高速铁路地震预警系统现状综述
地震预警系统
地震预警系统地震，这一自然界的巨大力量，常常在瞬间给人类带来巨大的灾难。
房屋倒塌、人员伤亡、基础设施损毁……每一次地震的发生，都让人心痛不已。
然而，随着科技的不断进步，地震预警系统的出现为我们在与地震的斗争中增添了一份有力的武器。
那么，什么是地震预警系统呢？简单来说，地震预警系统是一套能够在地震发生后，迅速向可能受到影响的地区发出警报的技术手段。
它利用地震波传播的速度差异，在破坏性地震波到达之前，为人们争取到宝贵的几秒到几十秒的时间，以便采取相应的紧急避险措施，从而减少人员伤亡和财产损失。
地震预警系统的工作原理其实并不复杂。
当地震发生时，会产生两种地震波，一种是传播速度较快但破坏性较小的纵波（P 波），另一种是传播速度较慢但破坏性较大的横波（S 波）。
地震预警系统通过在震源附近的监测仪器率先检测到 P 波，并迅速对其进行分析和处理，然后在 S 波到达目标区域之前发出预警信号。
要实现有效的地震预警，首先需要建立一个密集的地震监测网络。
这个网络由大量的地震监测仪组成，它们分布在不同的地理位置，能够实时监测地壳的运动情况。
这些监测仪将收集到的数据传输到中央处理系统，通过复杂的算法和模型进行快速计算和分析，以确定地震的发生位置、震级和可能的影响范围。
一旦地震预警系统发出警报，人们接收到警报后应该如何行动呢？这就需要我们提前做好充分的准备和规划。
对于个人来说，当听到地震预警警报时，应立即寻找安全的地方躲避，如桌子底下、墙角等。
如果在户外，应远离建筑物、电线杆等可能倒塌的物体，前往开阔的场地。
对于学校、医院、工厂等人员密集的场所，应该有完善的应急预案，组织人员迅速有序地疏散到安全区域。
地震预警系统虽然具有很大的潜力，但也存在一些局限性。
一方面，由于地震波传播的复杂性和不确定性，预警系统的准确性可能会受到一定的影响。
例如，在一些特殊的地质条件下，地震波的传播速度可能会发生变化，导致预警时间的误差。
另一方面，地震预警系统对于距离震源较近的地区，预警时间往往非常短，可能只有几秒钟，这对于人们采取有效的避险措施带来了一定的挑战。
高速铁路信号系统发展现状及发展趋势分析
高速铁路信号系统发展现状及发展趋势分析摘要：随着经济的快速发展，铁路作为陆上交通的重要工具在我国的经济发展中发挥着越来越重要的作用。
尤其是近些年来，随着我国高速铁路网络的逐步建成并完善使得我国各地之间的交通更为方便、联系更为紧密。
高速铁路信号系统是确保高速铁路能够正常运行的重要一环。
基于此，本文主要阐述了高速铁路信号系统的发展现状和特点，并且探讨出高速铁路信号系统的发展趋势，从而进一步促进我国高速铁路信号系统的发展。
关键词：高速铁路；信号系统；现状；发展趋势1我国高速铁路信号系统现状1.1自动化程度有待提升我国继电技术虽然已经越发成熟,但由于较大的设备体积,智能控制和联网集中监测很难得到有效实现。
随着微电子技术发展速度的不断加快,在工业控制行业中,继电控制技术逐渐无法有效满足现代化工业要求,PLC和微机控制等智能控制技术逐渐开始得到普遍使用。
而相对于工业控制领域而言,我国铁路信息系统却依旧还是运用继电控制设备,虽然也对一些计算机智能控制设备进行了简单使用,但是较慢的发展脚步,促使大规模的综合控制体系很难得到有效形成,从而也就无法让其整体效率得到显著提升,其资源配置也无法得到优化和完善。
1.2安全性方面存在不足在自动化程度比较高的国家,铁路信号系统的控制和管理以及识别基本上都是依靠技术进行保障,但是由于我国铁路信号系统的自动化程度不高,这就更多的需要由人力来完成许多的工作,比如火车司机对于地面信号的观察和判断等,这种工作方法在以前铁路发展不太发达的时期较为有用,但随着铁路运输不断提速、高铁动车运输的发展,单纯的依靠人力进行控制和管理铁路信号系统己经很难适应了,而且这种方式的安全性存在很大问题,而且会严重影响工作效率。
