(57)【要約】【課題】警報を要する範囲を早期に推定でき、警報を要する範囲の算出における信頼性が高い地震計、地震計システム、地震警報発令方法、及びプログラムを提供すること。【解決手段】地震計３は、加速度センサ７と、処理装置９とを備えている。加速度センサ７は、上下方向、水平２方向（南北方向、東西方向）成分の各成分について、加速度の測定を常時行い、その加速度値を取得して処理装置９に伝達する。処理装置９は、加速度センサ７から受け取った加速度値に基づき、波形処理機能、マグニチュード推定機能、要警報範囲推定機能、情報送受信機能、及び警報出力機能を奏する。【選択図】図３
2007298446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震のＰ波に起因する加速度Ａを検出する加速度検出手段と、
前記加速度Ａを式（１）に適用して前記地震のマグニチュードＭを算出するマグニチュード算出手段と、
前記マグニチュードＭを式（２）に適用して要警報範囲Δを算出する要警報範囲算出手段と、を備える地震計。
式（１）：Ｍ＝αｌｏｇＡ＋β
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
【請求項２】
前記加速度Ａ及び／又は前記マグニチュードＭが所定値以上であるとき、前記地震の発生を表す地震発生情報を送信する地震発生情報送信手段を備えることを特徴とする請求項１記載の地震計。
【請求項３】
前記地震発生情報送信手段は、前記要警報範囲Δ内のみに選択的に前記地震発生情報を送信することを特徴とする請求項２に記載の地震計。
【請求項４】
前記加速度Ａ及び／又は前記マグニチュードＭが所定値以上であるとき、地震警報を発令する地震警報発令手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地震計。
【請求項５】
複数配置された地震計と、
前記複数の地震計の間で情報を伝送する伝送手段と、を備えた地震計システムであって、
前記地震計は、
地震のＰ波に起因する加速度Ａを検出する加速度検出手段と、
前記加速度Ａを式（１）に適用して前記地震のマグニチュードＭを算出するマグニチュード算出手段と、
前記マグニチュードＭを式（２）に適用して要警報範囲Δを算出する要警報範囲算出手段と、
前記加速度Ａ及び／又は前記マグニチュードＭが所定値以上であるとき、地震発生情報を前記伝送手段を介して送信する送信手段と、
前記地震発生情報を前記伝送手段を介して受信する受信手段と、
前記地震発生情報に応じて、地震警報を発令する地震警報発令手段と、を備えるものであるとともに、
前記地震発生情報に応じて前記地震警報を発令する前記地震計を、当該地震発生情報の送信元である前記地震計が算出した前記要警報範囲Δ内にある地震計とする警報発令範囲設定手段を備えることを特徴とする地震計システム。
式（１）：Ｍ＝αｌｏｇＡ＋β
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
【請求項６】
前記警報発令範囲設定手段は、前記地震発生情報の送信先を、当該地震発生情報の送信元である前記地震計にて算出した前記要警報範囲Δ内にある他の前記地震計とする手段であることを特徴とする請求項６に記載の地震計システム。
【請求項７】
前記地震計は、その地震計にて検出した前記加速度Ａ、及び／又は、その地震計にて算出した前記マグニチュードＭが所定値以上であるとき、前記地震警報発令手段により前記地震警報を発令することを特徴とする請求項５又は６に記載の地震計システム。
【請求項８】
地震のＰ波に起因する加速度Ａを検出し、
前記加速度を式（１）に適用して前記地震のマグニチュードＭを算出し、
前記マグニチュードＭを式（２）に適用して要警報範囲Δを算出し、
前記要警報範囲Δ内にて地震警報を発令する地震警報発令方法。
式（１）：Ｍ＝αｌｏｇＡ＋β
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
【請求項９】
コンピュータを前記請求項１における加速度検出手段、マグニチュード算出手段、及び要警報範囲算出手段として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、地震の初期微動（Ｐ波）に基づき、要警報範囲を算出する地震計、地震計システム、地震警報発令方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震動は初期微動（Ｐ波）と、その後に到達する主要動（Ｓ波）に大別することができる。このなかで、実際に地震被害を及ぼすのは、ほとんどの場合Ｓ波である。そこで、従来より、Ｓ波が到達する前に、Ｐ波に基づいて、地震の被害の及ぶ範囲を推定し、その範囲に地震警報を発令する技術が検討されてきた。例えば、
（ａ）東海道新幹線などには、地震のＰ波初動の周期からマグニチュードを推定し、推定したマグニチュードと振幅とから震央距離を推定し、推定したマグニチュードや震央位置から、被害の及ぶ範囲を推定し、警報を出すシステムがある（特許文献１〜５、非特許文献１参照）。
【０００３】
（ｂ）東海道新幹線には、地震のＰ波初動の振幅増加度から震央距離を推定するとともに、地震動の入射方向から震央方位を推定し、それら震央距離及び震央方位から震央位置推定し、その推定した震央位置と振幅とからマグニチュードを推定し、さらに推定したマグニチュードや震央位置から、被害の及ぶ範囲を推定し、警報を出すシステムがある（特許文献６〜７、非特許文献２〜３参照）。
