地震是引起建筑物与结构物破坏的主要原因。地震预警系统,作为一种能够有效减轻地震灾害的手段,已经受到了越来越多的重视。世界上已有多个国家都已建立各自的地震预警系统。我国现有的地震预警系统多采用原地预警的工作模式,与此同时一些异地预警模式的地震预警系统已经在建设与测试中。地震预警系统在世界范围内已经有不少学者对其做了相当深入的研究,已有一些学者在已有的台阵条件下计算了地震预警系统的实际性能。但目前少有研究区域地震环境下预警系统综合性能,并且在新的地震预警系统的建设与旧的预警系统地优化中,预警系统的潜在性能仍鲜有研究。本文的核心即围绕这一内容,提出地震预警系统预警能力的概率分析方法；利用原地、异地预警系统预警能力的概率分析结果对比研究,设计合理布设台站、选择预警模式的方案；研究设定发震断层条件下地震预警系统的预警能力,重点分析断层模型的合理性、断层破裂方向等对预警能力的影响。本文首先研究了考虑区域地震环境,对未来可能遭受一定地震动强度影响的预警对象,地震预警系统可能提供的有效预警时间的概率水平,用于研究一个地区设置地震预警系统的可行性和有效性。并通过地震预警系统在异地、原地预警模式下能够提供的最大的预警功效,提出了基于地震影响强度和有效预警时间双指标的地震预警系统预警能力的概率分析方法。该方法用以计算在一定的地震环境下,采取不同地震预警模式时,针对地震影响强度可能超越一给定地震动参数值的预警对象,预警系统能提供超越给定预警有效时间的概率,为评估预警系统潜在能力、提出地震预警模式规划方案的重要工具。本文基于首都圈与东北地区的潜在震源区分布,以首都圈、哈尔滨——大连高速铁路为两个算例,计算得到了首都圈、哈大线高速铁路异地、原地预警模式下的预警能力概率分析图,并基于这两幅图与论文提出的异地、原地预警模式选择标准,得到了首都圈、哈尔滨——大连高速铁路地震预警模式规划图与地震预警模式选择参考方案。由于现代地震工程学的快速发展,新建工程拥有一定的抗震性能,所以现代的预警系统针对的是能量释放较多的大地震,即具有由较长的断层破裂造成的地震。考虑到大地震的断层破裂过程,预警系统做出准确判断的时间受断层破裂方式的影响。而预警能力概率分析方法是基于Cornell点源假设,这是概率分析方法的不足之处。所以本文在第六章通过设定地震的方法,预期某一断层发生地震可能产生的震害,并与地震波的传播过程、地震预警系统的原理相结合,从理论上分析地震预警系统对大地震的预警能力。