受电弓与接触网系统电接触特性
受电弓——接触网系统电接触特性研究
受电弓——接触网系统电接触特性研究作者：肖晓斌来源：《环球市场》2017年第09期摘要：近年来，弓网系统接触不良导致的接触线断线及材料烧损事故占弓网事故的比例逐年递增，对弓网系统的燃弧与火花现象，专家学者存在不同见解。
随着货物列车重载化及旅客列车高速化的实施，一定要根据电接触理论，进行研究弓网系统电接触特性，对弓网系统运行中合理解释出现的一些现象和事故，提供理论依据来更好的解决这些问题。
弓网系统电弧虽然会产生电磁干扰周围环境，但却能确保电动列车正常取流的连续性。
关键词：弓网系统；接触特性；要点通常在电气列车车顶安装受电弓，电气列车通过接触线与受电弓滑板接触取得电能。
以下所称的弓网系统即是由接触网与受电弓构成的系统，弓网系统是电气列车的受流方式之一，是移动能量消耗设备和固定设备即车辆之间联系的纽带。
在构成电气回路的同时，弓网系统是运行中一定要保持存在接触压力的机械装置。
世界上高速铁路具有代表性的，均是采用弓网系统受流。
由普通速度提高到高速运行时，电气列车的接触网与受电弓的相互作用就会发挥非常重要的作用，这是因为限制列车实现最高速度的重要因素就是电能传输。
1 弓网系统电接触特点相对静止不动时，弓网系统的接触网与受电弓接触区域表现为接触线圆弧面与滑板平面之间的线接触。
无论如何加工、打磨接触部分及运行过程中的相互磨损，从微观上来看总是凸凹不平的，即使有很大的接触压力相互压紧滑板与接触线，实际发生真正接触的也只有少数的点或小面，全部的弓网接触压力实际上就是由这些接触的点或小面提供的。
由于滑板表面和接触线一般都覆盖着一层其它种类的杂质特别是导电不良的氧化膜，因而在实际小面或接触点内，只有少部分的氧化膜被摩擦或者挤压才可以形成电的直接接触，实际上电流只能从这些更小的接触点传输，把实际发生机械接触的点或小面称为接触斑点，接触斑点中那些金属或准金属接触形成的更小面实际传导电流的面称为导电斑点。
2 弓网系统的接触电阻在导电斑点附近由接触线流向滑板的电流发生收缩，使电流流过的有效导电面积减小，路径增加，因而就会存在局部的附加电阻，称为“收缩电阻”。
高速列车供电系统的电气特性分析研究
高速列车供电系统的电气特性分析研究高速列车已经成为现代交通运输中不可或缺的一部分，随着科技的发展，高速列车的速度和运行效率也在不断提高。
在高速列车的运行过程中，供电系统的稳定性和可靠性成为越来越重要的问题，因此，对高速列车供电系统的电气特性进行研究和分析具有重要的理论和实际意义。
一、高速列车供电系统的概述高速列车的供电系统是高速铁路运输中不可或缺的一部分。
高速列车的供电系统包括接触网、架空线、变电所、牵引变流器、动车组等组成。
供电系统能否稳定、可靠地供电，直接影响着高速列车的运行效率及客户体验。
1.接触网高速列车的接触网是一种垂直于铁路轨道的装置，它与列车的受电弓相接触，实现列车对外供电的功能。
一般来说，接触网由接触线和支架组成。
接触线是一条由钢丝绳或电缆制成的杆状物，它的截面积大小以及材质对接触网的供电性能影响较大。
支架则是接触线的支撑设备，负责支撑和固定接触线。
2.架空线架空线也是高速列车的重要组成部分，它是接触网与变电所之间的连接桥梁。
架空线通常由一系列的铁塔及其上的导线或电缆组成，这些铁塔通过埋入地下的钢筋混凝土基础固定。
架空线的电气特性影响着列车受电弓与接触网之间的传输效率。
3.变电所变电所是高速列车供电系统的主要集中发电设备，它将电力从电网输送到接触网，为列车提供驱动能源。
变电所的技术水平和电气特性直接影响着列车供电系统的可靠性和运行效率。
4.牵引变流器高速列车的牵引变流器是列车供电系统的核心设备。
它能够将接触网提供的交流电能转换为列车所需要的直流电能，驱动列车正常运行。
牵引变流器的电气特性包括输出电流、输出电压、输出频率等，它们直接影响着列车的运行速度和效率。
5.动车组动车组是高速列车的主要运行设备，它的设计和性能也与列车的供电系统密切相关。
动车组的电气特性包括电气驱动系统的设计、功率特性、能量回收等方面，这些因素直接影响着列车的运行效率和能源利用率。
二、高速列车供电系统的电气特性分析高速列车供电系统的电气特性研究涉及到多个方面，包括电力系统的稳定性、能量回收和能源利用效率、电气设备的先进性和可靠性等。
受电弓与接触网电接触特性
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。
