CN111400847A - 一种列车速度的计算方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种列车速度的计算方法，包括：接收输入的各车辆速度信号；计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值；根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号；根据正常速度信号计算得到列车速度。本申请所提供的技术方案，实现了对车辆上传的速度信号的异常值筛选和剔除，最后使用过滤后的有效车辆速度信号计算得到列车速度，使得最终得出的列车速度具有更高的可靠性和准确性，降低了对列车控制功能正常执行和状态显示的影响，避免了对列车运营安全造成不良影响。本申请同时还提供了一种列车速度的计算系统、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及列车速度的计算领域，特别涉及一种列车速度的计算方法、系统、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
现有的列车速度计算方法，主要是基于车辆速度信号的平均速度算法。但这些速度算法中没有考虑原始速度信号出现异常时的处理方法，导致当车辆上的个别速度传感器异常时，会导致网络系统计算出的列车速度信号跟随异常。由于很多网络系统的控制功能都要涉及到列车速度信息，因此会导致单点故障的扩大化。
随着轨道交通技术的发展，对网络系统控制功能的准确度和精确度要求越来越高，而列车速度信号作为列车的一个关键状态信息，参与到许多列车的控制功能逻辑中，例如车辆速度保护，保持制动缓解、列车总里程计算，列车安全防护等等，因此对列车速度信号的准确性提出了更高的要求。
通常的列车速度计算是将子系统上传的列车速度信号进行简单的数学平均运算，对原始速度信号的有效性没有考虑，或者仅考虑单个信号异常的情况，这样导致当原始速度信号中出现了2个及以上信号源异常时，计算出的列车速度信号也跟随错误，从而引起其他速度相关控制功能的异常，影响列车控制功能的正常执行和状态显示，对列车运营安全造成不良影响。
因此，如何提高列车速度计算的准确性是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种列车速度的计算方法、系统、设备及计算机可读存储介质，用于提高列车速度计算的准确性。
为解决上述技术问题，本申请提供一种列车速度的计算方法，该方法包括：
接收输入的各车辆速度信号；
计算各所述车辆速度信号的算术平均值，并确定各所述车辆速度信号相对于所述算术平均值的误差值；
根据各所述误差值确定各所述车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号；
根据所述正常速度信号计算得到列车速度。
可选的，所述根据各所述误差值确定各所述车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号，包括：
根据公式δ＝(∑Xi2/(n-1))1/2计算均方根偏差；
确定Xi大于3δ所对应的车辆速度信号为所述异常速度信号，并将所述异常速度信号删除，然后返回执行计算各所述车辆速度信号的算术平均值，并确定各所述车辆速度信号相对于所述算术平均值的误差值的步骤；
当不存在所述异常速度信号时，确定剩余的车辆速度信号为所述正常速度信号；
其中，δ为所述均方根偏差，Xi为第i个车辆速度信号相对于各所述车辆速度信号的算术平均值的误差值，n为所述车辆速度信号的总数。
可选的，在确定剩余的车辆速度信号为所述正常速度信号之后，还包括：
当所述正常速度信号的数量小于第一阈值时，输出车辆速度信号异常的提示信息。
可选的，在根据各所述误差值确定各所述车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号之后，还包括：
记录各所述车辆速度信号被标记为所述异常速度信号的次数；
当所述次数超过第二阈值时，发送包含所述异常速度信号的信号来源的提示信息。
本申请还提供一种列车速度的计算系统，该系统包括：
接收模块，用于接收输入的各车辆速度信号；
第一计算模块，用于计算各所述车辆速度信号的算术平均值，并确定各所述车辆速度信号相对于所述算术平均值的误差值；
确定模块，用于根据各所述误差值确定各所述车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号；
第二计算模块，用于根据所述正常速度信号计算得到列车速度。
可选的，所述确定模块包括：
计算子模块，用于根据公式δ＝(∑Xi2/(n-1))1/2计算均方根偏差；
确定子模块，用于确定Xi大于3δ所对应的车辆速度信号为所述异常速度信号，并将所述异常速度信号删除，然后返回所述第一计算模块执行计算各所述车辆速度信号的算术平均值，并确定各所述车辆速度信号相对于所述算术平均值的误差值的步骤；
获取子模块，用于当不存在所述异常速度信号时，确定剩余的车辆速度信号为所述正常速度信号；
其中，δ为所述均方根偏差，Xi为第i个车辆速度信号相对于各所述车辆速度信号的算术平均值的误差值，n为所述车辆速度信号的总数。
