(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測された地震動の上下動の加速度値を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された地震動の上下動の加速度値を補正する補正手段と、
計測震度の予測値である警報用予測震度Ｉａｐを、前記補正手段による補正後の上下動の加速度値について地震波到達からサンプリング時刻（ｉ）までの間の最大値であるＡｆｕ［ｎ］と前記警報用予測震度Ｉａｐとの間に成立する次の関係式（１）を用いて算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする警報用予測震度算出装置。
関係式（１）：Ｉａｐ＝２．０αｌｏｇ（Ａｆｕ［ｎ］）＋２．０β＋０．９４
但し、係数αおよび係数βは、回帰分析により予め算出された回帰係数である。
【請求項２】
請求項１に記載の警報用予測震度算出装置において、
前記補正手段は、前記取得手段によって取得された地震動の上下動の加速度値を、バンドパスフィルタを用いて補正することを特徴とする警報用予測震度算出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の警報用予測震度算出装置において、
前記補正手段は、前記取得手段によって取得された地震動の上下動の加速度値を、次の関係式（２）を用いて補正することを特徴とする警報用予測震度算出装置。
関係式（２）：ｙ[ｎ]＝ｂ1ｘ[ｎ]＋ｂ2ｘ[ｎ−１]＋ｂ3ｘ[ｎ−２] −ａ2ｙ[ｎ−１] −ａ3ｙ[ｎ−２]
但し、ｘ[ｎ]はサンプリング時刻（ｉ）における加速度振幅値であり、ｘ[ｎ−１]はサンプリング時刻（ｉ−１）における加速度振幅値であり、ｘ[ｎ−２]はサンプリング時刻（ｉ−２）における加速度振幅値であり、ｙ[ｎ]は、サンプリング時間ｉΔｔにおける出力、すなわち補正後の加速度値であり、ｙ[ｎ−１]は、サンプリング時間（ｉ−１）Δｔにおける出力、すなわち補正後の加速度値であり、また、ｙ[ｎ−２]は、サンプリング時間（ｉ−２）Δｔにおける出力、すなわち補正後の加速度値であり、係数ｂ1、係数ｂ2、係数ｂ3、係数ａ2および係数ａ3については予め実験等によって設定された係数である。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の、複数の警報用予測震度算出装置と、中央処理装置とを備え、前記複数の警報用予測震度算出装置と前記中央処理装置とが互いにデータの送受信が可能な地震警報報知システムであって、
前記複数の警報用予測震度算出装置はそれぞれ、
前記中央処理装置との間で各種情報を送受信する装置側通信手段と、
前記算出手段によって算出された前記警報用予測震度Ｉａｐ、前記警報用予測震度Ｉａｐを算出する際に用いられた計測加速度値の計測時刻、および送信元の警報用予測震度算出装置を特定する情報を少なくとも含む警報用予測震度データを、前記装置側通信手段を制御して前記中央処理装置へ送信させる通信制御手段と、を備え、
前記中央処理装置は、
前記複数の警報用予測震度算出装置それぞれとの間で各種情報を送受信するセンタ側通信手段と、
前記センタ側通信手段が受信した警報用予測震度データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶する一つ以上の警報用予測震度データを分析し、その分析結果に基づいて各警報用予測震度算出装置ごとに連絡すべき地震警報を決定する地震警報決定手段と、
前記地震警報内容決定手段によって決定された地震警報を連絡する地震警報連絡手段と、を備えること
を特徴とする地震警報報知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震発生中に地震動の加速度から計測震度の予測値を高精度で算出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震の最中にリアルタイムに地震警報を出す場合、警報有無を判断するための地震動指標で地震動の大きさを計り、基準値（例えば震度５弱相当）を超えたら警報を出す仕組みが考えられる。このときの地震動指標には分かりやすいもの、すなわち普遍性が高いものが求められる。そして、様々にある地震動の強さを表す指標の中でも、最も普遍性が高いものは気象庁震度階級であると考えられる。
【０００３】
この気象庁震度階級は計測震度により決まるものである。なお、計測震度とは、地震動の始まりから終わりまでの加速度波形をもとに、非特許文献１に示された方法に従いフィルタ処理等の計算処理を行うことで算出した値である（例えば、非特許文献１参照。）
