CN209746917U - 一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统，包括:波输出装置、震动装置、高铁沙盘平台、加速度传感器、高铁地震监控机柜。其中：波输出装置与震动装置连接，震动装置与高铁沙盘平台连接，高铁沙盘平台与加速度传感器相连，加速度传感器与高铁地震监控机柜连接。本实用新型可以模拟地震情况下的高铁运行，并可进行不允许实际发生的仿真实验，从而为高铁在地震环境下安全运营提供经验积累和技术支持，在实际中减少或避免安全事故，降低财物损失及旅客生命危险。

Description

一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统

技术领域

本实用新型属于一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统领域，主要用于仿真高铁运行实时地震监测预警，针对地震监测预警结果进行高铁列车控制。

背景技术

安全是铁路运输之本。高速铁路由于列车高速度、高密度运行，对行车安全保障体系提出了更高的要求。世界各国在修建高速铁路时，建立高速铁路安全监测系统是必须解决的关键技术之一。在危害高速铁路安全运行的众多自然灾害中，地震是一种发生概率较小，但危害性最大的突发性灾害。当列车在低速运行时地震的危害性不是很突出；但由于轮轨之间的横向力与列车运行速度的平方成正比，当速度超过200km/h时，即使是较小的地震也可能造成列车出轨甚至翻车的重大安全事故。2010年3月5日，台湾高雄发生里氏6.7级地震，造成台湾高铁出轨。在高铁运行中，如果能够提前几十秒预测到地震波的侵袭，做出预警，并能对列车实施快速制动，可最大限度保障旅客的生命财产安全。

目前，国内陆续开始针对高速铁路的地震监测预警展开了一系列的探索和研究，由铁科院组织牵头的高铁地震监控机柜的测试工作分别在莆田、成灌等地进行测试，并已有相应的成果。目前，高铁地震监控预警系统主要在室外实际应用，由于室外实际运行中，若存在安全隐患，会造成重大损失。有鉴于此，实有必要提出一种高铁地震监控预警与应急处置装置，该模型可以模拟地震情况下的高铁运行，并可进行不允许实际发生的仿真实验，从而为高铁在地震环境下安全运营提供经验积累和技术支持，在实际中减少或避免安全事故，降低财物损失及旅客生命危险。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种。

本实用新型包括以下方案：

一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统，其特征在于，该系统包括:波输出装置、震动装置、高铁沙盘平台、加速度传感器、高铁地震监控机柜；其中：

