由于列车运行速度与运载量逐渐增加,弓网电弧现象频繁发生且燃弧愈发强烈。弓网电弧会严重烧蚀受电弓滑板与接触线,威胁列车的安全稳定运行。弓网电弧已经成为限制列车进一步提速、发展的关键因素。因此,开展弓网电弧物理特性的相关研究对于深入理解弓网材料损伤特性,找寻调控弓网电弧、减轻弓网电弧侵蚀弓网材料的方法具有重要意义。目前,弓网电弧研究方面仍然存在部分问题,如:理论模型不完善、缺乏自然环境因素对弓网电弧特性的影响以及弓网电弧对电极材料侵蚀特性的相关研究。因此,本文通过完善弓网电弧模型,研究了自然横风对弓网电弧动态特性的影响,研究了降弓过程中降弓电弧对接触线的侵蚀特性。基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑电极对电弧的影响,建立了更加完善的弓网电弧分析模型。通过本文仿真的电弧物理特性与相关文献数据对比分析,验证了本文仿真模型的正确性。基于完善的弓网电弧模型,研究了弓网电弧电流和弓网间隙对弓网电弧物理特性的影响,发现电弧弧柱半径对于电弧电阻具有显著影响。考虑自然横风对弓网电弧的影响,建立了横风作用下弓网电弧动态特性分析模型,研究了弓网电弧电流和横风速度对弓网电弧温度、电弧电压的影响。发现横风速度高于15 m/s时,弓网电弧形态、温度变化曲线和电弧电压变化曲线均出现了卡门涡街导致的周期性振荡现象。弓网间隙主要影响弓网电弧电压的振荡幅值,接触线半径对弓网电弧电压振荡周期具有显著影响。采用动网格技术模拟降弓过程以及接触线表面变形,建立了降弓电弧特性以及降弓电弧对接触线的侵蚀模型。基于降弓电弧分析模型,获得了降弓过程中降弓电弧热流密度和电弧压力的变化情况,并研究了降弓电弧电流对热流密度和电弧压力的影响。基于降弓电弧对接触线的侵蚀模型,研究了电弧电流、Marangoni效应对接触线侵蚀特性的影响。发现Marangoni效应对接触线的熔池流动情况和接触线表面变形有显著影响。正Marangoni表面张力系数使得接触线熔池向中心区域流动,而负Marangoni表面张力系数导致接触线熔池向相反的方向流动。在后一种情况下,接触线将会形成较为光滑的表面,有利于弓网系统受流。