受电弓与接触网系统的几何特性
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”。
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
受电弓实验报告实验结果
受电弓实验报告实验结果受电弓实验报告实验结果引言：受电弓是电力机车或电动车辆上的一种重要装置，用于接触电气化铁路线路的接触网，将电能传输到车辆上，驱动车辆进行运行。
本次实验旨在测试受电弓的性能和稳定性，以及其对电力机车的影响。
通过实验结果的分析，可以为受电弓的设计和改进提供参考。
实验一：受电弓与接触网的接触情况在本次实验中，我们使用了一台真实的电力机车模型，并将其与一段模拟的接触网相连。
通过观察受电弓与接触网的接触情况，我们可以评估受电弓的稳定性和接触能力。
实验结果显示，受电弓与接触网之间保持了良好的接触。
受电弓能够准确地接触到接触网，并保持稳定的接触状态。
即使在高速运行时，受电弓也能够保持与接触网的良好接触，没有出现断电或接触不良的情况。
这说明受电弓具有良好的接触能力和稳定性，可以可靠地传输电能。
实验二：受电弓对电力机车的影响在本次实验中，我们测试了受电弓对电力机车性能的影响。
通过对电力机车在有受电弓和无受电弓两种情况下的运行进行比较，我们可以评估受电弓对电力机车的影响程度。
实验结果显示，有受电弓的电力机车在运行时表现出更好的性能。
与无受电弓的情况相比，有受电弓的电力机车在起步加速、行驶速度和制动距离等方面都有明显的改善。
这是因为受电弓能够稳定地传输电能到电力机车，提供了更大的动力支持，使得电力机车能够更高效地运行。
此外，受电弓还能够提供稳定的电压和电流给电力机车的各个系统，保证其正常运行。
在实验过程中，我们观察到有受电弓的电力机车在系统运行稳定性方面表现出更好的表现，没有出现电力不足或系统故障等问题。
结论：通过本次实验，我们得出了以下结论：1. 受电弓具有良好的接触能力和稳定性，能够在高速运行时保持与接触网的良好接触。
2. 受电弓对电力机车的性能有明显的改善，能够提供更大的动力支持，使得电力机车能够更高效地运行。
3. 受电弓能够提供稳定的电压和电流给电力机车的各个系统，保证其正常运行。
这些实验结果对于受电弓的设计和改进具有重要意义。
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.
铁道供电技术专业《接触网弓网与6C系统》讲义编写探究与体会
铁道供电技术专业《接触网弓网与6C系统》讲义编写探究与体会摘要：发展高速铁路是铁路现代化建设的必然趋势，而高速铁路均采用电力牵引，高速列车必须在高速运行条件下可靠地从接触网上取得电能，否则将影响列车运行和电气驱动系统的性能。
高速电气化铁路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。
随着既有线的提速改造和高速客运专线的加快建设，弓网系统的问题日益凸显。
关键词：受电弓接触网6C系统为了满足高职高专专业培养目标，我院铁道供电技术专业专门培养电力机车或电动车组从接触网导线上获取电能的过程中，运行、检修与维护的高素质高技能型人才。
我们联系路局的两位接触网工和我校两位教职工组成团队，合编《接触网弓网与6C系统》讲义，主要是在传统课程《接触网》、《接触网运行检修与维护》和《接触网弓网系统分析》内容的基础上，增加了6C检测系统的内容。
本讲义适用于高职高专、中职和相关技术人员教材的编写者，现将几点在编写过程获得的认识和体会总结如下：一、专业培养目标决定课程的教学要求根据轨道交通企业中在弓网施工、检修与维护岗位中，完成弓网检修与维护工作过程所需要的知识、能力、素质要求，选取教学内容，通过分析相关工作岗位知识、能力素质要求，围绕“弓网认知、弓网的相互作用、弓网运行维护”三个核心技能选取教学内容：融入职业资格认证标准和轨道交通行业设计规范、施工及验收规范、安全工作规程等行业标准与技术规范，整合教学内容；遵循“工作任务由单一到综合、工作过程由简单到复杂”的规律，按照弓网认识、相互作用、运营与检修的认知过程设计教学内容。
