高速铁路地震监测预警系统与中国地震局台站联网预警(技术)研究
高速铁路系统安全监测与预警技术研究
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高速铁路系统安全监测与预警技术研究随着社会的发展,高速铁路已经成为现代交通运输领域的重要组成部分。
高速铁路的建设和运营对于国家经济的发展和人民生活的改善都起到了积极的推动作用。
然而,高速铁路的安全问题也是不可忽视的。
为了确保高速铁路系统的安全运营,需要进行有效的监测与预警技术研究。
高速铁路系统的安全监测是指通过对列车、轨道、信号设备等关键元素的实时监测,及时发现问题并采取相应的措施,保障系统的稳定运行。
这其中包括运用先进的传感器技术,对列车的运行状态进行监测和记录。
例如,通过安装在列车上的传感器,可以实时监测列车的速度、轨道质量、空气压力等重要参数,以及检测到异常情况时进行报警。
同时,对轨道的安全监测也是至关重要的。
高速铁路系统需要采用精密的监测装置对轨道进行定期巡检和监测,以发现和修复任何可能的破损和损伤,确保列车的安全运行。
在高速铁路系统安全监测的基础上,预警技术的研究也是必要的。
预警技术的目的是提前预知可能发生的安全问题,并及时采取措施避免事故的发生。
高速铁路系统安全预警技术需要结合大数据分析、智能算法和实时监测信息,构建一个完善的预警系统。
通过对历史数据的分析和模型建立,可以预测未来可能发生的问题,例如列车的故障、信号系统的异常等。
一旦预警系统发现异常情况,它将自动触发警报,并向相关工作人员发送实时信息,以便他们能够快速应对和解决问题,确保列车和乘客的安全。
在高速铁路系统安全监测与预警技术研究方面,需考虑以下几个方面:首先,技术研究要与现实问题相结合。
高速铁路系统安全监测与预警技术的研究应该以实际问题为导向,注重解决现有高速铁路系统存在的安全问题。
研究人员应该与实际运营人员密切合作,深入了解实际运营情况,并提供可行的技术解决方案。
其次,技术应用要注重可行性和可靠性。
在开展技术研究的过程中,需要对不同的监测与预警技术进行评估和测试。
要确保所开发的系统稳定可靠,能够在各种不同的环境条件下正常运行。
高速铁路地震监测预警系统与中国地震局台站联网预警(技术)研究
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高速铁路地震监测预警系统与中国地震局台站联网预警(技术)研究 白鑫 等
高速铁路地震监测预警系统与
中国地震局台站联网预警(技术)研究
白 鑫:中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,副研究员,北京,100081 黄志斌:中国地震台网中心,正研级高级工程师,北京,100045 张洪宇:中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,研究员,北京,100081 杨 陈:中国地震台网中心,高级工程师,北京,100045 刘晓雨:中国地震台网中心,工程师,北京,100045
流服务器
图4 实时数据共享方案
监测台站 监测台站 监测台站
地震系统
高铁系统
中国地震 台网中心
信息服务器
自动速报 人工速报
公共数据 交换区
信息服务器
自动速报 人工速报
铁路局中心系统 信息服务器
铁路局中心系统 信息服务器
铁路局中心系统 信息服务器
图5 地震速报信息共享方案
4 中国地震局台网信息在高速铁路地震监测预警系统中的作用
流服务器
高铁系统
监测台站
铁路局 中心系统
流服务器
监测台站 监测台站
地震台站 地震台站 地震台站
省级地震 台网中心
流服务器
实时数据
公共数据 交换区
流服务器
铁路局 中心系统
流服务器
监测台站 监测台站 监测台站
地震台站 地震台站 地震台站
省级地震 台网中心
流服务器
实时数据 公共数据 交换区 流服务器
铁路局 中心系统
定:“沿线地震动峰值加速度大于0.1g 的地区应设置地震监控 自业务应用的行业专用网络,均采用高速专线作为
CHINESE RAILWAYS 2015/03
中国地震监测网络建设与技术创新
![中国地震监测网络建设与技术创新](https://img.taocdn.com/s3/m/fa2978d1dc88d0d233d4b14e852458fb760b3856.png)
中国地震监测网络建设与技术创新地震是一种灾难性的自然现象,给人类社会带来了巨大的破坏和伤害。
为了保障人民的生命安全和财产安全,中国积极推动地震监测网络的建设与技术创新。
本文将从地震监测网络的建设和技术创新两个方面进行探讨。
一、地震监测网络的建设中国地震监测网络的建设是实现地震预警和准确预测的重要基础。
地震监测网络主要包括地震台站、地震仪器设备以及数据传输与处理系统。
地震台站是地震监测网络的重要组成部分。
中国地震局通过不断增加地震台站的数量和提高地震台站的布设密度,以实现对全国地震活动的全面监测。
目前,中国已建成了国家基本地震台网、六次国家地震波动观测网以及一些地方地震台网。
这些地震台站分布在全国各地,能够有效监测到地震活动。
地震仪器设备的先进性和准确性是地震监测网络建设的关键。
中国地震局通过引进国外先进仪器设备、自主研发仪器设备以及对现有设备进行升级改造,不断提升地震监测能力。
目前,中国已具备了一批国内外领先水平的地震仪器设备,能够准确记录地震波信息。
数据传输与处理系统是地震监测网络建设中的重要环节。
中国地震局通过建设高速、稳定的数据传输网络,实现了地震波数据的实时传输。
同时,中国地震局还利用大数据和人工智能等技术手段,对传输过来的数据进行高效处理和分析,以获得地震预警和准确预测。
二、技术创新在地震监测中的应用技术创新在地震监测中发挥着重要的作用,为地震预警和准确预测提供了更多的手段和可能性。
首先,基于传感器网络的地震监测技术不断创新。
传感器网络能够实时感知地震波信息,并将数据传输至地震监测中心进行处理和分析。
这种技术创新可以大大提高地震监测的时效性和准确性。
其次,地震监测中的数据分析和模型研究也取得了显著的技术创新成果。
通过对历史地震数据和地质构造等信息的分析,研究人员能够建立起有效的地震预测模型,提高对地震活动的准确预测。
此外,人工智能技术的应用也为地震监测带来了新的突破。
人工智能可以通过对大量地震数据的学习和分析,发现其中的规律和趋势,从而实现更准确的地震预测和预警。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统运用及管理优化研究
![高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统运用及管理优化研究](https://img.taocdn.com/s3/m/a460cf247f21af45b307e87101f69e314332fa25.png)
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统运用及管理优化研究【摘要】本文探讨了高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的运用及管理优化研究。
首先介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
