CN109633237B - 基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法及设备 - Google Patents

基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法及设备 Download PDF

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    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only

Abstract

本发明涉及一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法及设备，其中方法包括：步骤S1：多次动作道岔，记录每次道岔动作时站场的显示电流值和现场的实测电流值，并将同一次动作时的显示电流值和实测电流值作为一个二元数据组；步骤S2：基于每次动作得到的数据组结合坐标原点，通过最小二乘法计算得到拟合函数；步骤S3：当接收到一次校正后的道岔电流值后，将一次校正后的道岔电流值代入拟合函数得到二次校正结果并输出。与现有技术相比，本发明采用一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法，在单一的校正算法的基础上做二次校正，可以较大程度的校正道岔总电流的读数，更加准确的反映道岔总电流值。

Description

基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法及设备
技术领域
本发明涉及铁路信号领域，尤其是涉及一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法及设备。
背景技术
道岔总电流是反映道岔动作时道岔是否正常运转的重要指标。区别于单一的道岔电流曲线，道岔总电流反映了当时刻所有道岔动作的电流值总和。
最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。
MMI操作道岔时，所有在动作的道岔产生的电流值的总和，由电流表采集模块集合后以通过高速串口的形式发送给联锁电务维修机，联锁电务维修机在串口接口接收到的道岔总电流值，是一个数字化的整形值，必须经过转化校正，才能转化为实际的道岔电流物理模拟量，联锁电务维修机将收到的电流值在程序内部进行一次校正后显示在自身站场界面上，并且将界面显示值并且发送给联锁操作机MMI予以显示。电务维修人员在调试联锁的时候，动作道岔。直接可以用在站场界面上用查看道岔电流表的指针数值的办法直观的来判断道岔是否正常运转。
由于现场条件复杂，经过联锁电务维修机经过一次校正的道岔总电流值往往出现较大偏差。一次校正的手段手段比较单一，校正力度不够，缺少反馈机制。完全由项目实施人员预估而定。单一的校正机制下调整出来的电流表界面显示值和实际值容易出现较大偏差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法及设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法，包括：
步骤S1：多次动作道岔，记录每次道岔动作时站场的显示电流值和现场的实测电流值，并将同一次动作时的显示电流值和实测电流值作为一个二元数据组；
步骤S2：基于每次动作得到的数据组结合坐标原点，通过最小二乘法计算得到拟合函数；
步骤S3：当接收到一次校正后的道岔电流值后，将一次校正后的道岔电流值代入拟合函数得到二次校正结果并输出。
所述拟合函数为线型函数。
所述步骤S2具体包括：
步骤S21：输入所有测得的二元数据组以及根据坐标原点得到的二元数据组(0,0)；
步骤S22：循环计算得到：
sigma_xy+＝tx[i]*ty[i]
sigma_xx+＝tx[i]*tx[i]
sum_x+＝tx[i]
sum_y+＝ty[i]
其中：sigma_xy为对所有二元数据组中的显示电流值和实测电流值乘积的求和，sigma_xx为对所有二元数据组中显示电流值的平方值的求和，sum_x为对所有二元数据组中的显示电流值的求和，sum_y为对所有二元数据组中的实测电流值的求和；
步骤S23：计算得到平均值数据：
x_bar＝sum_x/n
y_bar＝sum_y/n
nxy_bar＝n*x_bar*y_bar
nxx＝n*x_bar*x_bar
其中：x_bar为所有二元数据组中显示电流值的平均值，n为二元数据组的个数，y_bar为所有二元数据组中实测电流值的平均值，nxy_bar为显示电流值平均值和实测电流值平均值乘积的n倍，nxx为显示电流值平均值平方的n倍；
