中铁二院工程集团有限责任公司 成都 610031；2.西南交通大学 成都 610031
摘要：地震是一种发生概率小但对铁路行车安全危害性极大的突发自然灾害，往往会在极短的时间内造成严重的灾害损失和人员伤亡。特别是当列车运行速度达到200km/s以上，地震对路基、桥梁、轨道等结构的冲击都可能导致旅客生命安全的重大事故。本文针对远场强震地震的特点，利用监测台站两个地震仪波形识别地震与干扰，然后运用后、前时窗自相关方法对震相进行捡拾。计算结果表明，该方法可以在信噪比较低的情况下有效拾取远场地震P波震相，在在实时地震预警中具备应用前景。
关键词：相似性算法；高速铁路；远场强震；震相
1.引言
我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，50%以上的国土面积位于Ⅶ度以上的高烈度区，且我国预期建成的“四纵四横”高速铁路网也有近万公里里程的高速铁路穿越该区域。
我国的高速铁路地震预警系统在研发过程中，发现了一些亟待解决的问题，特别是远场强震预警的准确性问题，具体如下：第一，对于距离铁路沿线较远的地震，当传播至铁路沿线时，大部分能量已经衰减，往往与监测点附近产生的非地震事件难以区分，容易造成漏报、误报发生；第二，对于震中距>100km的地震，目前对于远场强震的准确性低，震级、震中距的预警误差较大，其根本原因为对地震震相的拾取不准确。上述问题对我国高铁的安全运营产生了较大影响。因此，研究针对远场强震的地震预警方法至关重要。
2.利用相似性防误触发
目前每个高铁地震监测台站会布设2个地震仪，间距约为40m。由于真实远场强震地震波经过较长距离的传播到达监测台站，其大部分能量已经衰减，衰减速度慢；而干扰波的源头一般相距台站距离较近，其衰减速度很快。因此对于大部分干扰波形，相隔40m的两个加速度传感器波形会有明显的差别，相对的地震波却有很高的相似性，可以通过波形相似性进行干扰波的剔除。
相似性是指在一段时间内，两组采集数据在时域及频域上的一致性，通过百分比来表示。项目组采用皮尔逊相关系数公式进行相关性的计算，皮尔逊相关系数一般用于计算两个固定距离变量（固定时窗）间联系的紧密程度，具体公式如下：
图5 后、前时窗自相关捡拾结果
图4为云南昭通6.5级地震垂向加速度波形，该波形接收台站距离震中286km，属于远场强震地震，从图中可见该次地震P波震相明显，但P波震相前有明显的噪声干扰。图5为后、前时窗自相关捡拾结果，结果显示本文方法正确的捡拾到了P波震相，没有受到噪声的影响。
3.结论
结合远场强震地震波特点，本文方法从波形相似性的角度出发，对地震波及干扰波进行识别，防止干扰引起的误触发；然后采用后、前时窗自相关法对地震P波震相进行捡拾。捡拾结果表明，本文方法可以准确的识别P波震相，并通过地震与干扰在相似性上的差异防止误触发事件发生。
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论文作者:刘超1,柴森1,杨长卫2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/24
标签：相似性论文; 强震论文; 波形论文; 干扰论文; 震中论文; 方法论文; 地震波论文; 《防护工程》2017年第16期论文;