然后分析了高速铁路自然灾害监测系统的原理与技术,讨论了高速铁路异物侵限监测系统的应用,并探讨了监测系统管理优化策略。
接着通过案例分析展示了监测系统的运用情况,并提出了存在的问题和解决方案。
最后对研究进行了结论总结,展望了未来研究方向,并强调了该研究的实际应用价值。
通过本文的研究,可以为高速铁路安全监测系统的建设和管理提供参考和指导。
【关键词】高速铁路、自然灾害、异物侵限、监测系统、管理优化、原理与技术、应用、案例分析、问题与解决方案、结论总结、研究展望、实际应用价值。
1. 引言1.1 研究背景在现代社会,高速铁路已经成为城市之间快速交通的重要方式。
高速铁路所面临的自然灾害和异物侵限问题也日益严重。
自然灾害如地震、山体滑坡、洪水等可能会对高速铁路造成破坏,危及列车和乘客的安全;而异物侵限则可能导致高速列车的运行受阻,影响列车的正常运行。
为了及时发现和处理高速铁路的自然灾害和异物侵限问题,监测系统的建设就显得尤为重要。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统结合了各种先进的监测技术和设备,能够实时监测高速铁路线路和周边环境的安全情况,为高速列车的安全运行提供重要的支持。
对高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的运用和管理优化研究就具有重要的现实意义和实际价值。
本文旨在探讨高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的原理、技术、运用及管理优化策略,以及系统运用中存在的问题和解决方案,为提升高速铁路的安全运行水平提供参考和借鉴。
1.2 研究意义高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的研究意义主要体现在以下几个方面:1. 提高安全性:高速铁路是现代交通的重要组成部分,其运行安全直接关系到大众乘客的生命财产安全。
建立有效的自然灾害及异物侵限监测系统可以及时发现潜在危险,预防事故发生,从而提高高速铁路的安全性和可靠性。
中国铁道科学研究院2016年度科技成果简介(续三)
![中国铁道科学研究院2016年度科技成果简介(续三)](https://img.taocdn.com/s3/m/a710efdaf121dd36a32d829c.png)
第2期空沟对列车运行产生的环境振动隔振效果研究51Study on Vibration Isolation Effect of Open Trench on EnvironmentalVibration Induced by Train OperationYAO Jinbao, XIA He, HU Jingliang(School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)Abstract:On the basis of analyzing the reflection and transmission of Rayleigh wave at the corner of open trench bottom and the propagation of Rayleigh wave along the surface of open trenches»the relationship between the attenuation law of Rayleigh wave and the parameters of open trench was obtained. Then the calculation formula for the vibration response of soil at any point outside open trench was derived. The formula and simulation analysis were used to study the influence of open trench on the environmental vibration induced by train operation. Results show that the vibration isolation effect of open trench is more obvious with the increase of the depth of open trench. The vibration isolation effect of open trench on high frequency (11〜40 Hz) vibration is more obvious than that of low frequency (1〜10 Hz) vibration. The vibration isolation effect of open trench is related to the Rayleigh wavelength. When the depth of open trench is greater than the Rayleigh wavelength, the vibration isolation effect is better. The vibration isolation effect on the environmental vibration caused by the train is not obvious with the change of such parameters as the width of open trench and the distance from the open trench to vibration source. Calculated results basically agree well with numerical analysis results, and the correctness of the derived formula is verified.Key words:Environmental vibration;Open trench;Vibration isolation;Train operation;Rayleigh wave(责任编辑吴彬)中国铁道科学研究院2016年度科技成果简介(续三)15高速铁路地震预音监测系统铁路局中心系统项目设计了具有自主知识产权的高速铁路地震预警监测铁路局中心系统,接收铁路沿线监测台站信息,接人国家地震 台网信息,进行地震数据收集、分析及处理、生成、传输,并发布地震紧急处置信息,实现高速铁路地震信息的集中分析 与处置。
高速铁路地震预警系统与地震台网融合预警技术研究
![高速铁路地震预警系统与地震台网融合预警技术研究](https://img.taocdn.com/s3/m/b24feebe59eef8c75fbfb3ca.png)
,可满足高速铁路地震预警系。
地震台网专用接口和铁路局集团公司中心系统属于铁路信息系统,通过设立一对接入路由器连接地震台IP 地址统一规划为铁路数据地址,地震台网IP 地址规划遵循其行业规定。
高速铁路地震预警系统与地震台网互联网络拓扑架构图如图2所示。
