弓网电弧现象正随着机车运行速度的不断提高而愈发频繁。高温度高能量的弓网电弧,不仅能对接触线和受电弓滑板造成严重烧蚀,增加其磨损量,影响其使用寿命;还会产生不可避免的高频电磁辐射干扰,对车载设备的可靠使用、铁路沿线通信系统的正常运行及无线电信号的正常传输造成严重的影响,对机车的安全运行造成潜在的威胁。因此,研究弓网电弧及其电磁辐射特性对评价弓网受流质量的性能及提高电气化铁路与城市交通的服役性能有着重要的意义。首先,本文从理论的角度出发,对电弧的组成部分、形成原理及其电磁辐射的产生与传输机理进行了研究。进而,结合分形几何理论及接收天线基本原理,设计了一款用于检测电弧电磁辐射的小尺寸、宽频带、轻质量、便携带、低成本的Hilbert分形天线。通过三维电磁仿真软件ANSOFT HFSS软件搭建天线仿真模型,利用其自带的优化功能对天线的设计参数进行优化,针对天线辐射贴片层导线宽度、介质基板层厚度及馈电点位置对天线性能的影响规律进行了研究,并最终确定天线各项参数制作出实物PCB天线。其次,通过搭建弓网电弧电磁辐射试验装置,采用电压探头与自制Hilbert分形天线同步采集电弧电压与电磁辐射时域信号,研究分析电弧电磁辐射信号变化与电弧电压变化之间的关系。同时,借助于快速傅里叶变换方法分析电弧电磁辐射频域特性,深入探讨不同电弧电压突变时刻、不同试验电流及不同电极间隙工况下的电磁辐射信号的频谱分布范围、典型频率区间以及特征频率值。最后,本文通过短时傅里叶变换研究了电弧电磁辐射信号功率谱随时间的演变规律,通过分析结果不仅能获得电磁辐射信号频率特性,还可以直观地获取电弧发生时刻、燃弧持续时间、电弧熄灭时刻及电弧辐射强度等信息。进而,本文提出了一种基于电弧电磁辐射信号特性的电弧非接触式检测方法,通过该检测方法不仅可以对弓网燃弧电磁干扰进行定性分析及定量分析,还可以根据电弧电磁信号分析结果有效评估机车离线率及受流质量。