1.3管理缺乏统一性,管理水平较为落后首先，从我国当前的高速铁路信号系统管理模式来看，其管理缺乏统一性，管理水平相比于国外发达国家较落后。
同时，自上到下的管理体系不健全，不能够将高速铁路信号系统的相关管理要求和规定落实到位，部门之间的配合不协调，以至于在实际情况中出现很多不必要的问题。
地震预警系统的技术发展与挑战
地震预警系统的技术发展与挑战地震，这一自然界的巨大力量，常常在瞬间给人类带来巨大的灾难。
为了减少地震造成的损失，地震预警系统应运而生。
它如同我们在地震这个“敌人”面前的一道防线，能够在地震波尚未到达时，提前为我们发出警报，争取宝贵的应对时间。
地震预警系统的工作原理基于地震波的传播特性。
地震发生时，会产生两种主要的地震波：纵波（P 波）和横波（S 波）。
P 波传播速度较快，但破坏力相对较小；S 波传播速度较慢，但破坏力巨大。
地震预警系统就是利用 P 波与 S 波的时间差，在 S 波到达之前，快速检测到P 波并发出警报。
在技术发展方面，地震预警系统经历了多个重要的阶段。
早期的预警系统主要依赖于单个地震台站的监测数据，其预警范围和准确性都非常有限。
随着科技的进步，多台站联合监测的网络逐渐建立起来。
通过多个台站的数据综合分析，可以更准确地确定地震的震源位置、震级等关键信息，从而大大提高了预警的精度和可靠性。
传感器技术的不断革新也是地震预警系统发展的重要推动力。
高精度、高灵敏度的传感器能够更敏锐地捕捉到地震波的微小变化，为预警系统提供更精确的数据。
同时，数据传输技术的发展使得监测数据能够在瞬间传输到处理中心，极大地缩短了预警的响应时间。
近年来，计算机技术的飞速发展为地震预警系统带来了新的机遇。
强大的计算能力能够快速处理海量的监测数据，通过复杂的算法模型，实现对地震的实时监测和快速预警。
而且，随着人工智能技术的应用，系统能够自动识别和排除干扰信号，进一步提高了预警的准确性。
然而，地震预警系统在发展过程中也面临着诸多挑战。
首先，地震的复杂性和不确定性给预警系统带来了巨大的困难。
地震的发生机制尚未完全被人类所掌握，不同地区的地质构造和地震活动特征也存在很大差异。
这使得准确预测地震的发生时间、地点和震级变得极为困难。
其次，预警系统的准确性和可靠性仍然有待提高。
尽管技术在不断进步，但误报和漏报的情况仍然时有发生。
误报可能会引起不必要的恐慌和社会混乱，而漏报则可能导致人们错失宝贵的避险时间，造成更大的损失。
地震预警系统发展与应用前景
地震预警系统发展与应用前景地震是一种破坏性极大的自然灾害，给人类社会造成了严重的财产损失和人员伤亡。
随着科学技术的进步，地震预警系统逐渐成为防灾减灾的重要手段，为提前预警地震，减轻地震灾害带来的影响发挥了重要作用。
本文将从地震预警系统的发展历程、技术原理和应用前景三个方面进行阐述，以期深入探讨地震预警系统的重要性和未来发展趋势。
一、地震预警系统的发展历程地震预警系统的发展可以追溯到20世纪90年代初，最早由日本于1992年提出并开始研发。
2006年，日本成功地建立了全球第一个实用的地震预警系统，并在接下来的几年中不断完善和扩展。
随后，美国、墨西哥等国也相继建立了自己的地震预警系统，并在实际应用中取得了一些成果。
二、地震预警系统的技术原理地震预警系统通过监测地震波的传播速度和到达时间来进行地震预警。
通常包括以下几个步骤：1. 实时地震监测：地震监测仪器将地震信号传输到地震观测中心，实时监测地震活动。
2. 地震波速度估计：根据实时监测到的地震信号，地震预警系统可以估计地震波的传播速度。
3. 事件定位和震级估计：通过多个地震监测点的地震波传播时间差，可以定位地震事件的发生位置，并估计地震的震级。
