受电弓-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——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”。
接触网系统全解课件
应，满足车辆运行需求。
增强安全性
接触网系统的稳定运行可以减 少因电气接触不良引起的故障 ，保障行车安全。
提高传输效率
通过优化接触网系统设计和材 料选择，可以降低电能传输过 程中的损耗，提高电力传输效 率。
适应性强
接触网系统可以根据不同场合 和需求进行个性化设计，适应
国际化发展
随着全球轨道交通市场的不断扩大，接触网系统的国际化 发展将成为必然趋势，适应不同国家和地区的标准和需求 ，拓展海外市场。
THANKS
感谢观看
包括清扫、紧固、润滑等 作业，保持设备正常的运 行状态。
定期维护
按照规定的周期对设备进 行检查、调整、更换等作 业，预防设备故障。
特殊维护
在极端天气、自然灾害等 情况下，对设备进行加强 维护，确保设备安全稳定 运行。
接触网系统检修技术
视觉检查
通过肉眼观察设备表面状况，检 查是否存在裂纹、变形、锈蚀等
未来接触网系统的发展趋势与应用前景
绿色环保
随着环保意识的提高，未来接触网系统将更加注重绿色环 保，采用环保材料和低碳技术，降低能耗和环境污染。
超高速、大运量
适应高速铁路和城市轨道交通的发展需求，接触网系统将 不断提升运行速度和运输能力，实现超高速、大运量的运 营。
自动化、智能化
借助先进的人工智能、物联网等技术，接触网系统将实现 更高程度的自动化和智能化，提高运行安全和运营效率。
接触网系统全解课件
contents
目录
• 接触网系统概述 • 接触网系统主要设备 • 接触网系统维护与检修 • 接触网系统新技术与发展趋势
01
接触网系统概述
受电弓工作原理
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。
高速铁路受电弓-接触网系统的主要关键技术
由于工 业 、科技 、电气 化铁 路 及 其 相关 技 术 发 展 过 ２ ０ｋ ８ ｍ后 的 噪 声 猛 增 ，超 过 德 国夜 晚 运 行 时 的４ Ｂ ９ ｄ
水平 、发 展历史等诸 多原 因 ，欧洲各 国的 电气 化铁路 在 限 值 ，受 电 弓产 生 的 噪 声 成 为 列 车 运 行 的 最 大 噪声 源 。
但我 国既有线上 使用 的受 电弓弓头长度 主要有 １ ５ 法 国等为此进 行 了多 年的研 究和努力 。例如 ， 日本高速 ０ ４ ｍｍ （ 国型式 ）、１ ５ ｌ （ 同型式 ）、２１ ０ 法 ０Ｙ ９ ｉｍ 德 ６ ｍｍ （ 参 铁路 采 取 减 少受 电 弓数量 、受 电 弓 问在 电气 上 互 相连
●相 比 ，高速铁路具 有高安全性 、高平顺性 、高稳 铁路既有线 。
、
高可靠性 、高精确 度 （ “ 高” ）等五大 特点 ； 五
《 欧洲 铁路 系统兼 容 性指 令 》 （ ０ ８ 泛 ２ ０
令 ）把 高 速 铁 路 分 为 路 网 、运 输 ２ 系 统 。 路 大
陕路 受 电 弓 一 触 网 系 统 要 确 保 “ 高 ” 的 实 现 ， 接 五
基 信信 是处 理好 弓网关系 ，解 决好 弓网匹配 问题 。由于 弓 分成工务 Ｔ程 （ 础设施 ）、供 电、通 （ 是在接触 网和受 电弓两者之 间相互接触 、运动 巾 （ 车车 ）辆４ 个子 系统 ；运输 系统 则分 为运营
个子 系统 。每个 子系统均Ｉ 拘 ，所 以 不 仅 受 电 弓 和 接 触 网 本 身应 满 足 运 动 中 的 车组 织 、环境保 护３ 要求 ，而且两者之 间相互 良好 的配合同等重要。 调小组 。其 中供 电协调小组 负责铁路供 变电 、
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。
接触网系统概述—接触网的组成
加强线
加强线为改善接触网的电压水平或载流能力，
同接触线并联架设以增加接触网载流截面积的
架空导线；
加
强
线
架空地线
架空地线（GW线）：在接触网的接地系
统中,为减少对钢轨的连接,作为接地回路
一部分而专门设置的附加导线。
在支柱顶部架设了一段架空地线。保护线
04 将接触线的
水平负荷传给
支柱。
保护线
保护线（PW线）：AT供电方式中与钢轨并联，具有集中地线和牵引电流
屏蔽线作用的导线。
保护线
保护线用接轨线(CPW线)：连接保护线、钢轨扼流变压器中性点的导线。
保护线
保护线
当正馈线绝缘击穿或闪络时，如果没
有PW线的存在，支持装置绝缘 子两端将
承受55kV电压，可能使其绝缘闪络，最终
06
07
保护线
加强线
回流线
供电线
供电线又称馈电线，用F表示，它是接触网与牵引变电所、自耦变压器所、
开闭所、分区所之间的连接导线。其作用是将牵引变电所的电能输送到接触网
上，一般送至接触网电分相两侧。
供电线
供电线与接触网同杆架设在支柱田野侧，当有正馈线和其他附加悬挂同杆
架设时，供电线悬挂在最高处。
供电线
速度（km/h）
