在电气化铁路轨道不平顺的研究中,一般使用固定阶次的分数多项式形式的公式拟合轨道轨距、水平、高低、轨向等不平顺参数的功率谱,拟合的轨道谱在新车或引进机车车辆振动性能评估,计算机车车辆随机振动响应,机车车辆研制设计,轨道状态管理及轨道系统病害诊断等领域都有重要作用。借鉴轨道谱思想,参考轨道不平顺模型的分析方法和处理手段,通过数据统计和仿真建模,拟合得到接触压力谱,最终尝试构建不同线路的弓网接触压力谱标准型。
需要特别指出的是,接触压力数据不同于轨道参数数据,接触压力因接触网线路、受电弓型号、车速的不同而有较大差别。因此,接触压力谱在计算时需明确其具体线路、受电弓型号和车速,并且得到的接触压力谱仅适用于该情况下的接触网病害诊断、弓网动力学评估等应用。若接触网线路、受电弓型号和车速这3个条件中任意一个改变,测得接触压力数据的时域和频域特性必然改变,则需另作计算得到该情况下的接触压力谱。
接触压力功率谱与轨道谱相比,其形状差别较大,不规则波动,若要参照轨道谱研究中选择一种函数形式拟合接触压力谱,会导致该函数参数较多,过多的参数不仅增加了拟合的难度,各参数所表达的数学特性也难以描述。
在大量试验的基础上,提出接触压力谱趋势拟合方法和波动特征提取方法。该方法首先提取接触压力谱的所有极小值和极大值点,利用所有极小值点进行三次样条插值,插值后的曲线与原谱的第一个极小值之前和最后一个极小值之后的曲线构成谱的下包络线,然后使用最小二乘法采用二次多项式拟合该下包络线,得到表征谱趋势特征的二次多项式函数;对提取出的所有极大值点进行筛选,去掉过小的局部极大值点后,用所有极大值点处对应的波长和谱值2个参数表征谱的波动特征 。