(优选)受电弓与接触网系统
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。
受电弓与接触网系统电接触特性
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
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。
受电弓与接触网
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。
受电弓与接触网系统
1. 受电弓
与受电弓相关的部分标准
UIC 608
国际通用受电弓
UIC 794
欧洲高速铁路网受电弓与接触网相互作用
EN 50206-1 干线车辆受电弓特性与测试 （TB/T 1456）
EN 50206-2 地铁和轻轨车辆受电弓特性与测试
1. 受电弓
对受电弓的基本要求
不可能为了特定接触网单纯设计受电弓 受电弓的基本特性应适合于规定的应用范围
受电弓的上部工作位置高度 受电弓的下部工作位置高度 受电弓的工作范围 动态包络线 伸展包络高度 电气间隙 接触线高度最小值 接触线高度最大值 接触线高度最小设计值
HCWd,max 接触线高度最大设计值
HCWnom DA1
标称接触线高度
超过最小接触线高度的设计偏差 a1 轨道的垂直误差 a2 接触线向下的安装误差 a3 接触线向下的动态位移 a4 导体温度和冰负载的影响
京津城际
568.7 0.615 0.237 0.467 1.970 206.6 1.50/1.36
武广高速
536.7 0.653 0.210 0.426 2.029 216.0 1.51/1.37
郑西高速
523.1 0.669 0.198 0.444 2.242 201.4 1.52/1.38
3. 弓网动态相互作用
力学系统能维持振动，必须具有弹性和惯性。由于弹性，系统偏 离其平衡位置时产生回复力，促使系统返回原来位置；由于惯性， 系统在返回平衡位置的过程中积累了动能，使系统越过平衡位置向 另一侧运动。由于弹性和惯性的相互影响，才造成系统的振动
描述振动的量：位移、速度、加速度等 弓网系统的振动为随机振动——只能用数理统计的方法加以研究
Fm
接触网与受电弓简述
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。
受电弓与接触网系统电接触特性初探
接触网是一 种利用支柱和腕臂将承 力索及 接触线悬挂在
接触线具体的磨损 隋况是决定这一部件使用寿命 的关键
铁路上方来将 电流输 送给牵 引车辆 的设 备 ，这种设备具有以 性因素 。从接触网设备的运 行过程来看 ，接触线及滑板 材质 的
下几点优势 ：尺 寸合适 ，方便车辆运行 ；运维方式简单等 。高速 选择是影响接触线磨损率的主要 因素 ，从现有研究成果来分
【关键 词 】接 触 网；弓网系统 ；电接 触 ；接触 电阻；电火花
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｃａｔｅｎａｒｙ；ｐａ ｎｔｏｇｒａｐｈ－ｏｃｓ ｓｙ ｓｔｅｍ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔ；ｃｏｎｔａｃｔｒｅｓｉｓｔａ ｎｃｅ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐａｒｋ
【中图 分 类 号 ］Ｕ２２５
【文 献 标 志 码 ＩＡ
２接 触网设备
来布置接触线能最大程度避免故障的产生 。 铜 和铜 合金都属 于常 见的导线材料 ，由于接触 网设备的
应 用环境比较 复杂 ，部分部件长 期暴露在空气 中 ，因此 ，能 与 空气发生氧 化作用产 生一层氧化膜 的铜就成 了首选 的材料 。 在选用铜 作为导线材 料之后 ，为了更进 一步保证 这种材 料适 用于接 触网设备 ，还会视情况添加一定的银或镁合金添加剂 来进行相应的处理。
碳 滑板 与铜接触线是 目前为止最有效的材料 组合 ，但这 种材 质的滑板同样存在着导 电性较差 的缺 点 ，因此 ，在具体材 料选取 的过 程中 ，依 然要 结合 多项因素来进行分析 ，尽量保 证 这 ２种器件能满足系统运行的需求。
５ 电接触
想要计算 接触 电阻就必须知道滑板和接触线具体 的电阻 率 ，这也是 选取合适 的材质如此 重要 的原 因 ，其次 ，容纳 电流 通过 的导电斑 点的半径也是影响接触电阻的参数之一 。知道 膜 电阻 的大小就可 以计算整 个系统的接触 电阻 。由电流 电压 电阻 的物 理关 系可以知道 ，电流或者 电阻任意一个值 的增大 都会导致 电压 的升 高 ，接触面的温度也会随着 电压的升 高而 升高 ，极端情况下就会导致滑板和接触线产生损耗。