【特許文献１】特許第１２２４９２４号公報
【特許文献２】特許第１２８５６６７号公報
【特許文献３】特許第１５１０５９２号公報
【特許文献４】特許第１６３６９５５号公報
【特許文献５】特許第１６１０６２２号公報
【特許文献６】特開平２００２−２７７５５７号公報
【特許文献７】特開平２００５−１００４１号公報
【非特許文献１】中村ほか、「総合地震防災システムの研究」、土木学会論文集、１９９６年１月
【非特許文献２】束田ほか、「Ｐ波エンベロープ形状を用いた早期地震諸元推定法」、地震第２輯、ｐｐ．３５１−３６１、２００４年
【非特許文献３】他谷ほか、「東海道新幹線の早期地震警報システムの構築」、第６０回土木学会年次学術講演会講演概要集、２００５年９月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記（ａ）、（ｂ）の技術では、複数個のデータを使用し、比較的長時間（例えば１秒間）の平均値を用いて処理を行うため、Ｐ波が到達してから、マグニチュードや震央位置を推定し、さらに被害の及ぶ範囲を推定するまでに時間がかかってしまい、結果として、警報を発令するタイミングが遅くなってしまう。そのため、警報を発令してから、Ｓ波が到達するまでの時間が十分確保できないという問題があった。特に、直下型地震の場合は、Ｐ波の到達からＳ波の到達までの時間が短いため、上記の問題は深刻となる。
【０００５】
また、上記（ａ）、（ｂ）の技術では、被害の及ぶ範囲を算出する上での信頼性が不足する場合があった。それは、上記（ａ）の技術において、マグニチュードの推定に用いる初動の周期は、震央から地震計までの距離にも依存するため、上記距離によっては、マグニチュードを過小評価してしまうことがあるためである。また、上記（ｂ）の技術では、直下型地震に対して震央位置を実際よりも遠くに見積もることがあるからである。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、警報を要する範囲を早期に推定でき、警報を要する範囲の算出における信頼性が高い地震計、地震計システム、地震警報発令方法、及びプログラム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】
【０００７】
（１）請求項１の発明は、
地震のＰ波に起因する加速度Ａを検出する加速度検出手段と、前記加速度Ａを式（１）に適用して前記地震のマグニチュードＭを算出するマグニチュード算出手段と、前記マグニチュードＭを式（２）に適用して要警報範囲Δを算出する要警報範囲算出手段と、を備える地震計を要旨とする。
【０００８】
式（１）：Ｍ＝αｌｏｇＡ＋β
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
本願の発明者は、鋭意研究の末、図１に示すとおり、地震のＰ波に起因する加速度Ａと、地震のマグニチュードＭとの間に、式（１）の関係があることを見出した。
本発明の地震計は、式（１）を利用して、極く短時間でマグニチュードＭを算出することができ、従来技術のように、長時間にわたる処理を行う必要がないため、Ｐ波の到達から、極く短時間で要警報範囲Δを算出することができる。そのため、要警報範囲Δにおいて、早期に地震警報を発令することができ、地震警報発令からＳ波到達までの時間を確保することができるため、地震による被害を減少させることができる。本発明の地震計は、Ｐ波到達からＳ波到達までの時間が短い直下型地震に対し、特に有用である。
【０００９】
また、本発明の地震計が算出する要警報範囲Δは、地震のマグニチュードＭに応じて設定されるので、この要警報範囲Δ内で地震警報を発令するようにすれば、本来、必要ない場所で地震警報を発令したり、逆に、必要な場所で地震警報が発令されなかったりすることがない。すなわち、要警報範囲Δを固定している場合は、小さな地震が発生したとき、本来ならば警報が必要なくても、その要警報範囲Δ内に一律に警報が発令され、また、大きな地震が発生したときは、本来ならば警報が必要であっても、その要警報範囲Δ外であれば警報が発令されなくなってしまうが、本発明の地震計によれば、そのような弊害が生じない。
【００１０】
また、本発明の地震計は、直下型地震の際に、要警報範囲Δを、正確に算出することができる。
前記要警報範囲Δとは、その範囲内において、地震による強い揺れが発生し、構造物等に被害が出るが、その範囲外では、揺れが弱く、構造物等の被害が発生しないものをいう。
【００１１】
前記式（１）、式（２）において、α、β、γ、δは、定数である。これらの値は、多数の地震データから統計処理により決定することができる。これらの値は、例えば、α＝１．６９、β＝２．８１、γ＝０．７１、δ＝−３．２、とすることができる。
（２）請求項２の発明は、
前記加速度Ａ及び／又は前記マグニチュードＭが所定値以上であるとき、前記地震の発生を表す地震発生情報を送信する地震発生情報送信手段を備えることを特徴とする請求項１記載の地震計を要旨とする。
【００１２】
本発明の地震計は、地震発生情報を送信するので、その地震発生情報を受信した他の施設（例えば、他の地震計、地震発生情報に応じて地震警報を発令する施設）は、地震発生情報に基づいて地震警報を発令することができる。
【００１３】
加速度Ａに関する前記所定値としては、例えば、４０ｇａｌ以上の範囲にある値がある。また、マグニチュードＭに関する前記所定値としては、例えば、５．５以上の範囲にある値がある。
