受电弓碳滑板作为列车最为核心的供电部件,碳滑板的磨损状态直接影响列车的安全稳定性。随着列车运行速度地不断提升,碳滑板与接触线的摩擦磨损现象十分严重,且弓网之间的异常关系极易导致列车行车事故。本论文基于地铁系统的碳滑板异常磨损问题,以纯碳滑板为试验材料,对弓网间的高频振动与摩擦磨损机理以及弓网动态特性等关键技术进行了深入研究。本文的主要研究内容及结论如下:（1）建立了弓网系统动力学模型,包括刚、柔性接触网模型、简化的垂向多刚体受电弓模型和弓网系统耦合模型,并分别推导了各模型的运动微分方程。刚性接触网系统采用悬挂结构等效力学模型和等跨距布置,分析了不同种类受电弓的优劣点,同时,在弓网间引入一种接触单元来描述弓网耦合关系,为后续碳滑板的有限元模态分析提供了理论基础。（2）研究了碳滑板的振动特性和模态分析方法,介绍了碳滑板的振动特性和有限元理论,对碳滑板进行了有限元模态计算和力锤敲击法的模态试验,并对比了有限元模态计算结果和试验模态参数,结果表明,模态试验与有限元计算结果有较好的一致性,各阶模态频率误差均不超过3.4%。此外,研究了不同因素对模态参数的影响,结果表明,大力锤进行力锤模态试验时比小力锤效果更好,加碳板的垂向和横向模态振型弯曲程度比不加碳板更明显,组合碳滑板在识别前六阶模态比单条碳滑板有更好的稳定性。（3）研究了碳滑板高频振动与摩擦磨损机理,以典型二凹槽和三凹槽异常磨损为研究对象,分析了碳滑板垂向和横向振动与异常磨损机理。提出了一种模态分析研究碳滑板异常磨损现象的方法,对比和拟合了碳滑板异常磨损轮廓与模态振型弯曲轮廓,结果表明,第三阶模态振型和二凹槽轮廓、第五阶模态振型和三凹槽轮廓的弯曲形状有较好的一致性;并采用有限元方法进行了相关性验证,有限元结果表明,碳滑板垂向接触力和振动加速度在236Hz附近时出现了峰值,且根据滑动摩擦力公式和牛顿第二定律,说明了异常磨损现象与高频振动的相关性,在频率约236Hz时产生了弓网共振现象。（4）针对碳滑板异常磨损现象,提出了一种优化设计理论和模型。分别从碳滑板横向和垂向振动机理出发,即对碳滑板横截面形状（矩形和梯形）和碳滑板阻尼特性（三种方案）进行优化,并通过力锤模态试验得出的各阶模态频率和对应的响应幅值指标来判断优化效果,结果表明,方案二和方案三都有效地避开了弓网间的谐振频率,且方案三在降低频率响应幅值和模态频率的效果更好;矩形截面对于频率响应幅值的降低量要明显大于梯形截面,在激励响应点（3,7）处两者差距最大;此外,通过试验模态参数验证了优化模型的正确性。（5）研究了性能相似的前后板（碳滑板A、B）的优化前后实验室力锤试验和在线试验,深入分析了实验室力锤试验、在线静态力锤试验、试车线和正线试验的优化效果（方案三）。充分研究了实验室力锤试验中A、B碳滑板单条模态参数和组合模态参数、在线静态力锤试验中A、B板、三种边界条件力锤试验、试车线中碳滑板上传感器不同方向、不同位置和不同工况以及正线中不同接触网、不同方向和不同速度的优化减振效果。