随着我国高速铁路技术的发展,列车运行速度不断提高,给人们出行带来方便的同时不可避免地产生了一些电磁干扰问题。研究数据表明,随着列车速度的提高,列车供电系统的接触网与受电弓之间发生离线现象越来越频繁。弓网离线瞬间会产生极高的电压对车载设备产生过电压干扰,同时弓网离线时还会产生弓网离线电弧向空间辐射电磁脉冲,对铁路周边及车载敏感电子设备造成电磁干扰。因此弓网离线电磁干扰是列车安全运行的一个潜在威胁,同时弓网离线电磁干扰已经成为铁路电磁兼容领域研究的重要研究内容。本文以传输线理论为基础,建立了弓网离线电磁干扰分布参数模型,研究了弓网离线电磁干扰特性,最后对弓网离线电磁干扰防护问题进行了分析研究。本文的主要工作总结如下:(1)给出了经典的电弧黑盒模型:Cassie电弧模型、Mayr电弧模型和Habedank电弧模型。根据弓网离线电弧特性,对Habedank电弧模型进行修正加入列车速度因子,得到了弓网离线电弧模型。利用弓网离线电弧模型结合牵引供电系统,建立了弓网离线电弧分布参数模型。分析弓网离线的集总电气参数,并利用集总参数模型对弓网离线电磁干扰特性进行求解,结果显示集总参数模型能够反映弓网离线过电压现象,但对于弓网离线高频电磁干扰研究,集总参数模型不再适用。(2)由于集总参数模型对于弓网离线高频电磁干扰不再适用,本文建立了弓网离线电弧分布参数模型。基于弓网离线电弧分布参数模型,对弓网离线电弧特性进行数值计算,得到了弓网离线电弧的电压电流特性曲线。分析了列车运行速度及弓网离线位置对弓网离线电弧电压电流的影响。(3)结合巴西列车PWM编码器电磁干扰问题,研究了弓网离线电磁干扰对传输线终端传导干扰和辐射干扰的时域响应规律。以典型脉冲激励源代替弓网离线电弧电磁干扰,通过理论计算得到了传输线传导干扰及辐射干扰的终端时域响应结果,并对结果进行了验证,证明了计算结果的正确性,同时证明弓网离线电磁干扰对车载敏感电子设备的影响不可忽视。(4)分别对渐变型和突变型两种非均匀传输线进行了研究。对均匀性传输线进行一定的修正,得到渐变型非均匀传输线终端响应的计算公式。利用公式得到了高度递增递减传输线以及正余弦传输线终端电压响应规律。对于突变型非均匀传输线,提出利用微波网络参数方法进行研究,推导了微波网络法求解突变型非均匀传输线的理论公式,并通过推导公式计算了传输线终端响应。最后在实验室进行实际测试,实测数据与理论结果吻合较好,证明了微波网络参数法求解突变型非均匀传输线的正确性。(5)研究了弓网离线电磁干扰的两种防护方式:加屏蔽措施和在敏感设备端加TVS管。首先研究了钢筋混凝土对弓网离线电弧的屏蔽效能:理论计算了钢筋混凝土的屏蔽效能,然后通过实测某地铁站钢筋混凝土的屏蔽效能并与计算结果进行对比验证,证明了理论计算的正确性,同时表明钢筋混凝土对弓网离线电弧具有很好的屏蔽效能。然后分析了 TVS管对弓网离线电弧电磁干扰的电磁防护效果:TVS管为非线性负载,为了简化计算,本文提出采用分段线性技术将TVS管伏安特性曲线离散化,在各离散段上以线性阻抗代替进行计算,得到TVS管对电磁干扰的抑制效果,然后对结果进行了验证,证明了分段线性技术求解非线性负载的可行性,同时证明了 TVS管对电磁干扰具有很好的抑制效果。最后结合铁路实际给出了相应的弓网离线电磁干扰防护建议。