4. 预警信号传递：一旦地震预警中心确认地震事件并估计到达时间，预警信号将通过电视、手机等渠道传递给公众。
三、地震预警系统的应用前景1. 提前预警救援工作：地震预警系统可以提供几秒到几十秒的预警时间，可以为救援人员提供宝贵的时间，及时组织救援行动，减少人员伤亡和财产损失。
2. 降低地震灾害影响：通过地震预警系统，可以提前通知居民、企业和学校等相关单位进行紧急疏散和防震准备，降低地震灾害的影响。
3. 加强基础设施抗震能力：地震预警系统的建设可以促使政府和相关单位加强基础设施的抗震设计和建设，提高城市的抗震能力。
4. 科学研究和数据积累：地震预警系统的应用可以提供大量的地震监测数据，为地震科学研究提供重要的参考和支持。
高速列车震动监测系统综述及其关键技术创新
高速列车震动监测系统综述及其关键技术创新在现代交通运输领域中，高速列车的发展成为推动国家经济和人民生活改善的重要力量。
然而，高速列车行驶时所产生的震动问题一直以来都是一个亟待解决的难题。
为了确保高速列车的安全、舒适性以及长期运营的可行性，高速列车震动监测系统的研发成为一个迫切的需求。
高速列车震动监测系统，顾名思义，是一种专门用于监测高速列车震动情况的系统。
它能够实时、准确地获取高速列车运行过程中的震动数据，并根据这些数据提供有针对性的分析和诊断。
高速列车震动监测系统的研发，可以有效地指导相关部门设计和改进高速列车的结构，提高列车的安全性和乘坐舒适度。
高速列车震动监测系统的关键技术包括传感器技术、数据采集与传输技术、数据处理与分析技术等。
首先，传感器技术是高速列车震动监测系统的基础。
目前，常用的传感器包括加速度传感器和振动传感器。
这些传感器能够精确地测量列车在不同方向上的振动情况。
其次，数据采集与传输技术是高速列车震动监测系统的关键环节。
它涉及到数据采集设备的选择和布置、数据采集的频率和时长以及数据传输的方式等。
在众多的数据采集与传输技术中，无线传输技术和云计算技术被普遍应用于高速列车震动监测系统。
通过无线传输技术，传感器获取到的数据可以实时地传输到地面监测中心，方便工程师们进行远程监测和分析。
而云计算技术则可以提供大规模数据的存储和处理能力，为高速列车震动监测系统的分析和预测提供重要支撑。
最后，数据处理和分析技术是高速列车震动监测系统的核心。
它涉及到对海量的震动数据进行有效的处理和分析，以获取高速列车的工作状态和运行健康状况等重要信息。
数据处理和分析技术的发展，将有助于提高高速列车震动监测系统的准确性和可靠性。
除了关键技术创新，高速列车震动监测系统的研发还需考虑其他因素。
例如，系统的实时性、稳定性和安全性等。
高速列车震动监测系统需要能够及时地获取和传输列车震动数据，以实现系统的实时性。
此外，系统应具备稳定的性能和可靠的运行，确保数据采集和处理的准确性。
高速铁路防灾安全监控系统简介 PPT
防灾范畴
危及高速铁路运行安全的因素：
自然灾害：强风、暴雨、大雪、地震等 异物侵限：公跨铁、公铁并行和隧道口的异物侵入（如翻车、落物落石、滑坡等）
防灾系统概述
监控对象：
自然灾害：风、雨、雪、 地震
异物侵限
建设目标：
建立灾害监测系统平台 为调度指挥和工务提供灾
害信息 积累基础数据，开展灾害
大风监测子系统使用的风速计安装在接触网支柱上，每个监 测点设置两套风速计，垂直于线路方向布置，距轨面4 m。现场 控制箱采用小型化结构，固定在接触网支柱下部。 当风速超过限制值时，报警信息上传到调度中心，由列车调 度员根据预案发布限速或停运命令。 目前中国高速铁路使用的超声波式风速计兼其雨最监测功能。
激光镭射 进口 可视激光反射 0~10m ±10mm 0.5s 12VDC -40℃～+ 60℃
安装方案
异物监测子系统
