本發(fā)明涉及軌道交通的用電能耗分析領域，具體涉及一種面向軌道交通的用電能耗指標評估方法。
背景技術：
：城市軌道交通具有運量大、快捷舒適、安全、準點、保護環(huán)境、節(jié)約能源、占地少等特點，已經成為各大中型城市解決道路交通擁堵問題的主要手段。隨著我國社會經濟的飛速發(fā)展及城市化進程的日益推進，我國城市軌道交通建設的規(guī)模不斷擴大，城市軌道交通對城市電網的電能質量及暫態(tài)過程影響已日漸顯現。城市軌道交通供電系統(tǒng)負責為電動列車提供牽引電力，并為各種運營設備提供動力照明電源，是城市電網的用電大戶。同時城市軌道交通用電消耗成本約占全部運營成本的30％～48％，因而應在保證牽引供電系統(tǒng)安全和優(yōu)質運行的前提下降低用電消耗可以有效降低運營成本。但是目前對于軌道交通用電消耗的指標沒有明確且沒有找到一種有效評估軌道交通用電消耗的方法。技術實現要素：為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種面向軌道交通的用電能耗指標評估方法，具體技術方案如下：一種面向軌道交通的用電能耗指標評估方法包括以下步驟：（1）對各單項能耗指標進行分等級，在各等級范圍內通過隨機取值的方法建立投影指標，該投影指標包括各能耗單項指標及其所對應的等級；（2）將投影指標按照某一投影方向投影到一維空間上，得到投影指標在一維空間的投影值，將投影值的標準差、投影值與投影指標對應的評估等級之間的相關系數作為考察投影指標的變異信息，從而建立投影目標函數；（3）利用遺傳算法求解投影目標函數最大值來確定最佳投影方向；（4）根據最佳投影方向得到投影指標的最佳投影值與評估等級之間的散點圖，從而建立能耗指標綜合評估的遺傳投影尋蹤模型。進一步，所述單項能耗指標包括客流量能耗指標、車輛周轉量指標、客運周轉量指標；所述客流量能耗指標的計算方式為：年（月）總耗電量/客流總量，單位為度/人次；所述車輛周轉量指標計算方式為：年（月）總耗電量/車輛運行總里程，單位為度/車·km；所述客運周轉量指標計算方式為：年（月）總耗電量/客運周轉總量，單位為度/人·km。進一步，所述等級的數量為9。進一步，所述單項能耗指標具體為客流量能耗指標最大值、客流量能耗指標最小值、客流量能耗指標平均值、車輛周轉量指標最大值、車輛周轉量指標最小值、車輛周轉量指標平均值、客運周轉量指標最大值、客運周轉量指標最小值、客運周轉量指標平均值。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明利用遺傳算法+投影尋蹤的方法提供了一種面向軌道交通的用電能耗指標評估方法，建立了能耗指標綜合評估的遺傳投影尋蹤模型，并用實例證明了該模型的可行性。且還對換乘車站和運營線路進行了綜合評估，該評估結果將電能消耗程度進行了等級劃分，可以直觀的了解到評估單位的電能消耗狀況，其評估結果全面客觀合理，為評估軌道交通電能能耗提供了重要依據。附圖說明圖1是本發(fā)明一種面向軌道交通的用電能耗指標評估方法的流程圖；圖2是本發(fā)明中客流量能耗指標分級示意圖；圖3是本發(fā)明中車輛周轉量指標分級示意圖；圖4是本發(fā)明中客運周轉量指標分級示意圖；圖5是本發(fā)明中遺傳算法的流程圖；圖6是本發(fā)明中投影尋蹤方法的示意圖；圖7是本發(fā)明中的散點圖。具體實施方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：如圖1所示，一種面向軌道交通的用電能耗指標評估方法具體包括以下步驟：（1）對各單項能耗指標進行分等級，在各等級范圍內通過隨機取值的方法建立投影指標，該投影指標包括各能耗單項指標及其所對應的等級；單項能耗指標包括客流量能耗指標、車輛周轉量指標、客運周轉量指標；客流量能耗指標的計算方式為：年（月）總耗電量/客流總量，單位為度/人次，該指標反映了區(qū)域及季節(jié)影響因素，區(qū)域不同，客流量變化明顯，季節(jié)不同，客流量的大小將間接影響總耗電量；車輛周轉量指標的計算方式為：年（月）總耗電量/車輛運行總里程，單位為度/車·km，該指標反映了時間、車輛類別及線路節(jié)能坡采用的因素，不同的運營期能耗表現明顯不同，據研究采用節(jié)能坡的線路對節(jié)省能耗有幫助，車型不同則能耗不同，該指標則能體現不同車型能耗的比較；所述客運周轉量指標的計算方式為：年（月）總耗電量/客運周轉總量，單位為度/人·km，該指標考慮人的因素的同時也考慮了運營里程，綜合反映了季節(jié)、車型、節(jié)能坡、設備類別及區(qū)域的影響，體現力更強，集合度更高；單項能耗指標具體為客流量能耗指標最大值、客流量能耗指標最小值、客流量能耗指標平均值、車輛周轉量指標最大值、車輛周轉量指標最小值、車輛周轉量指標平均值、客運周轉量指標最大值、客運周轉量指標最小值、客運周轉量指標平均值；對各單項能耗指標進行分為9個等級；（2）將投影指標按照某一投影方向投影到一維空間上，得到投影指標在一維空間的投影值，將投影值的標準差、投影值與投影指標對應的評估等級之間的相關系數作為考察投影指標的變異信息，從而建立投影目標函數；（3）利用遺傳算法求解投影目標函數最大值來確定最佳投影方向；（4）根據最佳投影方向得到投影指標的最佳投影值與評估等級之間的散點圖，從而建立能耗指標綜合評估的遺傳投影尋蹤模型。