（３）請求項３の発明は、
前記地震発生情報送信手段は、前記要警報範囲Δ内のみに選択的に前記地震発生情報を送信することを特徴とする請求項２に記載の地震計を要旨とする。
【００１４】
本発明の地震計は、要警報範囲Δ内のみに選択的に地震発生情報を送信するので、この地震発生情報に基づいて地震警報を発令するのは、要警報範囲Δ内にある施設（例えば、他の地震計、地震発生情報に応じて地震警報を発令する施設）であって、地震発生情報を受信したものである。そのため、本来、必要ない場所で地震警報を発令したり、逆に、必要な場所で地震警報が発令されなかったりすることがない。
（４）請求項４の発明は、
前記加速度Ａ及び／又は前記マグニチュードＭが所定値以上であるとき、地震警報を発令する地震警報発令手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地震計を要旨とする。
【００１５】
本発明の地震計は、自らが、地震警報を発令することができる。地震警報としては、例えば、地震計の一部として設けられた表示装置、またはその地震計の外部に設けられた表示装置が発生させる音声、画像等をいう。また、地震警報は、例えば、その地震計の近傍にあるシステムに対し実施する、地震の被害を減少させるための措置（例えば、電源、ガス、圧空等を遮断する、電車等の動作を停止させる）であってもよい。
（５）請求項５の発明は、
複数配置された地震計と、前記複数の地震計の間で情報を伝送する伝送手段と、を備えた地震計システムであって、前記地震計は、地震のＰ波に起因する加速度Ａを検出する加速度検出手段と、前記加速度Ａを式（１）に適用して前記地震のマグニチュードＭを算出するマグニチュード算出手段と、前記マグニチュードＭを式（２）に適用して要警報範囲Δを算出する要警報範囲算出手段と、前記加速度Ａ及び／又は前記マグニチュードＭが所定値以上であるとき、地震発生情報を前記伝送手段を介して送信する送信手段と、前記地震発生情報を前記伝送手段を介して受信する受信手段と、前記地震発生情報に応じて、地震警報を発令する地震警報発令手段と、を備えるものであるとともに、前記地震発生情報に応じて前記地震警報を発令する前記地震計を、当該地震発生情報の送信元である前記地震計が算出した前記要警報範囲Δ内にある地震計とする警報発令範囲設定手段を備えることを特徴とする地震計システムを要旨とする。
【００１６】
式（１）：Ｍ＝αｌｏｇＡ＋β
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
本発明の地震計システムは、Ｐ波の到達から、極く短時間で要警報範囲Δを算出し、その要警報範囲Δにおいて、早期に地震警報を発令することができる。そのため、本発明の地震計システムによれば、地震警報発令からＳ波到達までの時間を確保することができ、地震による被害を減少させることができる。本発明の地震計システムは、Ｐ波到達からＳ波到達までの時間が短い直下型地震に対し、特に有用である。
【００１７】
また、本発明の地震計システムは、地震警報を発令する要警報範囲Δを、地震のマグニチュードＭに応じて設定するので、地震警報が必要ない場所で警報を発令したり、逆に、地震警報が必要な場所で地震警報が発令されなかったりすることがない。
【００１８】
また、本発明の地震計システムは、直下型地震の際に、要警報範囲Δをより正確に算出することができる。
前記警報発令範囲設定手段としては、例えば、地震発生情報を、要警報範囲Δ内の地震計には送るが、要警報範囲Δの外の地震計には送らないようにする手段がある。
【００１９】
また、前記警報発令範囲設定手段としては、例えば、地震発生情報を受信した地震計（要警報範囲Δの外の地震計を含んでもよい）が、要警報範囲Δの内部であるか否かを判断し、内部である場合には地震警報を発令するが、外部である場合は地震警報を発令しないようにする手段がある。このとき、地震発生情報に、例えば、その送り元の地震計の識別情報、要警報範囲Δの大きさに関する情報を含めておけば、地震発生情報を受信した地震計は、自らが要警報範囲Δの内部であるか否かを判断することができる。
【００２０】
前記伝送手段は、例えば、ある地震計から他の地震計に、直接、情報を伝送するものであってもよい。あるいは、各地震計から送信された情報を、一旦、制御部に集め、その制御部から、必要な地震計に情報を送るものであってもよい。
（６）請求項６の発明は、
前記警報発令範囲設定手段は、前記地震発生情報の送信先を、当該地震発生情報の送信元である前記地震計にて算出した前記要警報範囲Δ内にある他の前記地震計とする手段であることを特徴とする請求項６に記載の地震計システムを要旨とする。
【００２１】
本発明では、地震発生情報の送信先を、当該地震発生情報の送信元である前記地震計にて算出した要警報範囲Δ内にある他の地震計とすることにより、地震警報を発令する範囲を、要警報範囲Δ内とすることができる。すなわち、図２に示すように、要警報範囲Δ内にある地震計は、地震発生情報を受信し、地震警報を発令するが、要警報範囲Δ外にある地震計は、地震発生情報を受信しないので、地震警報を発令しない。
（７）請求項７の発明は、
前記地震計は、その地震計にて検出した前記加速度Ａ、及び／又は、その地震計にて算出した前記マグニチュードＭが所定値以上であるとき、前記地震警報発令手段により前記地震警報を発令することを特徴とする請求項５又は６に記載の地震計システムを要旨とする。
