部分：地铁和轻轨车辆受电弓（IEC 60494-2：2002，IDT）3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1弓头 collector head受电弓中由框架支承的部件，它包括滑板、弓角并可以有一个悬挂装置。
[GB/T 21561.1—2008，定义3.2.3]3.2接触点 contact point滑板和接触线之间的机械接触点。
3.3弓头工作区域 working area of collector head正常运行时，接触点在滑板上可能的横向和垂向范围。
3.4接触力 contact force受电弓与架空接触网作用的垂直力，是一架受电弓所有接触点的力之和。
3.5平均接触力F m mean force接触力的统计平均值。
3.6静态力 static force在受电弓升弓装置的作用下，弓头向上施加在接触线上的垂直力。
在受电弓升起的同时机车车辆是静止的。
[GB/T 21561.1—2008，定义3.3.5]3.7空气动力 aerodynamic force由于受电弓部件周围的空气流动而作用在受电弓上的附加垂向力。
3.8准静态力 quasi-static force特定速度下静态力和空气动力的总和。
3.9锚段长度 tension length接触网两个下锚固定点之间的距离。
受电弓工作原理受电弓是电力机车、电力动车组和有轨电车等电气牵引车辆上的重要部件，它的作用是通过接触网吸收电能，将电能传输给车辆的牵引电动机，驱动车辆运行。
受电弓的工作原理是基于接触网和受电弓之间的接触和导电，下面将从接触网、受电弓结构和工作过程等方面详细介绍受电弓的工作原理。
接触网是电气牵引车辆供电系统的重要组成部分，它一般由一根或多根导线组成，悬挂在架空设备上，为电气牵引车辆提供电能。
接触网一般由铜、铝等材料制成，具有良好的导电性能和机械强度。
电气牵引车辆行驶时，受电弓通过接触网吸收电能，将电能传输给车辆的牵引电动机，从而驱动车辆运行。
受电弓的结构一般由受电弓支架、受电弓杆、受电弓头、接触板等部件组成。
受电弓支架一般安装在电气牵引车辆的车顶上，通过受电弓杆与受电弓头相连接，受电弓头上安装有接触板。
当电气牵引车辆行驶时，受电弓通过受电弓支架和受电弓杆与接触网保持接触，接触板与接触网之间形成一定的接触压力，从而实现电能的传输。
受电弓的工作原理是基于接触网和受电弓之间的接触和导电。
当电气牵引车辆行驶时，受电弓通过受电弓支架和受电弓杆与接触网保持接触，接触板与接触网之间形成一定的接触压力，从而实现电能的传输。
接触板与接触网之间的接触面积较大，接触压力较大，能够保证良好的导电性能。
受电弓通过接触网吸收电能，将电能传输给车辆的牵引电动机，从而驱动车辆运行。
受电弓的工作过程一般分为接触、牵引和分离三个阶段。
在接触阶段，受电弓通过受电弓支架和受电弓杆与接触网保持接触，接触板与接触网之间形成一定的接触压力，从而实现电能的传输。
在牵引阶段，受电弓吸收电能，将电能传输给车辆的牵引电动机，驱动车辆运行。
在分离阶段，受电弓通过受电弓支架和受电弓杆与接触网分离，完成电能的传输。
总之，受电弓是电气牵引车辆上的重要部件，它通过与接触网保持接触，吸收电能，将电能传输给车辆的牵引电动机，驱动车辆运行。
受电弓的工作原理是基于接触网和受电弓之间的接触和导电，具有良好的导电性能和机械强度。
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。
