高速铁路的弓网系统和高压电力开关系统等是典型的载流摩擦副，在滑动接触过程中传递电能。载流摩擦电弧是载流摩擦副运行中经常出现的伴生现象，恶化导电品质和摩擦磨损性能，因此，研究载流摩擦电弧的形成及损伤机制具有重要理论和实际意义。　　本文在面-面载流摩擦接触行为分析的基础上，提出了单点动态接触模拟粗糙表面接触峰摩擦运动过程及载流/摩擦行为的方法。　　本文采用控制与传感技术，基于虚拟仪器的Labview平台开发软件，研制了单点接触载流摩擦电弧试验机，具有对燃弧过程中的多个信号进行同步采集和试验后数据再现功能，实现在不同的极性、电流和速度等条件下的载流摩擦电弧形成及损伤机制的研究。　　在单点接触载流摩擦电弧试验机上，进行了载流摩擦电弧的形成和烧蚀过程的同步化研究，结果表明：根据电弧电流和电弧电压的变化规律，载流摩擦电弧分为起弧、稳定燃烧和熄弧阶段。燃弧过程中载流电弧的状态发生变化，经历金属蒸气态电弧和气体态电弧两个阶段。根据烧蚀特征，电弧烧蚀表面可分为烧蚀坑区、熔化区、平整区和沉积区。通过对试验结果的同步化分析得出：烧蚀坑区和熔化区主要发生在起弧阶段和稳定燃弧阶段，光亮区发生在熄弧阶段，沉积区发生在整个燃弧阶段。　　在单点接触载流摩擦电弧试验机上，进行了不同极性下载流摩擦电弧的形成和烧蚀机理研究，结果表明：当钨针为阳极铜试样为阴极时，燃弧强烈，燃弧时间长并伴有大量蒸气溢出，阳极钨针烧蚀严重，阴极铜试样烧蚀较轻；当钨针为阴极铜试样为阳极时，燃弧程度减弱，燃弧时间短，有少量蒸气溢出，阴极钨针烧蚀较轻，阳极铜试样烧蚀严重。根据试验结果得出：载流摩擦电弧具有显著的极性特征，阳极烧蚀严重，而阴极烧蚀较轻，提出把载流摩擦电弧的运动端作为阳极，同时阳极采用导热性能好并且熔点高的材料，可抑制电弧形成和减轻电弧烧蚀。　　在单点接触载流摩擦电弧试验机上，进行了不同电流下载流摩擦电弧的燃弧过程和烧蚀机理研究，结果表明：小电流时，电弧燃烧不稳定，燃弧时间短，不出现电弧电流和电弧电压的过冲现象；大电流时，电弧燃弧稳定，有大量蒸汽溢出，过冲现象严重。随着电流增加，电弧载流效率缓慢增加，电弧烧蚀坑深度先是增加后降低，烧蚀坑长度持续增加。　　在单点接触载流摩擦电弧试验机上，进行了不同速度下载流摩擦电弧的燃弧过程和烧蚀机理研究，结果表明：低速时，燃弧时间长，电弧燃烧稳定；速度较高时，燃弧时间短，电弧跳跃不稳定。随着速度增加，载流效率呈缓慢增加趋势。速度较低时，电弧热量输入多，电弧烧蚀严重，形成深的烧蚀坑，表面有大量气孔；速度较高时，电弧热量输入少，电弧烧蚀减轻，表面有大量小的突起。　　本文根据不同条件下单点接触载流摩擦电弧的形成和烧损机理研究，进行了载流摩擦电弧对载流摩擦副性能影响的分析。摩擦电弧本身性能决定其载流效率低，导电不稳定，同时烧蚀引起表面不平整使表面接触状态变差，表面发生材料转移和氧化使表面接触电阻增大，导电品质恶化。电弧热引起材料表面熔化形成熔化层，可起到润滑作用降低摩擦系数。烧蚀表面形成的突起、硬而脆的氧化层以及沉积物，在剪切力作用下容易脱落，加剧摩擦副磨损。