具體步驟如下：對各單項能耗指標進行分級：各單項能耗指標及其分級如圖2、圖3和圖4所示，各單項能耗指標平均分為9級，從1~9級電能節(jié)能情況逐級下降，相關參數定義如下：設客流量最大值為，客流量最小值為，進線電量最大值為，進線電量最小值為，運營里程最大值為，運營里程最小值為；客流量能耗指標最大值為，客流量能耗指標最小值為；客流量能耗指標平均值為，則客流量能耗指標最大值：；客流量能耗指標最小值：；客流量能耗指標平均值：；設車輛周轉量指標最大值為、車輛周轉量指標最小值為、車輛周轉量指標平均值為；則車輛周轉量指標最大值：；車輛周轉量指標最小值：；車輛周轉量指標平均值：；設客運周轉量指標最大值為、客運周轉量指標最小值為、客運周轉量指標平均值為，則客運周轉量指標最大值：；客運周轉量指標最小值：；客運周轉量指標平均值：；在各等級范圍內通過隨機取值的方法建立投影指標，從而形成樣本集。投影指標包括反映能耗情況的各單項能耗指標x*(i,j),i=1,2,…n，j=1,2,…m，及其對應的評估等級y(i),i=1,2,…n，能耗越差，對應的評估等級就越高；為了使單項能耗指標的變化范圍統(tǒng)一，采用式對x*(i,j)進行歸一化處理為x(i,j)，即x(i,j)=x*(i,j)/xmax(j)，i=1,2,...n，j=1,2,…m；其中，xmax(j)為第j個單項能耗指標的最大值；n為樣本的個數；m為單項能耗指標個數。投影目標函數的建立：建立單項能耗指標綜合評估模型就是建立x(i,j)與y(i)之間的數學關系，投影尋蹤方法將n維數據x(i,j)綜合成以a=(a(1)，a(2)，···，a(m))為投影方向的一維投影值z(i)：；為了在投影時找到數據的特征，要求在綜合投影值時，投影值z(i)應盡可能大地提取x(i,j)中的變異信息，即z(i)的標準差sz應盡可能大，同時要求z(i)與y(i)的相關系數rzy的絕對值|rzy|盡可能大，因此取投影目標函數為f(a)=sz|rzy|；投影目標函數的優(yōu)化：投影目標函數f(a)隨著投影方向a變化而變化，可通過求解投影目標函數最大值來估計最佳投影方向a*，即maxf(a)=sz|rzy|；；這是一個以a=(a(1)，a(2)，···，a(m))為優(yōu)化變量的非線性優(yōu)化問題，用常規(guī)方法處理較困難，遺傳算法則是一種比較通用的全局優(yōu)化方法，它通過模擬生物界“適者生存”的規(guī)則以及群體內部染色體信息交換機制來進行全局優(yōu)化，能夠簡便有效的解決上述問題。如圖5所示，遺傳算法的基本思想是：隨機抽取若干個初始投影方向作為初始群體，用遺傳算法來優(yōu)化投影目標函數，并建立與投影目標函數的大小相應的適應度函數，適應度函數大的個體被保留的機會就大，通過選擇、雜交、變異等遺傳操作，最后適應度數值最大的所對應的個體與最大投影目標函數對應的最佳投影方向a*相對應。利用最佳投影方向可以判斷各評估指標對綜合評估目標的貢獻大小。所述投影尋蹤技術是用來處理和分析高維數據的一種探索性數據分析的有效方法。圖6示意了投影尋蹤方法的基本思想，該方法就是根據實際問題的需要，把高維數據投影到低維（1~3維）子空間上，通過觀察投影圖像，利用投影指標函數來衡量投影，揭示數據為某種結構的可能性的大小，自動找出使該指標函數達到極大（或極小）的投影值，然后根據該投影值來分析高維數據的結構特征，或根據該投影值與所研究系統(tǒng)的輸入輸出值之間的散點圖構造數學模型來預測系統(tǒng)的輸出。其中投影指標函數的構造、優(yōu)化方法的選擇、數學模型的建立是應用投影尋蹤解決實際問題的關鍵。建立能耗指標綜合評估的遺傳投影尋蹤模型：將最佳投影方向a*按式做歸一化得到權重向量，并將此權重代入式，可以得到第i個樣本的投影值。根據z(i)與y(i)構成的散點圖，可以建立能耗指標綜合評估的數學模型，從而對能耗情況進行綜合評估；即；；其中，為隨機生成的樣本，并將其按式進行了歸一化后得到散點圖如圖7所示：表1散點圖各階層的端點投影值等級左端點右端點等級左端點右端點等級左端點右端點1——0.5154340.685760.7115870.828430.8374520.613780.6255050.755030.7682780.864590.8778130.648590.6680660.790800.7996591.58944——。本發(fā)明不局限于以上所述的具體實施方式，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施案例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。當前第1頁12