【００２２】
本発明の地震計システムにおいて、ある地震計で検出した加速度Ａ、マグニチュードＭ、又はその両方が所定値以上となったとき、その地震計は、地震発生情報を他の地震計に送信するとともに、その地震計自体が地震警報を発令する。
（８）請求項８の発明は、
地震のＰ波に起因する加速度Ａを検出し、前記加速度Ａを式（１）に適用して前記地震のマグニチュードＭを算出し、前記マグニチュードＭを式（２）に適用して要警報範囲Δを算出し、前記要警報範囲Δ内にて地震警報を発令する地震警報発令方法を要旨とする。
【００２３】
式（１）：Ｍ＝αｌｏｇＡ＋β
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
本発明によれば、Ｐ波の到達から、極く短時間で要警報範囲Δを算出し、その要警報範囲Δにおいて、早期に地震警報を発令することができる。そのため、本発明によれば、地震警報発令からＳ波到達までの時間を確保することができ、地震による被害を減少させることができる。本発明は、Ｐ波到達からＳ波到達までの時間が短い直下型地震に対し、特に有用である。
【００２４】
また、本発明は、地震警報を発令する要警報範囲Δを、地震のマグニチュードＭに応じて設定するので、地震警報が必要ない場所で警報を発令したり、逆に、地震警報が必要な場所で地震警報が発令されなかったりすることがない。
【００２５】
また、本発明は、直下型地震の際に、要警報範囲Δをより正確に算出することができる。
（９）請求項９の発明は、
コンピュータを前記請求項１における加速度検出手段、マグニチュード算出手段、及び要警報範囲算出手段として機能させるプログラムを要旨とする。
【００２６】
本発明のプログラムは、コンピュータを請求項１における加速度検出手段、マグニチュード算出手段、及び要警報範囲算出手段として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
１．第１の実施の形態
（１−１）地震計システムの構成
地震計システム１の構成を図２に基づいて説明する。地震計システム１は、複数の地震計３を備えており、それらは、相互に所定の距離をおいて、分散配置されている。なお、図２では、個々の地震計３を識別するために、地震計３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ・・・と表示している。
【００２８】
また、地震計システム１は、地震計３同士の間で情報の伝送するための伝送手段５を備えている。なお、図２では、便宜上、地震計３Ａとその他の地震計との間の伝送手段５のみを表示しているが、その他の地震計同士の間、例えば、地震計３Ｂと地震計３Ｃとの間、地震計３Ｃと地震計３Ｄとの間、地震計３Ｂと地震計３Ｅとの間・・・などについても、伝送手段５を備えている。伝送手段５は、例えば、有線の情報伝送ケーブルであってもよいし、無線通信により情報を伝達する手段であってもよい。
【００２９】
次に、地震計３の構成を図３に基づいて説明する。地震計３は、加速度センサ７と、処理装置９とを備えている。加速度センサ７は、上下方向、水平２方向（南北方向、東西方向）の各方向成分について、加速度の測定を常時行い、その加速度値を取得して処理装置９に伝達する。
【００３０】
処理装置９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた制御手段（コンピュータ）であり、上記ＲＯＭには、後述する処理を実行するためのプログラムが記録されている。処理装置９は、加速度センサ７から受け取った加速度値に基づき、波形処理機能、マグニチュード推定機能、要警報範囲推定機能、情報送受信機能、及び地震警報出力機能を奏するものである。波形処理機能は、加速度の波形に対して行う、通常のフィルタ処理である。また、マグニチュード推定機能、要警報範囲推定機能、情報送受信機能、及び地震警報出力機能については、後に詳述する。
【００３１】
（１−２）地震計システム１が実行する処理
次に、地震計３の処理装置９が実行する処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３２】
ステップ１００では、加速度センサ７から受け取った加速度値に基づき、３成分（上下、南北、東西）の加速度を取得する。
ステップ１１０では、上記ステップ１００で取得した３成分の加速度を合成し、３成分合成加速度Ａ３を計算する。
【００３３】
ステップ１２０では、地震計３の状態が通常状態であるか否かを判断する。なお、地震計３の状態は、通常状態と地震中状態とのうちのいずれかであり、後述するステップ１４０、ステップ１９０において、合成加速度Ａ３の値に基づき、両状態間の移行が実施される。通常状態である場合はステップ１３０に進み、地震中状態である場合はステップ１５０に進む。
【００３４】
ステップ１３０では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値１より大きいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ１４０にて地震中状態に移行してから、ステップ１００に戻る。ＮＯの場合は、通常状態のまま、ステップ１００に戻る。
【００３５】
一方、前記ステップ１２０にて通常状態でない（すなわち、地震中状態である）と判断した場合は、ステップ１５０に進む。
ステップ１５０では、合成加速度Ａ３を式（１）に適用して、地震のマグニチュードＭを算出する（マグニチュード推定機能）。
