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。     

高速铁路地震预警系统紧急处置信息快速生成算法

基于高速铁路地震预警监测系统的结构和功能,提出1种高速铁路地震预警系统紧急处置信息快速生成算法。该算法采用曲线拟合方法建立平面坐标系下高速铁路线路的曲线方程,基于地震动能量衰减方程建立平面坐标系下地震影响范围的圆曲线方程,联立2个方程并求解,得到2条曲线2个交点的坐标值;将坐标值转换为经纬度,再转换为公里标,得到地震对高速铁路线路的影响范围;再依据高速铁路预警地震紧急处置原则,生成高速铁路地震预警紧急处置信息。将该算法应用于高速铁路地震预警监测铁路局中心系统的测试和现场地震试验中,紧急处置信息生成时间的最大值均为40ms,平均值分别为18和27ms,可见其远远小于《高速铁路地震预警监测系统暂行技术条件》中对路局中心系统紧急处置时间100ms的要求,从而验证了该算法的合理性和有效性。     

高速铁路防灾预警信息车地传输方案

防灾预警信息是高速铁路安全运行的重要控制信息之一,实现防灾预警信息快速准确地车地传输是高速铁路防灾设计的重点研究工作。介绍既有防灾预警信息车地传输方案,分析其在高速铁路运行过程中存在的问题,针对这些问题逐步地提出3种新型的防灾预警信息车地传输方案,拟定新方案的系统构成,并介绍每种方案的优缺点,为工程实践提供理论指导。     

我国高速铁路地震预警技术的创新与思考

通过介绍国内外高速铁路地震预警技术现状,分析国内高速铁路地震预警技术需求,阐述国内高速铁路地震预警技术创新总体思路和最新研究进展,提出高速铁路地震预警技术创新下一步意见和建议。     

高速铁路地震预警监测系统工程设计方案研究

地震是对铁路列车安全运营威胁较大的自然灾害之一,铁路地震预警监测系统是随着我国高速铁路建设逐步发展起来的新系统。对国内外高速铁路地震预警系统进行分析。结合国内建设标准与技术标准,对我国高速铁路的地震预警系统总体架构、设备设置等工程设计原则进行探讨,针对监测终端和触发单元的设置方案进一步展开分析。针对监测业务终端按局布设和按调度台布设两种方案进行优缺点分析。结合工程建设实际情况,针对信号触发监控单元不设置在牵引变电所与通信机房两种方案进行经济与技术分析,提出两种设置方案的优势与不足,提出供工程建设参考的建议。并针对目前技术现状,提出我国铁路地震预警监测系统的建议发展方向。     

高速铁路地震紧急处置系统的研究

研究适应我国高速铁路特点和地震活动性的地震预警与紧急处置,是高速铁路地震安全及震后恢复的需要,为此构建高速铁路地震紧急处置系统,结合系统的架构、紧急处置方案、紧急处置行车规则,详述了设计方案,同时阐述地震处置影响范围计算、数据实时接入、大数据处理、GIS服务等关键技术。系统开发完毕后进行了功能验证和现场测试,各项功能指标均满足高速铁路运行及安全防护需求,可有效防止、减少地震灾害对高速铁路列车运行的影响。     

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。     

既有高速动车组车载地震紧急处置装置加装技术方案研究

随着我国高速铁路地震监测预警工作的推进,我国高速铁路地震监测预警系统的工程推广已提到议事日程。高速动车组加装车载地震紧急处置装置,能在地震发生时有效控制列车运行,确保行车安全,减轻地震次生灾害。在前期车载地震紧急处置装置研究的基础上,通过对我国既有高速动车组加装车载地震紧急处置装置的可行性分析,提出了既有高速动车组加装车载地震紧急处置装置的技术方案,为今后车载地震紧急处置装置在既有高速动车组上的工程推广提供了理论基础和技术支持。     

一种适用于高铁地震预警的多台定位算法

研究目的:我国是一个地震多发国家,防震减灾所面临的形势十分严峻。高速铁路地震预警监测系统的研发旨在结合我国高铁运行环境、快速、准确地为地震影响里程范围内的列车提供预警信息,实现震后列车的紧急处置,最大程度上降低地震对于高速铁路造成的危害。研究结论:(1)结合我国高速铁路地震监测台站布设环境,采用基于自适应滑动时窗的双摆相似性算法对各台站的触发事件进行判断,滑动时窗自适应地搜索固定时窗内两组地震数据相似性的最大值,有效避免了设备延迟对相似性判断的影响,当来自同一个台站的双摆相似性低于设定阈值时,判断为干扰触发事件,该触发台站不参与后续多台定位,可避免误触发对定位的影响;(2)当两个及以上的台站触发报警后采用顺序触发的Voronoi图进行地震快速定位,该方法不受速度模型的影响,仅根据台站的触发顺序就可直接进行地震初步定位,所需台站少、时效性高;(3)在初步定位的基础上,再利用双台子阵定位算法对地震事件进行精确定位,由于先后依次触发报警的两个台站地震到时差所确定的震中双曲线轨迹为无限延伸的曲线,在V图的限制下可以很大程度上缩小震中的分布区域,从而大幅减小定位算法的计算量,达到提升高铁地震预警时效性的要求;(4)本文算法应用于高速铁路地震预警监测系统多台站定位,可为震后列车紧急处置提供预警信息。     

