El arco pantógrafo-catenaria del ferrocarril urbano tiene la característica de alta temperatura, que actúa directamente sobre la superficie del sistema pantógrafo-catenaria, lo que abla seriamente el pantógrafo y la línea de contacto, y afecta el flujo del sistema pantógrafo-catenaria. En este artículo, basado en MHD, se establece un modelo matemático del arco del sistema pantógrafo-catenaria del ferrocarril urbano. Se utilizó el software de elementos finitos COMSOL para simular el campo de temperatura del arco pantógrafo-catenaria. A través del diagrama de distribución de temperatura y las imágenes relacionadas, se estudió la relación entre la temperatura central del arco, la duración y el espacio del arco del pantógrafo. Se encontró que la temperatura del arco aumenta con el incremento de la duración del arco cuando el espacio del arco es fijo. Cuando la duración del arco es fija, la temperatura central del arco cambia inversamente con el aumento del espacio del arco. La viabilidad del modelo de simulación se verifica mediante la plataforma de experimentación del arco pantógrafo-catenaria. La conclusión de esta investigación puede proporcionar una base cierta para el estudio de la erosión del arco en la superficie del sistema pantógrafo-catenaria.