信息安全交换方案中国地震台网信息系统属于地震,地震台网专用接口属于铁路专,双方进行互联的过程应考虑信息安全交互的需求,一方发送故障不影响另外一方的日常运营,应设立信息安全交换区的方式来保障双方进行信息的安全交互。
高速铁路地震预警系统与地震台网信息安全交互如图3 图1 高速铁路地震预警系统与地震台网信息交互总体架构图Overall framework of information interaction between high-speed railway earthquake early-warning system and Chinese Seismic Network Center 省级中心地震监测台站铁路局集团公司中心系统强震台站专线核心交换机信息安全交区地震台网(北京)地震台网专用接口地震台网(广东)信息安全交区核心交换机网络安全设备信息安全交区核心交换机网络安全设备边界路由设备网络安全设备核心交换机信息安全交区边界路由设备网络安全设备网络安全设备传输专线传输专线传输专线边界路由设备边界路由设备边界路由设备………高速铁路地震预警监测铁路集团公司中心系统地震台网专用接口铁路传输网铁路传输网铁路数据通信网高速铁路地震预警监测铁路集团公司中心系统自系统的独立性。
在DMZ 区,地震台网和地震台网专用接口各自设立接口服务器,采用消息中间件的方式实现信息的快速交换,在DMZ 区域外彼此通过网闸[5]进行隔离,以保证信息传输的安全性能。
在应用层面上,通过信息加密、传输通道加密来实现双方之间的信息安全交互。
2 高速铁路地震预警系统与地震台网融合预警技术2.1 地震台网信息的利用分监测台站,和高速铁路台站一起组成网状布局利用地震台网和高速铁路台站实测波形数据,进行地震P 波预警。
中国地震预警技术测试平台建设与应用
![中国地震预警技术测试平台建设与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/9f57a4988ad63186bceb19e8b8f67c1cfad6eea1.png)
中国地震预警技术测试平台建设与应用
李同林;江鹏;晋云霞;欧阳龙斌;侯泽宇;许艳;程思智;曾维祖;王竞;李萍萍;马康熙;苏金蓉;吴昊
【期刊名称】《中国地震》
【年(卷),期】2024(40)1
【摘要】为解决国内地震预警专业软硬件稳定性和可靠性不足、列装测试不充分
的技术难题,尽可能降低地震预警系统运行的风险,建设了专业化的中国地震预警技
术测试平台。
该平台构建了软件和硬件两大测试系统,明确了测试方法、测试用例、测试流程和评价指标,具备在线功能测试、离线回溯测试、预警信息测试和信息安
全测试等功能模块。
通过系统性测试和综合评估测试结果,为地震预警专业软硬件
完善和升级提供科学依据,筑牢地震预警系统的安全防线。
【总页数】16页(P69-84)
【作者】李同林;江鹏;晋云霞;欧阳龙斌;侯泽宇;许艳;程思智;曾维祖;王竞;李萍萍;马康熙;苏金蓉;吴昊
【作者单位】四川省地震局;地震预警技术测试实验室;广东省地震局;自贡市应急管理局
【正文语种】中文
【中图分类】P315
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云南地震预警信息发布平台设计及在2021年云南漾濞M_(S)6.4地震中的应用4.中国地震学会第14次学术大会各专题分会场交流纪要 (八)地震预警技术建设及社会、经济影响专题5.应用北斗高精度位移监测技术打造在线变形监测预警平台——HTSG变形监测解决方案助力云南高原山区公路、桥梁远程无人值守实时监测与预警系统建设
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高铁地震预警监测系统分析
![高铁地震预警监测系统分析](https://img.taocdn.com/s3/m/3ddfc591690203d8ce2f0066f5335a8102d26601.png)
2020年第02期信息通信2020(总第206期)INFORMATION&COMMUNICATIONS(Sum.No206)高铁地震预警监测系统分析苏阳(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京102600)摘要:地震预警监测系统为防灾安全监测子系统,该系统在铁路防灾减灾、抢险救灾中起到了至关重要的作用。
文章通过对地震预警监测系统具体特点的分析,结合与相关专业接口融合经验,简要总结地震预警监测系统方案的合理选择。
关键词:地震预警监测系统;监测设备;接口中图分类号:U298文献标识码:A文章编号:1673-1131(2020)02-0149-031地震预警监测中心系统构成及功能地震预警监测铁路局中心系统由现场监测设备单元和现场釆集设备构成。
(1)信息接收功能地震预警监测铁路局中心系统能够实时接收管辖范围内现场监测设备的监测信息、警报信息、设备状态信息;实时接收车载地震装置状态信息;实时接收相邻铁路局中心系统的警报信息;实时接收国家地震台网的监测信息、预警信息、速报信息等。
(2)信息处理功能地震预警监测铁路局中心系统能够对接收到的信息按时间优先顺序进行综合分析处理,生成震中位置、震级、震源深度、各警报级别影响范围、紧急处置级别等信息。
动态监测铁路局中心系统管辖区域内列车位置信息。
当地震预警监测铁路局中心系统监测到车载地震装置进入和离开其管辖范围时,向车载地震装置发送驶入和驶出地震监测区通知。
(3)信息发布功能地震预警监测铁路局中心系统通过GSM-R系统,以GPRS方式向I级、II级、in级处置范围内车载地震装置发送紧急处置信息。
通过监控单元向II级、in级处置范围内的列控系统发送紧急处置信息。
通过监控单元向皿级处置范围内的牵弓I供电系统发送紧急处置信息。
直接向受影响的相邻铁路局中心系统发送警报信息。
(4)地震预警监测系统应具备报警、预警功能及地震紧急处置功能。
①报警、预警功能。
系统应具备阈值报警、p波预警功能,地震警报级别按照对应的加速度峰值(数值可设定)由低到高划分为三级:I级警报:P波预警预测加速度峰值三40gal或阈值报警实测加速度峰值N40gal且<80gal;II级警报:阈值报警实测加速度峰值》80gal且<120gal;HI级警报:阈值报警实测加速度峰值M120gal。
地震预警系统
![地震预警系统](https://img.taocdn.com/s3/m/54ef29f9d4bbfd0a79563c1ec5da50e2524dd135.png)
地震预警
1
现状
2
方案
3
困难
4
进展
5
完善预警系统
地震预警系统中国虽然是个多地震国家,由地震造成的人员伤亡与经济损失巨大,但除大亚湾核电站在法国 人承建时建立了一个由地震监测络和人工决策相结合的地震预警系统外,中国尚未自主建设过其他重大工程地震 预警系统,有关研究工作也仅是刚刚在个别高校和研究所兴起。尽管地震预警在国外已有近50年的实践历史,但 在中国无论从理论还是实践上都是一片空白。强震动数据的实时处理与地震三要素的快速确定;地震动场的生成; 基于地震动参数的震害快速评估等都是我们需要进一步研究的科学和技术问题。
此外,预警系统面临一个尴尬的规律:越是地面运动强烈的极震区,能提供预警的时间就越短;对预警系统 依赖越弱的地区,能提供的预警时间反而越长。再拿汶川地震举两个极端的例子:离震中不到20公里的映秀镇, 处于预警系统的响应盲区,基本没有可能获得提前预警;而距离震中约1500公里的北京,可获得大约3分钟的提 前预警,但又几乎没有意义。
