一种高速铁路地震预警系统检测评价方法与流程

本发明属于高速铁路自然灾害预警领域，具体涉及一种高速铁路地震预警系统检测评价方法。

背景技术：

我国幅员辽阔、分布多条地震断裂带是世界上地震灾情最严重的国家之一。目前高速铁路遍布全国各省会直辖市，在地震发生时，破坏性地震波来临前十几秒甚至几秒发出地震警报信息并成功将高速列车限速或停车，对防止或减轻地震灾害、保障铁路运输安全具有重大的经济意义和社会意义。而地震预警技术本身作为一个世界难题，与高铁技术相融合，对地震报警、报警处置的实时性要求更严格。

地震报警主要通过监测S波，当地震动参数达到一定阈值后随即发出警报；而地震预警则是利用P波和S波的速度差、电磁波和地震波的速度差，在地震发生后且破坏性地震波尚未来袭的数秒至数十秒之前发出预警。我国高速铁路既有的地震报警系统用于监测S波，不具备P波预警功能，鉴于我国地震的频发性及高铁分布的广泛性，目前正在自主研发同时具备P波预警和阈值报警功能的高铁地震预警系统。该系统涉及地震监测预警、通信信号、列车运行控制、牵引变电等诸多专业，能够与铁路相关系统触发联动，并实现与国家(省)台网中心的互联互通。鉴于天然地震发生的不确定性，为了保障高速铁路地震预警系统的安全性、可靠性、准确性和实时性，需要特定的检测评价方法对系统进行验证和评价，从而保障在实际运用过程中能够有效报警、减少误报。

技术实现要素：

本发明为了保障高速铁路地震预警系统的安全性、可靠性、准确性和实时性，综合考虑了环境影响、场地影响、不同震级和震中距等因素，为科学合理的开展系统检测评估提供手段。

本发明通过如下技术方案实现：

1)基于地震预警技术现状和高速铁路紧急处置信息发布实时性的要求，提 出高速铁路地震预警系统的检测项目、评价指标和评价原则；

2)建立信号源数据库；

3)使用信号发生器将信号源数据库中的波形数据输入系统的数据采集器中，采用单台站或多台站的方式进行系统功能和性能检测；

4)以信号发生器的回采数据作为系统检测结果，依照检测控制指标的评判要求和评价原则进行相应系统评价。

其中，检测项目包括阈值报警、P波预警、误报自动解除及系统恢复、地震紧急处置信息发布、地震事件识别、异地预警、系统自检、故障诊断、日志记录、断电恢复自启等项目。

其中，评价指标中涉及实时性的指标为地震事件的系统响应时间、阈值判别时间、P波预警判别时间、紧急处置信息生成时间、紧急处置信息传输时间、触发铁路相关系统联动的接口动作时间以及误报解除时间。

其中，评价原则采用扣分制，设定原始分数和达标分数，针对检测项目，逐项考评依次进行相应的扣分。

其中，信号源数据库包括且不限于天然地震、模拟的地震波形数据、正弦波、白噪声信号、打夯、爆破、列车干扰、背景噪声等信号。

同时，单台站或多台站的检测评价组数不少于50组，所用信号源中的地震波形数据包括震级为4-9级的地震记录，且地震记录的加速度峰值在设定的报警阈值范围内平均分布。

与现有技术相比，本发明将地震预警的基础理论研究与高速铁路灾害预警的工程实践相结合，在现场通过信号发生器模拟发送地震波形和干扰波形的方式，综合考虑了高速列车运行、背景噪声、不同场地类型、不同震级和震中距等影响，全面验证高速铁路地震预警系统的P波预警、阈值报警、误报解除、紧急处置信息发布、与列车运行控制系统和牵引变电系统触发联动的功能，提出的检测控制指标包含功能要求、实时性要求、可靠性要求和评价原则。检测控制指标清晰直观，便于指导现场系统评估，为高速铁路地震预警系统检测评价提供了一种有效准确的方法和手段。

附图说明

图1高速铁路地震预警系统检测评价方法的流程图；

图2信号源数据库地震波形示意图；

图3高速铁路地震预警系统功能和性能检测示意图；

具体实施方式

以下结合实例和附图对所述方法做详细说明：

为了有效检测评价高速铁路地震预警系统的安全性、可靠性、准确性和实时性，本发明所提供的一种高速铁路地震预警系统检测评价方法流程图如图1所示，具体实例如下：

本实例中基于地震单台预警本身存在定位不准确、全局性差、不具备跨线处置的缺点和多台预警定位准确性高、预警判别时间长、可实现异地预警的特点，以提高高速铁路地震紧急处置的准确性与时效性为目标，分别就单台、多台的检测控制指标进行分类。单台预警检测项目包括阈值报警、P波预警、误报自动解除及系统恢复、地震紧急处置信息发布、地震事件识别、系统自检、故障诊断、日志记录、断电恢复自启等项目，多台预警检测项目包括阈值报警、P波预警、地震紧急处置信息发布、误报自动解除、异地预警等项目。评价指标中涉及实时性的指标包括地震事件的系统响应时间、阈值判别时间、P波预警判别时间、紧急处置信息生成时间、紧急处置信息传输时间、触发铁路相关系统联动的接口动作时间以及误报解除时间。单台和多台评价原则均采用扣分制，设定原始分数为100分，达标分数为60分。

建立信号源数据库，信号源数据库包括天然地震、模拟的地震波形数据、正弦波、白噪声信号、打夯、爆破、列车干扰、背景噪声等信号。其中天然地震波形前增加至少20s的背景噪声数据，保证在信号发生器发波瞬间引起的系统误报能够得到有效解除，不影响天然地震波形的检测，如图2所示。

使用信号发生器代替系统的加速度传感器，将信号源数据库中的波形数据输入系统的数据采集器中，进行单台站或多台站功能和性能检测，其中多台站检测的台站数目不少于3个台站，如图3所示。同时用于检测评价的信号源组数不少于50组，所用信号源中的地震波形数据包括震级为4-9级的地震记录，且地震 记录的加速度峰值在设定的报警阈值范围内平均分布。

以信号发生器的回采数据作为系统检测结果，依照检测控制指标的评判要求和评价原则逐项考评，依次进行相应的扣分。设定原始分数为100分，最后得分若大于60分，系统判定为合格；最后得分若小于60分，系统判定为不合格。

本发明提供的一种高速铁路地震预警系统检测评价方法，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的包含范围之列。