关于高速铁路信号系统与地震监控系统接口方案的探讨

对高速铁路信号系统与地震监控系统接口设计方案作初步探讨,提出信号系统对地震报警信息的处理方案。     

基于GSM-R小区广播的高速铁路防灾预警信息无线传输系统

充分利用GSM-R网络小区广播系统的特点,构建基于小区广播的高速铁路防灾预警信息无线传输系统,实现高速铁路防灾预警信息自动、及时传输与下发。     

牵引变电所与地震监测系统联动接口方案浅析

结合已建高速铁路地震监测系统与牵引变电所的联动接口的分析,研究了地震信息的联动模式、接口方案和联动范围,确定了接口实施方案。     

我国高速铁路地震监控系统技术方案研究

<正>目前,高速铁路地震监控系统在我国是一个空白。全球地震频发,高速铁路的运行安全也受到了严重威胁。因此,构建一个符合我国国情、可实施的高速铁路地震监控系统技术方案显得异常迫切。借鉴国外高速铁路地震监控     

基于资源共享的高速铁路监测预警与应急平台研究

鉴于高速铁路公司运输监管、安全监督的职能,在现有铁路应急平台的基础上,基于云计算技术设计高速铁路监测预警与应急平台,将解决基础资源利用率低、监测信息利用不充分、应急处置过程协调不通畅等传统应急平台的瓶颈问题。基于高速铁路的特有属性构建突发事故情景,提出基于情景的智能方案生成方法。     

高速铁路地震监测预警与列控系统接口研究及试验

列控系统是高速铁路地震监测预警系统控车的主要方式之一,高速铁路地震监测预警系统(CRES)采用什么方式与既有列控系统衔接?接收到地震预警信息后,列控系统如何进行正确有效的防护和处置?列控系统的整体防护有效性和时效性如何?通过现场静态和动态试验,对以上问题进行分析说明。     

《高速铁路地震监测预警关键技术研究》通过中国铁路总公司组织的结题验收

<正>作为中国铁路总公司科技研究开发计划2012年重大课题以及落实中国铁路总公司和中国地震局关于《共同推进高速铁路地震安全战略合作协议》的重要依托项目之一的《高速铁路地震监测预警关键技术研究》课题于2015年2月通过了中国铁路总公司组织的结题验收。由中国铁道科学研究院主持、十多个单位参加的《高速铁路地震监测预警关键技术研究》课题组在充分调查、收集并     

列车-CRTSⅡ型板式无砟轨道-路基系统加速度响应大型振动台试验研究

为探究高速铁路在地震作用下的响应特征,同时为高速铁路地震预警提供试验验证,开展了国内首次大比尺列车-CRTSⅡ型板式无砟轨道-路基体系振动台试验,以CRH380BL型列车为原型,钢轨、扣件、列车、轨道板等构件依据相似比进行精加工,选用黄河大桥桥址地震波进行加载。试验结果表明:路基高程对水平向加速度增幅明显;加载0.12g地震波时,轮轨相互作用竖向响应强于水平向;现行停车阈值设置合理;转向架水平向减震效果明显;地震波幅值≤0.14g时,钢轨处加速度放大系数与地震波幅值成正相关,列车的振动模式在0.14g后发生变化,放大系数起伏不定,但均值仍大于0.14g以前系数。该研究成果可为高速铁路地震预警进一步的研究提供指导。     

近断裂带铁路地震预警系统台站布设方案及评价方法

依托某跨越断裂带密集区域的长大干线铁路，提出1种通用性的铁路地震预警系统台站布设方案及评价方法。首先，采用平均分布法建立台站分布模型，根据不同时期的保护对象并参考盲区半径指标，确定系统的初期和中期预警台站布设和预警方案；然后，估算理论上单台的预警监测能力，并根据历史地震数据验证不同预警方案下的系统预警监测能力；最后，评价不同预警方案的时效性，根据历史地震得到烈度-预警可用时间累积分布，确认区域预警效果。结果表明：该铁路平均台间距不应小于20 km；初期预警方案可监测到76.50%的历史地震，理论和历史地震的预警可用时间平均值分别为23.18和12.19 s；中期3台、4台预警方案分别可监测到80.80%和78.54%的历史地震，3台方案理论和历史地震的预警可用时间平均值分别为15.31和8.62 s,4台方案分别为13.79和8.47s；初期和中期方案的区域预警效果均满足工程运用。     

高速铁路地震监控系统研究

高速铁路地震监控系统应结合我国国情和铁路自身特点,从地震信息识别与分析,地震报警与铁路列控系统、调度中心、车站等重要场所接口关系,地震报警与目前铁路防灾安全监控系统关系等方面进行研究。论述和分析地震监测信息采集和判识、地震报警阈值、地震监控系统与铁路防灾安全监控系统融合及信息共享等内容,提出开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。     

防灾安全监控系统中的大风监测与预警

全面监测各种自然灾害,如强风、大雪、地震、突发性灾害（塌方落石）、异物侵入等,对铁路安全行车十分重要。为此,对高速铁路防灾安全监控系统中的大风监测与预警的功能进行分析,介绍大风预警原理与方法,以提高我国的大风监测与预警能力。