例如:地震波从震中传到北川县城大概需要25秒。
系统效果
美国
日本
中国
预警系统的原理决定了地震预警系统能够提供的应急时间是有上限的。美国虽然没有部署地震预警系统,但 相关研究已经开展了很多年,其中包括一个在旧金山湾区进行研究的名为ElarmS的地震预警系统。结果表明,这 套ElarmS预警系统,对于不到一半的地震,能够提供10秒以上的预警时间;对于绝大多数地震,能够提供的有效 预警时间不超过30秒。在几秒至数十秒的时间内,我们能够采取什么样的措施减少损伤?停止高速列车、从电梯 撤离、终止或保护关键仪器和设备、人员撤离到安全地带等等……我们可以做的很多,但是我们不能做的却更多。
地震行业标准《强震动观测台网运维规范》
![地震行业标准《强震动观测台网运维规范》](https://img.taocdn.com/s3/m/9ef75853d4d8d15abf234ecd.png)
地震行业标准《强震动观测台网运维规范》编制说明1 任务来源2013年6月18日,中国地震局下发了《关于印发2013年地震行业标准制修订计划的通知》(中震函〔2013〕113号)。
2 编制背景、目的和意义近年来,我国从汶川、芦山、九寨沟等大地震中吸取了强震动观测经验和教训,取得了强震动台网运行维护对观测数据质量的影响的新认知。
社会和经济需求推动了我国强震动台网建设规模的进一步扩大,除国家和地方政府外,大型国企在核电站、水库大坝、高速铁路、大跨桥梁等重要工程项目中也建设了大量台站,然而,对于大规模台站的运行维护与管理一直缺少科学和规范化的指导,因此,《强震动观测台网运维规范》的颁布,将助力于我国强震动台网的高效运行,服务于我国工程抗震的新突破和地震预警及烈度速报工程的顺利实施。
为了保障强震动台网的高效运行,结合省级和国家级中心运行维护工作的特点,满足强震动台网的运行维护、数据产出以及相关技术和管理要求,面向各级强震动台网运行维护人员编制了本规范。
3 工作简况3.1 本规范主要参加单位(暂定):中国地震局工程力学研究所、中国地震台网中心、北京工业大学、云南省地震局、中国科学院大学、北京市地震局、四川省地震局、陕西省地震局、新疆维吾尔自治区地震局、甘肃省地震局、广东省地震局、山西省地震局、江苏省地震局。
3.2 本规范主要起草人(暂略):3.3 主要工作过程从标准编制启动到目前共召开了5次工作会议,多次个别征求意见,第一次会议上编制组提出了“强震动台网运行维护与管理规程”编制计划和编制大纲,并与其他专家进行了充分讨论。
后3次工作会议分别对已完成的规程修改草稿进行了讨论,并提出了规程使用对象分两个层级(省级和国家级),远程检查、数据汇集和原始加速度记录信息报送时间节点,实时和事件传输的仪器采样率参数,震级统一使用M震级,台网监控使用专用软件等修改意见,参见附录。
最后一次工作会议认为总体信息足够反应强震动运维工作,但是,专家对规范架构上有不同意见,一是建议由总则、内容、操作代替原来技术指责、内容、省级中心和国家级中心。
强震动观测研究室(国家强震动台网中心)
![强震动观测研究室(国家强震动台网中心)](https://img.taocdn.com/s3/m/13e83b004a7302768e993929.png)
强震动观测研究室(国家强震动台网中心)先进事迹强震动观测研究室是我国最早开展强震动观测研究的牵头单位,主要开展强震动观测技术、地震动强度速报、地震预警技术和近场地震动模拟研究。
此外研究室还承担全国范围内破坏性地震的流动强震动观测组织,强震动观测数据的处理、管理和发布,强震动观测仪器的检定和强震动观测技术培训等任务。
研究室共有科研人员7名,特聘研究员1名,强震动观测任务岗7名。
研究室获得2012年度工程力学研究所优秀部门,研究室面向国家防震减灾需求,立足自主创新,始终以最大限度减轻地震灾害为导向,近年来在地震预警技术研究及破坏性地震强震动观测数据处理等方面成绩突出。
自2001年以来,研究室在团队带头人李山有研究员和特聘研究员金星研究员的带领下,围绕地震预警与紧急处置技术开展了深入研究。
在国家科技支撑计划项目课题、国家自然科学基金项目、地震行业科研专项等项目的支持下,研究方向逐步拓展和深入,已经形成了涵盖理论、关键技术、实用方法、系统软件研发及系统建设等地震预警与紧急处置的研究、开发和创新团队。
研究室为正在立项的“国家地震烈度速报与预警工程”的主要承担部门,研究室特聘研究员金星为项目申报总设计师,李山有研究员为副总设计师,马强副研究员为总设计师助理。
研究室为铁道部•中国地震局高速铁路地震安全技术研发组和国家地震社会服务工程-地震预警示范系统建设的主要技术研究和建设任务承担部门,首席科学家为李山有研究员。
研究室承担和完成了国家十一五科技支撑计划课题“地震预警与烈度速报关键技术研究”,课题于2013年3月顺利结题验收,马强副研究员和李山有研究员为课题负责人。
研究室承担了京石武高速铁路地震防灾系统的设计和实施,自行研制了地震报警系统核心软件和系统验证软件,于海英研究员为项目负责人。
研究室为国家强震动台网中心的依托单位,除承担研究任务外,还出色完成了研究所强震动观测台站(阵)的维护和管理,全国范围内破坏性地震的流动强震动观测组织,地震系统强震动观测数据的处理、管理和发布,地震系统强震动观测仪器的检定,强震动观测技术培训与交流等任务。
地震预警技术在中国的推广与应用
![地震预警技术在中国的推广与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/adab715ffe00bed5b9f3f90f76c66137ee064fe4.png)
地震预警技术在中国的推广与应用地震是一种灾难性的自然现象,给人们的生命和财产安全带来巨大威胁。
为了提高地震预警能力,中国积极推广和应用地震预警技术,以便在地震发生前尽早发出警报,提供宝贵的时间来采取措施保护人们的安全。
本文将探讨地震预警技术在中国的推广和应用。
一、地震预警技术的介绍地震预警技术利用地震波传播速度差异来预测地震发生的时间和强度。
通过分析地震波在不同地点的传播速度,可以迅速判断地震的发生,并发出相应的预警信号。
这一技术可以提前几秒到几十秒甚至几分钟发出警报,为人们采取保护措施争取宝贵的时间。
二、地震预警技术在中国的应用自2008年汶川大地震之后,中国政府开始加大地震预警技术的推广和应用。
目前,地震预警技术已经在华北、华东和西南等地广泛应用,并取得了显著的成效。
1. 地震预警系统的建设中国地震局联合各地监测站点建设了完善的地震监测网络,以收集地震波信息。
这些监测站点配备了高精度的地震仪器设备,能够准确测量地震波的传播速度。
地震预警系统通过与监测站点的数据实时对比,可以迅速确定地震的发生,并发出预警信号。
2. 地震预警技术的应用领域地震预警技术在中国的应用范围非常广泛。
首先,它已经被应用于公共交通和高速公路系统,当地震发生时,预警系统会自动停止列车运行或关闭高速公路入口,保障乘客和驾驶员的安全。
其次,地震预警技术也被广泛应用于学校、企事业单位和居民社区,当接收到预警信号时,人们可以迅速有序地疏散到安全地带。
此外,地震预警技术还被运用于建筑工程领域,及时停工,防止工地发生坍塌等意外事故。
三、地震预警技术的推广和挑战地震预警技术在中国得到了广泛推广和应用,但仍然存在一些挑战。
