弓网接触副是高速列车获取能量的唯一路径，决定了列车能量传递的安全与稳定。弓网运行条件苛刻，需同时面对全天候复杂环境、高速滑动振动、大容量电能传输等挑战，接触副出现过度磨耗与异常磨损。现有的弓网磨耗调控措施往往仅提升机械电气某单一方面性能，而综合性能难以同时满足大容量和长时服役需求。
考虑到磁场在调控接触界面氧化与磨粒分布等方面的效应，西南交通大学电气工程学院、成都国佳电气工程有限公司的何志江、杨泽锋、王虹、魏文赋、吴广宁，在2023年第5期《电工技术学报》上撰文，提出引入纵向磁场的弓网磨耗主动调控思路。
研究人员通过改变磁场参数，研究了磁场强度与极性对弓网接触副载流摩擦磨损性能的影响。结果表明：纵向磁场可有效降低摩擦系数的数值及波动性，且在载流工况下效果更显著；随着磁感应强度的增加，摩擦系数先降低后上升，磨损量则持续降低；不同极性磁场均有减缓摩擦磨损的作用。研究结果对需调版解决弓网异常磨耗问题的主动调控方法，以及提升弓网运行的稳定性具有指导意义。
截至2020年底，我国高速铁路运营总里程已达3.8万km，居世界第一。高铁已成为人民日常生活、国家经济发展中必不可少的一部分。高速列车通过车顶受电弓与接触网（简称弓网）之间的滑动电接触获取电能，弓网关系是高速铁路三大基础关系之一，决定了列车能量传递的安全与稳定。
实际运行时，弓网接触副运行条件严苛，需同时面对全天候环境、高速滑动振动、大功率电能传输等挑战。车速和功率提升后，弓网机械电气耦合加剧，弓网磨耗加剧，甚至出现异常磨损，服役寿命受到严重影响。
目前，国内外针对弓网异常磨耗调控措施的研究主要集中在新型滑板材料研制和弓网机械匹配关系改善两方面。其中，前者往往仅提升机械电气某单一方面性能，综合性能难以同时兼顾大容量电能传输和长服役寿命的工程实际需求；后者则在本质上仍属于被动保护，通过优化接触载荷与材料配副降低弓网离线率，在一定程度上可改善特定线路的服役状况，而对不同工况线路的普适性仍需加强。因此，有必要开拓思路，探索新型有效、便捷的弓网主动保护措施。
在传统机械摩擦系统中，已尝试引入磁场优化摩擦系统的服役水平。例如，在加工业中通过磁化线圈给切削刀具施加磁场以减少刀具磨损；在采矿业中将球磨机中的普通高锰钢衬板替换为磁性衬板，可延长核心部件使用寿命，减少维修与更换成本等。
目前的相关研究主要集中于磁场对纯机械接触副摩擦磨损性能的影响，对于弓网系统这种载流滑动电接触副，磁场在其摩擦磨损过程中起的作用是值得研究的新问题。
西南交通大学电气工程学院、成都国佳电气工程有限公司的研究人员，搭建了弓网滑动电接触模拟实验平台，研究了外加磁场对载流摩擦磨损的影响作用。具体表现为通过改变磁感应强度、磁场极性，研究了不同参数对弓网接触副摩擦系数与磨损率、电接触特性、表面形貌及接触温升等的影响规律，并对磁场影响的机理进行了分析。
他们发现，对弓网滑动电接触系统引入纵向磁场可有效降低接触副的摩擦系数及其波动；虽然滑板整体温升略有增大，但是受电弓滑板的载流摩擦磨损状态显著改善，因此磁场可作为一种有效延长滑板使用寿命的主动控制方法。
而引入的磁感应强度在0～0.15T范围内变化时，摩擦系数先下降后上升，在0.1T达到最小值0.136 1；受电弓滑板的磨损率则持续降低，在0.15T时减磨效果可达到78.9 %；不同极性的磁场均有降低摩擦磨损的作用，且两种极性下减磨效果差异不大。
研究人员指出，接触表面微观分析表明，在载流工况下外加磁场后，氧化磨损与电气磨损等综合作用下的接触表面的磨损状况得到改善。该成果可为优化弓网载流摩擦磨损、提升弓网运行的稳定性提供借鉴。
本工作成果发表在2023年第5期《电工技术学报》，论文标题为“弓网电接触系统服役性能的纵向磁场优化”。本课题得到国家自然科学基金资助项目的支持。