异物侵限监控子系统现场设备包括公路铁桥、公铁并行、 隧道洞门口三类，由监测防护网(内嵌双电网传感器)、轨旁控 制器、安装附件和传输线缆等组成。异物侵限轨旁控制箱安装 在线路外侧(混凝土基础固定)或接触网支柱上。一旦异物侵限 设备发出报警，信息将自动传输到列控系统，同时发出停车信 号。
防灾系统组成
综合维修工区机房
监控数据 处理设备
应用 数据 服务器A 服务器A
存储
应用 数据 服务器B 服务器B
维修 终端
工务 终端
传输网络
2×2M FE
监控单元
继电组合
监控单元 （沿线基站）
调度中心
防灾监控 终端
调度所
列控系统 牵引供电系统
现场监测设备 冗余
传输单元
异物控制箱
风传感器
高速铁路发展与规划国外现状
日本新干线地震预警系统可以在地震波传到前的１０秒左右，由控制中心的电脑根据地震强度对列车下达停车或减速的指令，从而避免列车出轨事故。
３月１１日日本大地震发生时，有２７条东北新干线正在运营，其中有两辆列正在经过强震区域。
预警系统及时发出停车指令，切断电力，列车从２７０公里每小时的运行速度成功紧急制动，所有乘客安然无恙。
新干线的抗震性能也很好，一般烈度在５以下的地震都不会影响行驶。
隼”号列车可以用３小时１０分钟完成东京与青森之间大约７１３公里行程，负责运营东北新干线的ＪＲ东日本司准备在２０１２年底将“隼”号的最高时速提升至３２０公里。
“隼”号最与众不同的是它１５米长的鹰嘴形车头。
由于东北线中山洞较多，列车经过山洞时产生很大的噪音和振动，这样的设计可以有效减少噪音和振动，使列车更加舒适。
“隼”号列车的另外一个特色就是增加了豪华车厢，配备羊毛地毯和真皮座椅；车厢内专门配有服务员，提供饮料、食品、拖鞋、报纸杂志等。
豪华车厢票价不菲，从东京到青森的单程票价约２６０００日元，比普通列车高出１００００日元。
另外，日本一直在研制磁悬浮列车，ＪＲ东日本公司将为磁悬浮中央新干线商业运营研发新型列车。
磁悬浮中央新干线的东京至名古屋路段计划于２０２７年投入商业运营，开通后最高时速将达到５００公里。
（完）黄色的子弹车头，流线般的车体，４００米长的车身，以最高每小时３００公里的时速如风一般越过平原，穿过海洋。
１７年来，欧洲之星以其独特的魅力吸引着每年上千万的乘客。
在布鲁塞尔的中央车站，欧洲之星负责欧洲大陆地区的媒体总监布拉姆·斯梅茨带我们参观了这部神奇的列车。
每一列欧洲之星重达８００吨，由２０节车厢组成，可容纳７５０名乘客，载客量甚至可以达到两架大型波音客机的数量。
斯梅茨告诉我们，目前欧洲之星的最高时速３００公里，即使在英吉利海峡隧道内，其最高时速也可以达到１６０公里。
从安全角度考虑，列车安装了三套制动系统，可以在６５秒内将最高速运行的列车煞停，期间列车行进约３．５公里。
中国高速铁路地震预警发展与展望
１ ２万 ｋ ｍ 以上 ， 建 设 高速 铁 路 １ ． ６万 ｋ ｍ 以 上 。全 国铁路 总里程 为 １ １ 万ｋ ｍ， 借 助“ 四横
２ ０ ０ ８年 汶 川 地 震 发 生 时 ，宝 鸡一 成 都
（ 宝成 线 ） 铁路 １ ０ ９隧道 口被 由 于 山体 崩 塌滚 落下 来 的 １ ５万 方 土 石 所 掩 埋 ，巨石 堵 住 了
高铁 起 步相对 较 晚 ， 但 发展 迅速 ， 在过去 ５ 年 间实现了其他国家花费几十年才完成的 目标 。 在影 响 高 速 铁 路 运 行 安 全 的 自然 灾 害
达到 １ Ｏ万 ｋ ｍ， 对 主要繁 忙 干线 实 现 客货 分 线 。同年 ４ 月 ，国务 院召开“ 铁路 机车 车辆装
备 问题 ” 专 题会议 ，提 出引进 时速 ２ ０ ０ ｋ ｍ以 上高 速动 车组技 术 ，中 国发 展 高速 铁 路 的帷 幕就 此拉 开 。２ ０ ０ ８年 ，中 国政府 根 据我 国综 合交 通体 系 建 设 的需 要 ，对 ２ ０ ２ ０年 远 景 目