1. 技术挑战地震预警技术的可靠性和准确性是关键。
由于地震波传播速度受到多种因素的影响,如地质构造和介质的不均匀性,预警系统的误报率较高。
科研人员需要进一步提高地震预警技术的可靠性,减少误报和漏报的情况。
2. 推广挑战地震预警技术的应用需要大量的专业知识和经验,这对基层工作人员提出了较高的要求。
高速列车-轨道-桥梁系统地震链式灾变防控关键技术及应用
![高速列车-轨道-桥梁系统地震链式灾变防控关键技术及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/72e229fff021dd36a32d7375a417866fb94ac056.png)
高速列车-轨道-桥梁系统地震链式灾变防控关键技术及应用随着高速列车的迅猛发展,地震对高速列车及其轨道和桥梁系统的影响日益凸显。
地震链式灾变是指地震对列车轨道和桥梁等基础设施的破坏,进而影响列车的运行安全的一种连锁反应。
为了确保高速列车的安全运行,需要应用一系列关键技术来预防和控制地震链式灾变的发生。
高速列车系统需要采取预警和防护措施来应对地震。
地震预警系统可以实时监测地震的发生,并提供时间窗口,使得列车和轨道桥梁系统能够做出相应的应对措施。
此外,为了减小地震对高速列车的影响,可以在轨道设计和建设阶段考虑采用特殊材料和结构,以增加抗震能力和减少震感。
高速列车的轨道系统需要具备较高的抗震能力。
这包括轨道的设计、建设和维护。
轨道的固定方式、轨道材料的选择以及与地基的连接方式等都需要考虑抗震性能。
此外,轨道的维护和检修也是确保轨道系统抵御地震影响的重要环节。
高速列车的桥梁系统也需要具备良好的抗震能力。
桥梁是高速列车系统中的薄弱环节,其抗震能力直接影响高速列车的运行安全。
因此,在桥梁的设计和建设中,必须考虑到地震的影响,并采取相应的措施增强桥梁的抗震能力。
例如,可以使用抗震橡胶支座和减震装置等措施来减弱地震对桥梁造成的破坏。
高速列车系统需要建立完善的监测和预警系统。
这可以通过安装地震监测仪器和传感器来实现。
这些仪器和传感器可以实时监测地震的发生和强度,并将数据传输到预警中心,提供预警信号。
预警中心可以及时发布地震预警信息,使高速列车系统能够做出相应的应对措施,保障列车的运行安全。
综上所述,高速列车-轨道-桥梁系统地震链式灾变防控关键技术及应用包括地震预警系统、轨道的抗震设计和维护、桥梁的抗震设计和监测预警系统等。
这些技术和措施的应用可以有效提高高速列车系统在地震发生时的抗震能力,预防和控制地震链式灾变的发生,确保高速列车的运行安全。
高速铁路地震预警系统现状综述
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第27卷,第3期2011年9月世界地震工程WORLD EARTHQUAKE ENGINEERING Vol.27,No.3Sep.2011收稿日期:2010-04-19;修订日期:2010-04-29基金项目:十一五国家科技支撑计划项目(2009BAG12A01-K01-3)作者简介:孙利(1984-),男,硕士研究生,主要从事高速铁路预警技术研究.E-mail :lisun_13@ 通讯作者:林皋(1929-),男,教授,博士生导师,中国科学院院士.E-mail :gaolin@dlut.edu.cn 文章编号:1007-6069(2011)03-0089-08高速铁路地震预警系统现状综述孙利,钟红,林皋(大连理工大学建设工程学部,辽宁大连116024)摘要: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。
关键词:地震预警;高速铁路;报警阈值;监测点;列车控制方式中图分类号:U238;U298;P315.61;X924.3文献标志码:AAn overview of earthquake early warning systems for high speed railwaysand its application to Beijing-Shanghai high speed railwaySUN Li ,ZHONG Hong ,LIN Gao(Faculty of Infrastructure Engineering ,Dalian University of Technology ,Dalian 116024,China )Abstract :Earthquake is a disastrous hazard regarding the safety and stability of high speed trains.Considering the fact that earthquake forecast is not matured yet ,development of earthquake early warning system is a very important countermeasure for earthquake disaster mitigation.Quite a few high speed railways are being or to be built to im-prove traffic condition in China ,but there ’s yet no existing on the earthquake early warning system for high speed railways in Chinese mainland.Basic principles of the earthquake early warning system and its application to railways are presented.The state-of-the-art of the earthquake early warning systems for high speed railways around the world is introduced.Main points in development of the earthquake early warning system for high speed railways are dis-cussed ,including threshold for early warning ,layout of monitoring stations ,train operation and structure of the ear-ly warning system ,with particular attention paid to the Beijing-Shanghai high speed railway.The present review is expected to be of significance to the development of the early warning system for high speed railways in China.Key words :earthquake early warning ;high speed rail way ;alarm threshold ;monitoring point ;train operation control mode09世界地震工程第27卷引言交通工具的革新和进步对国民经济的繁荣和发展起着关键的作用[1]。