最大斜率（‰）
斜率的最大波动（‰）
50
25.0
25.0
60
20.0
10.0
100
6.0
3.0
120
4.0
2.0
160
3.3
1.7
200
2.0
1.0
250
简析城市轨道交通车辆受电弓—接触网系统的稳定性
简析城市轨道交通车辆受电弓—接触网系统的稳定性【摘要】在城市轨道交通车辆运行过程中，受电弓-接触网系统的稳定性，不仅对于城市轨道交通车辆的运行稳定性有很大的影响作用，而且受电弓-接触网系统的运行性能，也是城市轨道交通车辆运行安全保障的重要条件。
因此，进行城市轨道交通车辆受电弓-接触网系统稳定性的分析研究，对于保证城市轨道车辆的的安全稳定运行有着积极的作用。
本文主要通过建立受电弓-接触网系统模型，在对于系统模型稳定性特征分析研究的基础上，进行城市轨道交通车辆受电弓-接触网系统的稳定性分析。
【关键词】城市；轨道交通；车辆；受电弓-接触网系统；稳定性；分析在城市轨道交通车辆运行过程中，车辆运行是在受电弓-接触网系统的耦合作用下，通过轨道交通车辆的受流作用过程最终实现的，因此，受电弓-接触网系统的稳定性对于城市轨道交通车辆的运行状况有很多的影响和作用。
通常情况下，城市轨道交通车辆运行过程中，受电弓-接触网系统中的受电弓与接触网之间，由于经常发生电弧光现象，容易导致受电弓与接触网之间出现分离，从而对于城市轨道交通车辆的运行稳定与运行安全产生很大的影响。
进行城市轨道交通车辆受电弓-接触网系统稳定性的相关分析与研究，就可以实现在对于系统运行原理尊重的基础上，对于受电弓与接触网之间的运行关系进行合理的处理与改进，以提高城市轨道交通车辆运行的稳定性与安全性。
1 受电弓-接触网系统与功能作用分析1.1 受电弓-接触网系统在城市轨道交通车辆运行中，所应用的受电弓-接触网系统对于车辆的运行作用，主要是通过弓网系统中的受电弓部分的电弓弓头滑板，它随着城市轨道交通车辆的运行移动，与弓网系统中接触网的接触线进行连接，并随着轨道车辆运行移动的滑动接触，使城市轨道车辆受流产生运行动力，进行正常的运行应用。
弓网系统中受电弓与接触网之间的相互作用，直接对于城市轨道车辆运行中的供电质量与供电可靠性有着很大的影响决定作用。
如下图1所示，受电弓-接触网系统在城市轨道交通车辆运行作用中，需要通过连续的电气接触作用，对轨道运行车辆进行供电支持，并且还需要注意将弓网系统中的接触线与弓头滑板的应磨损进行控制。
受电弓-接触网系统电弧抑制方法及标准
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｔ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｔ ｏ ｃ ａ ｔ ｅ ｎ ａ ｒ ｙ ｉ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｉ ｆ ｅ ｄ ｒ ａ ｉ ｌ －
１ ． １ 电弧及 离线 率的定 义
在正常状态下 ，空气是良好的绝缘体 ，但如果 在气体两端施 加足够大 的电压 ，空气 间隙将被击 穿 ， 导致气体两端的电流导通 ，这种现象称为气体放 电。 当受 电 弓在 接触 导线 上滑 动受 电时 ，由于接 触导 线
的不平 顺 、接触 网悬挂 设备 的硬 点 、受 电弓运行 时 弓头 的振 动和接 触 网波 动 、轨道 平顺 度等 多种 因素 的影 响 ，导致 弓 网分 离而 产生 的气体 放 电现象称 为 弓网 电弧 ２。列 车速 度 越 高 ，越 容 易 产生 弓 网 电 弧 。Ｅ Ｎ ５ ０ ３ １ ７ ：２ ０ ０ ２《 轨道交通 受 流系统 受 电 弓与
受 电 弓一 接 触 网 系统 电弧抑 制 方 法及 标 准
余 韬
（中铁第五勘察设计院集团有 限公 司，北京 １ ０ ２ ６ ０ ０）
摘
要 ：为了提高电气化铁路受 电弓和接触 网间能量传 输 的效率 ，需要有效抑 制弓 网系统 中电弧的产
生。通过分析 弓网电弧的产生原 因和影响 因素 ，分别从 优化设计 、遵守材料及设备标 准、提高施工精度 、强
ｗａ ｙ ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｙ ｔ ｏ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｃ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｐ ａ ｎ ｔ ｏ ｒａ ｇ ｐ ｈ — ｃ ａ ｔ ｅ ｎ ａ ｒ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ａｆ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ
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。
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.
