(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ波地震情報とＳ波到達の時間差に相当する余裕時間の長さと、鉄道車両の諸元との関係により、地震発生時に走行している、下記の式による鉄道車両の危険度の評価を行うことを特徴とする地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法。
0005220450.tif 000009
【請求項２】
請求項１記載の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、前記鉄道車両の諸元が、該鉄道車両のブレーキ性能であることを特徴とする地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法。
【請求項３】
請求項１記載の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、前記鉄道車両の諸元が、該鉄道車両の走行特性であることを特徴とする地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法。
【請求項４】
請求項３記載の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、前記鉄道車両の走行特性が、該鉄道車両の初速度であることを特徴とする地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法。
【請求項５】
ある基準速度で走行中の鉄道車両へ出力されるＳ波地震情報に対して下記の式による鉄道車両の危険度の評価を行うことを特徴とする地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法。
0005220450.tif 000010
【請求項６】
請求項５記載の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、ある初速度で走行中の鉄道車両へ出力されるＳ波地震情報の速度の違いによる危険性の差異を定量化することを特徴とする地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法に係り、特に鉄道へのＳ波地震情報に対するＰ波地震情報又はＳ波地震情報の導入効果評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
新幹線では、従来よりＰ波による地震情報により列車停止の制御が行われてきた。近年では、気象庁の緊急地震速報の一般配信が開始されたこともあり、鉄道に限らず、早期地震情報の活用方法が盛んに検討されている。
Ｐ波を用いた地震情報（Ｐ波警報）に関する以下のような提案がなされている。
（１）Ｐ波の波形から地震が被害を及ぼすほど大きなものか否かを判定し、警報を発する、所謂早期地震警報装置（下記特許文献１参照）
（２）ＬＰＧ貯蔵設備が地震被害を受けてガス漏れが生じることがないように、昨年１０月から運用が始まった緊急地震速報を用い、予めガス供給を停止する（下記特許文献２参照）
（３）緊急地震速報を利用して、半導体工場のラインを予め停止させ、工場の被害を最小限にとどめる（下記特許文献３参照）
（４）Ｐ波の波形から地震の大きさ（マグニチュード）を推定する機能を備えた地震計（下記特許文献４参照）
（５）地震計で観測されたＰ波から地震規模を推定し、推定された地震規模がしきい値以上の場合に、表示若しくは音声によって警報を発する地震防災システム（下記特許文献５参照）など
がそれぞれ提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１４７２７３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４９０６３号公報
【特許文献３】特開２００７−１０８０１２号公報
【特許文献４】特開２００７−２９８４４６号公報
【特許文献５】特許第３９２９０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来技術は、いずれもＰ波を用いた地震警報に関するものであり、Ｐ波警報を用いたことによって、地震の主要動であるＳ波を用いた地震情報（Ｓ波警報）に比して、危険率がどの程度低下したのかについて、定量的に示すものは、提案されていない。
