城市轨道交通作为一种载客量大、运转周期短、单位能耗低的客运手段,是城市现代交通体系的主体部分,随城市化进程加快得以迅速发展,同时能耗问题日渐突出。城轨系统牵引能耗占比高,原始能耗数据繁杂,统计分析难度高,异常用能情况不易被及时发现,影响节能减排工作开展。牵引能耗异常分析基于列车运行数据判断并定位异常,为优化能源利用提供参考意见。城轨系统牵引能耗数据量庞大,工程现场基于周期统计和经验结论设定统一阈值进行异常判断,未能充分利用数据并明确更具针对性的异常检测依据。本文通过对比分析工程实际和理论研究方法的优缺点,分析了传统异常检测算法应用于城轨牵引能耗异常分析的适用性,研究了城轨系统牵引能耗典型值体系架构、数据驱动的典型值计算方法和基于典型值的异常检测方法,主要研究内容和成果如下:（1）提出一种城轨系统牵引能耗典型值体系架构。该典型值体系架构由研究对象、评价指标和时间尺度等三元素构成,根据评价指标,确定各类对象在不同时间尺度下典型运营状态及异常分析框架。（2）提出基于时间序列数据的典型值计算方法。对于列车及牵引机组,使用符号化近似聚合和聚类算法分析其典型牵引能耗模式,并采用Prophet时间序列预测算法计算各能耗模式下累计能耗指标典型值。对于线路,利用自回归滑动平均模型和统计学方法预测牵引单耗指标典型值。采用现场调研和测试数据进行验证,所得典型值用于后续牵引能耗异常检测。（3）提出基于典型值的牵引能耗异常检测方法。对于牵引能耗模式异常,以字符串向量间距作为相似性度量,采用基于模式相似度的异常检测方法判断模式异常。对于牵引能耗值异常,基于能耗指标典型值和多段阈值判断异常。针对牵引能耗模式异常及能耗指标值异常,提出牵引能耗异常程度分析方法。（4）开发两种牵引能耗异常分析工具,将研究结论应用于工程实际。设计城轨系统牵引能耗评价参考表。建立牵引能耗异常分析系统架构,开发具备数据处理入库、典型值更新、可视化展示和异常告警功能的城轨系统牵引能耗异常分析软件。本文分析城轨系统牵引能耗典型值体系架构,并依托典型值分析线路、列车和用电单元能耗异常情况,所提异常分析方法符合各类研究对象特性,分析流程由宏观到微观,实现了异常定位和溯源并提高了异常结论的可靠性。将研究方法及结论形成分析工具并将部分功能应用于能耗分析系统,为北京地铁公司形成20期月度分析报告,辅助现场进行牵引能耗异常检测并优化能源利用实现节能减排。图34幅,表16个,参考文献86篇。