高速铁路地震紧急自动处置系统的研究

对国外高速铁路地震紧急自动处置系统的现状和发展、以及我国列车速度提高后地震对高速铁路运营安全的危险性进行分析,研究地震紧急自动处置系统监测点设置与报警安全性的关系。高速铁路地震紧急自动处置系统由监控中心设备(设在运营调度中心内)、车站设备和地震监测点设备构成,给出了系统功能结构、应用系统体系结构和总体网络结构。根据我国高速铁路基础设施在典型地震波激励下的最大动力响应系数,建议我国高速铁路地震紧急自动处置的报警阈值为45 Gal;通过对各种报警方式进行比选分析,提出我国高速铁路地震紧急自动处置系统报警及列车运行控制采用牵引变电所控制模式,监测点设置间距20~30 km,并尽量将地震监测点设置在牵引变电所内,以降低建设投资。     

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。     

高速动车组车载地震紧急处置装置自动控车方案研究

我国高速铁路地震预警系统采用车载地震紧急处置装置实现地震分级控车功能.目前,Ⅰ级警报的处置方式由司机进行人工控制,响应速度在很大程度上受司机操控的影响,不利于提高地震紧急处置的快速性、及时性和准确性.文中在前期车载地震紧急处置装置研究的基础上,结合实际应用需求,提出了车载地震紧急处置装置自动控车技术方案,包括系统组成、...     

基于HAZOP方法的车载地震紧急处置装置安全风险分析研究

针对新研发的高速铁路地震预警系统车载地震紧急处置装置,采用危险与可操作性分析(HAZOP)方法,通过对其硬件、软件、接口等功能的细化分解和流程分析,研究该装置各功能可能存在的主要偏差(危险、危害因素)及其产生原因和后果。依据该领域专家经验,确定功能偏差的危害程度和发生频率,结合风险矩阵评价初始风险等级,提出针对性的风险控制措施,为高速铁路车载地震紧急处置装置的可靠性及高速铁路运营安全提供保障。     

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。     

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。     

高速铁路地震监测技术研究与紧急处置系统的构建

主要介绍我国高速铁路沿线地震危害现状,阐述高速铁路地震监测原理、监测点设置原则以及地震灾害紧急处置机制.提出中国高速铁路地震监测与紧急处置系统的构建方案,并给出分阶段建设的实施建议.     

高速铁路防灾安全监控系统研究与开发

防灾安全监控系统是铁路信息化总体规划中的一个重要子系统。在对国外高速铁路防灾安全监控系统现状调研的基础上,分析灾害监测技术及发展趋势,研究大风、暴雨、大雪、地震灾害及异物侵限突发事件对列车运行安全的危害性,结合我国高速铁路实际情况,提出防灾安全监控系统总体结构、网络结构、系统功能及相关系统接口关系,搭建凤、雨、雪、地震及异物侵限监测的模拟试验环境,开发防灾安全监控原型系统,实现风、雨、雪、地震自然灾害及异物侵限实时监测信息分布式获取、集中管理、紧急处置、综合分析与运用,及时掌握灾害发生动态。     

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

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。     

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。     

高速铁路列车超视距地面系统设计与应用

为保障高速铁路运行环境安全，满足列车超视距应用的业务需求，设计高速铁路列车超视距地面系统。利用数据统一接入、视频压缩与处理、超视距关联匹配算法及数据安全传输等关键技术，实现超视距数据的接入和处理、超视距关联及管理等功能，辅助突发险情的超前预判和提前处置。在京张（北京—张家口）高速铁路实车试验的结果表明，该系统功能符合预期设计，长时间运行稳定，可为高速列车运行安全提供技术支撑。     

高速铁路长大隧道应急处置信息系统关键技术研究

分析高速铁路长大隧道事故带来的严重影响及传统应急处置模式,提出长大隧道应急处置信息系统的建设需求和关键技术。重点介绍多源数据三维可视化提供的新型应急处置方式,阐述了数据管理、应急处置、系统管理3个方面的业务功能,对系统数据采集、管理、可视化等关键技术进行研究。以杨林隧道模拟救援方案为例,进行功能展示和效果分析,验证系统在缩减救援时间、降低事故损失及社会影响、提升铁路运营效益、推进铁路装备智能化建设等方面的作用。该系统为高速铁路长大隧道应急处置提供综合解决方案,可推广至桥梁等专业应用。     

用于高速铁路地震预警的铁道线路特征点提取方法

高速铁路地震预警系统紧急处置时需要高铁线路成网分布的线路信息,目前线路信息量巨大,需要压缩线路数据,保证紧急处置的实时性。提出了一种通过曲率筛选和Douglas-Peucker算法提取铁道线路特征点的方法,可实现铁道线路数据的压缩,同时能够保持铁道线的原始路径。经过计算比选,曲率筛选点的保留比例为2%、Douglas-Peucker阈值设为2. 0 km时的效果最优。对我国101段铁道线的343 740个GPS采集点进行了压缩处理,共提取出了433个特征点,提取前后线路的最大偏差为2. 06 km,最小偏差0. 54 km,满足地震预警紧急处置的需求。     