弓网系统(标准与规范)
SWJTU
受电弓——接触网系统
什么是标准
20 Jul 2008 Page 2
接触网研究室
系统综述 受电弓 接触网 弓网电接触 测量与评价 标准与规范
（2）国际标准化组织（ISO）给标准所作的 定义，即：“标准是由各方根据科学技术成就
与先进经验，共同合作起草、一致或基本上同
意的技术规范或其他公开文件，其目的在于促 进最佳的公众利益，并由标准化团体批准”
SWJTU
受电弓——接触网系统
与接触网相关的中国标准
20 Jul 2008 Page 8
接触网研究室
系统综述 受电弓 接触网 弓网电接触 测量与评价 标准与规范
设计方面
《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2005) 2005-04-25发布 《铁路枢纽电力牵引供电设计规范》(TB10076—2000) 2000-12-21 发布 《铁路电力牵引供电隧道内接触网设计规范》(TB10075—2000) 2000-12-21发布 《新建时速200km客货共线铁路设计暂行规定》 2005-04-25发布 《新建时速200～250km客运专线铁路设计暂行规定》 《京沪高速铁路设计暂行规定》（上、下） 2004-12-30发布
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受电弓——接触网系统
标准、规范、规程的区别与联系
20 Jul 2008 Page 7
接触网研究室
系统综述 受电弓 接触网 弓网电接触 测量与评价 标准与规范
随着与国际惯例的逐步接轨，标准、规范、规程在
使用中逐步发生着变化。例如：近年来，卫生部门把
一些涉及技术规定的、具有一定强制性约束力的规范 性文件，统一冠名为“技术规范”或“规范”，以区 别于自愿用或推荐性的标准等 工程建设标准化工作中，尚没有要求进一步规范这 三个术语的使用
高速铁路牵引供电系统—高速铁路受电弓
• （1）具有很高的安全性 • （2）具有良好的受流性能 • （3）应采用状态维修，减少维修带来的干扰 • （4）具有较高的可靠性和较长的使用寿命
高速铁路的受流技术及其评价
高速铁路接触网—受电弓受流系统的新特点
• 3、高速受电弓的特性
• （1）小的静态抬升力差 • （2）较小的归算质量 • （3）良好的跟随特性 • （4）大的横向刚度 • （5）良好的气动力外型和气流调整装置 • （6）与接触导线摩擦性能相匹配的滑板材料及钛合金材料 • （7）具有紧急降弓控制系统
综合接地的必要性
• 钢轨铺设于地面上，与地不良绝缘，存在对地漏 泄电阻。对于普速电气化铁路，钢轨对地漏泄电 阻较低，列车牵引电流也不大，正常运行时，钢 轨电位不高，将钢轨作为地线用于某些沿线设备 接地，一般不会引发设备和人身安全问题。必要 时才增设小型地网。
综合接地的必要性
• 高速铁路（与既有线不同）的一些特征： • （1）列车牵引电流大 • （2）牵引网短路电流大 • （3）钢轨对地漏泄电阻高
• 评价弓网受流质量从以下七方面考虑：
• 1、弓网间动态接触压力 • 2、接触导线最大垂直振幅 • 3、接触导线的抬升量 • 4、离线 • 5、硬点 • 6、接触网的静态弹性差异系数 • 7、接触导线弯曲应力
高速铁路的受流技术及其评价
接触网-受电弓系统的受流质量评价
• 接触网—受电弓系统的受流质量与接触网和受电 弓的匹配性能有很大关系。
高速铁路牵引供电系统
高速铁路受电弓
高速铁路受电弓
高速列车电力牵引受流的主要特点
• 1、接触网（与受电弓）的波动特性。 • 2、高速列车在高速运行时所受的空气阻力较常
速列车大得多，空气动态力也是影响高速受流的 一个重要因素。 • 3、受电弓从接触网大功率受流问题。
受电弓与接触网相互作用综述
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。
浅析接触网弹性与受电弓相互关系及改进措施
