近年来,受电弓滑板与接触线新材料应用,列车运行速度、单弓取流量以及集电可靠性要求大幅提高,弓网接触点服役条件明显变化。但目前,弓网系统的接触力仍沿用过去经验,缺乏必要的理论支持。而在运营线路上,弓网系统结构失效与快速磨耗的问题屡屡发生,延用原接触力是否合理,成为关注问题。本文围绕着电流热效应、动态接触力特点以及滑动电接触过程等展开系统研究,寻求弓网接触力与电流、接触面积、速度、燃弧率之间的联系,从电气需求为出发,以降低磨耗为目的,提出合理的弓网接触力确定方法。首先,通过经典电接触理论的重构,提出一种表征接触力与接触电阻的虚拟接触单元,并利用有限数量的虚拟接触单元,建立了一种弓网离散电接触模型。通过直流条件下的弓网静态电接触试验,确定模型参数,模型在接触力为40～100N时能较好反映弓网接触情况。利用模型阐释了静态电接触试验中温度不均匀分布和温升曲线的特殊变化原因,指出弓网系统的静态电接触实质上是α斑点不断变化的动态过程。其次,建立了弓网的简化动力学模型确定动态接触力的特征。提出了一种包含受电弓各部分气动升力、位置信息的多质量块模型的半实物半虚拟建模方法,通过对比实际受电弓视在质量,该方法所得的三质量模型能较好反映13Hz以下的动态响应。建立接触网动力学方程并推导其特征解,指出弓网扰动以波动和扩散的两种形式在接触网上传播。将弓网动力学模型耦合,视为质量块/连续梁系统,指出只要质量块沿连续梁移动,其间接触力一定变化,且不同速度时,接触力的变化幅度不同。接着,视弓网滑动为准静态的无粘着法向接触,结合静态电接触模型和变化的动态接触力,提出了一种滑动电接触状态的模拟计算方法。利用高度符合正态分布的表面模型模拟滑动过程,结果表明:接触力荷载（接触力与滑板宽度之比）应作为弓网接触程度的衡定指标,实际接触面积与之呈正比关系,而接触电阻与之呈负幂函数关系;弓网接触状态具有随机性,在接触力小或变小时,接触状态变化的随机性会加剧。利用二维W-M分形函数生成小块接触面模拟滑动过程,假设接触斑点的消失与新生为微小电路的切断与重合,以切断电流和接触面间电压作为电弧产生条件,结果表明:弓网电弧在接触力大于0时仍可能发生;在接触力小或减小时以及电流大时,电弧发生概率更高。以弓网接触点熔融斑点与明亮弧光出现顺序将弓网电弧划分为离线电弧与熔融电弧,分别论述了其产生机理:离线电弧实质为空气电弧,发生于表面空气间隙击穿时;熔融电弧为金属蒸汽电弧,发生于熔融斑点附近金属蒸汽受到激发时。最后,引入电弧概率系数,推导了接触线和滑板磨耗的计算公式,提出了以均匀磨耗为目的、计及受电弓取流量变化的弓网接触力的确定方法。利用在线弓网检测设备测量了实际线路电客车运行情况与接触线磨耗,通过对比分析,发现电弧损耗数倍于机械磨耗,是该线路接触线部分区段产生严重磨耗的主要原因。利用弓网离散电接触模型,在已知线路电流、接触力的情况下,模拟弓网滑动电接触过程和接触线磨耗,结果表明:以切断电流和接触面间电压作为电弧产生条件可初步实现电弧预测;弓网电弧多发于加速区段中经历弓网动态匹配较差速度范围的运行段;接触面温度应作为判断弓网电弧的重要条件;电弧是造成线路接触线不均匀磨耗的主要原因,可通过调节接触力改善。梳理研究成果,提出以燃弧率、磨耗为限制条件、在弓网动力学仿真结果与试验台结果基础上,在接触力-速度-电流（Fc-v-I）空间内确定线路的平均接触力-速度曲线,并分别对试验线路、新建线路与相关标准提出了优化措施与建议。