受电弓工作原理
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。
2高速接触网弓网关系
3 接触网和受电弓的相互作用
2020/11/27
3 接触网和受电弓的相互作用
弓网接触压力与运行速度的关系曲线
2020/11/27
3 接触网和受电弓的相互作用
2020/11/27
3 接触网和受电弓的相互作用
2020/11/27
3 接触网和受电弓的相互作用
2020/11/27
动态因素
受电弓的跟随特性
与受电弓工作高度有关
受电弓的空气动力特性与 受电弓数量及间距有关
2020/11/27
2 高速接触网的振动特性
2020/11/27
2 高速接触网的振动特性
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2 高速接触网的振动特性
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2 高速接触网的振动特性
2020/11/27
2 高速接触网的振动特性
所谓受电弓的归算质量，就是把整个活架式的受电弓 归算到接触线高度的一个质量，它与受电弓弓头具有相等 的垂直加速度。归算质量不是一个常数，与受电弓的升高 程度有关。
2020/11/27
3 接触网和受电弓的相互作用
2020/11/27
3 接触网和受电弓的相互作用
2020/11/27
3 接触网和受电弓的相互作用
高速受流技术是高速电气化铁路关键技术之一。
弓网关系强调接触网与受电弓是一个整体，研究弓网关系就 是研究两者间的相互作用。
2020/11/27
1 弓网关系的主要问题
振动系统 移动负荷 动态接触
2020/11/27
1 弓网关系的主要问题
2020/11/27
1 弓网关系的主要问题
2020/11/27
1 弓网关系的主要问题
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。
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。
受电弓—接触网系统动力学研究
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
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
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。
接触网与受电弓
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
高速铁路设备系列介绍之十三——电力接触网与受电弓
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。
受电弓-接触网系统
世界受电弓介绍
世界著名的受电弓
德国——STEMMANN-TECHNIK 单臂式受电弓 型号 DSA150, DSA200 和DSA250 由 STEMMANN-TECHNIK 生产。 DSA350SEK, DSA350G, DSA380D 和 DSA380F，STEMMANN-TECHNIK 股份 有限公司是 Bombardier 的贸易伙伴。
滑板形式
悬挂形式
圆弹簧 ——直线作用 ——斜线作用 板簧 橡胶 ——直线作用 ——扭转作用
单滑板 整体双滑板 分体双滑板
单滑板＋直线弹簧
整体双滑板＋橡胶扭簧
整体双滑板＋斜弹簧
分体双弓头＋板簧
四连杆结构 ——一个自由度
框架
Fc MH KH,CH,BH meq KF,CF,BF E Fc0 ZE ZL H ZH
1.75
升弓高度(m)
1.50
1.25
(0.575,1.23)
1.00
0.75
0.50 0.570
0.575
0.580
0.585
0.590
0.595
0.600
弓头 纵 向偏移量(m)
静态接 触压力
动力学性能基本要求
弓头跟随性好 动态响应快 阻尼合理 受空气影响小 噪音小
质量小
弓头结构
接触网由电气化局和各勘测设计进行设计和施 工，基本上不考虑受电弓的影响 受电弓由电力机车厂设计和制造，不考虑接触 网的影响 速度160km/h以上均采用进口受电弓，提速线 上的接触网均采用进口接触线。 武汉——广州的提速线因采用国产接触网，因 接触线存在严重的表面不平顺，导致无法验收 通车使用
接触网与受电弓
• 垂直式： • 亦可称成“T”字形（亦叫作翼形）集电弓， 其低风阻的特性特别适合高速行驶，以减 少行车时的噪音。所以此款集电弓主要用 于高速铁路车辆。 • 石津式： • 日本冈山电气轨道的第六代社长，石津龙 辅1951年发明，又称为“冈电式”、“冈 轨式”。
