基于偏置伽马分布的高速铁路地震预警及紧急处置时延特性分析

通过对高速铁路地震预警及紧急处置时延特性进行分析,提出1种地震预警及紧急处置时延精确概率分布函数——偏置伽马分布模型。采用国内和日本天然地震记录数据作为输入对某高速铁路地震预警系统进行现场试验,利用试验数据验证了偏置伽马分布概率密度函数描述时延的偏置量及分布特征的有效性,表明地震预警时延和紧急处置时延服从偏置伽马分布。通过建立不同紧急处置路径和不同预警级别情况下时延的概率事件模型,采用偏置伽马分布模型分析高速铁路各级别地震预警与紧急处置总时延分布特征与规律,并进行综合比较与评价。结果表明:在Ⅱ级和Ⅲ级地震预警情况下,从首台站地震P波初至,到铁路局中心系统以GPRS方式向车载装置发送地震紧急处置信息,再到车载装置自动触发列车紧急制动,总时延在50%,70%和95%概率下分别为2.34,2.68和3.63s,证明我国高速铁路地震预警及紧急处置技术方案有效、可行。

基于概率模型的高速铁路地震预警实时性与准确性分析

采用地震预警时延评价高速铁路地震预警的实时性,根据地震预警时延的特征,建立地震预警时延的偏置伽马分布模型,并给出偏置伽马分布的性质及其参数的极大似然估计算法。采用震源定位偏差评价地震预警的准确性,以震中距偏差服从伽马分布和方位角偏差服从均匀分布的二维随机变量,建立震源定位偏差的二维分布模型。以300条地震记录数据作为输入,对某高速铁路地震预警系统进行现场试验,验证所建立模型的正确性,并对高速铁路地震预警的实时性和准确性进行评价。结果表明:偏置伽马分布模型能够精确描述地震预警时延,伽马分布可有效描述震中距偏差;随着地震监测台站数量的增加,地震预警的实时性下降但准确性明显提高;地震监测台站数量取3和在70%概率情况下,地震预警可实现全系统时延小于7s、震中距偏差小于20km,能够满足高速铁路地震预警对实时性和准确性的要求。

高速铁路地震预警及紧急处置时效性研究

提出将紧急处置决策生效到破坏性地震波到达列车运行区域的地震预警及紧急处置提前时间与对运行列车采取的紧急处置措施完全生效用时之比作为高速铁路地震预警及紧急处置时效性的定义,据此建立时效性数学模型;将时效性量值分为6级,用以进行高速铁路地震预警及紧急处置时效性评价。采用时效性数学模型和评价方法对实例进行分析。结果表明:高速铁路现地预警方式可以有效降低地震预警及紧急处置时效性无效的发生概率,区域预警方式可以有效提高地震预警及紧急处置总时效性水平;联合预警方式不仅可减小高速铁路预警盲区,改进地震预警及紧急处置实时性,有效提高地震预警及紧急处置总时效性,还可通过冗余方式提高地震预警及紧急处置系统可靠性,避免漏报。目前我国高速铁路采用的联合预警方式的地震预警及紧急处置时效性服从偏置伽马分布,总时效性为57.195%,评价等级为效果显著。