The Application of China's High Speed Railway Earthquake Early Warning System in Jakarta-Bandung HSR

Earthquake has a significant impact on operation safety of the high speed railway,and for Jakarta-Bandung High Speed Railway(HSR)in Indonesia where it is earthquake-prone,it is necessary to establish an earthquake early warning system to strengthen its earthquake resistance.Based on the principle and technical characteristics of China's high speed railway earthquake early warning system and combining the actual situations of Jakarta-Bandung HSR in Indonesia,this paper describes how to implement China's high speed railway earthquake early warning system in Jakarta-Bandung HSR.It focuses on optimizations in environmental adaptation design and seismic network interface design,earthquake attenuation model parameter adjustment and terminal software interface adjustment,so as to make the system better suit the local situations,and meet operation requirements and guarantee safe operation of Jakarta-Bandung HSR.

基于地震P波初至2 s功率信息的高速铁路地震预警系统快速震级估算方法

震级估算是高速铁路地震预警系统的关键技术参数,更加快速、准确的震级估算模型能够更好地保障人民的生命财产安全。利用日本K-net强震动数据,建立基于地震P波到达后携带功率信息的地震动衰减模型并用于震级估算,并将本文算法与传统算法对比。结果表明,在1~5 s的时间窗下,模型的震级估算误差均明显小于传统的方法,且小震高估现象也明显改善;随着时窗长度的增加,模型的震级估算误差及标准差也逐渐降低,实现率也逐步提升,在1 s的时窗长度下,模型的单台震级估算实现率满足规范要求;对7级以下地震,模型的震级估算实现率可在地震P波到达1 s后满足规范要求;对7级以上地震,模型的震级估算实现率可以在地震P波到达2 s后满足规范要求。

基于分形维数的高速铁路地震预警系统地震P波震相识别方法

为更好保障高速铁路的运营安全,高速铁路地震预警系统的实施十分必要。5级以下的小震事件占据地震事件的95%以上,提高高速铁路预警系统在小震震相识别的速度与精度能有效保障高铁安全运营。提出一种基于分形维数的地震震相识别算法,优化传统分形维数的计算方法,提高分形维数的计算速度。引入分形斜率曲线并划分为4个阶段,分析临界点的分形斜率特征,通过识别分形斜率极值时刻判断地震波精准到达时刻。提出的算法平均误差达到0.006 3 s,标准差达到0.043 8 s,满足高速铁路地震预警系统的时效性和准确度要求。

基于土耳其7.8级地震序列对我国高铁P波预警算法的性能改进研究

基于2023年2月6日土耳其7.8级地震及其余震作为测试数据集,通过测试不同震中距和震级下基于STA/LTA和滑动窗AIC法组合的高铁P波地震预警算法的触发率和识别准确率,发现在200 km范围内该算法能够有效识别地震P波并捡拾到P波初至。此外,研究了最大预警时间和P波判别计算时间随震中距和震级的变化,发现最大预警时间和P波判别计算时间与震中距变化有密切关联,但与震级变化无明显关联。

数字孪生技术在高速铁路地震预警系统中的应用研究

高速铁路地震预警系统是实现高铁沿线地震监测与预警的复杂控制系统。针对高速铁路地震预警系统大规模工程化应用带来的运维复杂的问题,研究提出了包含物理系统、虚拟系统、孪生数据库、对外服务以及各模块间关联的高速铁路地震预警系统数字孪生模型,并实现了物理系统、虚拟系统和孪生数据库建模,构建了由物理系统数据采集、3D可视化建模、故障诊断与预测等模块组成的技术架构体系,阐明了基于数字孪生技术的高速铁路地震预警系统可实现远程操控、智能维护、可视化展示和供应链优化等功能,从而有效提高高速铁路地震预警系统的可用性和维护水平,为高速铁路地震预警系统数字化和智能化提供参考。

高速铁路强震台站与国家强震台站地震记录对比分析

2016-01-21青海门源发生6.4级地震,高速铁路强震台站和国家强震台站都记录到这次破坏性地震。对比分析2种强震台站的建台方式、观测环境及加速度、速度、位移时程、互功率密度谱和傅里叶幅值谱等特点发现,随着高频分量的减少,2种台站位移时程的相似性高于速度时程,速度时程的相似性高于加速度时程;与地震破坏性密切相关的0.1~10 Hz频带内,高速铁路强震台站和国家强震台站的UD向地震记录受场地条件的影响都较小。联合高速铁路强震台站和国家强震台站数据计算地震预警震级和地震仪器烈度,结果发现,高速铁路强震台站可满足地震预警和烈度速报要求,且2种台站数据的融合可有效提高地震预警和烈度速报的准确度。

