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专利号: 2022100276980
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高铁地震预警方法,其特征在于,包括:获取第一数据和第二数据,所述第一数据包括至少一组历史地震波数据,所述历史地震波数据中包括时间‑地震纵波的UD向加速度曲线和第一距离,所述第一距离为采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的台站与震中的距离,所述第二数据包括第一地震波数据和第二距离,所述第二距离为采集所述第一地震波数据的台站与震中的距离,所述第一地震波数据为实时采集到的地震波数据;

对所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线进行过滤,并根据过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线计算得到历史地震发生时各台站采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的精准时刻;

基于所述各台站采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的精准时刻和所述第一数据,计算得到地震波功率谱衰减模型;

基于所述地震波功率谱衰减模型和列车当前的位置信息得到地震预警等级。

2.根据权利要求1所述的高铁地震预警方法,其特征在于,根据过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线计算得到历史地震发生时各台站采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的精准时刻,包括:

依次将所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的每个时刻作为第一截取结束时刻,按照预设的第一时间长度对所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线进行截取,得到至少一个第一曲线;

根据所述第一曲线和公式(1)计算得到每个所述第一截取结束时刻所对应的D值,所述公式(1)为:

log(Li)=log(ri·Ni)=(1‑D)·log(ri)+c  (1)公式(1)中,ri为步长;Li为对所述第一曲线将步长ri移动Ni次得到的近似长度;Ni为自然数;c为截距;

基于每个所述第一截取结束时刻所对应的D值得到时间‑D值曲线,对所述时间‑D值曲线进行斜率计算,得到每个所述第一截取结束时刻对应的D值斜率,根据所述D值斜率,得到时间‑斜率曲线,其中,通过公式(2)计算得到所述D值斜率,所述公式(2)为:公式(2)中,Ki为i时刻的D值斜率;Di为i时刻的D值;Di‑t+1为i‑t+1时刻的D值;t为所述第一时间长度;

查找所述时间‑斜率曲线第一次出现峰值的时刻,将所述第一次出现峰值的时刻减去所述第一时间长度得到历史地震发生时各台站采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的精准时刻。

3.根据权利要求1所述的高铁地震预警方法,其特征在于,基于所述各台站采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的精准时刻和所述第一数据,计算得到地震波功率谱衰减模型,包括:

将所述精准时刻作为截取开始时刻,分别以第二截取结束时刻、第三截取结束时刻和第四截取结束时刻,对所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线进行截取,得到第二曲线、第三曲线和第四曲线;所述截取开始时刻与所述第二截取结束时刻之间的时间长度为第一长度,所述截取开始时刻与所述第三截取结束时刻之间的时间长度为第二长度,所述截取开始时刻与所述第四截取结束时刻之间的时间长度为第三长度,所述第二长度是所述第一长度的两倍,所述第三长度是所述第一长度的三倍;

分别计算所述第二曲线、所述第三曲线和所述第四曲线的功率谱和功率谱峰值,得到第一功率谱峰值、第二功率谱峰值和第三功率谱峰值;

分别根据每个所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线,得到每个所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的最大加速度;

将每个所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线所对应的所述最大加速度、所述第一功率谱峰值、第二功率谱峰值和所述第三功率谱峰值和所述第一距离进行拟合,得到所述地震波功率谱衰减模型。

4.根据权利要求1所述的高铁地震预警方法,其特征在于,基于所述地震波功率谱衰减模型和列车当前的位置信息得到地震预警等级,包括:基于所述第一地震波数据、加速度预设数值和所述地震波功率谱衰减模型,得到影响距离数值,根据所述影响距离数值,得到地震影响范围,所述地震影响范围为以震中为圆心,以所述影响距离数值为半径的圆形区域;

获取列车当前的位置信息,根据所述列车当前的位置信息判断所述列车是否位于所述地震影响范围内,得到判断结果,并根据所述判断结果和所述列车当前的位置信息得到地震预警等级。