地震监测网络及其预警机制研究
![地震监测网络及其预警机制研究](https://img.taocdn.com/s3/m/137a8f9e3086bceb19e8b8f67c1cfad6185fe956.png)
地震监测网络及其预警机制研究地震一直以来都是人类面临的巨大自然灾害之一,其突发性和破坏力给人类生命和财产造成了极大的威胁。
因此,构建一个高效的地震监测网络及其预警机制对于保护人民的生命财产安全具有重要意义。
本文将详细探讨地震监测网络的组成和工作原理,并介绍预警机制的研究进展和应用前景。
地震监测网络主要由地震测量仪器、数据传输和处理系统以及数据分析和预警系统三部分组成。
地震测量仪器包括地震仪、地震传感器等,用于感知地震波的运动并将数据传输到数据处理中心。
数据传输和处理系统是地震监测网络的核心,它通过通信网络将地震数据及时传输到地震数据处理中心,然后利用大数据处理技术进行数据分析和挖掘,从而实现地震事件的实时监测和预警。
数据分析和预警系统通过对地震数据进行实时分析和模型建立,可以提供地震的震级、震源位置和预计到达时间等相关信息,以便人们采取相应的避震措施。
随着科学技术的不断发展,地震监测网络的预警机制也在不断完善和提高。
传统的地震预警方法主要是基于地震波的传播速度,通过测量地震波的到达时间差来估计地震的距离和震级。
然而,这种方法对于近震预警效果较好,而长周期地震波的传播速度较慢,使得远期预警的准确性存在一定困难。
因此,近年来,研究人员提出了一系列新的预警方法,如快速动态判别、震源倾向研判、机器学习等。
快速动态判别方法主要是通过监测地震波传播的速度变化和幅度增长来判断地震的规模和性质。
这种方法依赖于实时的地震数据和快速的数据分析技术,在地震发生后的短时间内就能够给出相对准确的预警信息。
震源倾向研判方法则是通过分析地震过程中的地震波和地震破裂过程,来判断地震的发生趋势和可能的震级范围。
这种方法的优势在于可以预测地震的发生概率以及后续的余震情况,为人们提供更全面的预警和防范措施。
机器学习方法则是通过对大量历史地震数据进行训练,建立地震预警的模型和算法,通过比较实时地震数据和已有模型进行匹配,从而实现地震预警。
高速铁路列车监测与安全预警系统设计
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高速铁路列车监测与安全预警系统设计随着高速铁路的发展,如何保障列车的安全运行成为一项重要的任务。
为了提高列车的安全性和可靠性,设计一套高速铁路列车监测与安全预警系统至关重要。
本文将详细阐述该系统的设计方案及其功能。
一、系统设计方案高速铁路列车监测与安全预警系统涵盖了多个组成部分,包括信息采集装置、数据传输通道、数据处理与分析模块以及预警系统。
具体的设计方案如下:1. 信息采集装置:在列车上安装各类传感器,如振动传感器、温度传感器、应力传感器等,用于实时采集列车行驶过程中的各项参数数据,并将数据发送到后续的数据处理模块。
2. 数据传输通道:利用高速铁路行车通信网络,将采集到的传感器数据传输到后续的数据处理模块。
同时,为了保证数据传输的可靠性和实时性,需要采用高速、稳定的通信方式,如光纤通信或者无线通信。
3. 数据处理与分析模块:该模块负责接收传感器数据,并对数据进行处理和分析。
通过与预设的安全指标进行比对和分析,判断列车是否存在异常情况,如超速、车轮异物等。
同时,该模块还会对列车运行的各项参数进行监测和记录,以便进行事故的后期分析和调查。
4. 预警系统:当数据处理与分析模块判断列车存在安全隐患时,会立即触发预警系统。
预警系统可以通过各种方式向驾驶员、调度人员以及相关部门发送警报信息,以便及时采取措施避免事故的发生。
二、系统功能1. 实时监测:高速铁路列车监测与安全预警系统能够通过传感器实时采集列车的各项参数数据,包括振动、温度、应力等,实现对列车运行状态的实时监测。
2. 异常检测:数据处理与分析模块通过对采集到的数据进行处理和分析,能够准确判断列车是否存在异常情况,如超速、车轮异物等,及时预警并采取措施避免事故的发生。
3. 数据记录与分析:系统能够对列车运行的各项参数进行监测和记录,为事故的后期分析和事故原因的查找提供数据支持,有助于提高列车的安全性和稳定性。
4. 信息传输与预警:当系统判断列车存在安全隐患时,通过预警系统及时向驾驶员、调度人员以及相关部门发送警报信息,以便及时采取措施避免事故的发生。
高速铁路地震监控系统研究
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监测 时 ,监 测 设备 容 易受 到地 面 非地 震 因素 影 响 。因 此 ,需要开展对地震监测信息判识的研究。
备 的前端监测 采用混凝土桩 ,安装在岩层 位置 ,可得到 与 运 营管理 结 合 的基 础 。地震 阈值设 置 的关键 是 要保 较为真实 的地震 信息 ,避 免地面行车 、施 工或其他外部 证列 车安全运行及排 除其 他因素影 响 ( 车体 自身运动 引 因素对地震 监测值 的影 响。然而不 同的路基地段 、桥梁 起 的加 速度 )。 日本 早期 地震 监 控 系统采 用 的 阈值 为 地段和 隧道地段 的地质 和水文情况 ,以及不 同的地 面建 00 5 .4g,相当于七度地 震 区多 遇地震水平 。近年来 , 日 筑 物 ,导致 对地震 的叠加 效应分析判断 十分 困难 。深层 本 以结构 破坏指标 作为监 测 目标 ,即结构 的加速 度a 监测数值 准确 ,但地质情 况和地 面建筑 物随列车位置不 与速度 的乘积对数作为D =o v 7 ,该指标与地震 I lg a・ + . 0 同而各异 ,用于控制列 车运行 尚不 准确和严谨 。浅 表层 烈 度关 系为里 氏震级 , 06 = .。
展 共 享 国 家地 震 监控 网信 息研 究和 高速 铁路
地 震监控 系统代理 维护 可行 性研 究的建 议 。 律 ,以及高速列 车在地震 响应下 的行 车安全性指标 ,多
学 科联合 攻关 l I 】 。研究 中需要 开发新技 术 ,形 成具 有 自 主知识产权 的核 心技术 和相关 专利。 1 1 地震监测信息的采集和判识 . 高速铁路地 震监控 系统的地震监 测信息采集研 究包 括 :国家地震 局网监测信 息 、铁路 自建监测点 ( )及 站 两 者结合方 式的技 术经济 比较 ,以及深 层监测与浅 表层 监 测方式 的 比较 。地震监 测信息判识研 究 :一是监 测信
高速铁路防灾系统-防灾系统的构成及作用原理
![高速铁路防灾系统-防灾系统的构成及作用原理](https://img.taocdn.com/s3/m/3b0452fa6037ee06eff9aef8941ea76e58fa4a16.png)
高速铁路防灾系统高速铁路防灾安全监控系统作为高速铁路运营调度系统的子系统,在预防灾害对高铁运营的危害方面起着重要的保障作用。
铁路防灾安全监控系统,应能够提供各种自然灾害情报数据,为列车运行控制提供依据;应能够提供各种设备运行状态,以保证列车正常运行;应能够提供有关防灾数据(预警、限速、停运决策信息),为运行计划调整提供依据。
第一章安装防灾系统的必要性第一节安装防灾系统的必要性安全是交通运输方式的先决条件,是高效运输和持续发展之本,是铁路运输的生命线。