また、地震の最中に地震動の大きさを計り、基準値を超えたら地震警報を出す仕組みとして、非特許文献２に例示される５Ｈｚ加速度（上下動、水平合成動、３成分）や、非特許文献３に例示されるリアルタイムＳＩ値、非特許文献４に例示される速度と加速度との積和平均値（ＤＩ値）などによって地震動の大きさを計測し、一定値を超えたら警報を出す仕組みが利用されている。なお、５Ｈｚ加速度を用いる手法については新幹線及び在来線の沿線地震計に適用する例がある。また、リアルタイムＳＩ値を用いる手法については、ガス供給インフラにて使用される例がある。また、ＤＩ値を用いる手法については、特許文献１〜３にも開示されている。
【０００４】
また、地震動のごく最初の部分から最終的な震度に近いもの（ＤＩ値）を予測する仕組みとして、非特許文献５に例示されるＤＩ値の計算方法を地震動の初期の部分にＰＩ値を適用した例がある。なお、ＰＩ値を予測する仕組みについては「新幹線早期地震検知システム」の地震計に使用される例がある。
【特許文献１】特開２０００−２９２５４７号公報
【特許文献２】特開２００１−１４７２７３号公報
【特許文献３】特開２００６−１０６６４号公報
【非特許文献１】平成８年気象庁公示第４号
【非特許文献２】「国鉄における地震警報システム」中村豊、１９８５年、鉄道技術４２−１０、３７１〜３７６頁
【非特許文献３】「インテリジェント地震センサの開発」古川ほか、１９９９、「Ｓａｖｅｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｖｉｅｗ」ｖｏｌ．１７
【非特許文献４】「合理的な地震動強度指標値の検討」中村豊、２００３、土木学会地震工学論文集
【非特許文献５】「実時間逐次処理に適した計測震度相当値の概算方法」功刀卓、青井真、中村洋光、藤原広行、安達繁樹（防災科研）  日本地震学会講演予稿集秋季大会、２００６、１２８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１に開示される技術においては、計測震度を地震終了後にしか算出できず、地震の最中には算出できない。また、計測震度の計算過程が複雑であるため、計測震度を計算する装置には、高性能な、すなわち高価な演算装置と複雑なソフトウェアを搭載する事が要求される。
【０００６】
また、非特許文献２に開示される技術においては、同じ加速度値でもその周波数特性が異なるために、算出した計測震度が気象庁による計測震度との間で誤差が生じるという問題がある。具体的には、±０．３程度の誤差が生じる（非特許文献４参照）。このため、不必要な警報を発生させてしまうおそれがある。
【０００７】
また、非特許文献３に開示される技術においては、非特許文献２に開示される技術よりも気象庁による計測震度に近い特性を持っているために、算出した計測震度と気象庁による計測震度との誤差が非特許文献２に開示される技術を用いた場合よりも小さくなるが、それでも誤差が生じるという問題がある。具体的には、同じＳＩ値でも、±０．３程度の誤差が生じる（非特許文献４参照）。このため、不必要な警報を発生させてしまうおそれがある。
【０００８】
また、非特許文献４に開示される技術においては、気象庁による計測震度に近い特性を持っているが、算出した計測震度と気象庁による計測震度との誤差が生じるという問題がある。具体的には、同じＤＩ値でも、±０．２程度の誤差が生じる（非特許文献４参照）。このため、不必要な警報を発生させてしまうおそれがある。
【０００９】
また、非特許文献５に開示される技術は、ＤＩ値の算出方法を地震動の初動部分に適用して、後の震度を予測することを目指したものであるが、計測震度との相関については研究結果が公表されていない。なお、本技術については、原理上、震度との相関がＤＩ値を用いる場合よりも劣ると考えられ、そのために不必要な警報を多く発生させてしまうおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような不具合に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、地震の終了を待たずに、地震発生中に地震動の加速度から計測震度の予測値をリアルタイムに算出する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る警報用予測震度算出装置によれば、取得手段（５１：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄で用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）が、加速度センサなどによって計測された地震動の上下動の加速度値を取得し、補正手段が、取得手段によって取得された地震動の上下動の加速度値を補正する。そして、算出手段が、計測震度の予測値である警報用予測震度Ｉａｐを、補正手段による補正後の上下動の加速度値について地震波到達からサンプリング時刻（ｉ）までの間の最大値であるＡｆｕ［ｎ］と警報用予測震度Ｉａｐとの間に成立する次の関係式（１）を用いて算出する。