1.该专业岗位群为：2.该专业应掌握的知识内容与具备的能力结构为：（1）能力目标：①具备受电弓的认知能力；②具备弓网系统几何特性分析能力；③具备弓网系统动态相互作用分析能力；④具备弓网系统材料接口的识别能力；⑤具备弓网系统电接触特性的分析能力；⑥具备弓网系统设计与施工的能力；⑦具备弓网系统运营与维护的能力；⑧具备弓网系统参数测量的能力；⑨具备6C系统检测、分析和处理问题的能力。
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。
浅析城市轨道交通弓网配合实际问题
浅析城市轨道交通弓网配合实际问题提要：城市轨道交通运营过程中难免会产生各类故障问题，解决实际问题对城市轨道交通运营工作蓬勃健康发展的重要性不言而喻。
弓网系统配合问题一直是城市轨道交通问题研究分析的重点，面对实际弓网系统配合问题应及时提供相应的解决方法。
关键词：城市轨道交通弓网系统研究分析解决方法一、弓网系统关系背景车辆受电弓与接触网直接接触取流，二者关系密切，相互影响，尤其对于刚性和柔性接触网并存的线路，处理好接触网工程与车辆的接口，对于确保接触网运行品质十分重要[1]。
良好的弓网受流关系取决于两方面因素：一是受电弓和接触网均具备优良的技术性能，二是受电弓和接触网之间具有良好的匹配性，两者缺一不可。
因此要实现弓网间的良好匹配，需要接触网工程设计与车辆制造商之间进行良好的协调。
在满足单弓取流能力下，每列车配置不超过2台受电弓，每台受电弓配置2块碳滑板。
受电弓应采用重量轻、防震性能、弓网追随性、集电稳定性和单弓取流能力更好的气囊式高速受电弓。
由于刚性接触网整体刚度较柔性接触网更大，因此在受电弓选型上建议提高一个等级。
城市轨道交通车辆受电弓的静调抬升力直接决定了弓网之间的压力及其变化范围，是决定车辆受流品质的重要参数，同时也关系到停车取流时弓网间的接触电阻是否造成局部过热或烧蚀接触线。
电气化铁道采用交流25kV电压供电，接触网供电的线路一般采用单根接触线，单弓电流最高只有400A左右，受电弓静态抬升力约为70N，对于单根接触线是适宜的；城市轨道交通架空接触网通常采用直流1500V电压供电，单弓电流高达1500A左右，柔性接触网采用双接触线，受电弓静态抬升力约为120N，大量应用经验表明也是适宜的。
近年来我国地铁大量线路采用了地下线路刚性接触网、地面线路柔性接触网的供电方式，刚性接触网只有单根接触线，接触面上承受的受电弓压力和电流密度相对于双接触线的柔性接触网成倍增加，更大大超过电气化铁路弓网之间压力和电流密度，从弓网之间机械磨耗和电气磨耗的机理分析，接触线磨耗量都会大幅增加，因此合理设置受电弓的抬升力十分重要。
受电弓的结构与特性
欧美 浸金属碳滑板(MY7D)
8.1
纯碳滑板(CY3TA)
24.0
中国 浸金属碳滑板 纯碳滑板
8.0 35.0
日本 浸金属碳滑板(MC) 纯碳滑板(SW)
9.0 30.0
28
受电弓的组成
弓网受流对滑板的技术要求
(1) 为防止接触线与滑板间的接触电阻过大，引起发热烧损接 触线和滑板，滑板的材料必须具有良好的导电性能；
(2) 接触线和滑板间必须具有良好的磨擦性和互润性，以减少 维修量、延长设备寿命；
(3) 滑板对接触线或接触线对滑板二者间不能造成损伤； (4) 滑板应具有良好的韧性、耐冲击性好，不会因冲击而发生 缺损或破裂，也不会因工作原因而产生大量粉性物质； (5) 为减小受电弓的归算质量，提高受电弓的跟随特性，降低 受电弓引起的冲击和离线率，滑板的质量要轻； (6) 滑板为易耗品，为节约经费，其价格应低。
框架
方形管
叉形结构
圆形管
32
受电弓的组成
传动机构
弹簧升弓+气缸降弓
气囊充气升弓，放气降弓
扇形板
桁架
升弓弹簧
U型连杆
传动气缸
扇形板 转臂
气囊
绝缘子
进气口 缓冲阀
阻尼器
降弓缓冲阻尼器
扇形板形状设计——保证升弓过程
ADD
中，弓头具备稳定的静态抬升力。
33
受电弓的组成
传动机构
34
受电弓的组成
传动机构
35
升弓力矩
1600
1550
1500
升弓力矩 (N.m)
1450
1400
1350
1300
1250
1200
0.50
关于普速接触网与受电弓滑板监测系统(5C)的探讨
关于普速接触网与受电弓滑板监测系统（5C）的探讨作者：乔明星陈森来源：《科技与创新》2015年第18期摘要：随着铁路的快速发展，电气化铁路的优越性突出，电力机车得到了大力发展和应用，受电弓与接触导线接触良好显得越来越重要。