ところで、Ｐ波警報は、地震の主要動（Ｓ波）が到達する前に、鉄道や工場などの運転を停止させる措置を講じることができるため、従来のＳ波警報に比べて、安全措置を講じるための余裕時間が生まれる。
【０００４】
そこで、鉄道において従来のＳ波警報に比べて、Ｐ波警報を導入したことによって生じる余裕時間を利用して、この間に措置を講じた場合に、Ｓ波警報によって措置を講じた場合との間で、危険率がどの程度低下するかを算出することができれば、Ｐ波警報の導入の効果を定量化することができ、Ｐ波警報を出力する地震計の設置位置の最適化の検討を行うことができる。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、鉄道において、Ｐ波地震速報を導入した際に、Ｓ波警報のみの場合に比して、危険率がどの程度低下するのかを、Ｐ波警報の導入による余裕時間、鉄道車両の諸元（ブレーキ性能及び走行特性）をパラメータとして求めるようにした地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、Ｐ波地震情報とＳ波到達の時間差に相当する余裕時間の長さと、鉄道車両の諸元との関係により、地震発生時に走行している、下記の式による鉄道車両の危険度の評価を行うことを特徴とする。
0005220450.tif 000002
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、前記鉄道車両の諸元が、この鉄道車両のブレーキ性能であることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、前記鉄道車両の諸元が、この鉄道車両の走行特性であることを特徴とする。
〔４〕上記〔３〕記載の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、前記鉄道車両の走行特性が、この鉄道車両の初速度であることを特徴とする。
【０００８】
〔５〕地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、ある基準速度で走行中の鉄道車両へ出力されるＳ波地震情報に対して下記の式による鉄道車両の危険度の評価を行うことを特徴とする。
0005220450.tif 000003
【０００９】
〔６〕上記〔５〕記載の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法において、ある初速度で走行中の鉄道車両へ出力されるＳ波地震情報の速度の違いによる危険性の差異を定量化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、Ｐ波による地震情報を導入することにより、余裕時間を生み、その余裕時間に対する危険率低減（安全性向上）の定量的評価を行うことができる。
また、これにより、Ｐ波地震情報導入の検討材料とすることができ、その情報を出力する地震検知点の設置位置の適正化のための検討材料とすることもできる。また、車両の諸元の一つであるブレーキ性能の違いによる地震時の危険性の評価も行うことができる。
【００１１】
さらに、Ｓ波情報に基づいた鉄道に対する定量的評価を行うこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のＳ波地震情報に対するＰ波地震情報の鉄道への導入効果評価方法は、Ｐ波地震情報とＳ波到達の時間差に相当する余裕時間の長さと、鉄道車両の諸元との関係により、地震発生時に走行している、下記の式による鉄道車両の危険度の評価を行う。
0005220450.tif 000004
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
余裕時間の増加による危険率低減の評価について説明する。
減速度特性から列車速度・制動時間・制動距離のそれぞれの関係を算出する。
それぞれの算出には以下の非同次２階線形微分方程式を解く
ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ＝−α・ｄｘ／ｄｔ−β
危険率を以下の式で定義する。
【００１４】
危険率（Ｐ）
0005220450.tif 000005
【００１５】
危険率（Ｓ）
0005220450.tif 000006
【００１６】
なお、ｘ：変位（ｍ）→本発明の解析では制動距離に対応
ｔ：時間（ｓｅｃ）→本発明の解析では制動時間に対応
