在我国，高速铁路的迅猛发展带来了交通便利的同时，也对高铁的运行安全提出了更高的要求。如今，每天近3000列动车组在高铁线路上穿梭，它们运行状态的实时监控显得尤为关键。值得一提的是，高速铁路上运行的动车组列车能够产生强能量的地震波信号，形成了一种被称为“高铁地震”的新型地震震源。这种震源包含了丰富的动车组、铁轨和路基的结构及动力学信息，是一种极佳的主动震源。

HD-DAS系统用于高铁地震波场的高精度密集观测

中心何向阁老师领导的课题组，采用了自主研发的高清分布式光纤声波传感系统（High-Definition Distributed Acoustic Sensing, HDDAS），对高铁地震波场进行了高精度的分布式采集。该监测系统利用通信光缆，不仅成本低廉、布放方便，还大幅提升了现场工作的效率。通过简单的埋设方式，显著提升了光缆与高铁地震波的耦合效果，从而能够提供更精确的地应变信号。

课题组对采集到的高铁地震信号进行了深入的特征分析，揭示了其分立谱特性，并运用频率-波数（F-K）变换方法，准确测定了高铁地震波在近地表的传播速度。值得注意的是，地震波的速度会因地下介质的含水量等因素而发生变化，因此，HD-DAS系统能够有效监测高铁周边介质的状态，为高铁线路的基础设施健康状况提供重要数据支持，进而服务于高铁的安全运行。

该研究成果已发表于《北京大学学报（自然科学版）》。

何向阁, 石永祥, 苏青青, 张敏, 卢海龙. 高铁地震波场的高精度密集观测及应用前景: 基于通讯光缆的观测和处理结果. 北京大学学报自然科学版, 2024, 60(3): 521.

HD-DAS系统采集到的分布式高铁地震信号及其分立谱