高速铁路由于列车高速度、高密度运行,一旦发生事故,后果相当严重。
随着高速铁路的发展,强风、雨雪、泥石流、地震等自然灾害以及异物侵限,时刻威胁着铁路的运输安全。
高速铁路与普速铁路有很大的不同,为了确保动车组列车高速运行,高速铁路安装了很多先进的设备。
高速铁路防灾安全监控系统是保证铁路安全运行的重要基础设施之一,是集工程气象学、空气动力学、统计学及计算机网络等技术于一体的集成系统。
高速铁路由于运行列车(动车组)速度高,风、雨、雪、异物侵限、地震等自然与人为灾害给列车安全带来的影响更加显著,动车组的运行速度较高,当发生自然灾害或异物侵限时,如果动车组司机不能及时的减速或停车,那么发生的事故将是灾难性的、毁灭性的。
为确保行车安全和旅客人身安全,高速铁路设置防灾安全监控系统显得更加必要。
自然灾害事故如图1-1至图1-6所示。
图1-1 风灾事故图1-2 雨灾事故图1-3雪灾事故图1-4地震事故图1-5泥石流事故图图1-6异物侵限事故第二章防灾系统的构成及作用原理第一节防灾系统的构成高速铁路对行车安全保障体系提出了更高的要求。
除了要求保证线路、机车车辆、牵引供电以及通信信号等设备高安全性外,对各种可能发生的灾害,如自然灾害强风、暴雨、大雪、地震,异物侵限,突发性灾害坍方落石、异物侵入限界、非法侵入等,都要实施全面监测,即建立防灾安全监控系统,实施全面、准确、实时的安全监控,预防灾害的突然袭击。
高铁地震学引论
![高铁地震学引论](https://img.taocdn.com/s3/m/110780d5b9f67c1cfad6195f312b3169a551ea7b.png)
高铁地震学引论地震是地球上常见的自然灾害之一,它给人类的生命和财产安全造成了巨大威胁。
尤其是在地震频发地区,人们对地震的防范和预测显得尤为重要。
高铁地震学作为一门新兴的学科,旨在研究地震对高铁线路的影响以及如何提高高铁线路的抗震能力,为地震灾害防范提供科学依据。
高铁地震学研究的核心问题之一是地震对高铁线路的影响。
地震的震源能量会以地震波的形式传播,当地震波通过高铁线路时,会对线路产生震动作用。
这种震动作用会引起高铁线路的变形和振动,进而对高铁运行安全和乘客乘坐舒适性产生影响。
因此,研究地震波在高铁线路中的传播规律以及产生的振动效应,对于评估高铁线路的抗震能力和制定相应的防护措施具有重要意义。
高铁地震学研究还包括高铁线路的抗震设计和防护措施。
在高铁线路的建设过程中,需要考虑地震因素对线路的影响,通过合理的设计和防护措施来提高线路的抗震能力。
例如,在线路的路基设计中,可以采用坚固的地基和抗震支座等措施来增强线路的稳定性;在桥梁和隧道的设计中,可以采用抗震构造和减震装置等技术手段来减小地震对线路的影响。
通过这些防护措施,可以有效降低地震对高铁线路的破坏程度,保障高铁运行的安全性和稳定性。
高铁地震学还研究地震监测和预警系统在高铁运行中的应用。
地震监测和预警系统能够实时监测地震活动,并通过预警系统提前向高铁运营部门发出警报,使其采取相应的措施,保障高铁运行的安全。
高铁地震学的研究可以通过分析地震波的传播速度和强度,结合高铁线路的运行速度和抗震能力,建立地震预警模型,提前预测地震对高铁线路的影响,并及时采取措施,避免地震造成的损失。
高铁地震学的研究还包括对高铁线路的抗震性能进行评估和改进。
通过对高铁线路的抗震性能进行评估,可以及时发现线路存在的问题,并针对性地进行改进和优化。
例如,可以通过模拟地震波对线路的作用,评估线路的动力响应,确定线路的破坏程度和安全裕度,并提出相应的改进方案。
这些改进方案可以包括线路结构的优化设计、材料的选用和施工工艺的改进等,以提高线路的抗震能力和运行安全性。
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高速铁路地震监测预警系统与中国地震局台站联网预警(技术)研究白鑫;黄志斌;张洪宇;杨陈;刘晓雨【摘要】地震预警可在地震发生后、破坏性地震波到来前,提供数秒至数十秒的预警时间,以便在此期间采取相应应急处置措施,是保证高速铁路运行安全的有效手段。
提出高速铁路地震监测预警系统与中国地震局地震台网互联互通进行联合预警的网络互联方案、数据信息共享方案,阐述在高速铁路地震预警监测系统中应用中国地震台网信息的作用。
【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P32-36)【关键词】高速铁路;地震;监测台站;联网【作者】白鑫;黄志斌;张洪宇;杨陈;刘晓雨【作者单位】中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,副研究员,北京,100081;中国地震台网中心,正研级高级工程师,北京,100045;中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,研究员,北京,100081;中国地震台网中心,高级工程师,北京,100045;中国地震台网中心,工程师,北京,100045【正文语种】中文【中图分类】U211.9;U238白鑫:中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,副研究员,北京,100081黄志斌:中国地震台网中心,正研级高级工程师,北京,100045张洪宇:中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,研究员,北京,100081杨陈:中国地震台网中心,高级工程师,北京,100045刘晓雨:中国地震台网中心,工程师,北京,100045随着我国高速铁路的建设,列车运行速度大幅度提高,地震对列车运行安全性的危害风险也随之增加。
对于较小震级的地震,即使不会损害线路的结构,也极有可能导致列车在高速运行中脱轨,造成灾难性的危害。
因此如果能在破坏性地震波到来前及时发出预警信息,采取相应应急处置措施,则可有效地保障高速铁路运行安全。
将中国地震局地震台网站点作为高速铁路地震监测预警系统的外围监测点,利用高速铁路沿线自建的地震监测台站信息与中国地震局高密度地震台站的速报信息和预警信息进行联合预警,可以提高计算精度、获得更多的响应时间,有利于更早地监测到地震发生,极大提高高速铁路地震预警水平。
1.1 高速铁路地震预警高速铁路地震预警就是在高速铁路沿线或潜在震源附近设置地震仪,当地震发生并达到报警水平时,利用电磁波与地震波的速度差以及P波与S波之间的速度差,在破坏性地震波到来之前给地震影响区域内正在行驶的列车提供几秒到几十秒的预警时间,使列车减速或停车,避免安全事故发生。
高速铁路地震监测预警系统包括阈值报警与P波预警两种模式。
(1)阈值报警指在地震发生后,若高速铁路沿线地震台站实时监测的地震动参数达到或超过预定的阈值时将发出地震报警信息。
此时本区段地震灾害可能已经发生,阈值报警仅可起到阻止相邻区间的列车进入灾害区,防止发生次生灾害的作用。
(2)P波预警是通过布设在高速铁路沿线的地震台网或强震台网以及实时通信传输线路对地震进行实时监测,利用地震初至时的P波信息快速分析出地震震中与铁路线的距离、地震震级、震源深度等参数,或者直接估计高速铁路沿线地震动参数,当预测的地震动参数达到或超过预定的阈值时发出地震预警信息,对可能受破坏线路上运行的列车进行管制,使得高速列车在主震袭击线路前有更多的时间减速或停驶,以防止出轨,消除潜在威胁。