高铁 地震 预警 系统 的局 限性和存 在 的 问题 。结合 我 国 国情 提 出在 地 震局 与铁 路 总公 司实
现数据共享的基 础上 ，我国高铁 向基于 Ｐ波预警系统的方向发展 ， 并提 出了未来 的发展方 向。
关键词 高 速 铁 路 ；地震 危 险 性 ； 预 警 ；Ｐ波 预 警 文献标识码 ： Ａ； ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ３ ５ — ４ ９ ７ ５ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ６ ． ０ ０ ６ 中图分类号 ： Ｐ ３ １ ５ ；
和停 车对 于铁 路 运行 安 全 具有 重 要 意 义 ， 特 别是 对 于高 速 铁 路 ，速 度 越 快 ，越需 要 加 强 地震 安全 防护 。在 已建 成 及 拟建 的高 速 铁路 沿线 ， 处 于 ７度 以上 设 防 区域 内的 里程 约 为 ８ ５ ０ ０ ｋ ｍ＿ １ ］ ，沿 线 全 部 穿 越存 在 发生 ７级 以
轨道交通路基状态监测与预警系统在地震灾害中的应用研究
轨道交通路基状态监测与预警系统在地震灾害中的应用研究地震是一种自然灾害，常常对轨道交通系统造成严重损坏和影响。
为了保障轨道交通的安全运营和提前采取适当的防护措施，轨道交通路基状态监测与预警系统在地震灾害中的应用显得尤为重要。
一、轨道交通路基状态监测与预警系统的基本原理轨道交通路基状态监测与预警系统通过安装传感器设备，对轨道交通线路进行实时监测。
这些传感器可以测量路基的位移、倾斜、变形等参数，从而判断轨道交通线路的稳定性。
当监测到异常情况时，系统会及时发出预警信号，提供给相关部门及时采取措施，减少地震带来的影响。
二、轨道交通路基状态监测与预警系统在地震灾害中的应用1. 提前警报系统：轨道交通路基状态监测与预警系统能实时监测到地震前的地壳运动参数变化，能够在地震发生之前预测到地震的发生。
通过这一特点，系统可以提供在发生地震之前一段时间内的预警信息，使相关部门能够提前做好应对措施，减少地震造成的危害。
2. 实时监测系统：轨道交通路基状态监测与预警系统通过传感器设备可以实时监测轨道的变形情况。
当地震发生时，系统能够立即捕捉到震动信息，并将这些信息发送给相关部门，以便迅速采取措施。
这有助于减少灾害对轨道交通线路的破坏，保证安全运营。
3. 路基稳定性评估：路基的稳定性对轨道交通的安全运营至关重要。
轨道交通路基状态监测与预警系统通过监测路基的位移、倾斜等参数，能够评估路基的稳定性。
如果出现了异常情况，系统能够及时报警，提醒相关部门进行修复和加固工作，以避免地震对路基的损害。
三、轨道交通路基状态监测与预警系统应用的优势1. 实时性：轨道交通路基状态监测与预警系统能够实时监测轨道的变形情况。
这种实时性使得系统能够及时提供预警信息，让相关部门能够快速做出应对措施，减少地震带来的影响。
2. 精确性：系统通过传感器设备能够准确测量路基的位移、倾斜等参数，从而判断轨道的稳定性。
这种精确性使得相关部门能够快速判断地震对路基的影响程度，以便采取相应的防护措施。
中国地震预警系统的建设与优化
中国地震预警系统的建设与优化地震是一种自然灾害，对于人类和社会造成了巨大的影响。
为了提前预防和减少地震灾害的危害，中国地震预警系统的建设和优化变得至关重要。
本文将探讨中国地震预警系统的建设与优化，并分析其中的挑战和前景。
1. 地震预警系统的发展背景地震预警系统是一种通过监测地震能量释放的方法，以提前发出警报并减少地震造成的损失。
中国地处于地震频发的环太平洋地震带，地震预警系统的发展对于保护生命财产安全具有重要意义。
2. 地震预警系统的建设地震预警系统的建设需要依靠先进的地震监测技术和数据处理方法。
