高速鐵路地震預警系統控車方案研究1

周銀興張素靈郭 凱張 巖

1）中國地震局地震預測研究所，北京 100036

2）中國地震臺網中心，北京 100085

3）北京港震儀器設備有限公司，北京 102628

高速鐵路地震預警系統控車方案研究1

周銀興1）張素靈2,3）郭 凱2）張 巖2）

1）中國地震局地震預測研究所，北京 100036

2）中國地震臺網中心，北京 100085

3）北京港震儀器設備有限公司，北京 102628

隨著中國高速鐵路建設的飛速發展，對高速鐵路地震預警系統的要求越來越迫切。目前我國建成的幾條高速鐵路地震監測及預警系統，都是在鐵路沿線布置的臺網，沒有與當地地震臺網實現地震信息共享，對于地震的精確定位以及強度估計存在一定的偏差。在高速列車快速制動后，如果能從地震臺網獲得相應的地震信息，對于制定高速列車恢復行車策略能夠起到很大的作用。本文在對國外和國內高速鐵路地震預警系統建設調研的基礎上，結合我國目前建設的地震預警系統實際情況，提出了高速鐵路地震預警系統快速制動及恢復行駛方案，以期對我國下一步高速鐵路地震預警系統的建設提供參考。

高速鐵路 地震預警 控車方案

周銀興，張素靈，郭凱，張巖，2015.高速鐵路地震預警系統控車方案研究.震災防御技術，10（1）：116—125.doi：10.11899/ zzfy20150112

引言

2008年8月1日，中國第一條高鐵、總長120km的京津城際線路正式通車。到2012年底，我國已建成武廣線、鄭西線、滬杭線、滬寧線、京哈線、哈大線、京沈線、京滬線等8條高速鐵路，里程達到1.3萬km。這8條高速鐵路沿線全部穿越地震構造帶，其中，僅京滬高速鐵路就穿越了4條較大的地震構造帶。由于高速行駛中的列車具有巨大的慣性，在破壞性地震波到達前，如何采取快速控車措施，對于鐵路運行安全具有重要意義。與其他自然災害相比，地震是一種發生概率較小，但危害性非常大的突發性災害，而高速鐵路地震預警在我國還是一個較新的領域，因此，開發適用于我國的高速鐵路地震預警系統十分迫切。

鐵道部與中國地震局于2012年2月22日正式簽署了“關于共同推進高速鐵路地震安全戰略合作協議”，共同組成了“高速鐵路地震安全技術研發組”，并且把地震災害納入自然災害綜合防御體系中。

地震預警系統EEWS（Earthquake Early Warning System）可以在地震發生后，在破壞性的地震波抵達設防區域前，提供幾秒到幾十秒的預警時間，可以有效地減輕地震損失、降低地震次生災害并減少人員傷亡（郭凱等，2012）。高鐵地震預警主要包括兩部分內容：一是預警，即在破壞性地震波尚未到達前，發出預警信息；二是控車，即在預警系統觸發后快速啟動控車系統（劉承亮等，2009；吳逸民，2004）。

目前我國建成的幾條高鐵地震監測及預警系統，均為鐵路沿線的地震監測臺網，既沒有向兩側展開，也沒有和中國地震臺網中心實現數據共享。在高鐵地震預警系統被觸發并采取相關緊急剎車措施后，單靠沿鐵路線部署的地震監測臺網很難精確測定地震參數，并無法有效地評估地震對鐵路安全運行的影響，對于做出列車運行恢復指令缺乏有效依據。因此，如何將部署的地震監測臺網接入中國地震臺網中心的地震信息發布平臺就顯得尤為重要。本文將詳細分析這些因素，在可行性分析基礎上，提出高速鐵路控車及恢復行車技術模式。

1 國內外高速鐵路地震預警現狀

1.1 國外高速鐵路地震預警現狀

日本是高速鐵路地震預警理論和實踐最成熟的國家。世界每年發生的6級以上地震有約20%發生在日本，受嚴重地震災害的影響，日本在高速鐵路及其地震預警方面具有很豐富的經驗。