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。
简述受电弓的工作原理
简述受电弓的工作原理
受电弓是电气化铁路机车车辆上的一种重要设备，其作用是将电网上的电能传输到机车车辆上，为其提供动力。
受电弓的工作原理可以简单地归纳为三个步骤：接触、导流、传输。
首先是接触。
受电弓的主体部分是由一根导电杆组成，它安装在机车车辆的屋顶上，通过一个可伸缩的机构与电线接触。
在机车车辆行驶过程中，导电杆不断地与电线接触，从而建立起机车车辆与电网之间的电气连接。
接下来是导流。
当导电杆与电线接触时，电能通过导电杆进入机车车辆内部的接触网系统。
接触网系统是由一组导电线构成的，它们悬挂在铁路轨道的两侧，与导电杆接触后，电能就可以通过接触网系统进入机车车辆内部。
最后是传输。
一旦电能进入机车车辆内部，它就需要通过转换器和控制器进行处理，最终驱动机车车辆行驶。
转换器主要负责将高压直流电转换为低压直流电，并将电能传输给机车车辆的牵引电机，从而使机车车辆产生牵引力。
控制器则负责监控电能的传输和牵引力的产生，保证机车车辆能够稳定、高效地运行。
受电弓的工作原理虽然看似简单，但其背后涉及到了众多的电学、机械学等知识。
为了保证受电弓的正常工作，需要对其进行定期的检修和维护，以确保其各个部件的良好运行。
同时，还需要对铁路
电气化系统进行严格的管理和监控，保证电能的传输和使用安全可靠。
受电弓与接触网动态相互作用仿真的验证
受电弓与接触网动态相互作用仿真的验证1 范围本标准规定下列评定受电弓与接触网匹配性能的仿真模型的功能要求： ——输入和输出参数；——评定仿真方法结果的参照标准值； ——检测结果的比较；——仿真方法之间的比较。
本标准适用于由受电弓与架空接触网相接触的轨道车辆受流系统，不适用于刚性架空接触网系统和无轨电车系统。
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 XXXXX 轨道交通 受流系统 受电弓与接触网动态相互作用测量的要求和验证 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1接触点 contact point滑板和接触线之间的机械接触的点。
3.2接触力 contact force受电弓施加于架空接触网上的垂直力，是所有接触点压力的总和。
3.3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] 3.4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直力。
3.5平均接触力F m mean value of contact force 接触力的算术平均值。
3.6接触力标准偏差σ standard deviation of contact force1)(2--=∑n F Xm iσ3.7最小统计接触力 statistical minimum of contact force接触力值为F m－3σ。
3.8最大统计接触力 statistical maximum of contact force接触力值为F m＋3σ。
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。
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
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。
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。
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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
受电弓结构
受电弓结构
受电弓——单臂、双臂、T形
单臂——非对称结构，质量轻——高速
双臂——对称结构，质量重——低速 T形——空气动力学特性好——高速
单臂受电弓基本结构
弓头 框架
基本要求：
上下走直线
弓头不偏摆 静态接触恒定
升降弓装置
弓头纵向偏移量计算
2.25 2.00
(0.595,1.86)
d ( ) QBi dt B Bi i
接触网自由运动方程：
A A M 2m2m K 2m2m 0 B 2 m1 B 2 m1
特征 方程
det( K M ) 0
Ai T a i1 a im , bi1 bim Bi
幅 值比 (m/N.m)
0.01
100 Nm.s/rad
1E-4
1E-5
1E-6 0.1
1
10
频率(Hz)
弓头阻尼对频响的影响
10
1
0.1
幅 值比 (m/N.m)
0.01 无阻 尼
10 N.s/m
1E-3
1E-4
100 N.s/m
1E-5
1E-6 0.1
1
10
频率(Hz)