首先，地震监测站点的建设至关重要，需要在地震活动频繁的区域布置地震仪器，实时监测地震活动。
其次，地震数据的高效采集和传输是确保地震预警系统准确性和时效性的关键。
最后，地震数据的处理和分析是地震预警系统的核心，通过对地震波的实时分析，可以提前预测地震产生的强度和到达时间。
3. 地震预警系统的优化地震预警系统的优化需要不断提高其准确性和可靠性。
首先，地震监测站点的布置需要合理规划，覆盖更广泛的地区，并优化监测设备的灵敏度和稳定性。
其次，数据采集和传输系统需要进行升级，确保数据的实时性和完整性。
此外，地震数据处理算法的改进和优化也是提高预警系统性能的重要方面。
4. 地震预警系统的挑战地震预警系统的建设和优化面临一些挑战。
首先，地震预警的时效性是一个挑战，地震波传播的速度较快，预警系统需要在地震波到达目标地区之前发出准确的警报。
其次，地震预警系统的准确性也是一个挑战，需要通过不断优化地震数据处理算法和改进监测设备来提高系统的准确性。
此外，地震预警系统的建设和运行成本也是一个考虑因素，需要平衡公共安全和经济可行性。
5. 地震预警系统的前景地震预警系统的建设和优化为减少地震灾害的损失提供了重要手段。
随着技术的不断发展和成熟，地震预警系统的准确性和时效性将不断提高。
预计未来地震预警系统将在灾害管理工作中发挥更大的作用，为人们提供更多的时间来采取行动，减轻地震灾害的影响。
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第27卷，第3期2011年9月世界地震工程WORLDEARTHQUAKEENGINEERINGVol．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@163.com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：A
AnoverviewofearthquakeearlywarningsystemsforhighspeedrailwaysanditsapplicationtoBeijing-Shanghaihighspeedrailway
SUNLi，ZHONGHong，LINGao（FacultyofInfrastructureEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China）Abstract：Earthquakeisadisastroushazardregardingthesafetyandstabilityofhighspeedtrains．Consideringthefactthatearthquakeforecastisnotmaturedyet，developmentofearthquakeearlywarningsystemisaveryimportantcountermeasureforearthquakedisastermitigation．Quiteafewhighspeedrailwaysarebeingortobebuilttoim-provetrafficconditioninChina，butthere’syetnoexistingontheearthquakeearlywarningsystemforhighspeedrailwaysinChinesemainland．Basicprinciplesoftheearthquakeearlywarningsystemanditsapplicationtorailwaysarepresented．Thestate-of-the-artoftheearthquakeearlywarningsystemsforhighspeedrailwaysaroundtheworldisintroduced．