可选的，所述确定模块还包括：
提示子模块，用于当所述正常速度信号的数量小于第一阈值时，输出车辆速度信号异常的提示信息。
可选的，记录模块，用于记录各所述车辆速度信号被标记为所述异常速度信号的次数；
提示模块，用于当所述次数超过第二阈值时，发送包含所述异常速度信号的信号来源的提示信息。
本申请还提供一种列车速度的计算设备，该列车速度的计算设备包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述列车速度的计算方法的步骤。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述列车速度的计算方法的步骤。
本申请所提供列车速度的计算方法，包括：接收输入的各车辆速度信号；计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值；根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号；根据正常速度信号计算得到列车速度。
本申请所提供的技术方案，通过先计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值，再根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号，实现了对车辆上传的速度信号的异常值筛选和剔除，最后使用过滤后的有效车辆速度信号计算得到列车速度，使得最终得出的列车速度具有更高的可靠性和准确性，降低了对列车控制功能正常执行和状态显示的影响，避免了对列车运营安全造成不良影响。本申请同时还提供了一种列车速度的计算系统、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种列车速度的计算方法的流程图；
图2为图1所提供的一种列车速度的计算方法中S103的一种实际表现方式的流程图；
图3为本申请实施例所提供的一种列车速度的计算系统的结构图；
图4为本申请实施例所提供的另一种列车速度的计算系统的结构图；
图5为本申请实施例所提供的一种列车速度的计算设备的结构图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种列车速度的计算方法、系统、设备及计算机可读存储介质，用于提高列车速度计算的准确性。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种列车速度的计算方法的流程图。
其具体包括如下步骤：
S101：接收输入的各车辆速度信号；
一般列车降低误差的通用算法是对原始的车辆速度信号，进行排序操作，然后去掉其中的最大值和最小值，然后进行算术平均运算，然而这会带来以下两个问题：
1)当所有的速度传感器都能正常工作时，人为的剔除了两个正确的车辆速度信号，从而造成了有效信息的浪费；
2)该方法中，包含了隐含的前提条件，那就是最多出现2个车辆速度信号异常，而且两个异常值必须是一个偏大，一个偏小；如果两个异常值同时都是偏大、或者偏小，那么该方法不仅会造成异常值干扰到了最终计算结果，而且会将一个正确的速度信号予以剔除，进一步恶化了最终结果的准确性；
基于此，本申请提供了一种列车速度的计算方法，用于提高列车速度计算的准确性。
S102：计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值；
在接收到输入的各车辆速度信号Vi之后，计算各车辆速度信号的算术平均值
并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值Xi＝Vi-Vp；
其中，Vi为第i个车辆速度信号，Vp为各车辆速度信号的算术平均值，n为车辆速度信号的总数，Xi为第i个车辆速度信号相对于各车辆速度信号的算术平均值的误差值。
S103：根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号；
优选的，由于该误差值代表各车辆速度信号与平均值之间的差异，差异越大则表明异常几率越大，因此这里提到的根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号，其具体可以为选取各误差值中绝对值最大的前几个为异常速度信号，剩下的为正常速度信号；
优选的，在根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号之后，还可以包括：
记录各车辆速度信号被标记为异常速度信号的次数；
当次数超过第二阈值时，发送包含异常速度信号的信号来源的提示信息；
当某一信号来源发送的车辆速度信号较多次数被标记为异常速度信号时，则表明该信号来源有较大概率出现故障，此时可以发送包含异常速度信号的信号来源的提示信息，以便用户能够对其进行故障排查。
S104：根据正常速度信号计算得到列车速度。
在确定了各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号后，根据正常速度信号计算得到列车速度，以使得到的列车速度更为准确。
