[發明專利]基于控制圖的有軌電車系統能耗分析方法

在審

• 申請號: 201810274449.5
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108549754A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 陳林;孫成龍;唐曉想;楊宏偉;任啟偉
• 申請（專利權）人: 中交隧道局電氣化工程有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 席勇

本發明公開了一種基于控制圖的有軌電車系統能耗分析方法，首先分析了有軌電車系統能耗的組成部分，然后進行能耗收據的采集，再通過X?R_s控制圖分析判斷所采集的能耗數據的異常情況，對于異常能耗數據通過分析其原因并剔除異常數據，直至X?R_s控制圖分析其數據正常，對于正常能耗數據進行灰關聯分析。本發明提出了多種數據挖掘方法，通過控制圖理論對有軌電車系統能耗數據的波動情況進行監測分析，可快速識別異常的能耗數據，通過灰關聯算法對各能耗影響因素之間的相關性分析，將各能耗數據之間建立關系，能夠實現對難以對數據進行深度分析，能耗異常數據識別，能耗影響因素分析以及未來能耗情況的預測，為有軌電車系統采取節能措施提供了參考。

技術領域

本發明屬于電車系統能耗分析技術領域，尤其涉及一種基于控制圖的有軌電車系統能耗分析方法。

背景技術

隨著我國城鎮化率的不斷提高，城市的交通壓力也逐漸突顯，為緩解這一壓力，地鐵、有軌電車等公共交通工具逐漸占據了城市交通的主導，但由于地鐵的建設周期較長，投資成本較高，因而當前我國地鐵建設僅局限于少數大城市，中型城市交通擁堵和“出行難”的問題仍然難以解決。有軌電車因其無污染，運行安全及對城市市容影響小等諸多優點逐漸成為大中型城市的一種交通工具，并且，有軌電車的建設周期短，投資成本低，因而各地對有軌電車的投資建設也呈不斷增加的趨勢。

有軌電車在運行過程中會產生能耗，而合理有效的有軌電車能耗分析方法能夠更好地對各項能耗數據波動情況進行監測，實現對能耗異常數據識別、找出影響能耗的相關因素為有軌電車系統節能提供輔助決策。現有的有軌電車系統能耗分析多采用通過對數據進行回歸分析的方式建立數學模型，以預測有軌電車能耗的特點和趨勢。這些方法雖然能得到有軌電車能耗的一定規律并給出一些節能建議，但由于在建立數學模型時僅對各能耗影響因素獨立進行分析而缺乏對影響因素相關性的研究和分析，因此無法得到能耗數據之間的潛在關系，難以對數據進行深度分析，同時也缺少對能耗模式分類和能耗異常數據識別的分析與研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于控制圖的有軌電車系統能耗分析方法，旨在解決上述背景技術中現有的有軌電車系統能耗分析方法在建立數學模型時僅對各能耗影響因素獨立進行分析，缺乏對影響因素相關性的研究分析，無法得到能耗數據之間的潛在關系，難以對數據進行深度分析，同時也缺少對能耗模式分類和能耗異常數據識別分析的問題。

本發明是這樣實現的，一種基于控制圖的有軌電車系統能耗分析方法，包括以下步驟：

(1)將有軌電車系統的能耗分成車輛能耗、車站能耗、配供電區間能耗以及其他能耗四大部分，所述車輛能耗包括電車牽引能耗、電車空調能耗、電車信號設備能耗，所述車站能耗包括車站照明能耗、車站信號系統能耗、車站售票系統能耗，所述配供電區間能耗包括輸電線路損耗、變壓器損耗、無功/諧波損耗，所述其他能耗包括車場能耗、轉撤機能耗、區間信號系統能耗；

(2)采集步驟(1)中有軌電車系統的能耗數據，利用控制圖法對其進行分析，選用的控制圖為計量型數據控制圖中的X-R_s控制圖；其中，X為單值控制圖，使用的數據為采集的能耗數據；R_s為移動極差控制圖，所使用的移動極差為相鄰兩能耗數據差值的絕對值，所述X和R_s控制圖中均包含上控制限(UCL)、下控制限(LCL)和中心線(CL)，其中，

X控制圖的UCL、LCL和中心線CL由式(1)求得：

式中，μ為能耗數據的均值，為移動極差的均值；

R_s控制圖的UCL、LCL和中心線CL由式(2)求得：

由于能耗數據始終為非負數，因此在求解R_s控制圖時，其下控制限應滿足式(3)：