德國智能鐵軌可預(yù)報(bào)地震

　　日前，德國科學(xué)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(dá)鐵路的時間和方位，還可分辨出地震、火車、人或動物所引發(fā)的不同震頻,從而可以避免人員傷亡。  

　　據(jù)德國《世界》介紹，這種新一代智能鐵軌由德國卡爾斯魯厄大學(xué)（Universit Karlsruh）等三所大學(xué)的科研人員聯(lián)合研制。它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。  

　　對于許多國家來說，鐵路系統(tǒng)的危險預(yù)報(bào)機(jī)制還很不成熟，有些國家即使有，也因?yàn)檐壍纻鞲衅鏖L期安置在鐵路上，處于日曬雨露，地質(zhì)情況十分復(fù)雜，而很難發(fā)揮正常作用，甚至往往失效，尤其是不同震波的信號混雜在一起，傳感器將無法及時檢測到相對微弱的P波（P波是地震來臨前的一種預(yù)報(bào)波）。  

　　因此，德國的這個名為“EWS Transport”研究小組開發(fā)出了適用于絕大多數(shù)國家和地區(qū)的新一代智能鐵軌網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它相當(dāng)于世界上最大的地震傳感器。  

　　該系統(tǒng)的工作原理其實(shí)并不復(fù)雜：鐵軌上的傳感器在檢測到地震的前奏——P波之后，便會報(bào)告中央計(jì)算機(jī)，后者會分析震中位置并創(chuàng)建地震圖，在三秒鐘內(nèi)精確測定地震的強(qiáng)度和破壞程度，同時計(jì)算出強(qiáng)震波到達(dá)的時間和地點(diǎn)，預(yù)測可能出現(xiàn)的軌道斷裂和隧道坍塌。緊接著，中央計(jì)算機(jī)將在數(shù)分鐘內(nèi)創(chuàng)建精確到米的地震規(guī)模圖，生成對比數(shù)據(jù)和受損鐵路的目錄，同時制定出緊急行動計(jì)劃。在地震達(dá)到一定級數(shù)之后，中央計(jì)算機(jī)還會干預(yù)交通系統(tǒng)，指示列車停下或減速。參與該項(xiàng)目的地球物理學(xué)教授弗里德曼·文策爾（Professor Friedemann Wenzel）將其命名為“實(shí)時地震學(xué)”（Echtzeitseismologie）。  

　　簡言之，智能鐵軌可以不斷提高震災(zāi)情況分析的精確度和完整度，相當(dāng)于一個擁有自我調(diào)適能力和學(xué)習(xí)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它可以應(yīng)用于各個國家和地區(qū)——從風(fēng)險較低的萊茵河上游到地震頻繁的印度尼西亞。  

　　為了解決預(yù)警系統(tǒng)的信號干擾問題，研究人員還開發(fā)出了一種“嵌入式鐵路系統(tǒng)” （ERS，Embedded Rail System），該系統(tǒng)已在德國、西班牙和荷蘭的部分社區(qū)投入實(shí)際應(yīng)用。據(jù)埃伯哈德·霍奈克（Eberhard Hohnecker）教授介紹，鐵路附近的街道交通、農(nóng)場拖拉機(jī)或是火車本身傳來的震動都會對傳感系統(tǒng)造成一定的干擾，而ERS系統(tǒng)可以清楚地分辨出頻率高達(dá)30赫茲的地震波和幾百赫茲的火車震動。通常軌道系統(tǒng)的每公里組件個數(shù)高達(dá)55000，而ERS系統(tǒng)僅由軌道、基地、擁有彈性容量和傳感儀的混合器三部分組成，這一結(jié)構(gòu)為強(qiáng)大的信號分離功能提供了良好的前提條件。另一方面，在實(shí)際應(yīng)用中，ERS系統(tǒng)各個組件間的距離可達(dá)1.5公里，人們可以根據(jù)自身需要選擇不完全安裝。  

　　目前研究人員正致力于改善ERS分析系統(tǒng)，他們將傳感器、敏感度較高的電線圈和光學(xué)手段結(jié)合起來，使其初步具備了識別動物蹄聲的能力。在未來，ERS系統(tǒng)有望自動識別軌道闖入者。與此同時，奧地利科學(xué)家正致力于研究碎石、泥漿和雪崩碎片等所引發(fā)的不同信號。目前，研究人員已獲得了巴登符騰堡州地震局（Landeserdbebendienst Baden-Württemberg）的數(shù)據(jù)支持，并在德國西南部進(jìn)行了一系列的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。  

　　研究人員計(jì)劃將ERS系統(tǒng)進(jìn)一步應(yīng)用于其他交通網(wǎng)絡(luò)。例如，預(yù)警系統(tǒng)可向汽車司機(jī)發(fā)出減速或停車的警報(bào)，提示前方存在瀝青路面損壞或橋梁倒塌等情況，也可用于對鐵路線的持續(xù)監(jiān)控，以代替作業(yè)周期為一至六年的軌道測量車。  

　　當(dāng)酷暑高溫?fù)p毀軌道組件、夏季雷雨破壞鐵路路堤或是導(dǎo)致隧道塌方時，ERS系統(tǒng)將很快檢測到以上狀況；恐怖分子填埋混凝土砌塊的舉動也將無所遁形。換言之，ERS系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于其自我監(jiān)控和快速反應(yīng)能力。