步骤S23：计算得到拟合函数的系数和偏差：
coeff＝(sigma_xy-nxy_bar)/(sigma_xx-nxx)
offset＝y_bar-coeff*x_bar
其中：coeff为你和函数的系数，offset为拟合函数的偏差。
一种实现上述方法的设备，包括：
电流测量装置，用于测量道岔动作时的道岔总电流作为实测电流值；
电流获取装置，分别与联锁电务维修机和站场存储设备连接，用于获取道岔动作时站场的显示电流值以及联锁电务维修机输出的一次校正后的道岔电流值；
拟合校正装置，分别与电流测量装置与电流获取装置连接，用于基于每次动作得到的数据组结合坐标原点，通过最小二乘法计算得到拟合函数，以及根据拟合函数，将一次校正后的道岔电流值代入拟合函数得到二次校正结果并输出。
一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的装置，其特征在于，包括存储器、处理器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤S1：接收多次动作道岔时站场的显示电流值和现场的实测电流值，并将同一次动作时的显示电流值和实测电流值作为一个二元数据组；
步骤S2：基于每次动作得到的数据组结合坐标原点，通过最小二乘法计算得到拟合函数；
步骤S3：当接收到一次校正后的道岔电流值后，将一次校正后的道岔电流值代入拟合函数得到二次校正结果并输出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)采用一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法，在单一的校正算法的基础上做二次校正，可以较大程度的校正道岔总电流的读数，更加准确的反映道岔总电流值。
2)在进行函数拟合时添加坐标原点形成的(0,0)二元数据组，此二元数据组是没有测量误差的，引入拟合后可以大幅度提高拟合函数的准确性。
3)拟合函数选用线型函数，所需要的采样点少，并且由于数字量整形值的误差主要来自原比例缩放和偏移，因此选用线型函数还以提高准确性。
4)算法实用，不给联锁电务维修机增加额外负担，最小二乘法运算过程，并不会给计算机带来很大的负载，经测试，输入数组中三百组以内，所消耗的运算时间也不会超过500毫秒，可以说对联锁电务维修机没有增加任何负担。
5)仅在程序开始计算一次系数coeff和偏差offset，而在程序运行期间，没有任何额外的负担，即，在程序平时运行期间，没有增加任何额外负担，仅仅将一次校正后的道岔总电流值用最小二乘法计算得到的系数coeff和偏差offset作了一次线性运算。
附图说明
图1为本发明方法的主要步骤流程示意图；
图2为程序主流程示意图；
图3为最小二乘法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本申请提出一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法，本申请通过开发相应的程序实现，如图1和图2所示，包括：
步骤S1：多次动作道岔，记录每次道岔动作时站场的显示电流值和在室外现场用万用表测量的实测电流值，并将同一次动作时的显示电流值和实测电流值作为一个二元数据组；
步骤S2：基于每次动作得到的数据组结合坐标原点，通过最小二乘法计算得到拟合函数，其中，拟合函数为线型函数，如图3所示，该步骤具体包括：
步骤S21：输入所有测得的二元数据组以及根据坐标原点得到的二元数据组(0,0)；
步骤S22：循环计算得到：
sigma_xy+＝tx[i]*ty[i]
sigma_xx+＝tx[i]*tx[i]
sum_x+＝tx[i]
sum_y+＝ty[i]
其中：sigma_xy为对所有二元数据组中的显示电流值和实测电流值乘积的求和，sigma_xx为对所有二元数据组中显示电流值的平方值的求和，sum_x为对所有二元数据组中的显示电流值的求和，sum_y为对所有二元数据组中的实测电流值的求和；
步骤S23：计算得到平均值数据：
x_bar＝sum_x/n
y_bar＝sum_y/n
nxy_bar＝n*x_bar*y_bar
nxx＝n*x_bar*x_bar
其中：x_bar为所有二元数据组中显示电流值的平均值，n为二元数据组的个数，y_bar为所有二元数据组中实测电流值的平均值，nxy_bar为显示电流值平均值和实测电流值平均值乘积的n倍，nxx为显示电流值平均值平方的n倍；
步骤S23：计算得到拟合函数的系数和偏差：
coeff＝(sigma_xy-nxy_bar)/(sigma_xx-nxx)