【００３６】
式（１）：Ｍ＝αｌｏｇＡ＋β
ここで、αの値は１．６９であり、βの値は２．８１である。
ステップ１６０では、前記ステップ１５０で算出したマグニチュードＭを式（２）に適用して要警報範囲Δを算出する（要警報範囲推定機能）。
【００３７】
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
ここで、γの値は０．７１であり、δの値は−３．２である。
ステップ１７０では、他の地震計３のうち、前記ステップ１６０で算出した要警報範囲Δ内にある地震計３のみに、伝送手段５を介して地震発生情報を送信する（情報送受信機能のうちの情報送信機能）。例えば、図２に示す場合では、地震計３Ａが要警報範囲Δを算出している。地震計３Ａから見て、地震計３Ｂと地震計３Ｄは、要警報範囲Δ内であるが、地震計３Ｃと地震計３Ｅは要警報範囲Δの外である。地震計３Ａは、地震計３Ｂと地震計３Ｄには伝送手段５を介して地震発生情報１５を送信するが、地震計３Ｃと地震計３Ｅには地震発生情報１５を送信しない（警報発令範囲設定手段）。
【００３８】
なお、図２では、地震計３Ａが算出した要警報範囲Δと、地震計３Ａが送出する地震発生情報１５のみを示しているが、それ以外の地震計３も、それぞれ、図３に示す処理を実行して要警報範囲Δを算出し、それぞれの地震計から見て要警報範囲Δ内にある他の地震計３に地震発生情報を出力する。
【００３９】
ステップ１８０では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値２より小さいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ１９０にて通常状態に移行してから、ステップ１００に戻る。ＮＯの場合は、地震中状態のまま、ステップ１００に戻る。
【００４０】
（１−３）地震計３による地震警報発令
地震計３は、図４のステップ１３０にて、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値１より大きいと判断したとき、地震警報を発令する（警報出力機能）。この地震警報とは、例えば、合成加速度Ａ３の値が所定の基準値１より大きいと判断した地震計３の一部として設けられた表示装置、またはその地震計３の外部に設けられた表示装置が発生させる音声、画像等をいう。また、地震警報は、例えば、その地震計３の近傍にあるシステムに対し実施する、地震の被害を減少させるための措置（例えば、電源、ガス、圧空等を遮断する、電車等の動作を停止させる）であってもよい。また、地震計３は、他の地震計３から地震発生情報を受信し（情報送受信機能のうちの、受信機能）、その受信に応じて、上記と同様に、地震警報を発令する（警報出力機能）。
【００４１】
（１−４）地震計システムが奏する効果
地震計システム１は、Ｐ波の到達から、極く短時間で要警報範囲Δを算出し、その要警報範囲Δにおいて地震警報を発令することができる。図５は、震源に最も近い地震計３へのＰ波到達、警報発令、Ｓ波到達、揺れが最大となる時期、地震終了の時系列を示す図である。図５において、Ｔ1は、本第１の実施の形態の地震計システム１が警報を発令するタイミングを表す。この図５から明らかなとおり、地震計システム１は、Ｐ波到達から、非常に短い時間（例えば、Ｐ波到達から１秒以内）で地震警報を発令することができる。
【００４２】
このように、地震計システム１によれば、早期に地震警報を発令することができるので、地震警報発令からＳ波到達までの時間を確保することができ、地震による被害を減少させることができる。地震計システム１は、Ｐ波到達からＳ波到達までの時間が短い直下型地震に対し、特に有用である。
【００４３】
また、地震計システム１は、警報を発令する要警報範囲Δを、地震のマグニチュードに応じて設定するので、地震警報が必要ない場所で地震警報を発令したり、逆に、地震警報が必要な場所で地震警報が発令されなかったりすることがない。すなわち、要警報範囲を固定している場合は、小さな地震が発生したとき、本来ならば地震警報が必要ない場所でも、その要警報範囲内であれば、一律に地震警報が発令され、また、大きな地震が発生したときは、本来ならば地震警報が必要であっても、その要警報範囲外であれば地震警報が発令されなくなってしまうが、本発明の地震計システム１によれば、そのような弊害が生じない。
【００４４】
また、地震計システム１は、直下型地震の際に、要警報範囲Δをより正確に算出することができる。
（１−５）地震計システム１の鉄道への応用
地震計システム１は、鉄道の分野で使用することができる。例えば、図６に示すように、線路１０に沿って、所定間隔をおきながら、地震計３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈ・・・を配置することができる。
【００４５】
図６に示す例において、地震計３Ｅの直下で直下型地震が発生し、その地震の要警報範囲Δは、震源から６０Ｋｍまでの範囲（地震計３Ｂから地震計３Ｈまでの範囲）であったとする。このとき、地震計３Ｅは、地震のマグニチュードに応じて、リアルタイムに、要警報範囲Δを算出し、その要警報範囲Δ内にある地震計３Ｂ〜３Ｄ、及び地震計３Ｆ〜３Ｈに地震発生情報を送信する。それら地震計３Ｂ〜３Ｄ、及び地震計３Ｆ〜３Ｈは、地震発生情報を受信し、地震警報を発令する。特に、地震計３Ｂは、地震警報を発令することにより、その近くに来ていた列車１１を停止させる。この図６に示す例では、地震計３Ｂにおいて、地震発生からわずか４秒後に地震警報を発令することができる。
