电气化铁路在运输能力,能源利用率,运营成本和环境友好方面有明显优势。但是,电力机车的供电来源于动态接触的弓网系统,随着车辆的运行,弓网系统必然会有摩擦磨损和产生电弧等问题,不可避免地会发生故障,所以电气化铁路系统的弓网关系至关重要。弓网电弧的产生不仅会影响供电稳定性,还会造成电磁干扰影响通讯系统,电弧引起的电气烧蚀也会降低电气设备的使用寿命甚至威胁乘客安全,因此本文针对弓网电弧进行研究。本文对弓网电弧的研究主要集中在三个方面。首先是弓网电弧的电气特性研究,通过阐述电弧数学模型的建模原理,将经典电弧模型和改进过的电弧模型分别在MATLAB/Simulink中仿真,根据所得结果的电压电流波形图及伏安特性图,分析了电弧的电气特性。根据分析结果选择最适用于弓网系统的电弧模型并进行弓网电弧建模仿真,分析弓网电弧电气特性和弓网电弧的产生对牵引供电电路的影响。本文针对电弧产生后弓网系统接触线的温度分布情况进行研究。在Gambit软件中建立接触线及碳滑板的二维模型并剖分网格,在Fluent软件中利用传热模型进行仿真计算。得到电弧产生后对接触线作用时间不同的情况下接触线温度分布情况、碳滑板的温度分布,电弧作用时间不同时接触线不同位置处的温度分布情况,并且分析了从电弧产生开始接触线不同位置处的温度随时间变化情况。最后,根据接触线在电弧作用下的温度分布情况,建立模型并在Fluent软件中利用融化/凝固模型进行仿真计算,得到计及相变过程的接触线温度分布情况。由于熔化/凝固模型考虑了相变传热,在温度场的仿真计算中也提高了准确性。此外,通过在熔化/凝固模型下的仿真结果中查看接触线的液相率分布情况,分析在电弧作用下接触线的电气烧蚀程度。本文在对电气烧蚀的研究中,将Fluent软件中的熔化/凝固模型用于电气烧蚀程度的仿真计算,使通过仿真计算来定量估计电气烧蚀程度成为可能。