直流弓网系统主要应用在城市轨道交通工具中。弓网电弧的出现会在很大程度上影响接触网的使用寿命,还可能对地铁列车的正常行驶造成干扰,因此对于直流弓网电弧的研究对于提高接触网使用寿命及提高地铁列车运行的稳定性都具有重要的现实意义。此外,当前对于弓网电弧的研究成果主要集中于交流领域,对于直流弓网电弧的研究尚处于探索阶段,因此对于直流弓网电弧的研究也具有一定的学术意义。论文通过搭建直流弓网电弧实验平台,进行直流弓网电弧实验,同时还对直流弓网电弧进行了物理场仿真,从电气特性和物理特性两个方面对直流弓网电弧进行了分析,通过分析获得了多种能够较大程度影响直流弓网电弧存在状态的因素,以及其对弓网电弧的影响规律。论文还通过对实验所获得电弧数据进行规律分析,对弓网电弧检测方法进行了研究。论文主要获得了以下结论:(1)分析了实验条件变化对直流弓网电弧存在状态的影响,发现当其他实验条件恒定不变时,直流弓网电弧燃弧时间与接触压力呈正相关,与转盘转速呈负相关,与工作电流水平呈呈正相关;直流弓网电弧载流效率与接触压力呈负相关,与转盘转速呈正相关,与工作电流水平呈正相关;而直流弓网电弧波动水平基本不受接触压力和转盘转速的影响,波动剧烈程度随工作电流增大而增大。(2)通过从两个不同角度对直流弓网电弧进行了磁流体动力学仿真,发现电弧最高温度与工作电流水平呈正相关,与接触间隙距离呈负相关,与气流流速呈负相关,并给出了合理解释;同时直流弓网电弧进行了平行列车行进方向的气流场仿真,从而解释了气流场作用条件下的温度场分布问题。(3)通过对直流弓网电弧产生时线路中电流信号波动的随机性进行了分析,通过相空间重构以及最大Lyapunov值检测发现直流弓网电弧电流信号具有混沌特性,属于混沌时间序列,并获得了其等效高维重构序列,通过利用流形学习降维算法对重构序列进行可视化处理,获得了能够直接观测的低维序列,并以序列中向量点的分布规律作为依据,利用极限学习机算法实现了直流弓网电弧识别,识别效果良好。该论文有图34个,表4个,参考文献95篇。