【００４６】
２．第２の実施の形態
第２の実施の形態においても、地震計システム１の構成は、基本的には前記第１の実施の形態と同様であるが、地震計システム１が実行する処理は一部相違する。その相違点を中心に、図７及び図８に基づいて説明する。
【００４７】
図７に示すように、処理装置９は、マグニチュードを推定する機能を２種類備えている。マグニチュードＭ1推定機能は、前記第１の実施の形態と同様である。マグニチュードＭ2、震央位置推定機能については後に詳述する。
【００４８】
次に、図８のフローチャートに基づいて、処理装置９が実行する処理を説明する。
ステップ２００では、加速度センサ７から受け取った加速度値に基づき、３成分（上下、南北、東西）の加速度を取得する。
【００４９】
ステップ２１０では、上記ステップ１００で取得した３成分の加速度を合成し、３成分合成加速度Ａ３を計算する。
ステップ２２０では、地震計３の状態が通常状態であるか否かを判断する。通常状態である場合はステップ２３０に進み、地震中状態である場合はステップ２５０に進む。
【００５０】
ステップ２３０では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値１より大きいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ２４０にて地震中状態に移行してから、ステップ２００に戻る。ＮＯの場合は、通常状態のまま、ステップ２００に戻る。
【００５１】
一方、前記ステップ２２０にて通常状態でない（すなわち、地震中状態である）と判断した場合は、ステップ２５０に進む。
ステップ２５０では、合成加速度Ａ３を式（１）に適用して、地震のマグニチュードＭ1を算出する。
【００５２】
式（１）：Ｍ1＝αｌｏｇＡ＋β
ここで、αの値は１．６９であり、βの値は２．８１である。
ステップ２６０では、地震到達の時刻（地震状態に移行した時刻）から一定時間が経過したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ２７０に進み、ＮＯの場合はステップ２８０に進む。
【００５３】
ステップ２７０では、地震／ノイズ判定、マグニチュードＭ2の推定、震央位置（震央距離Ｄ）の推定を行う。このステップ２７０の処理は後に詳述する。
ステップ２８０では、マグニチュードＭを式（２）に適用して要警報範囲Δを算出する。
【００５４】
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
ここで、γの値は０．７１であり、δの値は−３．２である。
なお、式（２）に代入するマグニチュードＭとしては、直前のステップ２６０における判断にてＮＯと判断された場合は前記ステップ２５０で算出したマグニチュードＭ1を使用し、直前のステップ２６０にてＹＥＳと判断された場合はステップ２７０で算出したマグニチュードＭ2を使用する。
【００５５】
ステップ２９０では、他の地震計３のうち、前記ステップ２８０で算出した要警報範囲Δ内にある地震計３のみに、伝送手段５を介して地震発生情報を送信する。
ステップ３００では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値２より小さいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ３１０にて通常状態に移行してから、ステップ２００に戻る。ＮＯの場合は、地震中状態のまま、ステップ２００に戻る。
【００５６】
次に、ステップ２７０の処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ４００では、加速度センサ７を用いて数秒間、連続的に計測した、デジタル波形データを取得する。
【００５７】
ステップ４１０では、デジタル波形データに対し、オフセットの除去を行い、ステップ４２０では、デジタル波形データの絶対値を取得する。このとき、絶対値がある基準値以下の場合は、強制的に、所定の最小基準値とする。
【００５８】
ステップ４３０では、デジタル波形データに対し、スムージング（例えば、波形のエンベローブを取る）を行う。
ステップ４４０では、デジタル波形データを、式（３）にフィッティングし、係数Ｘ、Ｙを求める。ここで、ｔは時刻（ｓｅｃ）を表し、Ｖ（ｔ）は時刻ｔにおける振幅を表す。
【００５９】
式（３）：Ｖ（ｔ）＝Ｙｔ  ｅｘｐ（−Ｘｔ）
ステップ４５０では、Ｘ、Ｙに関するノイズ判定閾値ＴX、ＴYをそれぞれ設定する。
ステップ４６０では、ノイズ判定閾値ＴX、ＴYを用いて、地震動であるか、ノイズであるかを識別する。具体的には、ＸがＴXより小さい場合は、地震動であると判定し、ＸがＴX以上である場合は、ノイズであると判定することができる。また、ＹがＴYより大きい場合は、地震動であると判定し、ＹがＴY以下である場合は、ノイズであると判定することができる。なお、ＴX、ＴYの値は、多数の地震データに基づき、判定に最適の値を設定することができる。
【００６０】
ステップ４７０では、上記ステップ４６０にて地震動と判定されたか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ４８０に進み、ＮＯの場合は、本処理を終了し、図８のステップ２８０に進む。
【００６１】
