当今世界,电气化铁路尤其是高速电气化铁路是现在和今后铁路发展的明显趋势。我国自2007年施行第六次铁路大提速以来,速度为200km/h以上的高速电气化铁路营业里程已达到11028公里。电气化铁路的高速化使弓网系统相互作用加剧,低速时常被忽略的因素对弓网系统的影响效果越发显著,成为制约高速铁路进一步发展的障碍,接触线不平顺正是其中之一。接触线的不平顺性导致接触压力波动增大,严重处可能导致离线、撞弓等现象的发生,加剧弓网结构破坏,影响列车的平稳性运行。因此开展接触线平顺性研究和其对受电弓/接触网系统动力学的影响分析具有很强的理论意义和工程背景。另一方面,我国正处于实现高速铁路自主化、创立国家高铁品牌形象的重要阶段。然而目前我国高铁线路上所使用的受电弓均为国外进口或由国外引进后实现国产化的受电弓,我国自主研制的新型高速受电弓还未实现工程化。探讨我国自主研制的新型受电弓服役于高铁线路的可行性和有效性,推进国产受电弓的工程化,对我国高速铁路的进一步发展具有深远的影响。针对以上问题,本文在以下方面展开研究：以我国多条高铁线路的接触线垂向不平顺实测数据为基础,采用最大熵谱估计得到接触线不平顺实测功率谱,并分析了高铁线路的接触线平顺性。首次提出了一种普适性强、形式简洁的不平顺线谱模型,基于该模型可模拟得到任意里程的接触线垂向不平顺样本。将接触线不平顺引入到接触网模型中,采用模态叠加法实现了有/无接触线不平顺的弓网动力学仿真,根据欧标EN50318验证了模态叠加法的准确性,完善了接触网模型。在考虑既有高铁线路不平顺性的基础上,本文探讨了我国自主研制的V500新型高速受电弓对高铁线路的服役性能性：从动力学的角度,分析了V500受电弓以现运营速度服役于高铁线路的可行性,并实现了该型弓在既有高铁线路上以350km/h以上超高速且平稳运行的参数优选；从强度的角度,依次校核了V500受电弓以现运营速度服役于既有高铁线的静强度和疲劳强度,为该弓投入线路运营的安全性提供理论依据。其中,静强度分析同时考虑了最大接触压力和气动载荷的作用；在疲劳可靠性分析中,本文提出了一种基于受电弓框架模型的动应力简化方法(简称AMSM法),该方法计算效率高且准确性好,实现了长距离运行时受电弓框架部件的动应力计算,为受电弓部件疲劳寿命预测提供了丰富的数据,提高疲劳分析的可信度。