日本高速鐵路地震預警的發展，根據其觸發方式一般認為可分成三個階段（孫利等，2011），但歸納起來只有兩種系統：早期的“列車地震防護系統”和新一代“地震預警系統”（UrEDAS）。其中，列車地震防護系統是與東海道新干線運營同步導入的，采用S波閾值進行快速控車判定。為改善S波檢測存在有效預警時間過短的缺陷，1988年日本鐵道綜合技術研究所在東北新干線啟用地震預警系統UrEDAS（Urgent Earthquake Detection and Alarm System）（蘆谷公稔等，2005；內田清五，2003）。該系統基于P波檢測，有效地提高了預警時間。當監測點的地震計檢測到P波（v=8km/s）時，4s之內將推算出地震的震級、深度和震中位置，并對可能遭受災害的區段發出地震警報的同時，向變電所站發出停止供電信號，隨后實施緊急制動程序，在S波（v=4km/s）到達線路之前，使列車停止運行或減速運行。另外，日本的統計資料表明：震級小于M5.5的地震一般不會引發鐵路地震災害；震級與災害影響半徑（以震中為圓心）的關系為：M6=10km，M7=50km，M8=250km。

新干線地震預警系統對于日本頻發的海溝型地震是非常有效的預警手段，因此目前運營中的6條新干線均已導入并且成效顯著（東海道新干線新舊兩套系統在同時使用）。如：2005年8月發生的宮城南部地震，東北新干線的地震預警系統在主震到來前20s實施緊急制動，將列車速度由270km/h降至210km/h，使乘客幸免于難便是成功的事例；2011年3月11日發生的日本M9.0級地震中，由于地震預警系統及時發出警告信息，新干線上所有高速鐵路列車（27輛）都及時停車，沒有出軌。但是，該系統也并非萬無一失，對于震中距離鐵路很近的內陸直下型地震而言，地震預警系統則相對乏力。如：2004年10月23日，日本新瀉發生6.8級地震，導致上越新干線脫軌。雖然當時地震報警系統已經給出了控車信號，上越新干線一輛正在行駛中的高速鐵路列車緊急斷電、剎車，但由于列車離震中太近，報警時間太短，造成車頭出軌，所幸沒有造成人員傷亡。這是日本新干線自1964年開通以來，首次在客運時出現脫軌問題。為此，日本在致力于不斷提高地震預警系統精度的同時，亦采取了其他一些主動措施來加強列車防護，即便是列車脫軌也不致傾覆從而危及乘客生命安全。

法國地中海線地震監控網的中心設在馬賽，主要基于SNCF（Société nationale deschemins de fer fran?ais，法國國家鐵路公司）的通訊網絡，在沿線設置了24個地震監測點，平均10km設置一個。在監測站之間擁有2套通信網絡以保證地震信息可靠傳輸，同時系統還連接國家地震部門驗證中心。地中海線的監測點站房不設在牽引變電所，而是在沿線單獨設置，監測點之間具備雙通道網絡連接。而負責每個區段的局部監測是各自獨立工作的，但與中央的決策系統——馬賽控制中心相連，以形成地震監測網絡。馬賽控制中心具有雙機冗余的判別處理和報警裝備，當接收到相鄰3個監測站的地震報警信息后（若某一監測站單獨發出報警，系統處理為非地震警報信息，以防止誤報），要通過國家地震部門驗證（驗證中心位于原子能機構內），確認后才可向列控系統發出控制列車運行的信息。該系統的報警準確率高，但是信號的傳輸環節過多，延時長，且控制中心可能需要人工發出列車制動指令。

2007年7月德國科學家成功研制出新一代的智能鐵軌，這種鐵軌不僅可以精確測定地震波到達鐵路的時間和方位，還可分辨出地震、火車、人或動物所引發的不同震頻，從而可以避免人員傷亡。這種新一代智能鐵軌由德國卡爾斯魯厄大學（Universit Karlsruh）等三所大學的科研人員聯合研制，其最大的功能就是能及時偵測到前方軌道的險情，指示列車減速或暫停。德國“EWS Transport”的研究小組還計劃開發出適用于絕大多數國家和地區的新一代智能鐵軌網絡系統，它相當于世界上最大的地震傳感器。該系統的工作原理其實并不復雜，其本質是鐵軌上的傳感器在檢測到地震的前奏P波之后，便會報告中央計算機，后者會分析震中位置并創建地震圖，在3s內精確測定地震的強度和破壞程度，同時計算出強震波到達的時間和地點，預測可能出現的軌道斷裂和隧道坍塌。緊接著，中央計算機將在數分鐘內創建精確到m的地震規模圖，生成對比數據和受損鐵路的目錄，同時制定出緊急行動計劃。在地震達到一定級數之后，中央計算機還會干預交通系統，指示列車停下或減速（王瀾等，2006）。