ステップ４８０では、Ｙの値を式（４）に代入し、震央距離Ｄを算出する。
式（４）：ｌｏｇＤ＝ε1ｌｏｇＹ＋ε2
ステップ４９０では、式（５）に、震央距離Ｄと最大振幅Ｖmaxを代入し、マグニチュードＭ2を算出する。
【００６２】
式（５）：Ｍ2＝ζ1ｌｏｇＶmav＋ζ2ｌｏｇＤ＋ζ3
なお、式（５）の代わりに、式（６）〜（９）のうちのいずれかを用いてマグニチュードＭ2を算出してもよい。
【００６３】
式（６）：Ｍ2＝η1Ｘ＋η2ｌｏｇＹ＋η3
式（７）：Ｍ2＝η1ｌｏｇＶmax＋η2ｌｏｇＹ＋η3
式（８）：Ｍ2＝η1Ｘ＋η2ｌｏｇ（ｌｏｇＹ）＋η3
式（９）：Ｍ2＝η1ｌｏｇＶmax＋η2ｌｏｇ（ｌｏｇＹ）＋η3
ここで、ε1、ε2、ζ1、ζ2、ζ3、η1、η2、η3は、多数の地震データから統計処理によって決定されるパラメータである。ステップ４９０の後、本処理を終了し、図８のステップ２８０に進む。
【００６４】
本実施の形態２の地震計システム１は、前記実施の形態１の地震計システム１と同様の効果を奏するとともに、さらに、地震計から離れた位置で発生する地震に対しての警報の早期性も確保するという効果を奏する。
【００６５】
３．参考例１
本参考例１の地震計システムは、複数の地震計と、それらの間で情報を伝送する伝送手段から構成され、地震計は、それぞれ、加速度センサと処理装置を備えるという点では、上記第１の実施の形態と共通するが、実行する処理において大きく相違する。その相違点を中心に、図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】
ステップ６００では、加速度センサから受け取った加速度値に基づき、３成分（上下、南北、東西）の加速度を取得する。
ステップ６１０では、上記ステップ６００で取得した３成分の加速度を合成し、３成分合成加速度Ａ３を計算する。
【００６７】
ステップ６２０では、地震計の状態が通常状態であるか否かを判断する。通常状態である場合はステップ６３０に進み、地震中状態である場合はステップ６５０に進む。
ステップ６３０では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値１より大きいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ６４０にて地震中状態に移行してから、ステップ６００に戻る。ＮＯの場合は、通常状態のまま、ステップ６００に戻る。
【００６８】
一方、前記ステップ６２０にて通常状態でない（すなわち、地震中状態である）と判断した場合は、ステップ６５０に進む。
ステップ６５０では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値２より大きいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ６６０に進み、ＮＯの場合はステップ６７０に進む。
【００６９】
ステップ６６０では、予め設定された範囲内にある地震計のみに、伝送手段を介して地震発生情報を送信する。
ステップ６７０では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値３より小さいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ６８０にて通常状態に移行してから、ステップ６００に戻る。ＮＯの場合は、地震中状態のまま、ステップ６００に戻る。
【００７０】
本参考例１の地震計システムでは、警報を発令する範囲が固定されているので、警報が必要ない場所で警報を発令したり、逆に、警報が必要な場所で警報が発令されなかったりすることがある。すなわち、警報を発令する範囲を固定しているので、小さな地震が発生したとき、本来ならば地震警報が必要ない場所でも、その固定した範囲内であれば一律に地震警報が発令され、また、大きな地震が発生したときは、本来ならば地震警報が必要であっても、その固定した範囲外であれば警報が発令されなくなってしまう。
【００７１】
本参考例１の地震計システムを、鉄道の分野で使用した場合を考える。例えば、図１１に示すように、線路１０に沿って、所定間隔をおきながら、複数の地震計（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈ・・・で示す）を配置する。
【００７２】
図１１に示す例において、地震計３Ｅの直下で直下型地震が発生し、その地震のマグニチュードは、震源から６０Ｋｍの位置（地震計３Ｂの位置）で被害を発生させるものであるとする。
【００７３】
震源に近い地震計３Ｅには、複数の地震計のうちで、最も速くＰ波が到達するが、地震計３Ｅは、地震のマグニチュードによらず、固定された範囲（図１１の例では、前後２０Ｋｍ、合計４０Ｋｍの範囲）にしか地震発生情報を送らないので、６０Ｋｍ離れた地震計３Ｂには地震発生情報を送らない。地震計３Ｂの位置で地震警報が発令されるのは、震源から離れた地震計３ＣにＰ波が到達し、その地震計３Ｃが、地震計３Ｂに地震発生情報を送るまで待たねばならない。この図１１に示す例では、地震発生から、地震計３Ｂにて地震警報を発令するまで、１０秒もかかってしまう。
【００７４】
４．参考例２
本参考例２の地震計システムは、複数の地震計と、それらの間で情報を伝送する伝送手段から構成され、地震計は、それぞれ、加速度センサと処理装置を備えるという点では、上記第１の実施の形態と共通するが、実行する処理において大きく相違する。その相違点を中心に、図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【００７５】