波输出装置与震动装置连接，存储历史地震波形，以及将历史地震波形的至少一种输出给震动装置；

震动装置与高铁沙盘平台连接，根据所述历史地震波形产生震动，带动高铁沙盘平台震动；

高铁沙盘平台包括高速铁路模型和高速动车模型，用以模拟高铁的实际运行情况；

加速度传感器安装在高铁沙盘平台上，检测高铁沙盘平台的震动情况，产生加速度信号；

高铁地震监控机柜一端与加速度传感器连接，另一端与高铁沙盘平台连接，高铁地震监控机柜根据所述加速度信号，输出控制信号，控制所述高速动车模型运行。

进一步的，波输出装置包括信号发生器和功率放大器；

信号发生器将获取至少一种历史地震波形输出；

功率放大器对信号发生器输出的历史地震波形进行信号功率放大输出给震动装置。

进一步的，震动装置为振动电机。

进一步的，高铁沙盘平台还包括：高铁站台模型和地图，所述高速铁路模型、高速动车模型、高速站台模型安装在地图上，用以模拟实际高铁运行的地理位置。

进一步的，高铁沙盘平台还包括：报警设备；

所述报警设备与高铁地震监控机柜连接，接收高铁地震监控机柜输出的控制信号，实现报警功能。

进一步的，高铁地震监控机柜包括；高铁地震预警单元、服务器、显示器、控制单元，

其中：

高铁地震预警单元输入端与加速度传感器相连，输出端与服务器相连，通过输入端接收加速度传感器的加速度信号，将加速度信号与预设阈值进行比较，输出预警信号至服务器；

服务器输出端一端连接显示器，将预警信号传输给显示器，输出端另一端与控制单元相连，控制单元根据预警信号输出控制信号，控制高速动车模型运行。

进一步的，高铁地震监控机柜包括；高铁地震预警单元、服务器、显示器、控制单元，其中：

高铁地震预警单元输入端与加速度传感器相连，输出端与服务器相连，高铁地震预警单元通过输入端接收加速度传感器的加速度信号，将加速度信号与预设阈值进行比较，输出预警信号至服务器；

服务器输出端一端连接显示器，将预警信号传输给显示器，输出端另一端与控制单元相连，控制单元根据预警信号输出控制信号，控制报警设备和高速动车模型运行。

进一步的，报警设备至少包括：声音报警设备或灯光报警设备中的一种。

进一步的，控制单元包括：运行状态控制子单元、声光控制子单元；其中：

运行控制子单元与高速动车模型连接，控制高速动车模型运行；

声光控制子单元与报警设备连接，控制报警设备报警。

本实用新型实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：该模型可以模拟地震情况下的高铁运行，并可进行不允许实际发生的仿真实验，并且接收到地震波后，能对高铁列车进行控制，从而为高铁在地震环境下安全运营提供经验积累和技术支持，在实际中减少或避免安全事故，降低财物损失及旅客生命危险。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例一中一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例二中一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例二中一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统另一个结构示意图；

图4为本实用新型实施例三中一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型实施例提供一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统

实施例一

图1为一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统示意图，该系统包括:波输出装置1、震动装置2、高铁沙盘平台3、加速度传感器4、高铁地震监控机柜5；其中：

波输出装置1与震动装置2连接，波输出装置1预先存储历史地震波形，并将历史地震波形的至少一种输出给震动装置2。该波输出装置1内存储有大量历史真实的地震波形，能在室外未发生地震时真实模拟地震发生的情况。

震动装置2与高铁沙盘平台3连接，震动装置2根据所述历史地震波形产生震动，带动高铁沙盘平台3震动。震动装置2的结构可以根据实际情况设计，在本实施例中优选为振动电机。

高铁沙盘平台3包括高速铁路模型31、高速动车模型32，用以模拟实际情况高铁运行；其中，高铁动车模型安装在高速铁路模型31上，高速铁路模型31的铁轨之间加上一定的电压，驱动高速动车模型32运行。

加速度传感器4安装在高铁沙盘平台3，加速度传感器4随着高铁沙盘平台3震动而震动，产生加速度信号。在一些实施例中，加速度传感器采用CT1500L型，灵敏度为5V/G，该传感器适用于超低频震动测量，具有高分辨率，适用于大型结构，桥梁高层建筑等。其输出为4～20mA电流信号，经过I/V变化后进行信号输出。

高铁地震监控机柜5一端与加速度传感器4连接，另一端与高铁沙盘平台3连接，高铁地震监控机柜5接收所述加速度信号，进行处理分析输出控制信号，控制所述高速动车模型32运行。其中，高铁地震监控机柜5根据预先设定加速度信号阈值判定地震预警等级，输出控制信号。当加速度信号值不到阈值时，列车正常运行，当加速度信号值超过阈值时，控制列车减速运行或者停止。

本实用新型的一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统结构简单、使用方便、无需地震真实发生便能模拟地震情况下的高铁运行情况，在接收到地震波后能利用加速度传感器4产生的加速信号判断地震强度，并据此强度来判断地震对高铁的危害性，根据危害性的大小来控制高铁运行，为实际情况中高铁在地震环境下安全运营提供经验积累和技术支持，可减少或避免实际应用中的安全事故，降低财物损失及旅客生命危险。比如，如表1所示，将各种地震波对应产生的加速度信号及对列车的控制制成相应的表格为今后的高铁运行提供技术参考。