1.2 中國大陸高速鐵路地震預警現狀

截止2012年底，我國已經建成或正在建設的高速鐵路中，配備有地震監測預警系統的分別為：北京—天津、北京—上海、北京—石家莊—武漢、合肥—蚌埠、哈爾濱—大連、成都—都江堰、石家莊—太原高速鐵路，總長度3000余公里。其中，北京—天津城際鐵路地震監測系統已建成，正在進行試運行；北京—上海高速鐵路地震監測系統已完成靜態驗收；哈爾濱—大連客運專線地震監測系統處于施工階段。另外，上海—寧波高速鐵路、北京—石家莊—武漢客運專線、石家莊—太原等高速鐵路的設計中也包括了地震監測系統。這些地震監測報警系統結構基本相同，其主要由4個單元組成：地震監測點→監控單元→監控數據處理設備→監控終端（王瀾等，2006）。

（1）地震監測點。包括2個相隔約40m的強震儀，每個強震儀由地震傳感器（加速度計）和強震動記錄器組成。強震儀實時采集地震加速度信息，并傳輸至監控單元。

（2）監控單元。由主機模塊、監測功能模型、電源模塊、繼電器組合模塊、防雷單元、UPS電源、機柜等組成。它能夠采集地震儀的地震信號，進行地震觸發判斷，并將地震信號和地震監測點的運行狀態等信息發送到監控數據處理設備，同時接收監控數據處理設備產生的地震報警和預警信息，并發送給向牽引供電系統、信號系統，接收監控單元發出的命令以對地震監測點進行配置管理、設備功能自檢等。

（3）監控數據處理設備。主要包括數據庫服務器、磁盤陣列、應用服務器、時鐘服務器、交換機、UPS和監控終端、打印機等。主要負責實時接收監控單元傳來的各種信息，進行數據分析、存儲、顯示、打印等，并根據信息內容提供相應級別的地震報警、預警信息，根據列車運行管制規則提供限速、停運等信息。

（4）監控終端。由應用服務器和人機界面組成，實時監控各地震信息采集點的狀況，發生報警后進行報警信息處理。監控終端一般包括行車調度終端、工務調度終端、工務段終端。

在高速鐵路地震預警系統發布預警信息后，報警及緊急處置有以下兩種方式：一種是列控信號處置方式，地震發生后，地震監測系統觸發列控中心地震監測系統接口繼電器落下，列控系統控制列車運行；另一種是牽引變電處置方式，地震發生后，地震監測系統觸發變電所地震監測系統接口繼電器落下，牽引供電系統停止向接觸網供電。北京—天津城際鐵路、北京—上海高速鐵路、北京—石家莊—武漢客運專線鄭州—武漢段、合肥—蚌埠客運專線和哈爾濱—大連客運專線，地震預警系統的信息傳輸方式相同，其預警方式和信息傳輸方式如表1所示。

表1 高速鐵路地震預警系統建設一覽表Table 1 List of earthquake early warning systems for some high speed railways of China

目前中國開行的高速列車，其在運行過程中能夠通過網絡和硬線形式響應列控系統（ATC/ATP）發出的列車制動指令，通過微機控制的直通式電控制動系統實施列車制動，使列車在規定的制動距離內停車，而不會對列車造成任何設備損壞。在地震災害預警系統發出報警后，由列控系統（ATC/ATP）控制列車實施緊急制動停車時，列車從接受該指令至完全施加緊急制動的空走時間約為2.3s。

2 高速鐵路地震預警信息傳輸模式

相比于高鐵沿線建立的監測臺網，國家地震臺網能夠更為準確地確定震中位置和震級，對列車所在地的預估峰值加速度有更為準確地預估。另外，地震發生在區域網內的概率比在高鐵沿線“區域”要大得多，所以，采用區域預警網監測、預警地震要比實際沿線網更有效。鑒于此，作者提出區域地震預警網接入高鐵沿線地震預警系統后，運行模式為區域網是實現高鐵地震預警的關鍵，而沿線網僅僅是確認預警信息，以便進行后續處理。