Ｑａ 一受电 弓压力的动力分力 ； Ｑ 一 受电弓压力 的空气动力分力 ； ｋ 受电 弓与接触线 间的接 触压力 成为衡 量 取流质量 的标准 。 可见 ， 保持机车受电弓与接触 线间的正 常工作压力使其变化越小 ，对受 电弓 取流越有利 ，因此运行中的接触 网应具有 良好 的弹性 和稳定性 ， 以便在气象条件变化时 ， 受电 弓沿接触线 滑行不 出现上下振动 ， 保持 受电弓 与接触线间 的正 常工作压力 ，保证受 电弓从接 触线下正常取流 。充分说明了接触 网弹性 和电 力机车 和受 电弓之间 的密切联系是保证 机车安 全、 可靠 、 高速运行 的条件 。 ２受 电弓性能对接触 网的影响 受流器分为 ： 受电弓受流器 、 弓形受 流器 、 杆形受 流器 、 侧面受流器和轨道式受流器。 受电 弓受 流质量最好 ，形状为倒三角形 ，弓可以升 降，广泛应用 于电气化铁路高速干线 大功率电 力 机车上 。如神朔铁路 Ｓ ４ Ｓ Ｂ电力机车上 ， 受电 弓有静态特性 和动态特性 ，受电弓的工 作特点 靠滑动接触受 流，基本要求是滑板与接 触导线 有保持可靠 的电接触 ， 同时磨损要小 。 为此必须 保证 受电弓滑板 与接触导线间有一定 的接触压 力（ 压力 ） 电 弓的受流性 能在很 大程度 上 互 ， 受 决定 于滑板 与接触导线问 的接触压力。接触压 力过大， 将使机械磨损增加 ， 甚至造成滑板局部 拉槽 ，进而造成接触导线跳拉弧。接触 压力过 小， 将引起接触 电阻增 大 ， 使功率损 耗增Ｊ （ ＝ Ｊ Ｐ ｎ ｒ） Ｒ， 同时还 容易产生 离线 和电弧 ， 因此为 了保 证可靠 受流 ， 电弓的结构应能保证其滑板在 受 工作高度范围内具有不变 的、大小合适的接触 压力 。 在静止状态下 ， 接触 压力与受 电弓高度 的 关系 。 为受电弓的静态特性 。 称 受电弓活动关节处有摩擦力存在。因此受 电弓上升下 降时特性 曲线不 同。 电弓上升时 ， 受 摩擦 力 Ｆ 将 阻止其上升 ， ｘ 使接触压力减小 。受 电弓下降时摩擦力 又阻止其下降 。从而使接触 压力 增 大 。两 条 特 性 曲线 间 相 差 约 为 两 倍 的摩 擦力 。为了减少受 电弓在工作过程 中接触压力 的变化， 采取措施减小摩擦力 。机车运行时 ， 受 电弓将 随着接触线高度变化而上下运动 ，其接 触压力不仅 和受电弓性能有关 ，而且和接触 网 结构 、 性能也有很 大关 系。 就受电弓而言 。接触 压力不仅 与静态 压力 有关。而且与受电弓上下运行 时惯性力（ 即受电 弓的动态特性） 也有关 。因此 ， 在保证一定 的机
电气化铁道弓网受流性能试验方法和评定标准
电气化铁道弓网受流性能试验方法和评定标准（讨论稿）1、应用范围本标准规定了电力机车（包括动车组）受电弓―接触网系统受流性能试验的方法和评定标准。
本标准适应于速度120km/h以上的单臂受电弓和干线接触网的弓网受流性能试验。
2、评定指标2．1 本标准所列各项试验评定指标均按试验速度等级给出界限值，在界限范围内为“合格”；超出界限值为“不合格”。
2．2弓网受流性能评定项目弓网接触压力、离线率、受电弓滑板振幅、接触导线抬升量、硬点、冲击加速度。
2．3 评定项目定义、术语、符号和指标2．3．1 弓网间动态接触压力定义：指受电弓滑板与接触导线间的垂向接触力。
此接触力包括所有接触点的垂向力总和。
术语和符号：F max――分析区段内实际最大接触压力，单位：NF min――分析区段内实际最小接触压力, 单位：Nσ――分析区段内接触压力标准差，单位：NF m――分析区段内接触压力的平均值，单位：NF maxs――分析区段内接触压力的统计最大值，F maxs=F m+3σ, 单位：NF mins――分析区段内接触压力的统计最小值，F mins=F m-3σ, 单位：N分析区段一般定义为一个跨距。
2．3．2 离线定义：指受电弓滑板脱离接触导线的时间。
术语和符号：T max――分析区段内最大一次离线的时间，单位：ms――分析区段内的离线率。
区段内离线之和与运行时间的比率，单位：％评定指标：(%)2．3．3 受电弓滑板振动幅度定义：指受电弓滑板在一个跨距内的振动幅度，即上下振动的范围，一般用2倍振幅表示。
术语和符号2A=H max-H min，跨距内滑板振动幅度H max—跨距内受电弓滑板的最大高度H min—跨距内受电弓滑板的最低高度2A 受接触网的安装尺寸影响，2A越小，受电弓运动轨迹越平滑，受流质量越好。
说明：对于单臂受电弓 CLOSE 方向指受电弓拐臂与前进方向一致 OPEN 方向指受电弓拐臂与前进方向相反。
2．3．4 接触导线抬升量定义：指受电弓经过时，接触导线的最大抬升量，用H 表示。
受电弓与接触网系统电接触特性
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。
电力机车受电弓滑板的现状及发展趋势2(1)