基于上述技术方案，本申请所提供的一种列车速度的计算方法，通过先计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值，再根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号，实现了对车辆上传的速度信号的异常值筛选和剔除，最后使用过滤后的有效车辆速度信号计算得到列车速度，使得最终得出的列车速度具有更高的可靠性和准确性，降低了对列车控制功能正常执行和状态显示的影响，避免了对列车运营安全造成不良影响。
针对于上一实施例的步骤S103，其中所描述的根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号，其具体也可以包括如图2所示的步骤，下面结合图2进行说明。
请参考图2，图2为图1所提供的一种列车速度的计算方法中S103的一种实际表现方式的流程图。
其具体包括以下步骤：
S201：根据公式δ＝(∑Xi2/(n-1))1/2计算均方根偏差；
其中，δ为均方根偏差，Xi为第i个车辆速度信号，n为车辆速度信号的总数；
均方根误差是观测值与真值偏差的平方与观测次数n比值的平方根，在实际测量中，观测次数n总是有限的，真值只能用最可信赖(最佳)值来代替。均方根误差是用来衡量观测值同真值之间的偏差，因此本申请实施例通过均方根误差来确定异常速度信号。
S202：确定Xi大于3δ所对应的车辆速度信号为异常速度信号，并将异常速度信号删除；
确定Xi大于3δ的车辆速度信号为异常速度信号，并将异常速度信号删除，然后返回执行步骤S102，直至不存在异常速度信号。
S203：当不存在异常速度信号时，确定剩余的车辆速度信号为正常速度信号；
优选的，在确定剩余的车辆速度信号为正常速度信号之后，还可以包括：
当正常速度信号的数量小于第一阈值时，输出车辆速度信号异常的提示信息；
当正常速度信号的数量小于第一阈值时，则表明车辆速度信号中的异常速度信号较多，此时输出车辆速度信号异常的提示信息，方便用户进行故障排查。
请参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种列车速度的计算系统的结构图。
该系统可以包括：
接收模块100，用于接收输入的各车辆速度信号；
第一计算模块200，用于计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值；
确定模块300，用于根据各误差值确定各车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号；
第二计算模块400，用于根据正常速度信号计算得到列车速度。
请参考图4，图4为本申请实施例所提供的另一种列车速度的计算系统的结构图。
该确定模块300可以包括：
计算子模块，用于根据公式δ＝(∑Xi2/(n-1))1/2计算均方根偏差；
确定子模块，用于确定Xi大于3δ所对应的车辆速度信号为异常速度信号，并将异常速度信号删除，然后返回第一计算模块执行计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值的步骤；
获取子模块，用于当不存在异常速度信号时，确定剩余的车辆速度信号为正常速度信号；
其中，δ为均方根偏差，Xi为第i个车辆速度信号相对于各车辆速度信号的算术平均值的误差值，n为车辆速度信号的总数。
该确定模块300还可以包括：
提示子模块，用于当正常速度信号的数量小于第一阈值时，输出车辆速度信号异常的提示信息。
该系统还可以包括：
记录模块，用于记录各车辆速度信号被标记为异常速度信号的次数；
提示模块，用于当次数超过第二阈值时，发送包含异常速度信号的信号来源的提示信息。
以上系统中的各个组成部分可实际应用于以下的实施例中：
接收模块接收输入的各车辆速度信号；第一计算模块计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值；计算子模块根据公式δ＝(∑Xi2/(n-1))1/2计算均方根偏差；确定子模块确定Xi大于3δ所对应的车辆速度信号为异常速度信号，并将异常速度信号删除，然后返回第一计算模块执行计算各车辆速度信号的算术平均值，并确定各车辆速度信号相对于算术平均值的误差值的步骤；当不存在异常速度信号时，获取子模块确定剩余的车辆速度信号为正常速度信号；当正常速度信号的数量小于第一阈值时，提示子模块输出车辆速度信号异常的提示信息；
第二计算模块根据正常速度信号计算得到列车速度；记录模块记录各车辆速度信号被标记为异常速度信号的次数；当该次数超过第二阈值时，提示模块发送包含异常速度信号的信号来源的提示信息。
请参考图5，图5为本申请实施例所提供的一种列车速度的计算设备的结构图。
该列车速度的计算设备500可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)522(例如，一个或一个以上处理器)和存储器532，一个或一个以上存储应用程序542或数据544的存储介质530(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器532和存储介质530可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质530的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对装置中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器522可以设置为与存储介质530通信，在列车速度的计算设备500上执行存储介质530中的一系列指令操作。