5.一种高铁地震预警装置,其特征在于,包括:获取模块,用于获取第一数据和第二数据,所述第一数据包括至少一组历史地震波数据,所述历史地震波数据中包括时间‑地震纵波的UD向加速度曲线和第一距离,所述第一距离为采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的台站与震中的距离,所述第二数据包括第一地震波数据和第二距离,所述第二距离为采集所述第一地震波数据的台站与震中的距离,所述第一地震波数据为实时采集到的地震波数据;

第一计算模块,用于对所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线进行过滤,并根据过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线计算得到历史地震发生时各台站采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的精准时刻;

第二计算模块,用于基于所述各台站采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的精准时刻和所述第一数据,计算得到地震波功率谱衰减模型;

第三计算模块,用于基于所述地震波功率谱衰减模型和列车当前的位置信息得到地震预警等级。

6.根据权利要求5所述的高铁地震预警装置,其特征在于,所述第一计算模块,包括:第一截取单元,用于依次将所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的每个时刻作为第一截取结束时刻,按照预设的第一时间长度对所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线进行截取,得到至少一个第一曲线;

第一计算单元,用于根据所述第一曲线和公式(1)计算得到每个所述第一截取结束时刻所对应的D值,所述公式(1)为:log(Li)=log(ri·Ni)=(1‑D)·log(ri)+c  (1)公式(1)中,ri为步长;Li为对所述第一曲线将步长ri移动Ni次得到的近似长度;Ni为自然数;c为截距;

第二计算单元,用于基于每个所述第一截取结束时刻所对应的D值得到时间‑D值曲线,对所述时间‑D值曲线进行斜率计算,得到每个所述第一截取结束时刻对应的D值斜率,根据所述D值斜率,得到时间‑斜率曲线,其中,通过公式(2)计算得到所述D值斜率,所述公式(2)为:

公式(2)中,Ki为i时刻的D值斜率;Di为i时刻的D值;Di‑t+1为i‑t+1时刻的D值;t为所述第一时间长度;

第三计算单元,用于查找所述时间‑斜率曲线第一次出现峰值的时刻,将所述第一次出现峰值的时刻减去所述第一时间长度得到历史地震发生时各台站采集到所述时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的精准时刻。

7.根据权利要求5所述的高铁地震预警装置,其特征在于,所述第二计算模块,包括:第二截取单元,用于将所述精准时刻作为截取开始时刻,分别以第二截取结束时刻、第三截取结束时刻和第四截取结束时刻,对所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线进行截取,得到第二曲线、第三曲线和第四曲线;所述截取开始时刻与所述第二截取结束时刻之间的时间长度为第一长度,所述截取开始时刻与所述第三截取结束时刻之间的时间长度为第二长度,所述截取开始时刻与所述第四截取结束时刻之间的时间长度为第三长度,所述第二长度是所述第一长度的两倍,所述第三长度是所述第一长度的三倍;

第四计算单元,用于分别计算所述第二曲线、所述第三曲线和所述第四曲线的功率谱和功率谱峰值,得到第一功率谱峰值、第二功率谱峰值和第三功率谱峰值;

第五计算单元,用于分别根据每个所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线,得到每个所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线的最大加速度;

第六计算单元,用于将每个所述过滤后的时间‑地震纵波的UD向加速度曲线所对应的所述最大加速度、所述第一功率谱峰值、第二功率谱峰值和所述第三功率谱峰值和所述第一距离进行拟合,得到所述地震波功率谱衰减模型。

8.根据权利要求5所述的高铁地震预警装置,其特征在于,所述第三计算模块,包括:第七计算单元,用于基于所述第一地震波数据、加速度预设数值和所述地震波功率谱衰减模型,得到影响距离数值,根据所述影响距离数值,得到地震影响范围,所述地震影响范围为以震中为圆心,以所述影响距离数值为半径的圆形区域;

第八计算单元,用于获取列车当前的位置信息,根据所述列车当前的位置信息判断所述列车是否位于所述地震影响范围内,得到判断结果,并根据所述判断结果和所述列车当前的位置信息得到地震预警等级。

9.一种高铁地震预警计算设备,其特征在于,包括:存储器,用于存储计算机程序;

处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述高铁地震预警方法的步骤。

10.一种可读存储介质,其特征在于:所述可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述高铁地震预警方法的步骤。