【００１２】
関係式（１）：Ｉａｐ＝２．０αｌｏｇ（Ａｆｕ［ｎ］）＋２．０β＋０．９４
但し、係数αおよび係数βは、回帰分析により予め算出された回帰係数である。
このように構成された本発明の地震震度予測装置によれば、地震の終了を待たずに、地震発生中に計測した地震動の加速度から計測震度の予測値をリアルタイムに算出することができる。
【００１３】
また、警報用予測震度による地震警報は、図５に例示するように、最終的な震度とは若干の誤差を含むものであるが、一方で、図６に例示するように、従来技術と同等の過敏警報発生頻度でありながら、最も早くに警報を出す事ができるものであるため、地震時の安全確保に資することができる。
【００１４】
この場合、請求項２のように、補正手段が、取得手段によって取得された地震動の上下動の加速度値を、バンドパスフィルタを用いて補正することが考えられる。一例を挙げると、補正手段が、地震動の上下動の加速度値を次の関係式（２）を用いて補正するといった具合である（請求項３）。
【００１５】
関係式（２）：ｙ[ｎ]＝ｂ1ｘ[ｎ]＋ｂ2ｘ[ｎ−１]＋ｂ3ｘ[ｎ−２] −ａ2ｙ[ｎ−１] −ａ3ｙ[ｎ−２]
但し、ｘ[ｎ]はサンプリング時刻（ｉ）における加速度振幅値であり、ｘ[ｎ−１]はサンプリング時刻（ｉ−１）における加速度振幅値であり、ｘ[ｎ−２]はサンプリング時刻（ｉ−２）における加速度振幅値であり、ｙ[ｎ]は、サンプリング時間ｉΔｔにおける出力、すなわち補正後の加速度値であり、ｙ[
ｎ−１]は、サンプリング時間（ｉ−１）Δｔにおける出力、すなわち補正後の
加速度値であり、また、ｙ[ｎ−２]は、サンプリング時間（ｉ−２）Δｔにお
ける出力、すなわち補正後の加速度値であり、係数ｂ1、係数ｂ2、係数ｂ3、係数ａ2および係数ａ3については予め実験等によって設定された係数である。
【００１６】
このようにすれば、公示上の方法では、地震波形全体を周波数領域にＦｏｕｒｉｅｒ変換し、所定のフィルタ処理を施した後、Ｆｏｕｒｉｅｒ逆変換により時間領域に地震波形を戻す演算を行っているのに対して、本発明では、地震動の上下動の加速度値をバンドパスフィルタを用いて補正することで、上述の公示上の方法における三つの処理を一つのバンドパスフィルタによる処理で行うことができ、処理に要する時間を短縮することができるとともに、処理装置の負担を軽減することができる。
【００１７】
ところで、上記課題を解決するためになされた請求項４に係る地震警報報知システムは、請求項１〜請求項３の何れかに記載の、複数の警報用予測震度算出装置と、中央処理装置とを備え、前記複数の警報用予測震度算出装置と前記中央処理装置とが互いにデータの送受信が可能である。
【００１８】
このうち複数の警報用予測震度算出装置はそれぞれ、中央処理装置との間で各種情報を送受信する装置側通信手段と、算出手段によって算出された前記警報用予測震度Ｉａｐ、警報用予測震度Ｉａｐを算出する際に用いられた計測加速度値の計測時刻、および送信元の警報用予測震度算出装置を特定する情報を少なくとも含む警報用予測震度データを、装置側通信手段を制御して中央処理装置へ送信させる通信制御手段と、を備える。
【００１９】
一方、中央処理装置は、複数の警報用予測震度算出装置それぞれとの間で各種情報を送受信するセンタ側通信手段と、センタ側通信手段が受信した警報用予測震度データを記憶する記憶手段と、記憶手段が記憶する一つ以上の警報用予測震度データを分析し、その分析結果に基づいて各警報用予測震度算出装置ごとに連絡すべき地震警報を決定する地震警報決定手段と、地震警報内容決定手段によって決定された地震警報を連絡する地震警報連絡手段と、を備える。
【００２０】
このように構成された本発明の地震警報報知システムによれば、中央処理装置が、各地の警報用予測震度算出装置から送信された警報用予測震度を把握するとともに、各地の警報用予測震度算出装置ごとに連絡すべき地震警報を決定して連絡する。このことにより、地震が発生したらリアルタイムにその震度を予測し、必要に応じて各地に地震警報を早期に発令することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態の地震計１の概略構成図である。
【００２２】
［地震計１の構成の説明］
図１に示すように、警報用予測震度算出装置としての地震計１は、加速度センサ１０、Ａ／Ｄ変換部２０、タイマー制御部３０、ＧＰＳ時計４０、信号処理部５０、モード遷移部６０および出力制御部７０、を備える。
【００２３】
加速度センサ１０は地震動の３成分（上下、南北、東西）の加速度を計測し、その計測した加速度値をアナログの信号としてＡ／Ｄ変換部２０へ出力する。
Ａ／Ｄ変換部２０は、加速度センサ１０から出力されたアナログの信号をデジタルの信号に変換するとともに、タイマー制御部３０から出力された時刻情報をタイムスタンプとして信号に付加し、信号処理部５０の通常処理部５１へ出力する。
