2000.5.19,第二回土木学会リアルタイム地震防災システムシンポジウムで講演

世界最初の実用 P 波警報システム｢ユレダス｣の現状と将来
中村豊

正会員 工博 （株）システムアンドデータリサーチ （〒186-0003 東京都国立市富士見台 3-25-3）

現在、警報システムの防災上の重要性は広く認識されており、近年の大規模災害を伴う地震の連続的な発生は、各国において高度なリアルタイム地震防災システムの急速な普及を促進する可能性がある。
日本では、阪神震災後の防災関連システムの構築や研究はようやく一段落した感があるが、大震災直後のシステム構築ラッシュにおいては、目的や対象が明確でないままにシステム構築が推進されたものも少なくない。P 波警報システム「ユレダス」は高速走行する新幹線の地震時安全性を少しでも向上させるものとして 16 年前に登場し、8 年前から新幹線で実用されている。ユレダスの機能は鉄道に限らずさまざまな分野で活用できるものと期待されている。ここでは、ユレダスの現状と将来について述べる。
Key Words: real-time, monitoring system, early warning system, p-wave alarm, destructiveness, magnitude,focal location, Vulnerability, earthquake disaster prevention

１．

はじめにて高度なリアルタイム地震防災システムの急速な普及を促進する可能性がある。

1985 年ミチョアカン地震（メキシコ）、1989 年ロ

日本では、阪神震災後の防災関連システムの構築やマプリエタ地震（USA）、1994 年ノースリッジ地震研究はようやく一段落した。大震災直後のシステム構（USA）、1995 年兵庫県南部地震（日本）などが契機

築ラッシュにおいては、目的や対象が明確でないままとなって、リアルタイム地震防災の有効性が主張されにシステム構築が推進されたものも少なくない。

始め、リアルタイム地震防災は次第に世界の注目を集

ここでは、明確な目的と対象をもって開発された世めるところとなっている。もちろん、基本的なハード界で唯一の実用 P 波警報システム「ユレダス」の現状の対策がなければ、リアルタイム防災の効果は限定的と将来について概説する。

なものとなる。リアルタイム警報システムは、あくま
でも予期せぬ緊急事態に対処するもので、警報や情報

２．ユレダス小史に基づいた臨機応変、柔軟な対応が要求される。
リアルタイム地震防災システムの初期段階のもの

鉄道の場合、鉄道旅客の地震時の安全性を確保するである地震警報システムは日本ではかなり普及してという明確な目的のもとに、各種の警報地震計の開発いる。特にエレベータの地震警報システムは、1978と設置が行われてきた。特に、高速で走行する新幹線

年宮城県沖地震の際のエレベータ事故をきっかけにの場合、地震時の影響は在来線の比ではなく、新たな普及した。こうした地震警報システムは、ほかの地震警報システムを開発設置することが、1964 年新潟地国ではそれほど普及していない。しかし、現在、警報震を契機に真剣に検討されていた。1965 年 4 月 20 日

システムの防災上の重要性は広く認識されており、昨に発生した大井川河口地震（M6.1）は、開業間もない年の大規模災害を伴う地震の連続的な発生（1999 年 8

東海道新幹線に思わぬ被害を与えた。これが直接の契月 17 日トルココジャエリ地震、1999 年 9 月 21 日台機となって、ほぼ 20km 毎の東海道新幹線の沿線変電

湾集集地震、1999 年 10 月メキシコプエブラ地震、所に警報地震計を設置して、地震を検知すると自動的

1999 年 11 月トルコドゥズジェ地震）は、各国においに列車へのき電を停止して非常ブレーキを懸けさせるシステムが構築された。これがリアルタイム地震防東北新幹線のために研究を開始した新しい警報シ災のはしりといえば言えるかも知れない。その後、東ステムの開発は、新しい考え方を導入して 1983 年「ユ北新幹線開業に向けて新しい地震警報システムの研レダス」として結実した。その後何年もの試験観測と究開発が 1970 年代後半から始められたが、1984 年開改良を重ねて、1992 年から東海道新幹線の地震時安業には間に合わず概念だけを取り入れて構築した早全性を向上させるものとして稼働を始めている（図期警報システム「海岸線検知システム」がとりあえず２）。東海道新幹線のユレダスの警報・情報は 1997 年導入されている（図１）。これは、大地震の発生地域から在来線でも利用されている。に近接する太平洋沿岸で地震を検知し内陸を走る新ユレダスは当初、新幹線への適用を考えて開発研究