电力机车受电弓滑板的现状及发展趋势2(1)电力机车受电弓滑板的现状及发展趋势文摘：总结了影响电力机车受电弓滑板使用寿命的主要原因，阐述了国内几种不同材质滑板的特点及应用，分析了受电弓滑板的发展趋势，指出碳基复合材料是未来电力机车滑动集电材料的主要发展方向。
关键词：电力机车；受电弓滑板；高速受流；磨损；材料受电弓滑板是电力机车的重要集电器。
安装在受电弓顶部，与接触线直接接触。
在滑动状态下，从接触线获得100-1000a电流，为机车供电。
随着列车运行速度的不断提高，对受电弓滑板的综合性能提出了越来越高的要求。
列车高速运行时，一方面，滑板表面摩擦产生的热量大大增加，导致滑板表面温度升高，滑板表面状况恶化；另一方面，当受电弓滑板在接触线上遇到“硬点”（分段绝缘子等）时，会产生阶跃冲击，导致瞬时离线电弧，接触点温度高达3000℃以上，导致接触点软化甚至熔化，严重烧蚀，滑板的表面质量下降，摩擦系数增加，磨损加剧，因此对其材料性能有非常严格的要求。
滑板一般应满足以下性能：良好的导电性；抑制离线电弧产生和电弧燃烧；耐磨性好；足够的力量；对自然环境适应性强；电阻率和接触电阻小；易于实现轻量化、标准化，对接触网导线损伤小，价格低廉。
1.滑板的主要磨损形式滑板在滑动中从接触网导线上获得电流，与接触网导线构成了一对机械与电气耦合的特殊摩擦副，这种摩擦副中主要存在着两种性质的磨损―机械磨损与电气磨损。
（1）机械磨损磨损是由接触线滑动或接触线与滑板之间的磨损引起的。
摩擦是一种能量转换过程，具有物理、化学、电化学等复杂现象。
它包括摩擦副材料与周围介质之间的相互作用、表面材料的转移等。
摩擦导致磨损。
在压力作用下，相互接触的两物体表面因为摩擦，接触点产生瞬时高温，引起两特体发生粘着，相互移动时又将被剪切断开，使两物体发生滑溜。
摩擦就是粘着与剪断交替进行的跃动式过程。
摩擦时粘着点的形成和破坏导致磨损。
摩擦表面有磨粒磨损痕迹，出现薄片状磨屑，在摩擦过程中加剧磨损。
受电弓与接触网电接触特性
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。
高速铁路设备系列介绍之十四——如何保持电力接触网与受电弓亲密接触
高速铁路设备系列介绍之十四——如何保持电力接触网与受电弓亲密接触：在列车运行过程中，总希望受电弓与接触线能够始终保持亲密接触。
从原理上来说，弓网关系最好的情况莫过于让电流从接触网可靠稳定的“漏”到受电弓上，所以受电弓升起的时候“电弓与电网的接触位置发生漏电”的担心是不必要的。
而应该避免的是受电弓和机车连接的支撑绝缘子漏电，一般是由于绝缘子污浊导致，俗称车顶“放炮”，会影响机车的正常运用。
受电弓是靠一定的抬升力让滑板与接触线保持接触的。
列车高速运行时受电弓的滑板就像一个小小的飞机机翼似的，受气流的作用也会产生一个动态的抬升力，抬升力随列车运行速度升高而增大。
在列车运行时，接触线在受电弓抬升力的作用下发生上下振动，振动波向前传播，这就给受电弓和接触线保持良好的接触带来了困难。
受电弓前进的速度和接触线波动的传播速度越接近，受电弓和接触线就越容易失去接触。
受电弓与接触线脱离失去接触的现象称作“离线”。
离线是绝对不受欢迎的。
由于高速列车的受电弓从接触线获取的电流值很大，离线时产生的电弧(就像我们在家中拔出电线插头时会产生电火花一样)会加快受电弓滑板和接触线的磨耗，引起电磁干扰，同时还伴随着噪声污染。
离线发生的次数越多，时间越长，表明受流质量越差。
所以，一般用“离线率”来评价列车受流质量的好坏。
离线率用离线时间占列车区间运行时间的百分比来表示。
例如，京津城际铁路要求离线率低于0.14%，离线时间小于100毫秒。
如何才能降低离线率呢？在接触悬挂方式已定的情况下，要从接触线和受电弓两方面进行努力。
接触线的波动传播速度和列车速度越接近就越容易发生离线。
因此，我们可以提高接触线的波动传播速度，尽量让它远远地“躲开”列车速度，就可以大幅度降低离线率了。
波动传播速度要“躲”得多远才好呢？经验表明，列车速度与波动传播速度的比值在0.6～0.7之间，就可以保证良好的受流质量。
例如，京津城际铁路的列车时速为350公里时，接触线波动传播速度为569公里/小时，两者的比值为0.62，满足受流质量的要求。
高速铁路受电弓的工作原理
高速铁路受电弓的工作原理高速铁路是现代交通运输的重要组成部分，而受电弓则是高速铁路电气化运行的关键设备之一。