タイマー制御部３０から出力された時刻情報をタイムスタンプとして信号に付加する。
【００２４】
ＧＰＳ時計４０は、ＧＰＳ衛星（図示省略）からの到来電波をＧＰＳアンテナ（図示省略）により受信し、受信した電波に含まれる時刻情報を抽出する。そして、ＧＰＳ時計４０は、抽出した時刻情報をタイマー制御部３０へ出力する。
【００２５】
タイマー制御部３０は、ＧＰＳ時計４０を制御するとともに、ＧＰＳ時計４０から出力された時刻情報を、Ａ／Ｄ変換部２０、信号処理部５０およびモード遷移部６０へ出力する。
【００２６】
信号処理部５０は、通常処理部５１と、警報用計測震度及び警報用予測震度計算部（以下計算部）５２とを有する。なお、通常処理部５１は取得手段に該当し、計算部５２は補正手段および算出手段に該当する。
【００２７】
このうち通常処理部５１は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路であるＩ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスライン、入力操作からの信号の処理を行なう信号処理回路、計算部５２やタイマー制御部３０などの各部を制御するための信号出力回路等を備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭおよびＲＡＭに記憶された制御プログラムおよびデータにより制御を行なう。ＲＯＭは、プログラム格納領域とデータ記憶領域とを有している。プログラム格納領域には制御プログラムが格納され、データ記憶領域には制御プログラムの動作に必要なデータが格納されている。また、制御プログラムは、ＲＡＭ上にてワークメモリを作業領域とする形で動作する。
【００２８】
このように構成された通常処理部５１は、Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたデジタル変換後の地震動の加速度値を取得し、信号処理部５０内部にて計算部５２へ出力する。
また、計算部５２は、通常処理部５１と同様に、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路であるＩ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスラインなどで構成され、後述する警報用計測震度および警報用予測震度を算出する処理などを実行する。
【００２９】
モード遷移部６０は、不揮発性メモリで構成され、地震が発生してか否かを示すフラグなどの各種データを記憶するのに利用される。なお、このフラグの種類としては、地震が発生していることを示す地震モードのフラグと、地震が発生していないことを示す通常モードのフラグとがある。
【００３０】
出力制御部７０は、通常処理部５１と同様に、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路であるＩ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスラインなどで構成され、信号処理部５０の計算部５２によって算出された警報用計測震度および警報用予測震度を外部に出力する。
【００３１】
［警報用計測震度および警報用予測震度の算出について］
（Ａ）本出願人は、帯域の狭いバンドパスフィルタを重ね合わせ、気象庁定義のフィルタに近い特性をもつ下記の漸化式フィルタ（式１）を作成した。つまり、フィルタ後加速度値ｙ［ｎ］は、地震動を常時観測したときの地震波形の時系列データの加速度振幅値ｘ［ｎ］、以前のサンプリングタイミングでの加速度振幅値ｘ［ｎ−１］、ｘ［ｎ−２］、以前のサンプリングタイミングでのフィルタ後加速度値ｙ［ｎ−１］、ｙ［ｎ−２］をもとに、下記の式（１）により計算できる。なお、式（１）で表されるフィルタの特性を図２に示す。また、この計算は３成分（上下、南北、東西）の加速度値それぞれに対して行われる。
ｙ[ｎ]＝ｂ1ｘ[ｎ]＋ｂ2ｘ[ｎ−１]＋ｂ3ｘ[ｎ−２] −ａ2ｙ[ｎ−１] −ａ3ｙ[ｎ−２]…式（１）
但し、ｘ[ｎ]はサンプリング時刻（ｉ）における加速度振幅値であり、ｘ[ｎ−１]はサンプリング時刻（ｉ−１）における加速度振幅値であり、ｘ[ｎ−２]はサンプリング時刻（ｉ−２）における加速度振幅値であり、ｙ[ｎ]は、サンプリング時間ｉΔｔにおける出力、すなわちフィルタ処理後の加速度値であ
り、ｙ[ｎ−１]は、サンプリング時間（ｉ−１）Δｔにおける出力、すなわち
フィルタ処理後の加速度値であり、また、ｙ[ｎ−２]は、サンプリング時間（ｉ−２）Δｔにおける出力、すなわちフィルタ処理後の加速度値であり、係数ｂ
1、係数ｂ2、係数ｂ3、係数ａ2および係数ａ3については予め実験等によって設定された係数である。
【００３２】