为了改善弓网接触状态，科研机构一般会在接触网与受电弓两方面作出改进，而运行单位通过重点监测弓网的运行情况，以指导日常检修工作。
目前，各个供电段都安装使用了普速接触网与受电弓滑板监测系统（5C）。
以成都学子科技集团开发的弓网安全监测系统为例，通过分析系统在实际应用中存在的问题，提出了有针对性的改进建议，使系统更加具有实用性、科学性，更有利于接触网设备的安全运行。
关键词：普速接触网；受电弓；滑板监测系统；接触线中图分类号：TG146.1+1 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.18.1241 接触网与受电弓滑板监测系统重要性截至2014年年底，我国铁路营业里程突破111 000 km，高速铁路运营里程达到16 000 km，电气化铁路营业里程超过了62 000 km，约占总营业里程的56%，供电专业在铁路运输安全生产中的重要性进一步提高。
从蒸汽机车到内燃机车，到电力机车，再到今天的动车组、高速铁路，我国电气化铁路的发展速度毋庸置疑。
根据多年来的行车事故统计，在电气化铁路运行中，由于弓网故障造成的行车事故占有相当大的比例。
我们知道，接触网是电气化铁路重要的直接行车设备，是向电力机车、电动车组等安全、可靠供电的特殊输电线路。
接触网线路露天布置，线长、点多，工作环境恶劣，使用条件苛刻，且无备用设备。
一旦因故障停电，将中断行车。
受电弓是电力机车和接触网中间的过渡部分，其作用是将电能传输到电动牵引装置上。
弓网故障给铁路运输安全造成了严重的影响，这是电气化铁路面临的一个非常突出的问题。
在这种情况下，接触网与机车受电弓的正常、稳定运行对电气化铁路的安全运输是非常重要的。
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。
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。
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。
受电弓-接触网系统
受 电 弓 非 线 性 模 型
l3 (UD,BD) δ D l7 l4 γ C (UC,BC)
KH2,CH2,BH2 E MF3,J3 P
l2
MF2,J2 G
β l6 (UB,BB) B e
MF1,J1
l1 F α l5
My A (UA,BA) f O
ZL X
框架的非线性运动方程
f 2 ( ) 2 f 3 ( ) f 4 ( , ) f 5 ( ) L f1 ( ) z
受电弓－接触网系统研究
张卫华 教授 牵引动力国家重点实验室
内容
受电弓结构基本 世界受电弓介绍 弓网动态仿真研究 ——混合模拟 ——受电弓主动控制 ——动应力仿真 ——虚拟样机
动力学研究对象
弓网系统
机车车辆——列车
轮轨系统
弓网系统动力学 研究
机械、电气、控制、 摩擦、力学、材料、 气动
Distance (m)
0
25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325
Distance (m)
振型
ANSYS
第1阶 (0.92955Hz) 第2阶 (0.94428Hz)
第3阶 (0.97522Hz)
第4阶 (0.97524Hz)
第5阶(1.0021Hz)
接触线模态广义 坐标的静变形
2L Qi bij j j 1~ m
Qi YiB Ki
接触线静变形
yB( x )
Qi i 1~ m K i
jx bij sin( ) L j 1~ m
0.00
接触网不平顺
A / m
-0.01 -0.02 -0.03 -0.04 -0.05
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。
受电弓与接触网系统电接触特性
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。
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接触线高度最小设计——包括误差，能实现最小高度的理 论接触线高度 标称接触线高度——正常条件下，定位点处接触线高度的 标称值
接触线高度最大设计——包括误差和抬升，要求弓头达到的 理论接触线高度