ｄｘ／ｄｔ：速度（ｍ／ｓｅｃ）→本発明の解析では列車速度に対応          ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ：加速度（ｍ／ｓｅｃ2 ）→本発明の解析ではブレー  キによる減速度に対応
α：係数１→初期条件（車両種別等）により任意の値となる。
【００１７】
β：係数２→初期条件（車両種別等）により任意の値となる。
Ｒｐ：Ｐ波警報を用いた際の危険率
Ｒｓ：Ｓ波警報を用いた際の危険率
Ｄｐｖ0 ：Ｐ波警報受信時の速度Ｖ0 ｋｍ／ｈにおけるＰ波警報での制動距離（ｍ）
0005220450.tif 000007
【００１８】
まず、初速度や車両の違いによる危険率の変化を比較する。
（１）７００系の減速特性
図１は本発明にかかる減速度特性（７００系）を示す図であり、横軸に速度（ｋｍ／ｈ）、縦軸に減速度（ｋｍ／ｈ／ｓ）を示している。また、この図において、実線はＥＢ（緊急ブレーキ）、点線はＢ７（常用ブレーキの７段階目）を表している。なお、７００系の減速特性については、「伊藤順一，坂東重樹，上林賢次郎，上野雅之，ＪＲ東海，ＪＲ西日本７００系新幹線電車（量産先行試作車）の概要，車両技術，ｐｐ．４−２６，２１５，１９９８．２」に開示されている。
【００１９】
図２は本発明にかかる危険率（ＰおよびＳ警報）の算出の概念を示す図であり、四角付き実線はＰ波警報による制動、丸付き実線はＳ波警報による制動をそれぞれ示している。また、横軸は時間Ｔ（ｓｅｃ）、縦軸は列車速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）が表されており、Ｖ0 は初速度、Ｖstd は基準速度、ＴP はＰ波警報による制動開始時間、ＴS はＳ波警報による制動開始時間、Ｔm は余裕時間である。
【００２０】
（２）７００系のブレーキ特性
図３は本発明にかかる７００系の制動時間−列車速度関係を示す図であり、横軸に制動時間Ｔ（ｓｅｃ）、縦軸に列車速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）を示している。
図４は本発明にかかる７００系の制動時間−制動距離関係を示す図であり、横軸に制動時間Ｔ（ｓｅｃ）、縦軸に制動距離Ｄ（ｍ）を示している。
【００２１】
図５は本発明にかかる７００系の列車速度−制動距離関係を示す図であり、横軸に列車速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）、縦軸に制動距離Ｄ（ｍ）を示している。
図６及び図７は本発明にかかる基準速度と初速度が２７０ｋｍ／ｈの場合の余裕時間に対する車両別の危険率（Ｐ）特性図であり、横軸に余裕時間Ｔｍ（ｓｅｃ）、縦軸に危険率Ｒｐを示している。○付き曲線は５００系車両、△付き曲線は７００系車両、□付き曲線は８００系車両の特性を示している。ただし、図６の縦軸はリニアスケール、図７の縦軸はログスケールとなっている。
【００２２】
この図から明らかなように、８００系車両が、一番危険率の低減の度合が大きく、５００系と７００系車両の危険率の低減の割合は８００系車両に劣ることが分かり、鉄道車両により異なるブレーキ特性の違いを把握することができる。
図８及び図９は本発明にかかる新幹線７００系車両の基準速度を２７０ｋｍとしたときの余裕時間に対する初速度別の危険率（Ｐ）特性図であり、横軸に余裕時間Ｔm （ｓｅｃ）、縦軸に危険率Ｒｐを示している。□付き曲線は初速度２７０ｋｍ／ｈ、△付き曲線は初速度２００ｋｍ／ｈ、○付き曲線は初速度１００ｋｍ／ｈの特性を示している。ただし、図８の縦軸はリニアスケール、図９の縦軸はログスケールとなっている。
【００２３】
これらの図から明らかなように、初速２７０ｋｍ／ｈにおいて、余裕時間０の場合危険率１であるのに対して、Ｐ波の場合、初速２００ｋｍ／ｈの場合は、危険率０．２３、初速１００ｋｍ／ｈの場合は、危険率０．０１である。
ここで、Ｓ波地震情報に対するＰ波地震情報を用いた場合の危険率の算定例について述べる。
【００２４】
まず、危険率（Ｐ）の計算例について述べる。
条件をＶstd ＝２７０ｋｍ／ｈ，Ｖ0 ＝２００ｋｍ／ｈ，Ｔｍ＝２０ｓｅｃとした時
Ｄｓｖstd ＝４０８２．６ｍ
Ｄｐv0＝（４０８２．６−３１６８．３）ｍ＝９１４．３ｍ
0005220450.tif 000008
【００２５】
よって、上記式Ｒｐに従って
Ｒｐ＝（９１４．３／４０８５．６）×（２１．３／４２．３）2 ＝０．０５７となる。
図１０（ａ）〔図５に対応〕、図１０（ｂ）〔図３に対応〕及び図１０（ｃ）〔図９に対応〕にそれぞれの値を示す。