なお、本実施形態では、係数ｂ1は数値「０．０６０８９４２２」に設定され、係数ｂ2は数値「０」に設定され、係数ｂ3は数値「−０．０６０８９４２２」に設定され、係数ａ2は数値「−１．８８６２５９４３」に設定され、係数ａ3は数値「０．８９８５０９６４」に設定される。
【００３３】
（Ｂ）そして、ある時刻（サンプリング時刻）まで求めた３成分（上下、南北、東西）のフィルタ後加速度値ｙ［ｎ］のベクトル合成値ｖ［ｎ］が気象庁公示の計算方法におけるｖ［ｎ］と同様と考えれば、ｖ［ｎ］をもとに計測震度Ｉａを求める手順は、公示の手順に準拠する事ができる。すなわち、ｖ［ｎ］を降順に並べ替え、最大値から３０番目（１００Ｈｚサンプリングの場合）となるｖ［ｎ］をａｍａｘとし、次の式（２）により計測震度Ｉａを求めることができる。
Ｉａ＝２．０ｌｏｇ（ａｍａｘ）＋０．９４…式（２）
なお、図３は、警報用予測震度と計測震度とを比較した結果を示す説明図（１）である。なお、公示どおりの方法で計算した計測震度Ｉｊｍａと区別するため、本件の手法により算出する計測震度を「警報用計測震度」と呼ぶことにする。図３が示すように、過去の地震（５４０３地震波形、マグニチュード６．０以上）について、この方法で計算した警報用計測震度Ｉと計測震度Ｉｊｍａとを比較した結果から、両者の差の平均値は０．０８３、標準偏差は０．０５８であることが判る。計測震度の実効桁数は小数点第２位であるから、警報用計測震度は必要十分な精度で計測震度を再現していることが判る。
【００３４】
（Ｃ）ところで、地震動の最初の部分はＰ波であり、Ｐ波では水平動より上下動が卓越する事は良く知られている。このことから、本出願人は、地震動の最初の部分から最終的な震度を予測するには、上下動に着目するのが良いと考え、上下動の最大値から最終的な計測震度を予測するための相関式を作成した。すなわち、３成分の加速度値について、警報用計測震度フィルタ処理し、そのうちの上下動加速度の最大値（以下Ａｆｕ）を説明変数（ｘ）とし、３成分合成値に０．３秒ルールを適用した後の最大値ａｍａｘをｙとして、累乗近似による回帰係数を求め（図４参照）、この回帰係数と式（２）をもとに式（３）を作成した。式（３）は、Ａｆｕ［ｎ］の最大値から震度相当値を算出する式であるが、Ａｆｕ［ｎ］を任意の時刻に拡張することで、計測震度の予測値Ｉａｐ（以下「警報用予測震度」と呼ぶ）を算出する式となる。
Ｉａｐ＝２．０αｌｏｇ（Ａｆｕ［ｎ］）＋２．０β＋０．９４…式（３）
但し、係数αおよび係数βは、回帰分析により算出された回帰係数であり、上下動加速度Ａｆｕ［ｎ］は、サンプリング時刻ｉにおける３成分の加速度値について警報用計測震度フィルタ処理を行った場合の上下動加速度である。なお、本実施形態では、係数αは数値「０．９９３１」に設定され、係数βは数値「０．３４５６」に設定される。
【００３５】
（Ｄ）なお、地震の警報を報知するタイミングを早めるためには、どのような指標であっても、閾値さえ下げればよいが、その一方で、被害が発生せず、結果として不要となる警報（以下空振り警報）を増やすことになる。したがって、警報の早期性の面で地震警報の判断指標間の優劣を考えるときには、空振り警報の発生頻度が同程度となる閾値を設定し、その閾値で警報が必要となる地震に対する警報の早期性を検討すべきである。そこで、鉄道の沿線地震計による地震警報の指標として長年使用されてきた５Ｈｚ加速度４０ｇａｌでの空振り警報頻度と同レベルになるよう、警報用予測震度による地震警報の閾値を設定した。なお、図５は、警報用予測震度による地震警報の早さを示した説明図であり、グラフ上の左上に張り出すような形になるほど、早いタイミングで警報が出る事を示している。参考として、既存技術である５Ｈｚ加速度、リアルタイムＳＩ値（非特許文献２参照）、ＰＩ値（非特許文献３を基づいて推察した方法で算出）についても警報用予測震度と同様の解析を行った。このことから、警報用予測震度は既存技術と比較しても警報をより早期に報知可能な指標であることが判る。
【００３６】
［警報用予測震度算出処理の説明］
次に、地震計１の信号処理部５０が実行する警報用予測震度算出処理を、図７のフローチャートを参照して説明する。この処理は、地震計１が通電状態にある際に実行される。
【００３７】
まず、地震動の加速度値を取得する（Ｓ１０５）。具体的には、加速度センサ１０が、３成分（上下、南北、東西）の加速度値を常時計測しており、Ａ／Ｄ変換部２０が、その計測された加速度値をデジタル変換している。そして、信号処理部５０の通常処理部５１が、Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたデジタル変換後の地震動の加速度値を取得し、信号処理部５０内部にて計算部５２へ出力する。
【００３８】
続いて、信号処理部５０の計算部５２が、上述の式（１）を用いて、入力された加速度値に対して加速度波形フィルタ処理を実行する（Ｓ１１０）。この処理によってフィルタ処理後の加速度値が算出される。
【００３９】
