弓网系统接触电阻特性

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。

弓网系统动态接触电阻数学模型的研究近年来，社会科学领域的发展及相关技术得到了飞速发展，特别是在电气技术方面，各个学科之间交叉融合，催生出一系列具有里程碑意义的技术发现。

弓网系统动态接触电阻数学模型正是他们中的一个成果。

在此基础上，本文将从原理分析和仿真实验两个方面，阐述该技术的原理、特点及其在相关领域的应用。

一、弓网系统动态接触电阻数学模型的原理弓网系统动态接触电阻数学模型是一种具有特殊功能的数学模型，它可以快速准确模拟系统中出现的动态接触电阻，从而获得更为准确可靠的结果。

其工作原理是在两个或多个连接点中引入多种接触电阻系数，根据不同的物理条件，将这些系数与动态接触电阻的变化规律进行匹配，从而模拟实际系统情况，最终达到精确模拟的效果。

二、弓网系统动态接触电阻数学模型的特点1、可靠性：弓网系统动态接触电阻数学模型既可以快速准确模拟出实际系统中出现的动态接触电阻，同时也可以模拟出系统中不同位置接触电阻的变化。

2、灵活性：弓网系统动态接触电阻数学模型可以根据不同的物理条件，将不同系数与动态接触电阻的变化规律进行匹配，从而模拟不同的实际情况，扩大模型的应用范围。

3、实用性：弓网系统动态接触电阻数学模型既可以用于电气设备的相关设计测试，也可以应用于其他领域，例如：水力学、化学反应动力学等。

三、弓网系统动态接触电阻数学模型的应用弓网系统动态接触电阻数学模型在电气技术领域的应用最为广泛，如电气设备的结构设计与优化、谐波消耗分析、短路特性分析、电气特性测试等。

此外，该模型也可以用于水力学、化学反应动力学等领域，例如：污染物的瞬时传输分析、反应器的温度变化模拟等。

四、仿真实验为了更加深入地了解弓网系统动态接触电阻数学模型，本文通过一系列仿真实验来考察该模型在实际应用中的性能，以更加全面全面地把握。

实验中，利用一台台式计算机，模拟出电路中出现的传导过程，用不同的参数（如电流、压降、电阻等）验证该模型是否可以准确模拟出实际情况，最终得出模型在实际应用中的可靠性。

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。

第２９卷，第３期中国铁道科学ｖ０１．２９Ｎｏ．３２００８年５月ＣＨＩＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳＣＩＥＮＣＥＭａｙ，２００８文章编号：ｌＯＯｌ一４６３２（２００８）０３一ＯＬ０６－０４受电弓与接触网系统电接触特性吴积钦，钱清泉（西南交通大学电气工程学院，四川成都６１００３１）摘要：依据电接触理论对弓网系统电接触特点、接触电阻、稳态热效应及电弧的产生进行分析研究。

结果表明：弓网系统具备固定、滑动及可分离等方面的电接触特性，弓网系统电火花现象与滑板和接触线材料的导电性能密切相关，铜镁接触线与碳滑板２种较高电阻率的材料组合决定了两者的接触电阻比较大，使得滑动接触过程中的电火花现象剧烈。

取流量较大的电动列车在起步或低速运行时，由接触电阻引起的热能有可能导致滑板和接触线局部过热，必要时应采取措施减小弓网接触电阻。

弓网系统电弧对周围环境虽产生电磁干扰，但却能保证电动列车正常取流的连续性。

关键词：弓网系统；电接触特性｝受流，受电弓；接触网中图分类号：Ｕ２２５．１文献标识码：Ａ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［１－３３。

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。

弓网系统电接触的特点根据文献Ｆ４３中的理论可知，弓网系统电接触是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。

列车静止不动时，弓网系统表现为固定电接触，出现的主要现象和问题是接触电阻、接触温升和接触熔焊。

列车运行时，弓网系统具有滑动电接触的特点，除了固定电接触的问题外，还有滑板与接触线之间的摩擦、润滑及磨损等问题。

弓网系统接触区域无论如何加工、打磨以及运行过程中的相互磨损，接触区域在微观上总是呈现凸凹不平，如图１所示。

弓网系统接触电阻特性王万岗;吴广宁;高国强;王波;崔易;李天鸷;杨明明【摘要】针对不同接触压力、牵引电流条件下弓网系统的静态和动态接触电阻进行试验研究.研究结果表明:弓网静态接触时接触电阻随接触压力、牵引电流增大而减小；动态时,接触压力和牵引电流一定的情况下,接触电阻随着列车速度的增加呈现出先增大再减少又增大的趋势,接触电阻随速度变化出现2个极值,说明接触压力与列车运行速度和牵引电流存在着最佳匹配关系.%The static and dynamic contact resistance was studied with different contact pressures and traction currents.rnThe results show that the static contact resistance of pantograph and centenary is decreased when contact pressure andrntraction current increases, and the dynamic contact resistance increases then decreases and at last increases with thernincrease of the locomotive speed at the same contact pressure and traction current. This causes two extremum points torncontact resistance, which shows that there exist best matching among contact force, the locomotive speed and tractionrncurrent.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)010【总页数】8页(P3857-3864)【关键词】弓网系统;电接触;接触电阻;接触压力【作者】王万岗;吴广宁;高国强;王波;崔易;李天鸷;杨明明【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都,610031;成都纺织高等专科学校,四川成都,611731;西南交通大学电气工程学院,四川成都,610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都,610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都,610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都,610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都,610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都,610031【正文语种】中文【中图分类】U225.3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，动车组(电力机车)通过接触网取得电能。