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。     

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     

基于地震P波双参数阈值的高速铁路Ⅰ级地震警报预测方法

以提升高速铁路地震紧急处置的时效性并满足有效性要求为目标,研究基于地震P波卓越周期τc阈值和最大竖向位移Pd阈值的高速铁路Ⅰ级地震警报预测方法。利用日本K-net强震数据,分别统计P波触发后1,2,3s时间窗下τc与震级M的线性关系和Pd与地震加速度PGA的线性关系,基于这2种统计关系计算得到P波3个时间窗下震级M=6时对应的τc的阈值和PGA=40cm·s-2时对应的Pd的阈值,在此基础上,建立高速铁路Ⅰ级地震警报"4等级预测方法",明确等级3为达到高速铁路Ⅰ级地震警报的预测标准。采用2016年4月14日熊本6.5级地震时九州新干线沿线K-net强震台站的数据,分析"4等级预测方法"的有效性与时效性。结果表明:该方法可以在最接近震源的KMM006台站P波触发后1s准确地预测出Ⅰ级地震警报,并较九州新干线脱轨时刻和气象厅紧急地震速报发布时刻分别提前了3.34和4.84s,能够满足高速铁路地震监测预警系统发展的需要。     

基于谱密度强度指标的高铁地震报警阈值计算方法

为了提高高铁地震紧急处置系统的可靠性,研究地震动谱密度强度作为地震报警阈值的计算方法。采用典型的车辆—轨道耦合动力学模型,通过选取不同频率的横向正弦波作为外部激励,对车辆的动力响应进行分析,得到车辆的动力响应随荷载幅值与频率变化的规律;在此基础上求解不同车速下列车脱轨和倾覆时正弦波的临界幅值和对应的速度反应谱,从而得到影响列车运行安全的地震动临界谱密度强度,将其作为高铁的地震报警阈值,将实时计算得到的地震动谱密度强度与临界谱密度强度进行比较,即可判定高铁列车的行车安全性以及是否应发布地震警报并采取紧急处置措施。     

高速铁路调度应急指挥系统研究

高速铁路列车运行速度快,设备技术含量高,应急处置时效性强,当前既有调度应急指挥模式已无法适应高速铁路快速发展的需求。在阐述高速铁路应急处置现状的基础上,分析当前应急处置过程中面临的制约因素,提出建设高速铁路调度应急指挥系统思路,通过运用智能穿戴设备和移动互联网技术,搭建铁路局集团公司、站段和现场三级应急指挥体系,形成"互联网+应急"的故障处置新模式,实现专家"面对面"指挥现场作业和现场信息实时共享,确保高速铁路应急处置安全高效。     

高速铁路梁桥减隔震研究

研究目的:高速平稳行车的安全性、舒适性、巨大的列车活荷载对高速铁路桥梁支座的性能有着严格要求,一般的减隔震装置难以满足要求。因此,本文提出功能分离的设计理念,研发适用于高速铁路桥梁的功能分离型减隔震系统,并采用振动台试验验证功能分离型减隔震系统对高速铁路简支梁桥地震响应的控制效果。研究结论:(1)功能分离型减隔震系统工作后,桥面峰值加速度在不同烈度下减少幅度达30%~51%,证实了功能分离型减隔震系统的有效性,台面加速度被削弱程度仅与地震输入烈度大小有关,与输入地震波特性无关;(2)功能分离型减隔震系统工作机制遵循了本文建议的基于功能分离型减隔震系统的高速铁路桥梁减隔震设计原则;(3)地震强度对功能分离型减隔震系统的最大水平滑动位移影响较大,最大水平滑动位移随着地震强度的增大而增加,功能分离型减隔震系统复位状况良好,发挥了良好的滞回耗能和提供了足够的恢复力的功能,阻止能量向桥梁上部结构的传递;(4)调节功能分离型减隔震系统中的铅芯橡胶支座的水平刚度,可有效减小梁体在地震作用下的水平位移,提高功能分离型减隔震系统的适用性是进一步研究内容;(5)该研究结论可为减隔震技术在高速铁路简支桥梁中的设计和应用提供全新的思路和手段。     

基于IOS的灾害监测系统移动终端的研究与设计

高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统（简称:灾害监测系统）是高速铁路行车安全的重要基础保障系统之一,已建设的高速铁路均按线建设了灾害监测系统。为了能使用户随时随地掌握和处理灾害监测系统的报警信息,提高用户的工作效率,解决灾害监测系统时效性等问题,研究和设计了灾害监测系统移动终端。结合X-Code、React Native和Ajax等IOS开发技术,设计灾害监测系统移动终端（IOS版）的架构、功能、数据处理流程等,实现了灾害监测系统的移动终端。实验结果表明,灾害监测系统的移动终端能够提高信息时效性和快速处置问题的能力,为移动终端的开发提供了技术储备。