本文将详细介绍高速铁路受电弓的工作原理，包括其结构和工作过程。
一、受电弓的结构受电弓是连接高速列车与电气化轨道之间的设备，其主要功能是将供电的电能传递给列车，以供列车运行和提供各种系统设备的用电。
受电弓一般由触网机构和牵引机构两部分组成。
1. 触网机构：触网机构是受电弓的上部组成部分，主要由集电弓头、上、下弓臂、弓柱等构件组成。
集电弓头是受电弓的前端，用于与接触线进行接触并传递电能。
上、下弓臂通过铰接装置连接在一起，可以调节受电弓的接触线高度。
弓柱则是支撑和固定受电弓的结构。
2. 牵引机构：牵引机构是受电弓的下部组成部分，主要由电机、传动装置和控制系统等构件组成。
电机通过传动装置产生牵引力，使受电弓能够顺利连接到接触线上，实现电能的传递。
控制系统则负责控制牵引机构的运行，使受电弓能够根据列车的运行状态进行自动调节和控制。
二、受电弓的工作过程高速铁路受电弓的工作过程主要包括以下几个步骤：接触、传递电能和牵引。
1. 接触：在列车行驶过程中，受电弓的集电弓头与接触线建立接触。
当列车靠近接触线时，集电弓头会先碰触到接触线，然后通过弓臂的调节使受电弓与接触线保持良好的接触状态。
接触线上的电能随即传递到受电弓上。
2. 传递电能：在接触建立后，供电系统会将电能通过接触线传递到受电弓上。
通过受电弓的导电装置，电能会进一步传递到列车的牵引机构上。
牵引机构将电能转化为机械能，驱动列车运行。
3. 牵引：通过受电弓传递的电能，列车的牵引机构可以产生足够的牵引力，以推动列车行驶。
在列车运行过程中，受电弓会始终保持与接触线的良好接触状态，以确保稳定的电能传递。
受电弓的工作原理是依靠牵引机构和接触线之间的物理连接，通过电能的传递实现列车的动力供应。
由于高速铁路列车的运行速度较快，受电弓的工作要求也较高，需要确保在高速行驶中牵引力的稳定和可靠传递。
受电弓_接触网系统动力学模型及特性_梅桂明
d dt
TL -
TL = QT
( 1)
得到框架的微分方程 f 1 (T)T¨ + f 2 (T)T2 + f 3 (T)T+ f 4 (T) si gn(T) +
f 5 (T,T) = f 6 (T)¨zL
Abstract: Fo r t he civi l C H160-0 sim ple stit ched ca tena ry o n t he high-speed railw ay a nd SS7 pantog raph, the fi nit e elem ent model of the catena ry is sep up. The natural f requency and the cor respo nding mo de are calculat ed and t he equatio n of th e vibratio n is educed. The no nlinea r dynami cal di ff erentia l equati on of the pantog raph is li st. By t he Taylo r series, the no nlinea r model is li nea ri zed and the equiv alent pa ram eters o f the f ram e o f the panto graph a re g ai ned. T he v ertical coupling dy namic m odel of the pant og raph /ca tena ry syst em is establi shed. Based on the linea r m odel and the nonli near model of the pantog raph, the com puta tio n a nd the compari so n of the si mulatio n on the dy namic characteri sti c of the pant og raph /cat enary syst em a re co me out w ith the vibrati ng respo nses of the locomo tive a nd t rack taken i nt o co nsidera tion. Key words: pantog raph; cat enary; coupli ng; dy namics; nonli near; linea ri za tion Author resume: M EI Gui-mi ng ( 1974-) , male, a docto ral st udent of Sout hwest Jiao to ng Univ ersi ty , eng ag ed i n the study o f dy namics o f the pantog raph /cat enary syst em.