高速铁路地震预警系统实践的探讨

地震是高速铁路面临的主要自然灾害之一,由于其发生的突然性和毁灭性,给高速铁路行车带来极大的威胁。为提高高速铁路运营安全性,减小地震对工程结构物损害,本文解释了地震预警系统的实现原理,介绍了国内外已有成功预警经验的地震预警系统,探讨了高速铁路地震预警系统中测点的布置,提出了沿线布置与强震区布置相结合的测点布设思路,并对灾后高速铁路列车的应急处置措施进行了讨论,最后阐述了我国地震预警系统和高速铁路预警系统的实践成果。

中国高铁地震预警系统在印尼雅万高铁中的应用

地震对高铁安全运行影响极大,印尼是地震频发的国家,为提高地震灾害防护能力,需建立雅万高铁地震预警系统。基于中国高铁地震预警系统的原理和技术特点,结合印尼雅万高铁的实际情况,对中国高铁地震预警系统在印尼雅万高铁中的应用进行阐述。主要对中国高铁地震预警系统进行环境适用性优化设计、台网接口优化设计、地震衰减模型参数调整、终端软件界面调整,使中国高铁地震预警系统更好地适应印尼当地情况,满足雅万高铁的运营需求,为雅万高铁安全运行服务。

高速铁路地震预警监测系统联调联试优化研究

为提升我国高速铁路地震预警监测系统联调联试试验组织水平、强化试验安全可控程度、提高系统联调联试工作效率,结合新建南宁—崇左高速铁路地震预警监测系统联调联试项目,从前提条件及风险管控,新建线和既有线开展系统联调联试区分,列控、牵变及车载控车范围的非重合确定等方面,对高速铁路地震预警监测系统联调联试进行优化研究,指出我国高速铁路地震预警监测系统联调联试中存在的问题,并提出建议,以达到提高试验组织工作效率、巩固试验安全保障的目的。

日本新干线地震监测与预警系统

地震是一种对高速铁路行车安全危害极大的自然灾害,为了减轻地震对高速铁路造成的灾害,建设高速铁路地震监测与预警系统是一项行之有效的手段。详细介绍了较为成熟的日本新干线地震监测与预警系统的发展历史、系统组成、紧急处置流程、报警方式、震源参数与紧急处置范围的确定方法,以及该系统在2011年3月11日东日本大地震中的紧急处置过程,旨在为中国高速铁路地震监测与预警系统的研究与建设提供参考和借鉴。

高速铁路地震本地监测预警时延特性研究

地震监测预警过程中产生的时延是我国高速铁路地震监测预警系统时效性评价的关键性能指标。通过分析高速铁路地震监测预警系统架构,对信息处理及传输的环节进行了分项研究,分析了本地监测预警时延的构成、估算了每个环节的时延参数,通过在高速铁路现场搭建地震监测预警时延测试环境,测试得到了各个环节的时延特性。结果表明:高速铁路地震本地监测预警时延主要取决于地震仪、监控单元和铁路局中心系统等3个信息处理环节;在当前技术水平下,这3个信息处理环节以及传输环节的最小时延分别为0.3s、0.1s、0.05s和0.03s;S波报警判别时延仍有改进缩小的可能;P波预警判别时延基本满足要求。

高速铁路地震预警系统现状综述

地震是对高速列车安全运营威胁最大的自然灾害。在目前地震预报技术还很不成熟的情况下,发展地震预警技术是当前减轻或避免地震对高速铁路危害的重要措施。文中阐述了地震预警技术的原理及其在铁路方面的应用。对国内外已有的高速铁路地震预警系统的发展和现状进行了介绍。结合国内外的发展现状和京沪高速铁路对地震预警系统的实际需求,对我国高速铁路的地震预警系统进行了探讨。主要针对高速铁路预警系统的报警阈值,监测点的布置,列车控制方式和预警系统的基本组成等关键问题的研究现状进行了总结和探讨。对我国高速铁路地震预警系统的建立具有重要的借鉴意义。

日本高铁地震监测预警系统对中国的启示

介绍日本高铁地震监测预警的发展历程,并分析中国目前已建成的高铁地震监测系统的情况。根据日本经验以京津城际高铁为例对中国现有的地震监测系统布台方案提出改进建议。

高速铁路地震预警P波与S波复合自动快速识别的理论方法与应用

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,提出适合高速铁路单台站快速准确地震预警的P波与S波复合自动快速识别的理论方法。首先通过极化分析方法分离P波和S波;然后利用改进的短时窗信号平均值与长时窗信号平均值之比的方法初步确定P波与S波的到时范围;最后通过改良的基于高阶统计量的赤池信息量准则算法推导P波与S波的精确到时。整理和分析具有代表性的2008年汶川Ms8.0级地震的主震及余震记录1 548条,以此对该理论方法进行综合验证。通过计算震相拾取率与偏差可知,与既有的方法相比,该理论方法可以实时、准确、快速、有效地对具有复杂的震源、传播路径以及场地效应的地震进行预警,能够满足高速铁路单台站地震预警的严格要求。