offset＝y_bar-coeff*x_bar
其中：coeff为你和函数的系数，offset为拟合函数的偏差。
步骤S3：当接收到一次校正后的道岔电流值后，将一次校正后的道岔电流值代入拟合函数得到二次校正结果并输出。
本申请具体实现代码如下：
Figure BDA0001905569370000051
Figure BDA0001905569370000061
本申请采用特定的办法使的计算的结果可以最大程度的校正道岔总电流值的读数，作为最小二乘法输入的数据是界面显示值和室外测量值，直接建立了两者间的关系，这是一种基于现场实际的反馈控制。反馈控制是指将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的偏差进行控制的过程。本方案中，反馈控制其实是用过去的电流表实际输入值和界面显示值的情况来指导和纠正将来的道岔总电流的界面显示值。
由于采用一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法，算法实用，容易用程序实现。最小二乘法是一种线性算法，对于计算机来说，便于实现，容易验证。而其他的曲线拟合方法，相比之下，算法更为复杂，计算机实现较为困难。同时，非线性算法需要的数据采集点也更多，对工程实施人员来说更增加了工作量。在现场人员不可能采集大量样本的情况下，采取其他各种非线性校正算法得到的结果，也容易出现偏差。
同时，适应性强，程序健壮。主要表现在不管现场实施人员采集多少组样本数据，最小二乘法都可以计算得到自己的一组结果。采集样本多，则结果精确，采集样本少，也可以得到一个尽量精确的结果。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的方法，其特征在于，在单一的校正算法的基础上做二次校正，可以较大程度的校正道岔总电流的读数，更加准确的反映道岔总电流值，仅在程序开始计算一次系数coeff和偏差offset，而在程序运行期间，没有任何额外的负担，方法包括：
步骤S1：多次动作道岔，记录每次道岔动作时站场的显示电流值和现场的实测电流值，并将同一次动作时的显示电流值和实测电流值作为一个二元数据组；
步骤S2：基于每次动作得到的数据组结合坐标原点，通过最小二乘法计算得到拟合函数；
步骤S3：当接收到一次校正后的道岔电流值后，将一次校正后的道岔电流值代入拟合函数得到二次校正结果并输出；
所述拟合函数为线性 函数；
所述步骤S2具体包括：
步骤S21：输入所有测得的二元数据组以及根据坐标原点得到的二元数据组(0,0)；
步骤S22：循环计算得到：
sigma_xy+＝tx[i]*ty[i]
sigma_xx+＝tx[i]*tx[i]
sum_x+＝tx[i]
sum_y+＝ty[i]
其中：sigma_xy为对所有二元数据组中的显示电流值和实测电流值乘积的求和，sigma_xx为对所有二元数据组中显示电流值的平方值的求和，sum_x为对所有二元数据组中的显示电流值的求和，sum_y为对所有二元数据组中的实测电流值的求和；
步骤S23：计算得到平均值数据：
x_bar＝sum_x/n
y_bar＝sum_y/n
nxy_bar＝n*x_bar*y_bar
nxx＝n*x_bar*x_bar
其中：x_bar为所有二元数据组中显示电流值的平均值，n为二元数据组的个数，y_bar为所有二元数据组中实测电流值的平均值，nxy_bar为显示电流值平均值和实测电流值平均值乘积的n倍，nxx为显示电流值平均值平方的n倍；
步骤S23：计算得到拟合函数的系数和偏差：
coeff＝(sigma_xy-nxy_bar)/(sigma_xx-nxx)
offset＝y_bar-coeff*x_bar
其中：coeff为拟合函数的系数，offset为拟合函数的偏差。
2.一种实现权利要求1所述的方法的设备，其特征在于，包括：
电流测量装置，用于测量道岔动作时的道岔总电流作为实测电流值；
电流获取装置，分别与联锁电务维修机和站场存储设备连接，用于获取道岔动作时站场的显示电流值以及联锁电务维修机输出的一次校正后的道岔电流值；
拟合校正装置，分别与电流测量装置与电流获取装置连接，用于基于每次动作得到的数据组结合坐标原点，通过最小二乘法计算得到拟合函数，以及根据拟合函数，将一次校正后的道岔电流值代入拟合函数得到二次校正结果并输出。