続いて、計算部５２が、上述の式（２）および式（３）を用いて、各サンプルでの警報用計測震度Ｉａおよび警報用予測震度Ｉａｐを算出する（Ｓ１１５）。
続いて、通常処理部５１が、モード遷移部６０が記憶するフラグを参照して、通常状態を示す通常モードであるか否かを判断する（Ｓ１２０）。現在、通常モードであると判断された場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１０５にて計測された加速度値が基準値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１２５）。なお、基準値については過去の地震に関する分析結果に基づいて予め設定されている。加速度値が基準値よりも大きいと判断された場合には（Ｓ１２５：ＹＥＳ）、地震発生中と判断してモード遷移部６０が記憶するフラグを通常モードから地震モードへ変更し（Ｓ１３０）、Ｓ１０５に戻り、一方、加速度の値が基準値以下であると判断された場合には（Ｓ１２５：ＮＯ）、そのままＳ１０５に戻る。
【００４０】
一方、現在、通常モードではなく地震モードであると判断された場合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、通常処理部５１が、警報用予測震度Ｉａｐが基準値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１３５）。なお、基準値については過去の地震に関する分析結果に基づいて予め設定されている。警報用予測震度Ｉａｐが基準値よりも大きいと判断された場合には（Ｓ１３５：ＹＥＳ）、通常処理部５１が、出力制御部７０を制御して早期警報を発信させ（Ｓ１４０）、Ｓ１４５に移行する。一方、警報用予測震度Ｉａｐが基準値以下であると判断された場合には（Ｓ１３５：ＮＯ）、そのままＳ１４５に移行する。
【００４１】
続いて、通常処理部５１が、警報用計測震度Ｉａが基準値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１４５）。なお、基準値については過去の地震に関する分析結果に基づいて予め設定されている。警報用計測震度Ｉａが基準値よりも大きいと判断された場合には（Ｓ１４５：ＹＥＳ）、通常処理部５１が、出力制御部７０を制御して震度警報を発信させ（Ｓ１５０）、Ｓ１５５に移行する。一方、警報用計測震度Ｉａが基準値以下であると判断された場合には（Ｓ１４５：ＮＯ）、そのままＳ１５５に移行する。
【００４２】
続いて、通常処理部５１が、Ｓ１０５にて計測された加速度値が基準値よりも小さいか否かを判断する（Ｓ１５５）。なお、基準値については過去の地震に関する分析結果に基づいて予め設定されている。加速度値が基準値よりも小さいと判断された場合には（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、通常処理部５１が、地震が終了したと判断してモード遷移部６０が記憶するフラグを地震モードから通常モードへ変更し（Ｓ１６０）、Ｓ１０５に戻る。一方、加速度値が基準値以上であると判断された場合には（Ｓ１５５：ＮＯ）、そのままＳ１０５に戻る。
【００４３】
［第一実施形態の効果］
（１）このように第一実施形態の地震計１によれば、計測された地震動の加速度値を補正し、警報用計測震度Ｉａを、上述の式（２）を用いて算出するとともに、計測震度の予測値である警報用予測震度Ｉａｐを、補正後の加速度値Ａｆｕ［ｎ］と警報用予測震度Ｉａｐとの間に成立する上述の式（３）を用いて算出する。したがって、地震の終了を待たずに、地震発生中に計測した地震動の加速度から計測震度の予測値をリアルタイムに算出することができる。
【００４４】
また、警報用計測震度は、図４に例示するように、地震動終息後は計測震度にほぼ一致するので、計測震度と地震被害との相関が高くかつ極めて早期性が要求される分野へ迅速で正確な警報を提供するという効果がある。
【００４５】
さらに、どの既存技術よりもはるかに計算処理が簡易であるため、計算装置に搭載する演算装置を安価なものですませることができ、またソフトウェア開発にかかる手間すなわち開発費も安価にすることができる。これにより、計測震度とほぼ同等の地震動指標を得るための設備投資費を安価に済ませることができる。
【００４６】
また、警報用予測震度による地震警報は、図５に例示するように、最終的な震度とは若干の誤差を含むものであるが、一方で、図６に例示するように、従来技術と同等の過敏警報発生頻度でありながら、最も早くに警報を出す事ができるものであるため、地震時の安全確保に資することができる。
【００４７】