Mainpointsindevelopmentoftheearthquakeearlywarningsystemforhighspeedrailwaysaredis-cussed，includingthresholdforearlywarning，layoutofmonitoringstations，trainoperationandstructureoftheear-lywarningsystem，withparticularattentionpaidtotheBeijing-Shanghaihighspeedrailway．ThepresentreviewisexpectedtobeofsignificancetothedevelopmentoftheearlywarningsystemforhighspeedrailwaysinChina．Keywords：earthquakeearlywarning；highspeedrailway；alarmthreshold；monitoringpoint；trainoperationcontrolmode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］。然而，目前持续高速发展的国民
经济对交通运输的巨大需求，却得不到满足［2］。提高运输能力成为了解决这一矛盾的关键。高速铁路具有
行车速度快、运能大、安全性高、全天候运行、能耗低、占地面积小、环境污染轻、舒适度高的技术优势［3］。因
此，中国铁路决定把发展客运高速作为实现现代化的一个主要方向。即将建成的京沪高铁是我国目前投资规模最大、技术含量最高、达到世界先进水平的高速铁路。京沪高速铁路的建设标志着中国铁路发展进入了高速时代［2］。
安全是铁路运输之本。高速铁路由于列车高速度、高密度运行，对行车安全保障体系提出了更高的要求。世界各国在修建高速铁路时，建立高速铁路安全监测系统是必须解决的关键技术之一。安全监测系统主要针对风、雨、轨温、崩塌和落石、地震等自然灾害进行防范和监测。在危害高速铁路安全运行的众多自然灾害中，地震是一种发生概率较小，但危害性最大的突发性灾害。当列车在低速运行时地震的危害性不是很突出；但由于轮轨之间的横向力与列车运行速度的平方成正比［4］，当速度超过200km/h时，即使是较小的地震也可能造成列车出轨甚至翻车的重大安全事故。2010年3月5日，台湾高雄发生里氏6．7级地震，造成台湾高铁出轨。乘客形容当时就像是坐云霄飞车，一路颠簸急速跳跃。2004年10月24日，日本新泻地震中，首次运行的新干线列车发生严重的脱轨事故。由10节车厢组成的列车中有7节车厢脱轨。为了防止或减轻地震对高速铁路的危害，世界上已经拥有高速铁路的国家都针对高速铁路建立了地震预警系统。我国是地震多发国家。以京沪高速铁路为例，沿线经过华北平原地震带、郯城－营口地震带、淮河地震带和长江中下游－南黄海地震带等4条主要地震带。在近场区内，有第四纪活动断裂77条，其中全新世活动断裂6条，晚更新世活动断裂15条。地震对高铁运行构成严重威胁。通过借鉴国外高铁地震预警的经验，针对我国高铁建设运行情况和地震地质条件进行深入研究，建立高效、可靠、可行的高铁地震预警系统，是我国地震区高铁建设必须解决的技术问题。
1预警技术的原理
地震发生时会产生多种地震波，但主要有P波和S波［5］。P波的传播速度较快，破坏性较小；S波传播
速度较慢，却是引起破坏的主要原因。因此，可以利用电磁波和地震波、P波与S波之间的速度差，在地震已经发生而破坏性的地震波尚未到达之前的数秒至数十秒间发出地震警报，通知正在行驶的高速列车减速或停车，避免造成安全事故。地震预警技术的原理，可以用闪电打雷来比喻。人们看到闪电后，可以准确地“预报”几秒种后会打雷。实质上，闪电和打雷是同时发生的，只是由于光波速度比声波快而已［6］。