3.一种基于最小二乘法校正道岔总电流表读数的装置，其特征在于，在单一的校正算法的基础上做二次校正，可以较大程度的校正道岔总电流的读数，更加准确的反映道岔总电流值，仅在程序开始计算一次系数coeff和偏差offset，而在程序运行期间，没有任何额外的负担，装置包括存储器、处理器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤S1：接收多次动作道岔时站场的显示电流值和现场的实测电流值，并将同一次动作时的显示电流值和实测电流值作为一个二元数据组；
步骤S2：基于每次动作得到的数据组结合坐标原点，通过最小二乘法计算得到拟合函数；
步骤S3：当接收到一次校正后的道岔电流值后，将一次校正后的道岔电流值代入拟合函数得到二次校正结果并输出；
所述拟合函数为线性 函数；
所述步骤S2具体包括：
步骤S21：输入所有测得的二元数据组以及根据坐标原点得到的二元数据组(0,0)；
步骤S22：循环计算得到：
sigma_xy+＝tx[i]*ty[i]
sigma_xx+＝tx[i]*tx[i]
sum_x+＝tx[i]
sum_y+＝ty[i]
其中：sigma_xy为对所有二元数据组中的显示电流值和实测电流值乘积的求和，sigma_xx为对所有二元数据组中显示电流值的平方值的求和，sum_x为对所有二元数据组中的显示电流值的求和，sum_y为对所有二元数据组中的实测电流值的求和；
步骤S23：计算得到平均值数据：
x_bar＝sum_x/n
y_bar＝sum_y/n
nxy_bar＝n*x_bar*y_bar
nxx＝n*x_bar*x_bar
其中：x_bar为所有二元数据组中显示电流值的平均值，n为二元数据组的个数，y_bar为所有二元数据组中实测电流值的平均值，nxy_bar为显示电流值平均值和实测电流值平均值乘积的n倍，nxx为显示电流值平均值平方的n倍；
步骤S23：计算得到拟合函数的系数和偏差：
coeff＝(sigma_xy-nxy_bar)/(sigma_xx-nxx)
offset＝y_bar-coeff*x_bar
其中：coeff为拟合函数的系数，offset为拟合函数的偏差。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104614593A (zh) * 2014-12-26 2015-05-13 同济大学 一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法
CN104991212A (zh) * 2015-07-07 2015-10-21 湖南大学 一种基于最小二乘线性插值的电流采集通道自校准方法
CN105824273A (zh) * 2016-03-15 2016-08-03 北京交通大学 列车运行控制系统中的地面目标控制器
CN107215357A (zh) * 2017-05-25 2017-09-29 同济大学 一种道岔故障预测方法
CN107728094A (zh) * 2017-10-23 2018-02-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法
CN108827366A (zh) * 2018-09-12 2018-11-16 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 一种针对霍尔传感器质量的专用检测装置及检测方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104614593A (zh) * 2014-12-26 2015-05-13 同济大学 一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法
CN104991212A (zh) * 2015-07-07 2015-10-21 湖南大学 一种基于最小二乘线性插值的电流采集通道自校准方法
CN105824273A (zh) * 2016-03-15 2016-08-03 北京交通大学 列车运行控制系统中的地面目标控制器
CN107215357A (zh) * 2017-05-25 2017-09-29 同济大学 一种道岔故障预测方法
CN107728094A (zh) * 2017-10-23 2018-02-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法
CN108827366A (zh) * 2018-09-12 2018-11-16 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 一种针对霍尔传感器质量的专用检测装置及检测方法

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