1.2 高速铁路地震监测预警系统构成高速铁路地震监测预警系统可采用铁路局中心系统与铁路沿线现场监测设备两级架构(见图1)。
铁路局中心系统由地震监测预警信息系统和通信接口单元构成,设置在铁路局信息机房内;现场监测设备设置在铁路沿线牵引变电所、分区所、AT 所、通信中继站及列控中心附近,由地震仪、监控单元、信号接口单元、网络通信设备等组成。
地震监测预警系统对高速铁路沿线地震活动进行实时连续监测,接收相邻铁路局地震监测预警系统及地震部门相关地震信息进行数据分析及处理。
当地震发生后,若监测到地震动强度达到报警阈值,及时向铁路局中心系统发出地震预警或报警信息,通过牵引供电系统、列控系统和车载紧急处置装置控制列车减速或紧急制动。
同时,根据地震影响范围,铁路局中心系统向铁路局调度指挥系统提供列车运行管制、灾后恢复和启动救援等信息。
2.1 高速铁路地震监测台站设置TB 10621—2009 《高速铁路设计规范(试行)》中规定:“沿线地震动峰值加速度大于0.1 g的地区应设置地震监控点,地震监控点应具有S波监控功能,有条件时宜具备P波预警功能。
”GBJ 111《铁路工程抗震设计规范》规定:“位于地震烈度大于Ⅶ度地区的结构物,应进行抗震设计。
” 因此高速铁路在地震烈度大于等于Ⅶ度的线路区段需设地震监测点。
我国的地震活动主要分布在西南地区、西北地区、华北地区、台湾地区、东南沿海地区的23条地震带上。
目前已建的京津、京沪、郑西、石太、合宁、温福、福厦、甬台温等客运专线或高速铁路都地处或接近这些活跃地震带。
根据GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》的标定,这些地区的地震动峰值加速度达到了0.1 g(1 g=981 cm/s2),即地震基本烈度在Ⅶ度以上。
对比2020年中国高速铁路路网规划和《中国地震动峰值加速度区划图》,通过Ⅶ度区以上的高速铁路里程约在7 500 km以上。
因此,这些铁路线均应设置地震监测台站。
高速铁路地震监测台站宜布设在牵引变电所/分区所/AT所附近,有利于及时断电回应。
用于地震P波预警的铁路沿线台站,地震仪距铁路线路中心线距离原则上应满足无列车影响时场地背景振动噪声小于0.000 1 g和列车通过时综合噪声水平小于0.001 g的要求。
2.2 中国地震局地震监测台站分布通过“十五”重大工程项目“数字地震观测网络”的实施,中国地震局已经建成了由1个国家地震台网和31个省级地震台网组成的覆盖全国的高密度地震监测台网。
全国地震运行台站达到1 014个,其中包括国家台站148个、区域台站814个、火山台站33个、2个台阵19个台点,有利于迅速报出地震发生的时空场。
全国地震台站的分布见图2。
3.1 高速铁路地震监测预警系统和中国地震局台网联接方案高速铁路地震监测预警系统(简称高速铁路系统)和中国地震局台网(简称地震系统)都拥有各自业务应用的行业专用网络,均采用高速专线作为通信信道单独成网,与其他网络系统隔离,具备较高的安全性与自治域独立运管能力。
要使高速铁路系统与地震系统在各自已有系统的基础上实现互联,首先要保证现有系统的正常运转,任何设计建设都不能对已有业务产生任何影响。
为了实现高速铁路系统与地震系统的网络互联,两者之间需要建立一个数据安全交换区域,用于部署数据交换服务系统。
高速铁路系统、地震系统、数据交换区域之间使用高性能状态防火墙进行连接及安全防护(见图3)。
通过数据安全交换区域互联方案,高速铁路系统与地震系统可在数据交换区域实时交换地震波形数据和地震信息,在满足数据传输快速安全可靠的同时,最大程度保证两套系统原有的独立性。
3.2 高速铁路地震监测预警系统和中国地震局台网数据信息共享方案3.2.1 共享数据源高速铁路地震监测预警系统与中国地震局台网的共享数据包括:与高速铁路地震监测预警系统相关台站的实时监测数据、中国地震台网地震预警数据和烈度速报数据。
3.2.2 实时数据共享方案在中国地震局台网监测系统中,地震台站的实时波形数据通过数据采集器汇集至省级地震台网中心。
在不改变现有中国地震台网中心运行方式的原则上,根据数据汇集与共享协议,在高速铁路地震监测预警系统配置流服务器。
其中,监测台站的数据应遵循协议标准,汇集到高速铁路路局中心;高速铁路路局中心配置流服务器,通过流服务器与设置在公共数据交换区(公共交换区也可建立在高铁系统内)的流服务器实现实时波形数据共享功能。
实时数据共享方案见图4。
3.2.3 地震速报信息共享方案目前中国地震台网的监测系统所使用的地震速报信息分为人工地震速报信息和自动地震速报信息。
其中,人工地震速报信息由中国地震台网中心汇集各省级地震台网中心和国家地震台网中心的结果,统一对外发布;自动地震速报信息由中国地震台网中心汇集各自动地震速报分中心的结果,统一对外发布。
在不改变现有中国地震台网中心运行方式的基础上,遵循统一对外发布的原则,中国地震台网中心与高速铁路地震监测预警系统通过公共数据交换区(公共交换区也可建立在高铁系统内)共享自动地震速报综合触发结果(AU)和正式地震速报结果(CC/ CD)。
根据信息汇集与共享协议,在高速铁路路局中心系统配置地震速报信息共享服务器,通过配置在公共数据交换区的地震速报信息共享服务器进行信息共享。
地震速报信息共享方案见图5。
4.1 实现快速准确定位铁路线是狭长的线状结构物,如果沿高速铁路线部署地震监测台站,按照一般地震定位的方法(如交切法),很难交汇出震中位置。
尽管单台定位等方法可以解决这个问题,但其精确度不高,在地震监测预警系统中的可操作性差。
接入中国地震台网的观测台站,在地震预警处置过程中,不仅可使用高速铁路沿线的地震监测台站,也可利用全国地震监测网络实时获取高速铁路沿线规定区域内的观测数据。
铁路路局中心系统综合处理多台的观测数据,随着汇集的台站数据的不断增多,预警(报警)信息的可信度将不断增加,这将为快速、准确地确定出地震信息提供条件,为预警后的第二报、第三报等后续警报提供准确的依据。
4.2 实现快速异地预警高速铁路地震监测预警信息快速传输的最终目的是要实现地震后将预警信息尽快传送到路局中心系统控制高速列车限速或停车,从而达到降低损害程度的目的。
由于中国地震台网不仅部署于铁路沿线,它在全国基本成网状部署,即使采用S波报警方式,在某些条件下,也比只部署于铁路沿线的台站报警时间要短得多。
如图6所示,高速铁路地震监测台站部署在离铁路不小于100 m的范围(这里设定为200 m)。
假设地震发生在距离高速铁路100 km的距离,在震中附近10 km有一处中国地震台网的监测台站,则S波传播到台网台站大致需要10/3.6=2.78 s (P波的传播速度约为7 km/s,S波的传播速度约为3.6 km/s),传播到高速铁路沿线的时间约为100/3.6=27.8 s;P波传播到铁路沿线监测站,在P波到达后,假设采用P波预警需要3 s,则使用铁路沿线监测站对高速铁路进行预警是在地震发生后100/7+3=17.28 s。
由此可见,在高速铁路地震预警中,如果分别采用中国地震台网的台站和高速铁路地震监测台站,中国地震台网的台站的S波报警时间为震后2.78 s,而单纯采用高速铁路自建监测台站,地震预警信息发出的时间为震后17.28 s,S波报警时间为27.8 s。
如将前述两者台站的地震监测信息联合考虑进行地震预警,则联合地震预警信息发出时间约为2.78+90/3×10-5=2.78 s。