為了實現區域預警網的預警信息發送給高鐵控車系統，需要將區域網預警信息接入高鐵系統。當前鐵路系統為了保障信息傳輸的安全，其內部通信網絡與外部的公眾通信網絡是物理隔離的，不允許外部網絡對鐵路通信系統的訪問，因此高鐵地震預警系統不能直接通過以太網接收區域地震預警系統提供的預警信息。鐵路系統網絡對外的隔離主要是不希望外部獲取到鐵路內部網絡的信息，也不希望外部的信息能夠隨意進入，因此要將區域臺網的地震預警信息提供給高鐵地震預警系統使用時，需要對其接口進行設計，這樣才能滿足鐵路系統的要求。

2.1 中國地震臺網概況

通過中國地震局“十五”重大工程項目“數字地震觀測網絡”的實施，目前已經建成了由1個國家地震臺網和32個省級地震臺網組成的覆蓋全國的地震監測網。全國地震監測運行臺站達到1014個，其中，包括148個國家地震監測臺站和814個區域地震監測臺站。所有地震監測臺站的實時觀測數據，首先匯集到各省級地震臺網中心，然后再通過數據流服務器匯集到國家地震臺網中心。

2.2 地震速報信息共享分析

目前，中國地震臺網中心發布的正式地震速報時間約為6—12min，自動發布的地震速報時間約為30s—2min，還滿足不了高速鐵路預警的警報需求，但這些信息可以用于高速鐵路預警警報解除的確認。因此，除了實時波形數據共享之外，地震速報信息（包括自動地震速報）也應該作為信息共享使用。

中國地震臺網中心使用的地震速報信息共享服務系統為樹型結構，所有速報信息均通過中國地震臺網中心匯集和轉發。其中，自動地震速報信息和人工地震速報信息均使用統一的結果（自動地震速報為AU，人工地震速報為CC/CD）對外發布。作為高速鐵路預警警報解除的確認，可使用自動地震速報信息作為警報解除的初步啟動條件之一，而人工地震速報信息可作為其最終確認條件之一。

根據網絡互聯設計，從數據傳輸的安全角度出發，地震系統與高速鐵路系統應設置公共數據交換區，兩者均可訪問該區域，但不可互相訪問。高速鐵路系統建立的高速鐵路預警數據中心應設置公共數據交換區，并通過公共數據交換區與中國地震臺網中心進行數據信息共享。而其他各高速鐵路路局中心，則通過高速鐵路預警數據中心進行下一級的數據信息共享。公共數據交換區設置在高速鐵路預警中心，并由其進行管理和維護。

目前中國地震監測系統所使用的地震速報信息分為人工地震速報信息和自動地震速報信息。其中，人工地震速報信息由中國地震臺網中心匯集各省級地震臺網中心和國家地震臺網中心的結果，統一對外發布；自動地震速報信息則由中國地震臺網中心匯集各自動地震速報分中心的結果，統一對外發布。在不改變現有地震系統運行方式的基礎上，遵循統一對外發布的原則，可將自動地震速報綜合觸發結果（AU）和正式地震速報結果（CC/CD）與高速鐵路預警系統通過公共數據交換區進行共享。圖1為數據流向示意圖方案。

圖1 數據流向示意圖方案Fig. 1 Schematic diagram of data flow

3 高速鐵路地震預警快速控車及恢復方案

高速鐵路預警系統接收的有用的中國地震監測系統臺站實時數據，可用于沿線監測臺網，同時還可以通過接收中國地震臺網中心發布的自動地震速報信息和人工地震速報信息，作為高速鐵路預警警報的初步解除和確認解除的條件之一使用。

3.1 地震預警快速控車方案

預警時間是高速鐵路地震預警系統發揮作用的關鍵參數，預警時間越多，可以采取的應對手段就越有效和越全面，對于高速行駛的列車而言，每多出一秒都顯得非常寶貴。但預警時間和預警信息的可靠度之間存在一個權衡，這就導致了系統存在一定的風險。同時，受到監測臺站密度、噪聲等各種因素的影響，其發布的預警信息又有一定誤差，并存在一定概率的地震漏報和誤報等風險事件。例如：在2011年3月11日發生的日本9.0級特大地震中，日本的緊急地震速報系統快速得到的震級估計和烈度預測結果就顯著偏小；自2011年3月9日11時45分日本三陸沖發生7.2級地震，至3月15日16時，日本的地震預警系統共對外發布正確預警信息26次，誤報17次，漏報5次（Japan Meteorological Agency，2011）。