模态振型和 自振频率
ωi
Ai
aij sin
j 1 m
m
jx L jx L
接触线和承 力索模态
Bi
bij sin
j 1
自振频率
1~10阶 1.033 1.043 1.070 1.107 1.141 2.056 2.078 2.137 2.211 2.275
11~20 阶
330 公里/小时 不锈钢/铝 大约109 公斤 800 毫米 1100 毫米 2640 毫米 3000 毫米（包括绝缘件） 540 毫米（包括绝缘件） 1950 毫米 15 kV/(25 kV) 1000 A 70 – 120 N（可调） 气动提升驱动机构 5 bar < 10 秒（可调） < 10 秒（可调）
x) z A ( x, t ) Ai (t ) sin( i L i i
0
x) z B ( x, t ) Bi (t ) sin( i L
接触网动能T＝T接触线+T承力索＋T吊弦+T限位器＋T支撑杆 接触网势能V＝V张力+V弯曲＋V吊弦弹性+＋T支撑杆
T V
d ( ) QAi dt A Ai i
Catenary
Pantograph Locomotive Track
弓网系统动力学理论研究的发展
• 模型越来越精确： • 接触网：采用有限元方法建模，采用 ANSYS等成熟软件计算模态。 • 受电弓：垂向+横向 -------> 空间模型， 由等效质量的多体模型 ----- > 实体模型。 • 考虑机车顶部的振动，考虑接触网的弛 度、不平顺和坡度，考虑空气动力学。 • 主动控制受电弓。
两自由度 模型
低速 受电弓
升弓力矩加在下面的杆
高速受电弓
升弓力矩加在上面的杆
上臂杆（上框架）
双杆型 单杆型
框架型
下臂杆
方形管 方形
叉形 结构
圆形管
升弓装置
气瓤 充气 升弓
放气 收弓
弹簧升弓＋气缸降弓
升弓力矩
1600 1550 1500 1450 1400 1350 1300 1250 1200 0.50
第10阶 (1.9612Hz)
用ANSYS 算的Ch-160接触网模态
设模态广义变量qi，接触网运动方程：
i 2mi ni i q i mi q
mi 0 A Ai dx 0 B Bi dx
L L W j 1
2 mi ni qi
mTBj 2 Bi ( x j )
µ · ù Ö
1 2x y z ( x ) a (1 cos( )) 2 l
0
10
20
30
40
50
60
70
à À ¾ ë s / m
接触压力的 广义力
Qi (t )
FCj i ( x j )
j 1
m
N
多弓
Qi (t ) FC Bi ( x) bij sin
j 1
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
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
升弓高度(m)
降弓缓冲阻尼气
受电弓频响——两自由度
框架 悬挂 控制 频率
幅 值比 (m/N.m)
10 1.5m 1 0.5m 0.1 2.25m
不同工作高度
弓头 悬挂 控制 频率
0.01
1E-3
1E-4
1E-5
1E-6 0.1
1
10
频率(Hz)
框架（升弓）阻尼对频响的影响
10
1 无阻 尼 0.1
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
F F 0 M h1Z h1 c1 h1
l J ( Fh1 Fh 2 ) cos 0 2
F F 0 Mh2 Z h2 c2 h2
f Bf sgn( z f ) K f z f Fc 0 Fh1 Fh 2 M f z f Cf z
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)
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
韩国从SCHUNK 引进的高速受电弓
特点 单臂 气瓤升弓 U形下臂杆 板簧共同悬挂 弓头前后滑板独立
德国－Seimens
型号8WL0 速度220km/h
德国siemens+schunk
扭簧悬挂
SSS400+
优化了框架动力学性能、良好的动力学性能、降低 收弓高度、双向运行。运行速度350km/h
速度等级
DSA150——160km/h DSA200 ——200km/h DSA250 ——230km/h DSA350SEK——280km/h DSA350G——220km/h DSA380D ——330km/h DSA380F——330km/h
最高运行速度 材料 重量（不包括绝缘件） 纵向固定 横向固定
zC ( x) qi bij sin(
i 1 j 1
j x L
)
受电弓模型
弓头 框架
KH,CH,BH meq KF,CF,BF E Fc0 ZE ZL Fc MH H ZH
线性模型
FC2 Z Fh
l8
FC1 MH1 H1 KH1,CH1,BH1 θ ZE ZH2 ZH1