地震预警技术的预警方式分为地震参数预警与地震动值预警［6－8］。前者是利用地震仪检测到的振动信
息推算震级、震源深度、震中距等参数，确定预警的范围和级别。这种方式决策时间长，但有效性高。后者是直接利用地震动值是否超过给定的阈值来预警。这种方法准确性高，但其既不区分P波与S波震相也不确定地震的有关参数，有效性较低。地震动值预警是较为传统的预警方式，而现代的地震预警系统的主要发展方向为地震参数预警。根据震中与预警目标区（需要向其发出警报的地区，此处是指高速行驶的列车）的距离，地震预警系统在理论上可以分为2大类［7，8］：异地震前预警系统（front-detectionEWS）和本地地震预警系统（onsiteEWS）。异地地震预警（图1）是将地震仪安装在潜在震源区，利用电磁波和地震波之间的速度差，对离震源几十千米（具体的距离与所采用的预警系统及场地条件有关）以外的预警目标区进行预警。在现代的地震预警系统
中，这类预警系统通过S波来确定各种地震参数，准确性较好，但从地震发生到警报发布的时间较长。本地地震预警（图2）利用P波与S波之间的速度差，通过P波的初始段来确定震源参数，可在S波到达之前发出预警。这类预警系统的预警速度最快，但误报率和漏报率较高［7，8］。
09世界地震工程第27卷图1异地地震预警原理图图Fig．1Principleoffront-detectionEWS图2本地地震预警原理图［9］
Fig．2PrincipleofonsiteEWS
对于高速铁路而言，地震预警就是在潜在震源附近（异地震前预警）或铁路沿线（本地地震预警）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或P波与S波之间的速度差，赶在破坏性的地震波到达之前，向正在行驶的列车发出警报，使列车减速或停车，避免造成安全事故。为了提高应用于高速铁路的地震预警系统的有效性，也可以将异地地震预警系统和本地地震预警系统结合起来使用。
2国内外高速铁路地震预警系统简介
目前拥有高速铁路的日本、法国、及我国台湾地区都建立了高速铁路地震预警系统。其中日本是地震预警发展最为先进的国家。台湾的系统则是从日本引进的。2．1我国台湾的高速铁路地震预警系统
台湾沿高速铁路的主干线设置了51个地震仪，包括11个主地震仪和40个辅地震仪（图3）。主地震仪（包括电子式地震仪和机械式地震仪）平均每30公里布置一个，用于控制列车的运行。当地面加速度峰值
超过40Gal时，主地震仪就会发出警报使列车停车。辅地震仪（均为电子式）平均每隔5公里布置一个，主要用来监测沿线的地震动峰值加速度的分布，为震后的检修和恢复行车提供依据。2．2日本的地震预警系统
上世纪50年代末，日本国家铁路在其所属的铁路干线布设了简单的报警地震仪。1964年10月东海道新干线开始运行，也安装了相同的报警地震仪。之后日本对报警地震仪进行了改进，并将其安装在1982年投入运行的东北新干线上。目前，日本总共已安装四百余台这类报警地震仪，在常规铁路线上布设间距为40～50km，在新干线上布设间距约20km。但这种报警地震仪具有预警太晚和会频繁发布小震警报与非地
震警报的缺陷。为此日本铁道技术研究所研制了新一代的智能型系统———基于地震P波的紧急地震检测和预警系统UrEDAS（UrgentEarthquakeDetectionandAlarmSystem）。考虑到多台站系统的复杂性和网络系统的脆弱性［8］，UrEDAS采用单台信号报警。UrEDAS系统能在检测出P波后的3秒钟内，估计出地震参数（方位角、震中距、深度和震级）［10］，然后换算出高速铁路沿线的地震动加速度，以判断是否需要对高速行驶