[发明专利]一种高速铁路地震预警方法及系统

权利要求书

1.一种高速铁路地震预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：布设地震监测台：在高速铁路沿线布设地震监测点；

步骤S02：采集地震的P波和S波信息：利用震中周围的若干地震监测点采集地震的P波与S波在各个分向上的加速度信息；

步骤S03：计算出最大竖向位移数值P_d与P波平均周期数值τ_c：利用接收到P波后n秒的信息，获得最大竖向位移数值P_d，并计算出P波平均周期数值τ_c；再与预设的P_d阈值与τ_c阈值比较，若有一项超过阈值，则进入步骤04进行预警；否则返回步骤S02；

步骤S04：启动预警，判断影响范围：根据检测到的P波估算出地震震中距铁路线的距离和震级；根据震级和地震震中距铁路线的距离代入经验公式计算受害半径，判断是否需要对列车进行管制，以及多大范围的列车进行管制；需要管制则进入步骤S05；否则返回步骤S02；

步骤S05：控制相应牵引供电变电站断电：通过控制装置向牵引供电系统发送断电信号，停止向列车供电；

步骤S06：受影响列车应急制动：当列车车载ATP发现受电弓接触网断电时，自动发出制动指令，列车紧急停车；

步骤S07：列车是否紧急停车：判断列车是否紧急停车，如果紧急停车则结束预警并将此次预警的地震信息存入历史数据库，否则返回前述步骤S04重新进入预警程序。

2.根据权利要求1所述的一种高速铁路地震预警方法，其特征在于，监测点设置在沿线区段的变电所内，监测点间距在20～30km左右。

3.根据权利要求1所述的一种高速铁路地震预警方法，其特征在于，在地震监测点处采用基于P波监测的电子式地震仪，用于地震动参数预警。

4.根据权利要求1所述的一种高速铁路地震预警方法，其特征在于，所述步骤3中，所述n为3。

5.根据权利要求4所述的一种高速铁路地震预警方法，其特征在于，所述步骤3中，

P_d的定义是检测到P波3秒内的位移峰值，P波的平均周期τ_c的计算公式为：其中式中积分下限0为P波标准到达时刻，τ₀为积分长度即时间窗口，为竖向速度时程，u(t)为竖向位移时程。

6.根据权利要求5所述的根据权利要求4所述的一种高速铁路地震预警方法，其特征在于，P波的平均周期τ_c与M的关系式为log(τ_c)＝-1.291+0.231M_s±0.151；设定震级M阈值为6，对应的τ_c阈值为0.6s；最大竖向位移数值P_d与破坏性时速PGV的关系式为log(PGV)＝0.73·log(P_d)+1.30±0.41；计算可得当地震具有破坏性时速PGV＝16cm/s时，对应的P_d阈值为0.2cm。

7.根据权利要求6所述的一种高速铁路地震预警方法，其特征在于，所述步骤4中，根据震级M来求取受害半径Δ，即距震中多大范围内的列车需要进行控车；采用经验公式为logΔ＝0.51M-1.5。

8.根据权利要求6所述的一种高速铁路地震预警方法，其特征在于所述步骤5中，当地震监测台的计算得的τ_c＞0.6s时或者P_d＞0.2cm时通过控制装置向牵引供电系统发送断电信号。

9.一种高速铁路地震预警系统，其特征在于，该系统包括：包括电子地震仪、微型计算机、预警程序启动的决定装置、存储装置、控制装置和牵引变电站，电子地震仪、微型计算机、预警程序启动的决定装置、存储装和牵引变电站分别连接至控制模块；

依序连接的电子地震仪、微型计算机、预警程序启动的决定装置设置在地震监测台内，地震监测台按一定的间隔分布于铁路沿线；地震监测台与存储装置连接，地震监测台与牵引变动站连接；

微型计算机，用于处理接受到的地震波信息，并计算出对应的τ_c和P_d的值；

预警程序启动的决定装置，根据前述微型计算机计算得的参数信息与设定阈值比较，决定启动预警程序；

控制装置，根据预警结果控制在影响范围内的高速铁路牵引变电站，以切断列车电源使列车紧急停车；

存储装置，存储每次监测到的地震波数据，并存入历史数据库。