幹線に警報を発するもので、地震を S 波以後の大きなが始められたが、最終的には一般に適用可能なシステ地震動で検知していた。

ムとして完成している。

図 １ 海岸線検知システム（当初）Tokaido Shinkansen UrEDAS since 1992
San’yo Shinkansen UrEDAS since 1996
Tohoku- Joetsu- NaganoShinkansens Compact UrEDAS since 1998
Niigata
Sendai
NagoyaHakataHiroshima

OsakaTokyo

図 ２ 日本おけるユレダスの分布

1995 年兵庫県南部地震の後、1996 年 11 月には山３．リアルタイム地震防災システムの考え方

陽新幹線を対象にしたユレダスシステムが稼働し始めている。さらに、この地震を契機に、P 波警報発令

地震被害は、地震外力が地盤や構造物のもつ耐力をを検知後３秒から１秒程度に迅速化した新しい警報上回ったときに発生する。構造物を耐震的にすること手法を開発（1998 年）し、コンパクトユレダスの機は地震災害軽減の基本である。しかし、想定を上回る能として採用され組み込まれている。

地震力に襲われる可能性は少なくなく、また、経年劣東北新幹線などの海岸線検知システムや沿線警報化による耐力の低下も考慮しなくてはならない。

地震計の更新システムとして、新しい P 波警報機能の災害を防止する、ないしは、発生した災害の影響を可能性を持った「コンパクトユレダス」が採用され、最小限に抑える、ということは安全で快適な社会生活

1997 年に設置された。１年有余の観測データ収集とを維持する上での基本的な要請である。発生した被害調整を経て、1998 年 11 月から新しい P 波警報機能がに迅速に対応し、影響を最小限度に抑えるためには、組み込まれて稼働している（図３）。このシステムは、常に地震外力の大きさを監視しておく必要がある。

海岸線のみならず東北新幹線、上越新幹線、長野新幹

すなわち、地震外力を監視し、適切に事前調査され線の線路沿線や日本海側海岸線にも設置され、地震をた地震耐力と比較対照の上、その危険度を評価して、より早く検知し、警報する体制が出来上がっている。

災害対応のための人的資源や物的資源を集中的に投入

ユレダスやコンパクトユレダスは、本来の汎用警報する箇所を的確に推測する。この推測結果を実際の被機能を活かして鉄道以外の分野へ適用範囲を拡大し害状況により適宜修正しながら、合理的な対応を進めつつある。ユレダスを津波警報システムに利用するアていく、というのが発災時の対応シナリオとなる。

イデアは開発当初からあったが、実現するには至らな

この迅速な対応を支援するものがリアルタイム地震かった。しかし、それも間もなく実現する。この野心

防災システムであり、地震動を監視する警報システム的なシステムが多くの沿岸自治体で採用され、津波災と発災前の事前調査システムおよびこれらのデータを害の軽減に貢献することを期待している。

リアルタイムに統合して危険性を評価する統合評価システムとからなる。さらに付け加えるならば、発生しである。むしろこのシステムの警報対象は一般市民でている被害状況を確認する被害確認システムがある。

あるといってもいいくらいである。その警報はラジこれらのシステムのリアルタイム性を現象が生じてオ・テレビなどの放送メディアを通じて、または、スいる時刻との差で表現すれば次のようになる。警報シピーカシステムなどによるサイレンや音声によって伝ステムは、1 秒〜3 秒の遅れ、調査システムは当面リアえられる。一般市民を警報対象としているだけに、警ルタイム性の必要がない、統合評価システムは５分程報を受けた後の行動についてはポスター、訓練などに度、被害確認システムは１時間程度が目安となろう。

