0042] 3、站点相邻路段能耗预测方法
[0043] 根据公交车能耗影响因素的特点，主要结合带能耗标识的模糊聚类算法，以相似 性搜索实现能耗模糊时间序列的挖掘。以两个相邻站点之间动公交车营运过程中所有影响 因素作为聚类的维度。为更好地对能耗进行定性描述，能耗等级以及影响因素等级已经按 照实际情况根据专家意见以及实际营运均值数据等进行划分，而模糊聚类中心的数据具有 不确定性，同时聚类中心所表达的模型不一定能够准确表达典型能耗状况，因此本文选取 典型能耗样本进行标识，使其成为初始化的带标识的聚类中心，并对其他样本数据完成聚 类运算，达到更好地完成能耗数据划分的目的，从而建立基于模糊聚类的时间序列能耗分 析模型。
[0044]聚类算法的每一步迭代中，每一个样本点都被认为是完全属于某一类别。模糊聚 类算法放松这一条件，假设是模糊隶属（FuzzyMembership)于某一类。从根本上说，这种 隶属度函数等价于式
中的汽岣|.',力，其中，#是隶 属函数的参数向量。
[0045] 对于公交车能耗影响因素数据集X= {Xl，x2,L，xN}，N为数据集中元素的个数，c是 聚类中心数，最小化全局代价函数为：
[0046]
[0047] 通过模糊聚类中心对相邻站点之间的能耗及影响因素的能耗情况进行描述以及 标识后，可通过模糊时间序列分析算法对纯电动公交车能耗状况进行建模。
[0048] 模糊时间序列可以较准确地预测元素对于具体模糊集合的隶属程度，适用于站点 相邻路段能耗的预测与权值的计算。客流、路网运行指标、当班驾驶员及其驾驶习惯等因素 存在多重的不确定性，隶属度函数自身的形状或参数存在的不确定性、具体影响元素对于 整体能耗模糊集合的隶属度值的不确定等，对多影响因素的模糊时间序列预测结果构成直 接影响。为进一步增强模糊时间序列增强描述和处理不确定性的能力，对于站点相邻路段 能耗时间序列模型，本文采用更适用于存在多重不确定性的二型模糊集合方法，将传统模 糊集合进行扩展，给出能耗影响因素集合中隶属度值的模糊程度，通过采用三维的隶属度 函数，使其集合元素的隶属度成为一个[0, 1]间的模糊数。
[0049] 对于二型模糊集的主隶属函数/a^)的定义域Jt，vht/，使得其为t的主隶属 度。对于某个特定的tGu，V?eA,其对应的隶属函数值被定义为二型模糊集I在t上 的次隶属度，同理ft为特定t上的次隶属函数。
[0050] 建立模糊逻辑关系矩阵并经过模糊规则推理后，可通过去模糊方式，实现预测值 的精确值计算。在没有建立模糊逻辑关系矩阵时，为去模糊化，以直接并（VJ和交（八J 的方式求不同层次的模糊关系的并集和交集，并统计并集和交集中元素的个数作为预测的 依据：
[0051]
[0052] 其中，mp是模糊集Np(t)对应区间的中心值，和分别是Setp、Seth以及 K(t)的并集和交集中元素的个数。在此基础上，总的预测公式，即综合形式可表示为：
[0053]
[0054] 在应用层面，一般认为三个公式可根据具体应用场景和数据情况决定使用的公式 和形式。根据工程技术上预测经验，在此基础上，本文提出了以下公式实现公交车站点相邻 路段能耗预测值计算：
[0055]
[0056] 其中Fvaljt+l)为历史数据中站点相邻路段能耗最低值；Fvalh(t+1)为历史数据 中站点相邻路段能耗最高值。
[0057] 4、公交线网交通运行能耗指标建立方法
[0058] 以站点相邻路段能耗计算结果为基础，以5分钟为统计周期，将全市公交线网按 照站点相邻路段进行划分，并在所有的站点相邻路段上按照不同的等级标注能耗等级，从 而建立公交线网交通运行能耗指标，反映区域交通能耗的变化趋势和能耗时空演化规律。 同时以公交线网综合能耗强度，即综合能耗时空范围与总时空范围之比，表征公交线网的 能耗高低比例。
[0059] 按照公交线网交通运行能耗指标体系的分类要求，按照颜色深度由深绿到深红色 分别表示高能耗、较高能耗、正常能耗、较低能耗和超低能耗，如图2所示，其公交线网交通 运行能耗指标值范围分别0-2、2-4、4-6、6-8和8-10。
[0060] 上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发 明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
【主权项】