ステップ７００では、加速度センサから受け取った加速度値に基づき、３成分（上下、南北、東西）の加速度を取得する。
ステップ７１０では、上記ステップ７００で取得した３成分の加速度を合成し、３成分合成加速度Ａ３を計算する。
【００７６】
ステップ７２０では、地震計の状態が通常状態であるか否かを判断する。通常状態である場合はステップ７３０に進み、地震中状態である場合はステップ７５０に進む。
ステップ７３０では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値１より大きいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ７４０にて地震中状態に移行してから、ステップ７００に戻る。ＮＯの場合は、通常状態のまま、ステップ７００に戻る。
【００７７】
一方、前記ステップ７２０にて通常状態でない（すなわち、地震中状態である）と判断した場合は、ステップ７５０に進む。
ステップ７５０では、地震到達の時刻（地震状態に移行した時刻）から一定時間が経過したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ７６０に進み、ＮＯの場合はステップ７９０に進む。
【００７８】
ステップ７６０では、地震／ノイズ判定、マグニチュードＭ2の推定、震央位置（震央距離Ｄ）の推定を行う。このステップ７６０の処理は、前記実施の形態２におけるステップ２７０の処理と同様である。
【００７９】
ステップ７７０では、前記ステップ７６０で算出したマグニチュードＭ2を式（２）に適用して要警報範囲Δを算出する。
式（２）：ｌｏｇΔ＝γｌｏｇＭ＋δ
ここで、γの値は０．７１であり、δの値は−３．２である。
【００８０】
ステップ７８０では、他の地震計のうち、前記ステップ７７０で算出した要警報範囲Δ内にある地震計のみに、伝送手段を介して地震発生情報を送信する。
ステップ７９０では、合成加速度Ａ３の値が、所定の基準値２より小さいか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ８００にて通常状態に移行してから、ステップ７００に戻る。ＮＯの場合は、地震中状態のまま、ステップ７００に戻る。
【００８１】
本参考例２の地震計システムは、地震到達から一定時間が経過しなければ要警報範囲Δを算出できないため（図１２のステップ７５０参照）、Ｐ波の到達から、要警報範囲Δに地震警報を発令するまでに長時間を要してしまう。
【００８２】
図５は、地震計へのＰ波到達、警報発令、Ｓ波到達、揺れが最大となる時期、地震終了の時系列を示す図である。図５において、Ｔ2は、本参考例２の地震計システムが地震警報を発令するタイミングを表す。また、Ｔ3は、特許文献１〜５及び非特許文献１に記載された方法で、地震警報を発令するタイミングを表す。
【００８３】
この図５から明らかなとおり、本参考例２の地震計システム、及び特許文献１〜５及び非特許文献１に記載された方法は、上記第１の実施の形態の場合（Ｔ1）に比べて、地震警報を発令するタイミングが遅れてしまう。そのため、Ｐ波到達からＳ波到達までの時間が短い直下型地震の場合に、地震警報発令からＳ波到達までの時間を十分確保できないことがある。
【００８４】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、地震計３は、算出したマグニチュードＭの値が所定値以上であるときに、地震発生情報を送信し、地震警報を発令するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】地震のマグニチュードと、Ｐ波での最大加速度との相関を表すグラフである。
【図２】地震計システム１の構成を表す説明図である。
【図３】地震計３の構成を表すブロック図である。
【図４】地震計３の処理装置９が実行する処理を表すフローチャートである。
【図５】直下型地震発生から終了までの時系列を表す説明図である。
【図６】地震計システムの鉄道分野への応用例を表す説明図である。
【図７】地震計３の構成を表すブロック図である。
【図８】地震計３の処理装置９が実行する処理を表すフローチャートである。
【図９】地震計３の処理装置９が実行する処理を表すフローチャートである。
【図１０】地震計の処理装置が実行する処理を表すフローチャートである。
【図１１】地震計システムの鉄道分野への応用例を表す説明図である。
【図１２】地震計の処理装置が実行する処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・地震計システム
３・・・地震計
５・・・伝送手段
７・・・加速度センサ
９・・・処理装置
１０・・・線路
１１・・・列車
１５・・・地震発生情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
2007298446.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図６】
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【図１１】
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