• 动作原理 • （1）升弓：压缩空气经 电空阀均匀进入传动气缸， 气缸活塞压缩气缸内的降 弓弹簧，此时升弓弹簧使 下臂杆转动，抬起上框架 和滑板，受电弓匀速上升， 在接近接触线时有一缓慢 停滞，然后迅速接触接触 线。升弓时间正常5-8s。
• 地铁会展中心站贴 出公告，告知乘客 4号线停止服务。
事故原因分析
• 地铁接触网是沿地铁轨道布置的特殊输电线路系 统，电客车通过受电弓与接触线滑动接触取得电 能，供地铁列车牵引电机及列车照明、控制系统， 一旦发生故障将直接影响行车组织。此次事故发 生时，受损坏位置恰好为两处接触网锚段交界处， 因此受损处损坏后受影响范围较大。为防止在抢 修过程中事故进一步扩大，维修人员需到现场将 两端线索临时固定，再将电客车拖离故障点后， 对此区间接触网进行抢修，所以抢修时间也会较 长。
• （2）降弓：传动气缸 内压缩空气经受电弓 缓冲阀迅速排向大气， 在降弓弹簧作用下， 克服升弓弹簧的作用 力，使受电弓迅速下 降，脱离接触网。
• 受电弓动作原理过程：电空阀得电——压 缩空气进入 缓冲阀气室——压缩空气进入 传动气缸——活塞压缩降弓弹簧——转臂 约束力解除——下臂杆和推杆作顺时针转 动——铰链上移——弓头 升起 • 降弓动作原理过程：电空阀失电——传动 气缸的气 体排出——降弓弹簧作用——带 动转臂——降弓
• 受电弓分为四大类：双臂 式，单臂式，垂直式和石 津式。 • 双臂式 • 双臂式集电弓乃最传统的 集电弓，亦可称“菱”形 集电弓，因其形状为菱形。 但现因保养成本较高，加 上故障时有扯断电车线的 风险，部分新出厂的铁路 车辆，已改用单臂式集电 弓；
受电弓与接触网系统的动态相互作用
力学系统能维持振动，必须具有弹性和惯性。由于弹性，系
统偏离其平衡位置时产生回复力，促使系统返回原来位置；
由于惯性，系统在返回平衡位置的过程中积累了动能，使系 统越过平衡位置向另一侧运动。由于弹性和惯性的相互影响
，才造成系统的振动。
描述振动的量：位移、速度、加速度等
正常运行条件及最大跨距 u < 2.0 * b u < 1.5 * b 带抬升限位功能
弓网动态相互作用的测量
测量内容:
1、弓网接触力
2、接触线抬升力 3、电弧 4、运行工况:列车的速度、位置 5、环境条件：温度、湿度、日照强度、风、隧道等等
6、测试配置：受电弓的参数、接触网类型
弓网动态相互作用的测量要求----接触力
EN50119关于弓网接触力的范围
Fmax ≥ Fm＋3s，Fm－3s＞ 0，将F=0称为弓网离线
电流制式
AC AC
列车速度(km/h)
≤200 ＞200
接触力(N)
300 350 ＞0 ＞0
DC
DC
≤200
＞200
300
400
＞0
＞0
定位点的抬升
b——无限位抬升量 u——最大运营抬升量 s——受电弓摆动量
弓网系统的振动为随机振动——只能用数理统计的方法加以 研究
接触网的振动
L SA
x mD1 k D1 mD1 mD2
B EIB
mD2
A EIA
k T1 mAT1
Dropper
Tower
k TW mATW
Support wire
SA
SB
k DP mBTW
Contact wire
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磨耗
（4）接触点集流量
接触点温度
构建一个新的弓网系统
弓网关系 技术规范 几何特性 动态性能 材料组合
集流量
用户需求
运营管理
弓网系统设计
动态验收
接触网施工设计
静态验收
施工（测量、预配、安装、调整）
本专题的主要内容
1. 受电弓 2. 弓网几何特性 3. 弓网动态相互作用 4. 弓网材料接口 5. 弓网电接触特性 6. 弓网系统的设计、施工与验收
小接触面传输大电流
（接触电阻与燃弧）
运行寿命
摩擦磨损
（机械摩擦与电气磨损）
弓网系统的雏形
弓网系统的分类
接触网系统
架空接触网系统
接触轨系统
架空接触网
架空接触轨
受电弓
弓网系统
受电弓
接触轨
取流靴 集电系统
集电系统的种类
弓网系统的基础理论
弓网系 统基础
电气
力学
电路
高电压技术
理论力学
材料力学
空气动力学
弹性吊索 BzII 35 2.8kN
吊弦
5m
BzII 10
65 m
Re 250
1.80 m
全新的开发，
首次应用铝合金件
接触线
行驶速度可达 280km/h
AC120CuAg 15kN
18 m
承力索
弹性吊索
BzII 120 21kN BzII 35 3.5kN
吊弦
5m
BzII 10
65 m
1988年5月1日，ICE/V， 406.9km/h
高速弓网系统的代表
德国联邦铁路
14 m
承力索
弹性吊索
BzII 50 10kN BzII 25 2.3kN
吊弦 BzII 10
80 m
14 m
Re 200 mod
1.80 m
从 Re 200基础上发展起
来 适用于230km/h以内
接触线
的速度