1. 一种公交线网新能源公交车运行能耗指标体系的建立方法，其特征在于，包括步 骤： 步骤一，采集浮动车、公交车的历史和实时能耗数据，并形成数据库； 步骤二，以公交线路相邻站点路段的指标为基础，建立单条公交线路的相邻站点交通 运行指标； 步骤三，以单条公交线路的相邻站点交通运行指标为基础，建立相同公交线路相邻站 点路段下多条途径公交线路的综合的站点交通运行指标； 步骤四，以综合的站点交通运行指标为基础，推算站点相邻路段公交能耗指标值，并根 据站点相邻路段能耗的情况，进行能耗超高、较高、正常、较低、超低等级划分； 步骤五，以站点相邻路段为对象建立公交线路能耗预测模型，同时考虑多条公交线路 途经相同站点相邻路段的情况，建立基于公交线网的站点相邻路段能耗预测模型； 步骤六，以站点相邻路段能耗预测模型为基础，建立整个公交线网的公交能耗预测模 型，从而形成公交线网交通运行能耗指标体系； 步骤七，以历史能耗数据为基础，结合实时能耗数据，利用整个公交线网的能耗预测模 型对公交线网能耗进行预测。2. 根据权利要求1所述的公交线网新能源公交车运行能耗指标体系的建立方法，其特 征在于， 相邻站点路段的指标包括：路段权重系数、平均行程速度、站点交通运行指数、路网稳 定性指数、加权平均速度、拥堵里程比例、拥堵持续时间、长发拥堵路段数。3. 根据权利要求2所述的公交线网新能源公交车运行能耗指标体系的建立方法，其特 征在于， 路段权重系1 其中，/\,+是统计间隔内两个相邻站点之间路段 S&1+1)的权重系数；是统计间隔内两个相邻站点之间路段S&1+1)的VKT值；N是相 邻站点之间路网的路段数。4. 根据权利要求3所述的公交线网新能源公交车运行能耗指标体系的建立方法，其特 征在于， 平均行程速违其中，G为两个相邻站点之间路段Su1+1)的平 均行程速度；为两个相邻站点之间路段sUil+1)的长度（并非纯电动公交车行车的实际 里程）；和,,+,，为通过两个相邻站点之间路段S&1+1)的交通量；7； ,+1)为车辆通过两个相邻站 点之间路段SUil+1)的行程时间。5. 根据权利要求4所述的公交线网新能源公交车运行能耗指标体系的建立方法，其特 征在于， 站点交通运行指数：中，與为相邻站点路段中第i等级道路严重拥堵里 程比例；为相邻站点路段中第i等级道路处于严重拥堵等级的路段长度；N2为相邻站点 路段中第i等级道路的严重拥堵路段数；Llk为相邻站点路段中第i等级道路中各路段的长 度；m为相邻站点路段中第i等级道路的路段数。6. 根据权利要求5所述的公交线网新能源公交车运行能耗指标体系的建立方法，其特 征在于， 路网稳定性指： 其中，P为路段高峰时段时变系数；T为统计 时间间隔数；v&1+1)为工作y或非工作y路段高峰时段内第i个时间间隔内的平均速度；v为上一个月所有工作日或非工作日高峰时段的平均速度。7. 根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的公交线网新能源公交车运行能耗指标 体系的建立方法，其特征在于， 将行径SOC差异值、总电压、最高电压、最低电压、电池最高温度、公交车最低温度、总 电流和电压差作为依据，对站点相邻路段能耗进行等级划分。8. 根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的公交线网新能源公交车运行能耗指标 体系的建立方法，其特征在于， 站点相邻路段能耗预测值的计算方法为：其中，Fvaljt+l)为历史能耗数据中站点相邻路段能耗最低值；Fvalh(t+1)为历史能 耗数据中站点相邻路段能耗最高值；且mp是模糊集Np (t)对应区间的中心值，和分别是Setp、Seth以及N: (t)的并集 和交集中元素的个数。9. 根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的公交线网新能源公交车运行能耗指标 体系的建立方法，其特征在于，能耗数据以新能源公交车的能耗数据为主。
【专利摘要】本发明公开了一种公交线网新能源公交车运行能耗指标体系的建立方法，为将能耗纳入公交线网规划依据提供了数据支持。本方法可以为公交排班提供决策依据，对企业根据能耗情况排班，降低公交能源成本起参考作用。对社会车辆的路径规划也起到参考作用，选择低能耗线路时可降低社会车辆的能源消耗，促进低碳交通的建设。
【IPC分类】G06Q50/30, G06Q10/04
【公开号】CN105023063
【申请号】CN201510427645
【发明人】杨敬锋, 李勇, 杨骥
【申请人】广州地理研究所
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月20日