根據目前的技術條件和研究程度，可以實現高速鐵路地震預警的有“S波預警”和“P波預警”兩種方式，它們分別基于地震S波和P波進行地震波的檢測，并根據地震波強度發布預警信息。

（1）基于地震S波預警

高速鐵路地震預警系統實時接收臺站監測到的加速度實時波形，當地震計（由加速度傳感器和數據采集器組成）檢測到的S波幅值超過一定閾值時發出警報，鐵路系統采取控車措施。考慮到地震預警存在“漏報”和“誤報”的情況，根據我國高速鐵路地震預警系統地震監測點布設的情況，最少應有1個監測點的2個臺站均出現觸發時，才能采取控車措施。盡管采用S波預警存在預警時間過短的缺陷，但這對于減少地震造成的人員傷亡和經濟損失仍然可以發揮一定的作用。目前S波預警已經應用于北京—天津、北京—上海等高速鐵路的地震預警系統。

（2）基于地震P波預警

要想對發生在較遠處（約50km）的強烈地震進行地震預警，還需要依靠密集分布在廣域上的中國地震臺網中心的臺網來提供更多地震信息才能完成。要實現P波預警，則首先需要最先收到地震P波的臺站通過單臺確定地震三要素，或者通過3個臺站的地震P波更精確地給出地震預警信息，這些工作僅僅依靠沿鐵路線布設的臺站是無法較好完成的。基于地震P波進行地震預警，可以極大地提高地震預警系統所發揮的效能，而基于地震S波進行地震預警，則無法做到現場預警，因為基于地震P波預警可以做到在破壞性地震波抵達前提供一定的預警時間。基于地震P波預警的方法，主要采用STA/LTA和AIC方法拾取地震P波。比如：日本的緊急地震速報系統在對地震P波進行拾取后，通過單臺就可對地震進行初步定位，但其出現地震誤報的概率較高。有鑒于此，同時考慮到前文論述的我國高速鐵路地震監測點的設置以及數據接入方案，筆者認為在綜合權衡考慮后，應保證最少有1個監測點的2個臺站均有觸發，或者接入的地震臺網在一定半徑范圍內的3個臺站以上均有觸發，才能采取控車措施。

根據我國高速鐵路地震預警系統建設的實際情況，并結合本文對預警系統接入數據方案的需求，筆者認為采用“雙網觸發”的模式可以更加有效地提高地震預警系統的效能。例如：僅僅依靠鐵路沿線布設的強震臺站，對于發生在離鐵路沿線有一定距離的地震（如50km左右），往往震后需要15s才能監測到該地震，但如果加入中國地震臺網后，就可以提高一定的預警時間。如圖2所示，對于發生在本地（A區）及臨近地區（C區）的地震，可以很好地給相鄰區域（B區）正在運行的列車提供預警信息。由于沿鐵路線的臺站一般都是建在鐵路沿線的強震動土層臺，其場地條件相對于建在基巖（或井下）的地震臺站要差很多，同時考慮到場地干擾、儀器靈敏度等原因，這些臺站只能實現所謂的“閾值預警”（張素靈，2003；趙永等，2001）。

圖2 高速鐵路地震預警分區圖Fig. 2 Schematic diagram of earthquake early warning zonation of high speed railway

3.2 緊急處置后的行車恢復

就國外有關高速鐵路地震預警的標準而言，由于區域的不同和修建標準的不同，其各有差異。單就允許的軌道最大橫向加速度一項標準來講：日本為100gal；德國為120gal；法國為120gal；我國初步定為80—120gal（內田清五，2003）。在“京滬高速鐵路安全防災系統”（鐵道部第四勘測設計院，1998）的報告中，對地震的報警水平有如下的規定：“當沿線監測點監測到的加速度值在80—120gal之間時，列車運行速度限制在30km/h以下；當加速度值在120gal以上時，暫停運行，由維護人員做地面檢查后，以70km/h、160km/h最高速度的順序逐步提高”（國家強震動臺網中心，2013）。

在高速鐵路地震預警系統被觸發并采取了緊急控車措施后，行車恢復策略的制定就顯得非常重要。目前我國高速鐵路地震預警系統在行車恢復策略的制定方面，尚未有相關成熟的策略發布，也未有實際的案例可供分析。本文根據國外高速鐵路地震預警系統運行的實際情況，提出了以下控車恢復方案（見圖3）。