AC100CuAg 13kN
承力索 18 m BzII 70 15kN
空气动力FAER ——气流对受电弓的作 用力
动态分力FDYN ——由垂直振动引起的 惯性力
1. 受电弓
平均抬升力目标值（AC系统）
200 N
160
120 Fm= 0,00097 * V2+ 70 (1)
80
40 (1) V in km/h
0 0 40 80 120 160 200 240 280 km/h 360 Speed
Fm
1. 受电弓
平均抬升力目标值（DC系统）
2. 弓网几何特性
弓网相互作用的基本要求 垂向：接触线不离开受电弓的工作范围 横向：至少有一支接触线在弓头的工作范围内
2. 弓网几何特性
受电弓上、下工作位置 之间的范围为工作范围
LPupp LPlow WR KE/KLG SE EC HCWmin HCWmax HCWd,min
——两个运行方向的平均抬升力应该相等且只随速度变化略有增加；平 均抬升力应能防止燃弧，同时应使接触线抬升、磨损保持最小 ——静态接触力应该满足静态取流要求
（AC系统：60～90N、DC1.5kV系统：70～110N） ——滑板的质量应尽可能低，以便实现最佳的动态特性 ——频域动态视在质量应在小范围内，且不应有明显突出的峰值 ——设置自动降弓装置（ADD），能使受电弓在故障时落下
1. 受电弓
与受电弓相关的部分标准
UIC 608
国际通用受电弓
UIC 794
欧洲高速铁路网受电弓与接触网相互作用
EN 50206-1 干线车辆受电弓特性与测试 （TB/T 1456）
EN 50206-2 地铁和轻轨车辆受电弓特性与测试
1. 受电弓
对受电弓的基本要求
不可能为了特定接触网单纯设计受电弓 受电弓的基本特性应适合于规定的应用范围
高速弓网系统的代表
日本新干线
振动问题、噪声问题 摩擦磨损问题
1996年1月26日，300X试验列车， 443km/h
Max:50m
1500mm
高速弓网系统的代表
日本新干线
1996年1月26日，300X试验列车， 443km/h
高速弓网系统的代表
法国交流铁路
大西洋高地 3AD5速中0MEk3海m0高0/东2kh速7m南0/k高hm速/h 2007年4月3日，TGV，法国东部线，574.8km/h
1. 受电弓
受电弓的抬升力
wind
F
F
DYN
F0 FR
FAER FR
F = F0 ± FR + FAER ± FDYN
受电弓设计
接触网、轨道等
弓网接触力F——受电弓垂直作用到 接触网上的力
静态接触力F0 ——停车时，传动机构 使受电弓垂直作用到接触网上的力
摩擦力FR ——关节间摩擦产生的力， 与弓头运行方向相反
受电弓的上部工作位置高度 受电弓的下部工作触线高度最小值 接触线高度最大值 接触线高度最小设计值
HCWd,max 接触线高度最大设计值
HCWnom DA1
标称接触线高度
超过最小接触线高度的设计偏差 a1 轨道的垂直误差 a2 接触线向下的安装误差 a3 接触线向下的动态位移 a4 导体温度和冰负载的影响
接触线和滑板的磨耗、接触点的最大允许电 流很大程度上取决于接触线和滑板的材料
（4）接触点集流量 接触点不能出现过热
弓网关系技术范畴
（1）几何特性
横向参数
接触线相对弓头中心的偏移
垂向参数
接触线高度与坡度
受电弓数量和间距
多弓与中性区长度
（2）动态相互作用
弓网接触力（或燃弧）、定位点抬升
（3）材料接口
接触线材料（铜或铜合金） 滑板材料（金属、浸金属碳、碳）
SWJTU OCS
2012.12.10
（优选）受电弓与接触网系统
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弓网系统的作用
√接触网是 受电弓的路
弓网接触点是电能传输的瓶颈
√预期的 使用寿命
弓网系统的核心问题
固
接触点（纽带）
定
设
备
移 动 设 备
运行可靠性 接触质量
机械作用 电气作用
电能传输！
材
两个振动子系统
料 匹
（接触力与抬升） 配
Re 330
1.80 m
从 Re 250基础上发展起来
。可用一个受电弓，行驶
接触线 AC120CuMg 27kN
速度可达 350 km/h
弓网关系技术范畴
（1）几何特性
接触线不能离开受电弓与弓头的工作范围
（2）动态相互作用 弓网是两个振动子系统，取决于受电弓与接 触网的特性以及运行环境
（3）材料接口
1. 受电弓
定义 安装在电气列车上的一种从一根或几根接触线上集
取电流的专用设备，由弓头、框架、底架和传动系统 等部分组成，其几何形状可以改变
1. 受电弓
单臂受电弓的基本结构
(1) 框架 (2) 底架 (3) 弓头 (4) 滑板 (5) 弓角 (6) 弓头长度 (7) 弓头宽度 (8) 弓头高度 (10)滑板长度 (11)下部工作位置 (12)上部工作位置 (13)工作范围 (14)落弓高度