より周知徹底が図られている。

調査システムは機能的には被害確認システムと同一であり、将来的には、リアルタイム健全度監視システム

４．ユレダスの機能概要へ発展するものと考えられる。このシステムは、地震による損壊を急速に健全度が失われる現象として捉

ユレダスは、一点三方向成分の地震動情報を用いえ、より迅速な対応を可能にするものと期待される。て、地震の監視を行い、被害をもたらす可能性があるセンサーを多用する地震動監視、健全度監視システ

地震に対して、P 波検知後いち早く警報を発令する。

ムを現実のものにするためには、センサーの小型化、これにより、迅速な対応を行わせ、被害の軽減を図る

低廉化が不可欠であるが、将来的には衛星画像などをというものである。このユレダスは警報対象地域が地用いた全く新しい監視方法の開発も考えられる。

震検知点を中心に半径 200km 程度と広く、場合によっ将来的には、地震動監視と耐力（健全度）監視がそては地震動より先に警報が到達することがある。

れぞれリアルタイムに行われ、迅速な警報とともに、これに対して、自分を中心にした半径 20km 以下の的確な被害予測や緊急対応のための情報が時々刻々必地域にしか警報を出せないが迅速な警報を実現したコ要箇所に伝達されるなど、生命体のように社会全体がンパクトユレダスがある。検知から警報発令までの時有機的に結合して外乱に対処するようになっていくも間は、ユレダスで３秒〜４秒、コンパクトユレダスでのと想像される。さらに、生きているかのように外力１秒程度、となっている。に反応したり部材を自律的に再生したりする構造物の出現も将来的には期待される。

ユレダスは、表層地盤の特性を除去するため、岩盤中にトンネルを掘り込み、その中に設置される。ユレ

遠い将来の地震防災体制はさておき、最近、耐震的

ダスは検知した地震のマグニチュード、位置、深さなでない建物が地震に直撃され、崩壊する例は枚挙に暇

どを P 波検知後 3 秒で推定し、１秒以内に危険地域をがない。パンケーキ状に崩壊した建物に閉じ込められ判定した後、必要地域に警報を発令する。

た生存者を救出する光景が大きな地震の度に繰り返さ一方、コンパクトユレダスは検知した地震動の危険れる。しかし、わずかな空間を確保できる避難シェル性を判断してその周辺に警報を発令する。コンパクト

ターのようなものを各建物各階に設置して、地震時にユレダスは、設置される地点の表層地質の影響を考慮そこに避難させることができれば、人的被害を大幅にして警報しきい値が決められるため、設置のための条低減できるに違いない。つまり事前の周到な準備が前

件は在来型ユレダスに比して緩やかで、概ねどのよう提になるが、目的と対象が明らかで、警報後のとるべな場所にも設置できる。監視している地震動の危険性

き行動が明確であるならば、一般市民に対する地震警（DI、Damage Intensity、後述）の最大値（DI 値）は報は非常に有効に機能するものと期待される。

計測震度と極めて相関が高い。計測震度が地震が終了

また、構造物が破壊されなくても強い地震動に翻弄した後でないと算定できないのに対して、DI はリアルされて機能が果たせなくなり不測の事態を惹き起こすタイム計測が可能という特長がある。このため、DI の可能性がある。こうした二次災害を防止する目的から変動を時々刻々監視して、P 波部分の DI の最大値（PIも地震警報は有効である。

