受电弓是安装于电力机车、动车组车顶的受流装置：升弓机构驱动铰接框架抬升，使弓头滑板以设定抬升力贴压接触线，运行中滑动接触持续取流。接触网的一切设计参数——导高、拉出值、接触力目标——最终都通过与受电弓的配合体现，因此它是弓网系统两大主体之一。术语级概览见 受电弓（术语），本页从型谱演化、结构与运行机理展开。
型谱演化：从马蹄抽头到 Z 形单臂
受电弓不是一蹴而就的发明，而是电力牵引供电方式与滑板材料学共同推动的近百年演化结果。按英文维基 Pantograph (transport) 条目公开口径，主流节点如下：
- 1889 年马蹄弓形抽头（bow collector）：Walter Reichel 在 Siemens & Halske 任职时发明弓形接触头，弓体沿接触线下方的轨道呈弓形往复滑动取流；当时多用于早期有轨电车。
- 1895 年平板滑板（flat slide-pantograph）：首次在美国 Baltimore & Ohio Railroad 实用化，以平板形滑板取代弓形抽头，实现单方向连续滑动接触。
- 1903 年菱形双臂（diamond / roller pantograph）：John Q. Brown 发明钻石形滚子受电弓，用于旧金山 Key System；菱形双臂至今仍是城市轨道交通常见方案。
- 1955 年 Z 形单臂（half-pantograph）：Louis Faiveley 取得 US 2935576 专利，确立单臂上下铰接框架结构；其后随高速电气化推广，1990 年代起俄罗斯也开始大规模采用单臂方案，街车与干线并行。
需要特别说明的是，"pantograph" 这一术语本身在 19 世纪中后期是绘图仪的缩放机构名称，因受电弓的铰接框架外形与之相似而被借用于铁路术语。
结构与组成
受电弓多为单臂（一字式）或菱形（剪刀式）铰接结构，主要组成部分：
- 底架：安装于车顶、承受整个弓体的基础框架，含绝缘子与传动支座。
- 下臂与上臂：铰接杆系，决定弓头升降轨迹与工作高度范围；升弓气囊（或弹簧机构）作用于下臂提供抬升力矩，阻尼器抑制落弓冲击与运行振动。
- 弓头：端部装有碳滑板与弓角，经弓头弹簧或弹性悬挂与上臂相连，越过线岔、锚段关节等过渡点时依靠弹性适应接触线高度变化。
单臂与双臂各有特点：单臂归算质量轻、跟随性优，适合高速场景；双臂对称布置，机械冗余度高、故障容错性强，在前苏联体系与部分早期干线仍有应用。
CENELEC 弓头型谱
为实现跨国互联互通，欧洲 CENELEC 体系规定了弓头工作长度两档典型值（依据英文维基 Pantograph (transport) 条目公开口径）：
| 弓头长度 | 主要应用场景 | 备注 |
|---|---|---|
| 1600 mm | 既有线、干线普速、城轨 | 欧陆应用最广的基础型 |
| 1950 mm | 高速、重载、加长跨距区段 | 双弓运行或多弓间距条件下的稳定性更优 |
弓头长度选择与跨距、接触线张力、运行速度耦合：长度增加有利于跨中弹性均匀与离线率降低，但同时增加归算质量与空气动力扰动，需在仿真与试验中迭代。各国铁路部门在采购技术条件中通常会指定弓头长度档位与碳滑板材质要求，作为整车型式试验的关键输入。
碳滑板特性
碳滑板与接触线构成"磨耗副"：碳材料自润滑、优先牺牲自身保护导线；大电流场合采用浸金属碳以降低界面电阻与温升。滑板的失效形式包括均匀磨耗到限、偏磨、裂纹掉块与燃弧烧灼，磨耗速率是评估弓网匹配质量的窗口指标（详见 碳滑板 条目）。
ADD 自动降弓装置
高速与重载区段一旦弓头碳滑板断裂、弓角剐蹭接触线扩大事故，后果难以承受。欧洲标准规定：
- 单弓运行时，运行速度 ≥160 km/h 必须配置 ADD（依据英文维基 Pantograph (transport) 条目公开口径）；
- 多弓运行时，运行速度 ≥120 km/h 必须配置 ADD（依据同上）；
- ADD 通过压缩空气管路压力降触发：升弓气囊供气若因管路破损而失压，弓体在 1 秒内自动快速落弓，避免与接触线纠缠。
关键区段还配套 弓监测站（pantograph monitoring station），对经过列车的受电弓关键部件进行高速拍照，自动识别滑板超限、弓角变形等异常并触发报警。
弓网运行机理
受电弓在运行中与接触线构成一对"机械—电气"耦合系统：
- 抬升力平衡：升弓气囊（或弹簧）施加向上的抬升力 Fup，与弓头自重、空气动力分量叠加得到实际接触力 Fc；当 Fc 过小则发生离线，过大则加速磨耗与导线抬升。
- 动态跟随：接触线在跨中存在自然弛度与受流波动引起的弹性差异，受电弓依靠弓头弹性悬挂与归算质量的高频响应吸收这一差异；速度越高，对归算质量与悬挂阻尼的要求越苛刻。
- 受流质量：接触力的统计分布——平均接触力 Fm、标准偏差 σ、最大值 Fmax=Fm+3σ——构成受流质量评价的核心指标（见 弓网接触力，依据 EN 50367:2020）。
- 速度极限：当列车速度趋近接触线波动传播速度时，会形成驻波并引发显著离线与弓头振动；按 R26 来源公开口径，接触线波浪速度必须大于列车速度才不形成驻波。
动态参数
- 静态抬升力：工作高度下弓头对接触线的静态压力，随工作高度近似恒定；取值由车型技术条件给定。
- 动态接触力：静态力叠加空气动力与振动分量后的实际接触力，其平均值、标准偏差与统计最大值构成弓网受流评价体系（见 弓网接触力，依据 EN 50367:2020）。
- 升降弓时间与弓头运动轨迹：影响过分相与库内作业的电气安全，属于型式试验与例行检修项目。
- 滑板跟随性：受电弓归算质量与弓头弹性决定的高频跟随能力，速度越高要求越苛刻，直接关联离线率与燃弧。
- 弓体材质与气流扰动：当速度接近 300 km/h 量级，石墨滑板摩擦致红热与拉弧成为限制性因素之一（来源：弓网电弧所引 Wikipedia 综述），单臂归算质量与空气动力型面设计直接决定极限速度。
- 参考资料
- [1] Pantograph (transport)（Wikipedia, 访问日期 2026-08-24） —— 受电弓定义结构与原理综述；适用条款：§ 全文。