地震波形	加速度	控制操作
			A1	B1	继续行驶
A2	B2	减速
			A3	B3	停止
……	……	……

表1

在一些情况下，当真有地震发生时，如果能及时、准确的检测到真实的地震波形，便能将此波形与波输出装置1内预先存储的历史地震波形进行匹配，若匹配成功，则可以直接利用表1的情况判断地震对高铁的影响，从而对高铁采取合适的控制方式。与现有技术相比减少了对地震到来的预警分析时间，如能提前预警，极大降低财物损失及旅客生命危险。可以理解的，本实用新型的系统还可以应用与地铁、火车等轨道交通中。

实施例二

图2为实施例二的系统结构图，该系统包括:波输出装置1、震动装置2、高铁沙盘平台3、加速度传感器4、高铁地震监控机柜5；：其中，波输出装置1包括：信号发生器11、功率放大器12。

波输出装置1输出端与震动装置2连接，波输出装置1产生地震波形，并将地震波形传输给震动装置2；波输出装置1用来模拟实际情况中的地震波，解决了室外运行中不允许实际发生的不足。在本实施例中，波输出装置1由信号发生器，功率放大器组成，功率放大器的输入端与信号发生器连接，输出端与震动装置2连接，波输出装置1产生地震波形并驱动震动装置2的过程为：信号发生器11根据实际需求，将所需历史地震的波形下载存储，并传输给功率放大器12，功率放大器12将地震波形进行信号功率放大，并驱动震动装置2进行震动。

震动装置2与高铁沙盘平台3连接，震动装置2根据所述历史地震波形产生震动，带动高铁沙盘平台3震动；在一些实施例中，震动装置2可以为振动电机。

高铁沙盘平台3包括：高速铁路模型31、高速动车模型32，用以模拟实际情况高铁运行；其中，高速铁路模型31的铁轨之间加上一定的电压，驱动高速动车模型32运行。

在一些实施例中，如图3，高铁沙盘平台3还包括：高铁站台模型33、地图34和报警设备35。其中，高铁站台模型33安装在高速铁路模型31两侧，高速铁路模型31、高速动车模型32、高铁站台模型33安装在地图34上面，用以显示高铁动车模型运31行的地理位置。加速度传感器4安装在高铁沙盘平台3底部，加速度传感器4根据震动装置2的震动产生加速度信号，并将加速度信号传输给高铁地震监控机柜5。声光报警器安装于高速动车模型32上，接收高铁地震监控柜5输入的控制信号。

加速度传感器4安装在高铁沙盘平台3，加速度传感器4随着高铁沙盘平台3震动而震动，产生加速度信号；在一些实施例中，加速度传感器采用CT1500L型，灵敏度为5V/G，该传感器适用于超低频震动测量，具有高分辨率，适用于大型结构，桥梁高层建筑等。其输出为4～20mA电流信号，经过I/V变化后进行信号输出。

高铁地震监控机柜5一端与加速度传感器4连接，另一端与高铁沙盘平台3连接，高铁地震监控机柜5接收所述加速度信号，进行处理分析输出控制信号，控制所述高速动车模型32运行。其中，高铁地震监控机柜5根据预先设定加速度信号阈值判定地震预警等级，输出控制信号。当加速度信号值不到阈值时，列车正常运行，当加速度信号值超过阈值时，控制列车减速运行。

在本实施例中，不仅保证了模拟地震情况下的高铁运行，并可进行不允许实际发生的仿真实验，从而为高铁在地震环境下安全运营提供经验积累和技术支持，在实际中减少或避免安全事故，降低财物损失及旅客生命危险。波输出装置1还根据实际需求下载输出历史地震波形，高铁沙盘平台3还能更好模拟实际室外的高铁运行环境，保证装置的准确性。