（1）高速鐵路地震預警系統采用“雙網觸發”的模式進行控制。當臺站監測到的地震波超過一定閾值，并且觸發數量達到設定個數的臺站后，快速進行地震三要素計算，并根據地震動強度對觸發監測點或地震臺網一定半徑內的列車進行快速制動處理。基于日本、臺灣的高速鐵路地震預警系統的閾值設置，本文建議：當PGA值介于40—80gal之間時，應根據沿線路線的實際情況低速或者停止運行；當沿線PGA值高于80gal時，列車應停止運行。

（2）通過對觸發臺站的連續波形數據判定，快速對該次地震事件進行判定，如果該地震屬于誤報，應立即發布恢復行車信息。對于國內發生的3級以上地震，中國地震臺網中心一般在2分鐘內便可產出自動速報結果。根據地震震級、震中位置、震源深度等參數，以及沿線監測點和地震臺網監測到的PGA數據進行分析，對沿線鐵路受損情況進行修正。

圖3 高速鐵路地震預警快速制動及恢復流程圖Fig. 3 Flow chart showing quick brake and restore functions in high speed railway earthquake warning system

（3）中國地震臺網中心一般在5—15分鐘內便可產出人工速報結果，根據此結果對沿線監測點和地震臺網監測到的PGA數據進行分析，可得到最終沿線鐵路受損情況。日本對震級與鐵路地震災害的統計結果表明，可根據不同的震級規模對一定半徑內的鐵路沿線進行人工巡檢，并根據鐵路運行、恢復緊迫性等因素，制定列車恢復運行策略。馬強等（2013）從地震對鐵路線的影響及地震動衰減關系的分析，在考慮了一定的安全冗余后，得到了不同閾值下的動態應急處置范圍半徑（蘆谷公稔等，2005）。

一般情況下，當發生小于5級以下地震、震中距離鐵路有一定的距離，且鐵路沿線監測點的PGA值均低于一定的閾值時，可以盡快恢復行車；當鐵路沿線監測到的PGA值高于80gal時，應根據震級的大小對震中一定半徑范圍內的鐵路進行人工巡檢，才能進行相關恢復策略的制定。

3.3 以蘆山地震為例的高速鐵路快速制動及恢復方案

2013年4月20日8時02分發生的蘆山7.0級強烈地震，距離最近的高速鐵路為成都—昆明線，震中距離約為76km。基于本文提出的高速鐵路快速制動和恢復方案以及進行的相關理論分析和計算，筆者給出了列車快速制動及流程，如圖4所示。

圖4 高速鐵路地震預警快速制動及恢復流程圖Fig. 4 An example of quick brake and restore functions in high speed railway earthquake warning system

在上述震例中，采用“雙網觸發”模式，震后第5s地震波到達第2個臺站；基于P波預警模式，考慮到計算和傳播延時，在t1時刻即震后約9s發出地震預警信息；列車在警報發出2s后采取制動措施；在破壞性地震波抵達成都—昆明線前，列車最少有11s的時間進行快速控車。雖然成都—昆明線未布置監測點，但從此次地震附近強震儀記錄的PGA來看，最高峰值加速度為400.7gal，震中70km外記錄的最高PGA值超過了80gal（國家強震動臺網中心，2013），故列車應采取停止運行的措施；t2時刻即地震發生后55s，中國地震臺網中心自動速報（AU）結果產出，震級為5.9級；t3時刻即地震發生后11min17s，中國地震臺網中心人工速報（CC/CD）結果產出，震級為7.0級；考慮到此次地震震級較大，根據記錄到的峰值加速度建議對震中250km范圍內的鐵路進行人工巡檢（蘆谷公稔等，2005）；在確認和緊急維修后，列車應保持低速運行。

4 結論

伴隨著我國高速鐵路的飛速發展，各種自然災害尤其是地震造成的危險也越來越得到人們的關注。從國內外高速鐵路的發展來看，高速鐵路地震預警系統可以在破壞性地震波抵達前，向行駛的高速列車提供一定的預警時間，使其進行減速等應急措施，對于減少人員傷亡和經濟損失可以發揮一定作用。