我国高速铁路弓网相互作用特点金柏泉;吴积钦;李岚【摘要】从几何特征、动态性能、材料接口及电接触等方面对京津城际、武广、郑西等高速铁路受电弓与接触网相互作用的特点进行分析.结果表明,高速铁路弓网系统不仅能满足我国铁路互联互通要求,而且高速接触网的几何参数能够与高速列车使用的受电弓相匹配;铜合金接触线和碳滑板的组合能使弓网系统的磨耗量降至最低,且能保证弓网接触点不出现过热;弓网系统的动态性能可以确保高速列车的取流可靠性和取流质量.我国高速铁路弓网系统的性能还可进一步优化.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】4页(P49-52)【关键词】高速铁路;受电弓;接触网;相互作用【作者】金柏泉;吴积钦;李岚【作者单位】铁道部运输局客运专线技术部,北京,100844;西南交通大学电气工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学电气工程学院,四川,成都,610031【正文语种】中文2008年6月24日，使用SSS400+型受电弓的CRH3型动车组在京津城际铁路的运行速度达到了394.3 km/h，创造有轨列车运营速度新纪录；2009年12月9日，使用CX型受电弓的CRH3型动车组在武广高速铁路行驰到394.2 km/h，创造了双车重联情况下的世界高速铁路最高运营速度纪录。

2010年2月6日，郑西高速铁路也顺利投入运营。

实践证明，我国高速铁路的受电弓与接触网系统（简称弓网系统）的可靠性和接触质量能够满足我国高速列车的安全运行需求。

不同类型受电弓与接触网的组合会产生不同的相互作用性能。

结合京津城际、武广、郑西等高速铁路的具体情况，阐述我国高速铁路受电弓与接触网相互作用（简称弓网关系）的几何特征、动态相互作用性能、材料接口及电接触等内容。

1 弓网几何特征我国铁路机车车辆限界为4 800 mm，在接触网标称电压为AC 25 kV情况下，接触线至机车车辆的空气间隙不得小于350 mm，因此，最小接触线高度取为5150 mm。

弓网受流质量主要影响因素浅析随着高速电气化铁路加快建设，弓网受流质量也越来越受到电气化铁路建设和运营人员的重视。

本文分析了接触压力、滑板材质、接触线材质及截面形状对受流质量的影响。

为保证良好的受流质量，滑板和接触导线应具有一定的接触压力。

滑板和接触导线分别属于两个弹性系统——受电弓系统与接触网系统，两个弹性系统相互接触提供了滑板和接触导线之间的接触压力。

接触压力必须符合规律，在一定范围内波动。

受电弓的滑板和接触网导线是电力牵引供电系统中重要的组成元件，滑板和接触线必须满足一定的性能要求，同时要求受电弓滑板材料必须与铜合金接触导线相匹配。

受电弓接触压力滑板接触导线城市轨道交通以电能为驱动力，采用轮轨运转方式，具有安全、快捷、准时、舒适、运量大、无污染、占地少等鲜明的特点，是城市公共交通的一个重要组成部分。

电力机车、电动车辆从接触网接触导线或导电轨受取电流的装置称为受流器，是轨道交通车辆与固定供电装置之间唯一的电连接环节，受流器性能优劣直接影响电力机车或电动车辆的工作状态。

随着机车运行速度的不断提高，对受流器性能的要求也越来越高。

受电弓是受流器中的一种，属于上部受流，与其他受流器相比，具有较好的受流质量。

受电弓安装在机车或动车车顶上，受电弓弓头的滑板与接触线接触，相对滑动，从接触网上取下电流，输送给电力机车，这一过程称之为受流。

受电弓与接触网可靠地接触是保证高速受流的重要条件。

受流质量是指负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度。

影响受流质量的因素很多，下面就接触压力、滑板材料、接触线材质三个主要方面加以分析。

一、弓网接触压力受电弓和接触线之间必须有一定的接触压力，才能保证牵引电流的顺利流通。

弓网实际接触压力由三部分组成：受电弓升弓系统施加于滑板，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，接触悬挂本身存在弹性差异，抬升力不同，运行中上下振动，从而产生交变的动态接触压力；受电弓在运行中受空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的空气电动力，使接触压力增加。