实施例三

图4为实施例三的系统结构图，该系统包括:波输出装置1、震动装置2、高铁沙盘平台3、加速度传感器4、高铁地震监控机柜5；其中，波输出装置1包括：信号发生器11、功率放大器12。高铁地震监控机柜5包括：电源箱51、高铁地震预警单元52、服务器53、显示器54、控制单元55。

波输出装置1输出端与震动装置2连接，波输出装置1产生地震波形，并将地震波形传输给震动装置2；波输出装置1用来模拟实际情况中的地震波，解决了室外运行中不允许实际发生的不足。在本实施例中，波输出装置1由信号发生器11和功率放大器12组成，功率放大器12的输入端与信号发生器连接，输出端与震动装置2连接，波输出装置1产生地震波形并驱动震动装置2的过程为：信号发生器11根据实际需求，将所需历史地震的波形下载存储，并传输给功率放大器12，功率放大器12将地震波形进行信号功率放大，并驱动震动装置2进行震动。

震动装置2与高铁沙盘平台3连接，震动装置2根据所述历史地震波形产生震动，带动高铁沙盘平台3震动；在一些实施例中，震动装置2可以为振动电机。

高铁沙盘平台3包括：高速铁路模型31、高速动车模型32，用以模拟实际情况高铁运行；其中，高速铁路模型31的铁轨之间加上一定的电压，驱动高速动车模型32在高速铁路模型31的铁轨运行。

加速度传感器4安装在高铁沙盘平台3，加速度传感器4随着高铁沙盘平台3震动而震动，产生加速度信号；在一些实施例中，加速度传感器采用CT1500L型，灵敏度为5V/G，该传感器适用于超低频震动测量，具有高分辨率，适用于大型结构，桥梁高层建筑等。其输出为4～20mA电流信号，经过I/V变化后进行信号输出。

高铁地震监控机柜5一端与加速度传感器4连接，另一端与高铁沙盘平台3连接，高铁地震监控机柜5接收所述加速度信号，进行处理分析输出控制信号，控制所述高速动车模型32运行。在本实施例中，高铁地震监控机柜5包括：电源箱51、高铁地震预警单元52、服务器53、显示器54、控制单元55，电源箱51为高铁地震监控机柜5供电，高铁地震预警单元52输入端与加速度传感器4相连，输出端与服务器相连，通过输入端接收加速度传感器4输出信号，与预设阈值比较，输出不同预警信号，通过输出端将预警信号传输给服务器；具体的过程可以为，预先设定加速度传感器4输出阈值A和B,其中，A小于B,当加速度传感器4输出信号小于预设阈值A时，预警信号为正常模式；当加速度传感器4输出信号大于预设阈值A，小于阈值B时,预警信号为弱震模式；当加速度传感器4输出信号大于预设阈值B时,预警信号为强震模式；

服务器53输出端一端连接显示器54，将预警信号传输给显示器54，显示地震预警信息。输出端另一端与控制单元55相连，通过控制单元55控制高速铁路模型31运行。在一些实施例中，高铁沙盘平台3还包括报警设备35，报警设备35可以为声音报警设备和灯光报警设备。控制单元55包括：运行状态控制子单元、声光控制子单元；其中：运行控制子单元与高速动车模型32连接，控制高速动车模型32运行；声光控制子单元与报警设备35连接，控制报警设备35报警。

具体过程可以为：当服务器接收到预警信号正常后，运行状态控制子单元输出运行状态不变控制信号给高速动车模型32，高速动车模型32正常运行，声光控制子单元控制灯光报警设备点亮绿灯，声光控制子单元控制声音报警设备为关闭状态。

当服务器接收到预警信号为弱震后，运行状态控制子单元输出控制信号给高速动车模型32，高速动车模型32减速运行，声光控制子单元控制灯光报警设备点亮黄灯，声光控制子单元控制声音报警设备启动。当地震报警解除后，通过人工手动操作，声光报警解除，整个系统恢复正常运行状态。