列车速度的计算设备500还可以包括一个或一个以上电源525，一个或一个以上有线或无线网络接口550，一个或一个以上输入输出接口558，和/或，一个或一个以上操作系统541，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等等。
上述图1至图2所描述的列车速度的计算方法中的步骤由列车速度的计算设备基于该图5所示的结构实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，功能调用装置，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本申请所提供的一种列车速度的计算方法、系统、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种列车速度的计算方法，其特征在于，包括：
接收输入的各车辆速度信号；
计算各所述车辆速度信号的算术平均值，并确定各所述车辆速度信号相对于所述算术平均值的误差值；
根据各所述误差值确定各所述车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号；
根据所述正常速度信号计算得到列车速度。
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述根据各所述误差值确定各所述车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号，包括：
根据公式δ＝(∑Xi2/(n-1))1/2计算均方根偏差；
确定Xi大于3δ所对应的车辆速度信号为所述异常速度信号，并将所述异常速度信号删除，然后返回执行计算各所述车辆速度信号的算术平均值，并确定各所述车辆速度信号相对于所述算术平均值的误差值的步骤；
当不存在所述异常速度信号时，确定剩余的车辆速度信号为所述正常速度信号；
其中，δ为所述均方根偏差，Xi为第i个车辆速度信号相对于各所述车辆速度信号的算术平均值的误差值，n为所述车辆速度信号的总数。
3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，在确定剩余的车辆速度信号为所述正常速度信号之后，还包括：
当所述正常速度信号的数量小于第一阈值时，输出车辆速度信号异常的提示信息。
4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，在根据各所述误差值确定各所述车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号之后，还包括：
记录各所述车辆速度信号被标记为所述异常速度信号的次数；
当所述次数超过第二阈值时，发送包含所述异常速度信号的信号来源的提示信息。
5.一种列车速度的计算系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收输入的各车辆速度信号；
第一计算模块，用于计算各所述车辆速度信号的算术平均值，并确定各所述车辆速度信号相对于所述算术平均值的误差值；
确定模块，用于根据各所述误差值确定各所述车辆速度信号中的异常速度信号及正常速度信号；
第二计算模块，用于根据所述正常速度信号计算得到列车速度。
6.根据权利要求5所述的计算系统，其特征在于，所述确定模块包括：
计算子模块，用于根据公式δ＝(∑Xi2/(n-1))1/2计算均方根偏差；
确定子模块，用于确定Xi大于3δ所对应的车辆速度信号为所述异常速度信号，并将所述异常速度信号删除，然后返回所述第一计算模块执行计算各所述车辆速度信号的算术平均值，并确定各所述车辆速度信号相对于所述算术平均值的误差值的步骤；
获取子模块，用于当不存在所述异常速度信号时，确定剩余的车辆速度信号为所述正常速度信号；
其中，δ为所述均方根偏差，Xi为第i个车辆速度信号相对于各所述车辆速度信号的算术平均值的误差值，n为所述车辆速度信号的总数。
7.根据权利要求6所述的计算系统，其特征在于，所述确定模块还包括：
提示子模块，用于当所述正常速度信号的数量小于第一阈值时，输出车辆速度信号异常的提示信息。
8.根据权利要求5所述的计算系统，其特征在于，还包括：
记录模块，用于记录各所述车辆速度信号被标记为所述异常速度信号的次数；
提示模块，用于当所述次数超过第二阈值时，发送包含所述异常速度信号的信号来源的提示信息。
9.一种列车速度的计算设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述列车速度的计算方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述列车速度的计算方法的步骤。
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