（２）また、第一実施形態の地震計１によれば、地震動の上下動の加速度値を上述の式（１）のバンドパスフィルタを用いて補正する。このことにより、公示上の方法では、地震波形全体を周波数領域にＦｏｕｒｉｅｒ変換し、所定のフィルタ処理を施した後、Ｆｏｕｒｉｅｒ逆変換により時間領域に地震波形を戻す演算を行っているのに対して、地震動の上下動の加速度値をバンドパスフィルタを用いて補正することで、上述の公示上の方法における三つの処理を一つのバンドパスフィルタによる処理で行うことができ、処理に要する時間を短縮することができるとともに、処理装置の負担を軽減することができる。
【００４８】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように様々な態様にて実施することが可能である。
【００４９】
（１）図１０（ａ）に例示するように、本発明を、複数の地震計１と、中央処理装置３とを備え、複数の地震計１と中央処理装置３とが互いにデータの送受信が可能な地震警報報知システム１００として実現してもよい。具体的には、地震計１はそれぞれ、中央処理装置３との間で各種情報を送受信する装置側通信手段と、警報用予測震度Ｉａｐ、警報用予測震度Ｉａｐを算出する際に用いられた加速度値の計測時刻、および送信元の地震計１を特定する情報を少なくとも含む警報用予測震度データを、装置側通信手段を制御して中央処理装置３へ送信させる通信制御手段と、を備える。一方、中央処理装置３は、複数の地震計１それぞれとの間で各種情報を送受信するセンタ側通信手段と、センタ側通信手段が受信した警報用予測震度データを記憶する記憶手段と、記憶手段が記憶する一つ以上の警報用予測震度データを分析し、その分析結果に基づいて各地震計１ごとに連絡すべき地震警報を決定する地震警報決定手段と、地震警報内容決定手段によって決定された地震警報を連絡する地震警報連絡手段と、を備える。
【００５０】
この場合、地震警報決定手段は、計測震度に応じて地震警報としての安全確認手続を決定する。一例を挙げると、図１０（ｂ）に例示するように、計測震度が「０．０〜３．９」である場合には、安全確認手続として「規制なし」を決定し、計測震度が「４．０〜４．４」である場合には、安全確認手続として「徐行運転」を決定し、計測震度が「４．５〜４．９」である場合には、安全確認手続として「部分地上巡回」を決定し、計測震度が「５．０〜５．４」である場合には、安全確認手続として「全線地上巡回および部分構造物点検」を決定し、計測震度が「５．５〜」である場合には、安全確認手続として「全線地上巡回および構造物点検」を決定するといった具合である。
【００５１】
このようにすれば、中央処理装置３が、各地の地震計１から送信された警報用予測震度を把握するとともに、各地の地震計１ごとに連絡すべき地震警報としての安全確認手続を決定して連絡する。このことにより、地震が発生したらリアルタイムにその震度を予測し、必要に応じて各地に安全確認手続を早期に発令することできる。
【００５２】
（２）上記実施形態では、地震動の加速度値に対してデジタル変換時に時刻情報を付加する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部２０が、加速度センサ１０から出力されたアナログの信号をデジタルの信号に変換するとともに、タイマー制御部３０から出力された時刻情報をタイムスタンプとして信号に付加し、信号処理部５０の通常処理部５１へ出力する。すなわち、地震動の加速度値に対してデジタル変換時に時刻情報を付加する。これに対して、デジタル変換後の地震動の加速度値に対して時刻情報を付加するようにしてもよい。一例を挙げると、通常処理部５１が、Ａ／Ｄ変換部２０から出力されたデジタル変換後の地震動の加速度値を取得し、その取得したデジタル変換後の地震動の加速度値に対して時刻情報を付加して計算部５２へ出力するといった具合である。また、通常処理部５１ではなく、計算部５２がデジタル変換後の地震動の加速度値に対して時刻情報を付加するようにしてもよい。
［第二実施形態］
図８は、第二実施形態の地震計２の概略構成図である。
【００５３】
［地震計２の構成の説明］
図８に示すように、警報用予測震度算出装置としての地震計２は、加速度センサ１０、Ａ／Ｄ変換部２０、タイマー制御部３０、ＧＰＳ時計４０、信号処理部８０、モード遷移部６０および出力制御部７０、を備える。なお、加速度センサ１０、Ａ／Ｄ変換部２０、タイマー制御部３０、ＧＰＳ時計４０、モード遷移部６０および出力制御部７０については、第一実施形態の地震計１が備える各構成と同一であるので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００５４】
信号処理部８０は、通常処理部５１と、計算部５２と、従来各種指標計算部８１とを有する。なお、通常処理部５１および計算部５２については、第一実施形態の地震計１が備える各構成と同一であるので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００５５】
従来各種指標計算部８１は、上述の非特許文献２〜４に開示される手法により、５Ｈｚ加速度（上下動、水平合成動、３成分）や、リアルタイムＳＩ値、速度と加速度との積和平均値（ＤＩ値）などによって地震動の大きさを計測する。