当服务器接收到预警信号为强震后，运行状态控制子单元输出控制信号给高速动车模型32，高速动车模型32停止运行，声光控制子单元控制灯光报警设备点亮红灯，声光控制子单元控制声音报警设备启动。当地震报警解除后，通过人工手动操作，声光报警解除，整个系统恢复正常运行状态。

在本实施例中，不仅保证了模拟地震情况下的高铁运行，并可进行不允许实际发生的仿真实验，从而为高铁在地震环境下安全运营提供经验积累和技术支持，在实际中减少或避免安全事故，降低财物损失及旅客生命危险。高铁地震控制机柜还可以根据模拟地震波的不同等级，对高铁动车模型做出多种控指令，实现对动车高铁模型的多种控制方式。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (9)

1.一种高铁地震监控预警与应急处置演示系统，其特征在于，该系统包括:波输出装置、震动装置、高铁沙盘平台、加速度传感器、高铁地震监控机柜；其中：

波输出装置与震动装置连接，存储历史地震波形，以及将历史地震波形的至少一种输出给震动装置；

震动装置与高铁沙盘平台连接，根据所述历史地震波形产生震动，带动高铁沙盘平台震动；

高铁沙盘平台包括高速铁路模型和高速动车模型，用以模拟高铁的实际运行情况；

加速度传感器安装在高铁沙盘平台上，检测高铁沙盘平台的震动情况，产生加速度信号；

高铁地震监控机柜一端与加速度传感器连接，另一端与高铁沙盘平台连接，高铁地震监控机柜根据所述加速度信号，输出控制信号，控制所述高速动车模型运行。

2.如权利要求1所述系统，其特征在于，波输出装置包括信号发生器和功率放大器；

信号发生器将获取的至少一种历史地震波形输出；

功率放大器对信号发生器输出的历史地震波形进行信号功率放大输出给震动装置。

3.如权利要求1所述系统，其特征在于，震动装置为振动电机。

4.如权利要求1所述系统，其特征在于，高铁沙盘平台还包括：高铁站台模型和地图，所述高速铁路模型、高速动车模型、高速站台模型安装在地图上，用以模拟实际高铁运行的地理位置。

5.如权利要求1所述系统，其特征在于，高铁沙盘平台还包括：报警设备；所述报警设备与高铁地震监控机柜连接，接收高铁地震监控机柜输出的控制信号，实现报警功能。

6.如权利要求1所述系统，其特征在于，高铁地震监控机柜包括；高铁地震预警单元、服务器、显示器、控制单元，其中：

高铁地震预警单元输入端与加速度传感器相连，输出端与服务器相连，通过输入端接收加速度传感器的加速度信号，将加速度信号与预设阈值进行比较，输出预警信号至服务器；

服务器输出端一端连接显示器，将预警信号传输给显示器，输出端另一端与控制单元相连，控制单元根据预警信号输出控制信号，控制高速动车模型运行。

7.如权利要求5所述系统，其特征在于，高铁地震监控机柜包括；高铁地震预警单元、服务器、显示器、控制单元，其中：

高铁地震预警单元输入端与加速度传感器相连，输出端与服务器相连，高铁地震预警单元通过输入端接收加速度传感器的加速度信号，将加速度信号与预设阈值进行比较，输出预警信号至服务器；

服务器输出端一端连接显示器，将预警信号传输给显示器，输出端另一端与控制单元相连，控制单元根据预警信号输出控制信号，控制报警设备和高速动车模型运行。

8.如权利要求1所述系统，其特征在于，报警设备至少包括：声音报警设备或灯光报警设备中的一种。

9.如权利要求6所述系统，其特征在于，控制单元包括：运行状态控制子单元、声光控制子单元；其中：

运行控制子单元与高速动车模型连接，控制高速动车模型运行；

声光控制子单元与报警设备连接，控制报警设备报警。