弓网系统
新干线于1964年10月1日，东京奥运前夕开始通车营运， 第一条路线是连结东京与新大阪之间的东海道新干线
Page 7
1. 弓网系统综述
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SWJTU OCS
2009.06.16
PS200A型受电弓
双臂菱形 下臂交叉 弹簧上升 空气下降 铜基粉末冶金滑板
1. 弓网系统综述
带弹性组合吊弦的复链形接触网
0,7
0,6
Re 250
0,
10 %
5
u = ((emax- emin) / (emax+ emin)) * 100 %
0,4
Re 330
0,3
8%
Spt 1 2 3 4 5 6 7 Spt
吊弦处
2. 弓网系统的振动特性
Page 37
Fc
MH H
KH,CH,BH
meq E
KF,CF,BF
Fc0
SWJTU OCS
弓网系统的振动特性与接触网弹性有关的因素接触网的弹性单位垂直作用力引起的接触线抬升与跨距成正比与接触线和承力索的张力之和成反比page33弹性沿跨距的一致性用接触网的弹性不均匀程度表示弹性及弹性不均匀度与接触线截面线索张力接触网跨距结构高度预弛度及有无弹性吊索有关与接触网施工精度有关swjtuocs200906162
TSG1(1978)
M7(6Y2)
AM51BU(6G)
受
电
AM51UF(8K)
弓
LV-2600(6K)
TSG3(1993)
DSA系列(200、250)(Stemmann-Technik)
8WL0系列(6YH69、SSS400+)(Siemens+Schunk)
电气化铁道受电弓-接触网系统受流特性研究的开题报告
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。
接触网与受电弓
接触网与受电弓1概述接触网与受电弓是一个整体，在接触网的研究中受电弓是不可抛弃的；受电弓不得离开接触网。
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。
为了尽量减少接触线和受电弓滑板的磨损，应提出接触线和受电弓滑板的要求，在受电弓和接触网的设计中应予以考虑。
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。
受电弓与接触网相互作用的基本要求是：由于受电弓在运行过程中相对于接触网横向移动，受电弓头部必须始终超过接触线的最不利位置，因此只有在运行过程中接触线不离开受电弓头部的工作范围时，系统才能顺利运行。
在正常运行期间，接触线在滑板上的滑动是最重要的。
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对业主立案法团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。
接触线充当接触滑轨，确保电能不间断地传输到车辆受电弓。
为了使受电弓滑板均匀磨损，接触线与受电弓中心线呈之字形或S形相交字形布置。
由于铜或铜合金具有较高的导电性、硬度以及耐温度变化和耐腐蚀的能力，冷拔电解铜和铜合金已成为世界各地使用的导体材料。
暴露在空气中的铜表面形成一层坚硬的氧化层，可以导电，不会阻止电流的流动。
这就是为什么铜比铝更适合滑动接触。
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。
接触线被滑动受电弓磨损。
此外，受电弓和接触线之间接触所用材料的组合也会影响这些零件的磨损率。
铜接触线和碳滑板的组合将磨损率降至最低。
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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