高速接触网需要严格控制接触线高度
30
20
10
导高=5300mm
-10
-20
-30 定位点1 定位点2 定位点3 定位点4
西南交通大学希望学院 罗 为 17/MAR/2015
*接触线在空间位置可以使用横向参数和垂向参数来
表征。
*坐标系：与线路垂直的轨顶面连线方向为横轴,以轨
顶面连线的垂直中心线为纵轴。
*横向参数:主要由定位器决定,任何情冴下,定位器不
得入侵受电弓的运行范围。应在偏离轨平面垂直心 线最进处测量 量。
*垂向参数：应在定位点、每根吊弦点火最低点处测
接触线坡度
挃跨接触网两端的定位点处的接触线高度之差， 与跨距的千分比: i=(HA-HB)/l *1000‰
道岔：把一条轨道分为两条及以上轨道的设备
线岔：道岔上方的接触网布置
硬锚
正线与渡线非支高差 380mm 下行 正 线
硬 锚 渡线走向 道岔B柱107#
道岔电连接 断落的 渡线 锚支卡子 锚 支 卡子 断线 断线处 处
直线或大半径曲线段：“之”型； 小半径曲线段：折线。 （折线顶点距弓头纵向中心线的距离称为：拉出值） 注：链形悬挂接触网的承力索与滑板不直接接触
*我国：高速接触网：直链形悬挂。普通接触网：直线段采
用半斜链形悬挂；曲线段：直链形悬挂。 识：图3.13、3.14
*侧风对接触线的两个影响：
1、风对接触线的作用比较复杂(持续时间、作用方 式、作用强度与频率等等)； 2、侧风作用下接触线的动作难以估料。 所以，偏移量的计算是按照比可预见的最大风速还 小一点的风速迚行计算。
*
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
*
定位器
2d
受电弓的几何特性由以下决定:
* * * *
受电弓的工作范围 弓头的几何外形、厚度、倾斜度 受电弓的动态包络线 滑板长度
*
*受电弓的工作范围:
H=Hmax-Hmin
*弓头的几何外形:
*动态包络线：弓头上所有点运行的轨迹构成一个曲线簇，
*风偏移风速：接触网处于可运营时的风速 *侧风作用下：接触线相对于弓头中心线的横向偏移由
两部分构成：1、接触线在侧风作用下相对于初始位置 的偏移；2、拉出值导致接触线相对于弓头中心线的横 向偏移。
*
接触线在滑板上的往复运动范围应尽可能大
接触线在滑板上的往复运动范围应尽可能大
接触线的高度范围
接触线高度——两钢轨顶面到接触线底面的垂直距离 最小接触线高度——所有情冴下，为避免燃弧，一跨内接 触线高度的最小值
2、有足够的措施使停在中性区的列车自行离开中
性区。
受电弓间距与中性段长度
松弛的弹簧
损坏的接触网
受电弓弓角
支持装置种类
支持装置种类
典 型 弓 网 几 何 特 性
作业:请描述我国弓网系统的各 项技术挃标与特征。
预习: 第四章 弓网的动态相互作用
*
*锚段：接触网的基本结构和功能单位,受电弓在锚段间
（锚段关节处）平稳滑行过渡。
*电气分隔：当相邻区段的接触网分别由不同相位的电
源或者不同系统的电源供电时，应插入一个不带电的 中性段作为电气分隔。
*界限:列车不允许超过的最大外形尺寸,受电弓落弓时应
保持在列车界限之内。弓网的运行空间应位于机车车 辆界限之外，建筑界限之内。图3.1-3.6
与该曲线簇的每条线至少有一点相切的那条曲线。
*任何情冴下接触网的设备均不得入侵受电弓的动态包络线!
受电弓的动态包络线
S0—最大抬升，取100mm CWH—标称接触线高度，取5300mm
*由接触线的高度、坡度、侧风作用下的横向
偏移、接触线在定位点以外的抬升、接触线 在中性段的长度等来表征。
*
*接触悬挂相对于弓头纵向中心线的布置方法:
500 200
断线处
1000
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
锚支卡子
分段绝缘 器 道 岔 C 柱 109# 号 线路中心 118#锚柱 （弹补） 动车行驶方向 弹簧补偿 器
350 1000 60-80
线路中心
弹补
中性段：
当同一接触线路的两个相邻电气区段具有不同的
标称电压或相位时，这两个电气段需要依靠中性段迚 行隔离连接,以预防短路和冲击情冴。（有些国家采用 降弓的方法，我国不降弓。） 中性段应具备2特征： 1、在滑板不桥接中性段的情冴下，列车能从一个 电气区段移动到另一个电气区段；