本文對高速鐵路地震預警系統的信息傳輸模式以及快速控車和恢復方案進行了相關分析。結合高速鐵路地震預警系統的實際需求，初步提出了中國地震臺網地震實時波形數據和地震速報信息共享的方案設計。并基于數據的傳輸方案，提出了高速鐵路地震預警快速控車及恢復方案，以期對我國下一步高速鐵路地震預警系統的建設提供參考。但由于我國高速鐵路地震預警系統的建設還處于研究和試運行階段，目前還缺乏相關數據進行分析和研究，因此本文提出的基于40—80gal的控車閾值設置是否合理，仍需要進一步的試驗和論證。同時如何基于不同的地震動破壞情況制定控車恢復方案也需要進一步的完善。

郭凱，溫瑞智，盧大偉，2012.地震預警系統應用的社會影響調查與分析.自然災害學報，（4）：108—115.

國家強震動臺網中心，2013.四川雅安蘆山縣7.0級地震（第五報），http：//www.csmnc.net/selnewxjx1.asp? id=797.

劉承亮，史宏，王彤，2009.高速鐵路地震監測技術研究與緊急處置系統的構建.鐵路計算機應用，（11）：21—24.

馬強，李山有，于海英，宋晉東，2013.高速鐵路地震防災系統的應急處置范圍確定.鐵道學報，35（6）：110—115.

孫利，鐘紅，林皋，2011.高速鐵路地震預警系統現狀綜述.世界地震工程，（3）：89—96.

鐵道部第四勘察院，1998.京滬高速鐵路安全防災系統.京滬高速鐵路工務工程關鍵技術報告集.

王瀾，戴賢春，穆恩生等，2006.京津城際鐵路地震緊急自動處置系統方案研究.北京：鐵道科學研究院，18—21.

吳逸民，2004.地震預警之研究及現狀.臺灣活動斷層與地震災害研討會，162—172.

張素靈，2003.首都圈烈度速報系統及對較強有感地震的速報.北京海淀首屆城市防震減災國際論壇，181—192.

趙永，王斌，孟玉梅，2001.中國數字化地震觀測系統.國際地震動態，（6）：1—8.

蘆谷公稔，大竹和生，佐藤新二等，2005.緊急地震速報を活用した地震警報システム（EEW）の実用化.鉄道総研報告，19（10）：5—10.

內田清五（日）著，陳賀，李毅，楊弘譯，2003.日本新干線的制動系統.中國鐵道出版社.

Japan Meteorological Agency，2011.http：//www.seisvol.kishou.go.jp/eq/EEW/kaisetsu/index.html.

High Speed Train Control Strategy in Earthquake Early Warning System

Zhou Yinxing1)，Zhang Suling2,3)，Guo Kai2)and Zhang Yan2)
1）The Institute of Earthquake Science，Beijing 100036，China
2）China Earthquake Networks Center，Beijing 100045，China
3）Beijing Gangzhen Instrument & Equipment Co.，ltd.，Beijing 102628，China

There is an urgently requirement of earthquake warning in high-speed railway construction of China. At present, several earthquake monitoring and early warning systems for high-speed railways built in China are all based on seismic networks arranged along the railways, and cannot share data with local seismic networks, which may result in deviations hindering a precise determination of the focal position and the size of an earthquake. After an urgent stop of a train in response to an earthquake, gathering necessary information of the earthquake from the China Earthquake Networks Center would play a key role for adopting correct strategies to restore the train service. Based on research and survey of both foreign and domestic earthquake early warning systems built for high-speed railways, a new train control strategy in earthquake early warning system for high-speed railways is proposed in this paper, which is helpful to provide technical support to the practice of earthquake early warning system development for high-speed railways of China.

High speed railway；Earthquake early warning；Train control strategy

地震科技星火計劃項目“高速鐵路地震預警信息傳輸與處理技術研究”（XH13029）和國家科技支撐計劃課題“地震預警與烈度速報系統的研究與示范應用”（2009BAK55B04）共同資助

2014-05-12

周銀興，男，生于1980年。工程師，理學碩士。主要從事數字地震觀測技術的應用推廣，以及數字地震臺站、臺網建設、水庫大壩、建筑物的微震、強震動觀測與地震預警研究工作。E-mail：zhouyx@geodevice.cn

郭凱，男，生于1986年。助理工程師。2012年獲得碩士學位。主要從事地震預警研究。E-mail：guokai@seis.ac.cn