地铁已成为中大型城市必不可少的公共交通工具,其安全运营保证了正常通勤,大大提高了出行效率。弓网系统是地铁列车获取驱动电能的重要设备,弓网动态响应的质量决定了弓网受流质量,两者与列车的稳定运行息息相关。与受电弓-柔性接触网系统相比,受电弓-刚性接触网系统的弓网振动更加剧烈,导致地铁弓网设备发生故障的频率增加。在各类故障中,地铁受电弓的裂纹频发,对受电弓的正常服役造成了影响,目前对于受电弓裂纹的研究主要集中在结构优化方面,而较少研究受电弓裂纹的产生、扩展及裂纹对弓网系统动态响应的影响。因此,对裂纹产生前后弓网系统的动静态特性进行分析,仿真获取裂纹产生及扩展的具体信息,得到裂纹对弓网系统动态响应的影响特征及其影响规律,为地铁弓网系统的健康管理提供参考,对于地铁弓网系统的正常运营有着重要的现实意义。本文以广州地铁三号线弓网系统为研究对象,利用SOLIDWORKS、ANSYS与ADAMS等软件,仿真分析了裂纹产生前后的受电弓应力状态和弓网动态响应,研究了受电弓裂纹对地铁弓网系统动静态特性的影响。首先,利用ADAMS搭建了弓网刚性耦合动力学模型和柔性耦合动力学模型并对其进行弓网动力学仿真,将仿真结果分别与弓网接触压力标准以及实测数据进行比较验证了模型的可信度,并通过与实测数据在时域和频域上的具体对比验证了弓网柔性耦合动力学模型的优越性。此后,对受电弓裂纹的具体位置及成因进行了分析,通过受电弓应力分析验证了结论的正确性并确定了裂纹具体类型;在ANSYS中注入受电弓裂纹,计算得到了裂纹应力强度因子的数值分布规律,进而预测了受电弓裂纹的扩展方向。最后,通过在SOLIDWORKS中受电弓裂纹的三维重构搭建含裂纹的弓网柔性耦合动力学模型进行弓网动力学仿真,研究含裂纹弓网系统的动态特性。改变裂纹的深度模拟裂纹扩展,研究裂纹扩展对弓网受流质量的影响,得到影响弓网受流质量的裂纹深度转折点。改变仿真环境下的速度和静态抬升力,分别分析比较不同速度下和不同静态抬升力下裂纹对弓网受流质量的影响程度,并根据分析所得影响规律在设计、运行和检修方面提出相关建议。综上所述,本文在建立地铁弓网耦合动力学模型并验证弓网柔性耦合模型优越性的基础上,对注入裂纹后的弓网柔性耦合动力学模型进行一系列弓网动力学仿真,同时对注入裂纹前后的地铁受电弓进行应力分析。由此获得的研究结论可为地铁弓网系统的故障预测与健康管理提供理论依据。