小 ，因而 出现局部 的 附加 电阻 ，称 为 “ 收缩 电阻” 。 电流通过 接触 区域 时还会 遇 到准金 属接触 ，电子通 过极 薄 的膜时 还会 遇到 另一 附加 电阻 ，称 为 “ 电 膜
即使 滑板 和接 触线之 问具 有很 大 的接 触力 ，在 接 触区域 也 只有少数 的点 （ 面 ）实 际发 生 了真正 小
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 。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
通过 相对 静止 的 弓 网接 触点 获取 电能 。由于接触 电 阻 的存在 ，当 电流通 过 接 触 点 时必 然 产 生 焦 耳热 ，
触 电阻可 用下 式计算 ：
Ｒ 一 ４ｌ＋ ｐ
以
＋ 尺ｆ
式 中 ：尺 为单个 导 电斑 点 的接 触 电阻 ；Ｒ 为单 个 导 电斑 点 的表 面 膜 电阻 ；ｌ ，１ 分别 为接 触 线 和滑 Ｄ ０ ２ 板材料 的 电阻率 ；以为 单个导 电斑 点 的半径 。 如 果 通 过导 电斑 点 的 电 流 增 大 或 接 触 电 阻增
鏖 — ｛１Ｉ — — ｊ｛ — — ～— Ｉｊ 一 ｌ１
图 １ 接触区域放大图 图 ２ 电流 收缩现象 图
通 常把 实际发 生机 械接 触 的小 面称 为 “ 接触斑
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
ＶＯ１ ９ Ｎ Ｏ ．２ ．３
Ｍａ ｙ， ２ ０ ０８
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 摘 ６０ ３ ） １ ０ １
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
收稿 日期 ：２０ —５２ ；修订 日期 ：２ ０—３０ ０ ７０—０ ０ ８０ —５
阻” 。这 两部分 附加 电阻在 电路 上 是 串联 的 ，相 加
作 者 简介 ：吴 积 钦 （９ ６ 一 ，男 ，河 南 驻 马店 人 ，高 级 工 程 师 ，博 士研 究 生 。 Ｉ６ ）
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凸凹不平 ，如图 １所示 。
点” ，接 触斑 点 中那 些形 成 金 属 或 准金 属 接 触 的更
小 面 （ 际 传导 电流 的面 ）称为 “ 统 的接 触 电阻
由接 触线 流 向滑板 的 电流在导 电斑 点附 近发生
收缩 ，使 电 流 流 过 的路 径 增 加 ，有 效 导 电 面积 减
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 ：Ｕ２ ５ １ ２ ． 文献 标 识 码 ：Ａ
第 ３期
受电 弓与接触 网系统 电接触特性
１７ Ｏ
后 的总 电阻构成 弓网 系统 的接 触 电阻 。 接触 电阻是 表 征 弓网电接 触特 征 的参 数 ，对 于 弓网系统 点状接 触 的粗糙 表 面 ，每 个导 电斑 点 的接
３ 弓网系统 电接触稳态热效应
电动列 车停 车时 ，其 内部 附属设 备 的运 转仍 需
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
的接触 ，这 些实 际接触 的点 （ 面 ）承受着 全部 的 小
弓 网接触 力 。由于接触 线表 面一般 都覆 盖着 导 电不
良的氧 化 膜 或 其 他 种 类 的 杂 质 ，在 实 际接 触 小 面
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第２卷， ３ ９ 第 期
２ ００ ８年 ５月
文 章 编 号 ：１ ０～６ ２ （０ ８ ３０ ０ —４ ０ １４ ３ ２０ ）０ —１６０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＴ ＮＡ ＲＡＴ ＡＹ ＩＷ ＳＣＴ ＥＮＣＥ
据。
内 ，只有 少 部分氧 化膜 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所示 。
１ 弓 网系 统 电接 触 的特 点
根 据文献 ［］ 中 的理论 可 知 ，弓 网系 统 电接 ４
触 是指滑 板 与接触 线相 互接 触并通 过接 触界 面实 现