高速铁路地震预警系统控车方案研究

随着中国高速铁路建设的飞速发展,对高速铁路地震预警系统的要求越来越迫切。目前我国建成的几条高速铁路地震监测及预警系统,都是在铁路沿线布置的台网,没有与当地地震台网实现地震信息共享,对于地震的精确定位以及强度估计存在一定的偏差。在高速列车快速制动后,如果能从地震台网获得相应的地震信息,对于制定高速列车恢复行车策略能够起到很大的作用。本文在对国外和国内高速铁路地震预警系统建设调研的基础上,结合我国目前建设的地震预警系统实际情况,提出了高速铁路地震预警系统快速制动及恢复行驶方案,以期对我国下一步高速铁路地震预警系统的建设提供参考。

高速铁路地震预警线路场地地震动快速准确预测方法

基于我国高速铁路地震预警采用沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,研究提出适合高速铁路单台站的快速、准确进行高铁线路场地地震动预测的方法。选择3s初始P波的谱强度、位移幅值和速度平方积分作为预测地震动的特征参数,应用2008年汶川Ms8.0级地震的余震记录,建立这3个特征参数与待预测的3个地震动参数(峰值加速度、峰值速度和谱强度)之间的拟合关系,进而推导得到3个地震动参数的预测公式。对比结果表明,基于3s初始P波的谱强度预测地震动峰值加速度的方法更适合于我国高速铁路线路场地的地震预警。针对汶川地震这样主震级别大的地震,通过在地震动参数预测公式中引入放大系数,对特征参数进行提前修正,从而对大地震的后续地震动也能够快速、准确地预测,缓解了预测大震级地震动时出现的"低估现象"。

累积绝对速度CAV和峰值加速度PGA联合报警在高铁地震监测预警中的应用

美国电力研究所EPRI在1991年通过研究认为累积绝对速度CAV对低频震动敏感而对高频震动不敏感,能很好避免没有破坏性的高频小震报警。简要介绍CAV的概念和标准化算法,并以汶川地震及部分余震数据为例,分析高铁采用CAV参数报警的可行性,结果表明高铁地震监测预警中CAV参数可能会对破坏性小的远震大震报警,但CAV参数和峰值加速度PGA参数联合报警能有效地排除近震小震和远震大震对高铁地震报警的干扰。

高速铁路地震预警时间与预警区域和震级的关系

为保证高速铁路的行车安全,根据地震动的区域衰减特点,通过构建的地壳速度结构,研究高速铁路在遭遇不同强度地震时可预警时间与可预警区域的关系。根据地壳速度结构、震中深度、震中距等给出可预警时间的计算方法;根据地震动峰值加速度衰减关系和设定的地震动阈值,确定地震发生后超过地震动阈值的可预警区域及其对应的可预警时间。研究结果表明:以震中为中心存在着1个来不及发布地震预警的预警盲区,而对于预警盲区之外的区域其可预警时间和可预警区域均随着震级的增加而增加,增加的幅度与可预警区域的地震动峰值加速度衰减特点和地壳速度结构密切相关;因此,在高速铁路地震预警系统的研发和布置中,必须考虑高速铁路具体线路所通过区域的地壳速度结构和地震动峰值加速度衰减特点。

高速铁路地震预警震级快速准确预测方法

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,研究提出基于位移平方积分的地震震级预测方法,并与具有代表性的基于平均周期和基于位移幅值的地震震级预测方法进行比较。应用2008年汶川Ms8.0级地震的记录数据,分别推导基于位移平方积分、平均周期和位移幅值这3个特征参数的地震震级预测公式;对比3个公式的预测结果可知,基于位移平方积分的地震震级预测方法预测的震级偏差的标准差最小。通过对地震数据进行频域特性解析,拟合分析3s初始P波谱强度的对数与预测震级偏差之间的相关性,进而提出对震级偏差进行有效修正的方法,修正后的预测方法能够缓解预测大地震时出现的震级"饱和"现象,提高震级的预测精度。提出的基于位移平方积分的地震震级预测公式与修正方法可以实时、准确、快速、有效地预测复杂震源的地震震级,能够满足高速铁路单台站地震预警的严格要求。

高速铁路地震预警系统构架设计

和普通列车相比,高速列车作为一种更快速的交通工具,其受到地震的威胁也更大。高速铁路地震预警系统能在破坏性地震波到达前发出报警,是防止其发生重大损失或人员伤亡的有效措施。我国新建的京津、京石等高速铁路中都要求建设地震预警系统。一个好的地震预警系统不仅要有科学先进的算法来确定地震三要素和影响范围等,系统的构架也尤为重要。系统构架影响甚至决定了系统的鲁棒性、可维护性、运行效率、安全性等。因此有必要对预警系统的系统构架进行研究,确保预警系统构架合理。讨论了高速铁路地震预警系统中所需要的硬件和软件模块及其相互关系,为高速铁路地震预警系统的建设提供参考和依据。