【００５６】
［警報用予測震度算出処理の説明］
次に、地震計２の信号処理部８０が実行する警報用予測震度算出処理を、図９のフローチャートを参照して説明する。この処理は、地震計２が通電状態にある際に実行される。
【００５７】
本処理が、地震計１の信号処理部５０が実行する警報用予測震度算出処理と異なる点は、Ｓ１１５を実行した後にＳ２１０を実行する点、およびＳ１５０を実行したときに肯定判定がなされた場合にＳ２２０およびＳ２３０を実行する点である。以下、順に説明する。
【００５８】
まず、Ｓ２１０では、従来各種指標計算部８１が、上述の非特許文献２〜４に開示される手法により、５Ｈｚ加速度（上下動、水平合成動、３成分）や、リアルタイムＳＩ値、速度と加速度との積和平均値（ＤＩ値）などによって地震動の大きさを計測する。
【００５９】
また、Ｓ２２０では、通常処理部５１が、従来の各種指標が基準値よりも大きいか否かを判断する。なお、基準値については過去の地震に関する分析結果に基づいて予め設定されている。従来の各種指標が基準値よりも大きいと判断された場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、通常処理部５１が、出力制御部７０を制御して震度警報を発信させ（Ｓ２３０）、Ｓ１５５に移行する。一方、従来の各種指標が基準値以下であると判断された場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、そのままＳ１５５に移行する。
【００６０】
［第二実施形態の効果］
このように第二実施形態の地震計２によれば、従来の各種指標によっても震度警報を発生させる必要性を判断するので、地震発生時における警報発生の精度を高めることができる。
【００６１】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように様々な態様にて実施することが可能である。
【００６２】
（１）本発明を、複数の地震計２と、中央処理装置３とを備え、複数の地震計１と中央処理装置３とが互いにデータの送受信が可能な地震警報報知システム１００として実現してもよい。具体的には、図１０（ａ）に例示する地震警報報知システム１００において、地震計１の代わりに地震計２を設置する。
【００６３】
このようにすれば、中央処理装置３が、各地の地震計２から送信された警報用予測震度を把握するとともに、各地の地震計２ごとに連絡すべき地震警報としての安全確認手続を決定して連絡する。このことにより、地震が発生したらリアルタイムにその震度を予測し、必要に応じて各地に安全確認手続を早期に発令することできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第一実施形態の地震計の概略構成図である。
【図２】加速度値を補正する際に用いるフィルタの特性を示す説明図である。
【図３】警報用予測震度と計測震度とを比較した結果を示す説明図（１）である。
【図４】０．３秒ルール適用後の３Ｄ最大値ｙ[ｇａｌ]（最終時刻）とＩＩＲ後の上下動加速度の最大値Ａｆｕ[ｇａｌ]（最大時刻）との相関関係を示す説明図である。
【図５】警報用予測震度と計測震度とを比較した結果を示す説明図（２）である。
【図６】指標別の警報タイミングを比較した結果を示す説明図である。
【図７】第一実施形態の地震計が実行する警報用予測震度算出処理を説明するフローチャートである。
【図８】第二実施形態の地震計の概略構成図である。
【図９】第二実施形態の地震計が実行する警報用予測震度算出処理を説明するフローチャートである。
【図１０】（ａ）地震警報システムの概略構成図であり、（ｂ）は計測震度と安全確認手続との対応関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，２…地震計、３…中央処理装置、１０…加速度センサ、２０…Ａ／Ｄ変換部、３０…タイマー制御部、４０…ＧＰＳ時計、５０，８０…信号処理部、５１…通常処理部、５２…警報用計測震度及び警報用予測震度計算部、６０…モード遷移部、７０…出力制御部、８０…信号処理部、８１…従来各種指標計算部、１００…地震警報報知システム
【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】
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【図９】
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【図６】
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【図１０】
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