図１１及び図１２は本発明にかかる新幹線７００系車両の基準速度を２７０ｋｍ／ｈとしたとき基準速度と初速度の割合に対する危険率（Ｓ）特性図であり、横軸に基準速度に対する初速度の割合（Ｖ0 ／Ｖ270 ）、縦軸に危険率Ｒｓを示している。ただし、図１１の縦軸はリニアスケール、図１２の縦軸はログスケールとなっている。
【００２６】
ここで、Ｓ波地震情報に基づく危険率の算定例について述べる。
条件をＶstd ＝２７０ｋｍ／ｈ，Ｖ0 ＝２００ｋｍ／ｈとした時
Ｖ0 ／Ｖstd ＝０．７４
Ｄｓｖstd ＝４０８２．６ｍ
Ｄｓｖ0   ＝（４０８２．６−２１９９．０）／（９６．５−３３．５−
２０．０）＝２１．３ｍ／ｓｅｃ
Ｖｓｖstd ＝４０８２．６／９６．５＝４２．３ｍ／ｓｅｃ
Ｖｓｖ0   ＝（４０８２．６−２１９９．０）／（９６．５−３３．５）
＝２９．９ｍ／ｓｅｃ
よって、上記式Ｒｓに従って
Ｒｓ＝（１８８３．６／４０８５．６）×（２９．９／４２．３）2 ＝０．２３  図１３（ａ）〔図５に対応〕、図１３（ｂ）〔図３に対応〕及び図１３（ｃ）〔図１１に対応〕にそれぞれの値を示す。
【００２７】
Ｐ波地震情報を導入した際には、地震発生時にＳ波到達までの余裕時間を生むことができ、本発明によれば、この余裕時間の増加の有効性を定量的に評価することができる。これにより、Ｐ波地震情報導入の検討材料とすることができ、その情報を出力する地震検知点の設置位置の適正化のための検討材料とすることもできる。また、車両の諸元の一つであるブレーキ性能の違いによる地震時の危険性の評価も行うことができる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の地震警報情報の鉄道に対する定量的評価方法は、早期地震警報システムの高度化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明にかかる減速度特性（７００系）を示す図である。
【図２】本発明にかかる危険率（ＰおよびＳ警報）の算出の概念を示す図である。
【図３】本発明にかかる７００系の制動時間−列車速度関係を示す図である。
【図４】本発明にかかる７００系の制動時間−制動距離関係を示す図である。
【図５】本発明にかかる７００系の列車速度−制動距離関係を示す図である。
【図６】本発明にかかる基準速度と初速度が２７０ｋｍ／ｈの場合の余裕時間に対する車両別の危険率（Ｐ）特性図である（縦軸の危険率がリニアスケール）。
【図７】本発明にかかる基準速度と初速度が２７０ｋｍ／ｈの場合の余裕時間に対する車両別の危険率（Ｐ）特性図である（縦軸の危険率がログスケール）。
【図８】本発明にかかる新幹線７００系車両の基準速度を２７０ｋｍ／ｈとしたときの余裕時間に対する初速度別の危険率（Ｐ）特性図である（縦軸の危険率がリニアスケール）。
【図９】本発明にかかる新幹線７００系車両の基準速度を２７０ｋｍ／ｈとしたときの余裕時間に対する初速度別の危険率（Ｐ）特性図である（縦軸の危険率がログスケール）。
【図１０】本発明にかかる７００系の列車に関する地震警報情報に基づく危険率（Ｐ）の計算例を示す図である。
【図１１】本発明にかかる新幹線７００系車両の基準速度を２７０ｋｍ／ｈとしたときの基準速度と初速度の割合に対する危険率（Ｓ）特性図である（縦軸の危険率がリニアスケール）。
【図１２】本発明にかかる新幹線７００系車両の基準速度を２７０ｋｍ／ｈとしたときの基準速度と初速度の割合に対する危険率（Ｓ）特性図である（縦軸の危険率がログスケール）。
【図１３】本発明にかかる７００系の列車に関する地震警報情報に基づく危険率（Ｓ）の計算例を示す図である。
【図１】
0005220450.tif 000011
【図６】
0005220450.tif 000012
【図７】
0005220450.tif 000013
【図８】
0005220450.tif 000014
【図９】
0005220450.tif 000015
【図２】
0005220450.tif 000016
【図３】
0005220450.tif 000017
【図４】
0005220450.tif 000018
【図５】
0005220450.tif 000019
【図１０】
0005220450.tif 000020
【図１１】
0005220450.tif 000021
【図１２】
0005220450.tif 000022
【図１３】
0005220450.tif 000023