値）が基準値を超過すれば直ちに警報を発令すること

メキシコでは、近い将来の襲来がおそれられているができるという特長を持っている。なお、地震動が継ゲレロ地震の猛威からメキシコシティーを守るための続する間、加害性の再評価を連続して行い、必要に応警報システム SAS が 1991 年から稼働している。これじて改めて警報を発することができる。このため、たは、アカプルコを中心に 12 個の強震地震計ネットワーとえ P 波部分で被害地震を見逃したとしても、主要動クを太平洋沿岸に直線状に 20km 間隔で配置して、強の開始部分で確度の高い警報を出すことができる。こ震動を検知するとメキシコシティーに対して警報発令の場合の警報タイミングは従来警報と同等だが、そのするというものである。このシステムの特徴は、警報確度ははるかに高い。あわせて通常の加速度警報も発の対象が自動機器だけではなく、一般市民を含むこと令することができる。主要動到来後には、DI 値がリア

ルタイム計測されており、被害との対応関係がよい DI値を用いて的確な対応を進めることが可能となる。

５．地震動の危険性（発災強度 DI）
地震動の危険性指標 DI は地震動の加害性の変動を、mkine（＝cm/s/1000）をぞれ、Gal（＝cm/s2）
採用している。K-net のデータを用いて得た、DI値と計測震度 Ijma の関係を図４に示す。これによると、両者の相関は極めて高いことがわかる。
６．阪神大震災以降の取り組みリアルタイムに把握するために考え出されたものである。地震動が作用する物体に対してなす仕事の単位時コンビニなどで記録された阪神大震災発生時の映像

間当たりの大きさは、物体に注入されうる単位時間当をみると、P 波到着後数秒で大きな振動が始まっていたりのエネルギーの大きさを表し、発災の危険性を表る。したがって、ユレダスが震源地にあったとしても現していると考えられる。地盤や構造物の固有振動数

警報と同時に大きく揺れ始めることになり、その効果を F とし増幅倍率を A とした場合に、F2/A で定義されはほとんどなかったものと考えられる。そこで、少しる K 値と被害の相関が良いことは、この考えを支持しでも早く警報が出せるように直下で地震が発生したよている。

うな場合でも対処できるような新しいコンパクトユレ

DI とは、地震動が作用する物体に地震動がする仕事ダスを開発した。コンパクトユレダスは、1997 年に JR率（パワー）を物体の質量で除した量を常用対数表示

東日本に計 56 台導入された。地震記録を収集して、Pしたもので、以下のように定義される。DI の最大値で波警報が出せるように調整が行なわれた。P 波警報機

ある DI 値が大きい地震動は破壊力が大きいと判断で能は 1998 年 11 月から東北新幹線・上越新幹線・長野きる（DI 関連技術は SDR にて特許申請中）。すなわち、新幹線で実用に供されている（図３）。
コンパクトユレダスは、1998 年、営団地下鉄に 6 台

DI ＝ log10 (地震慣性力×応答変位÷変位時間÷質量)

導入されており、P 波警報機能の調整が進んでいる。

＝ log10 (応答加速度ﾍﾞｸﾄﾙ・応答速度ﾍﾞｸﾄﾙ）

ユレダスを津波警報システムの中心システムとして利用しようとする試みも進んでいる。ユレダスを用いここで、演算子「・」は内積を意味する。

た津波警報システムの試みは海岸に面した多くの自治

ここでは、加速度および速度の単位として、それ体で進められるものと期待している。

7DI(Imaichi)
DI(Akune)
DI(Ito)65DI4321001234Ijma

図４ DI と計測震度の関係

5671999 年 8 月 18 日のトルコ・コジャエリ地震の前のに基づき、それぞれの機関で的確で迅速に発令し、地6 月に、ボアジチ大学カンディリ地震研究所（KOERI）

震後の正確な情報については速やかに気象庁が提供しを訪問した際、イスタンブールを襲うかも知れない地て地震後の対応を迅速で的確なものとするというのが震を監視するため、ユレダスを用いた共同研究の可能理想的な姿と考えられる。地方行政機関や企業による性について協議した。具体化する前に、コジャエリ地

地震発生時の緊急対応と地震直後の気象庁などによる震が先に発生してしまったが、コジャエリ地震は想定広域的な情報提供がうまく連携すれば、地震後の対応していたものではなく、想定地震の発生については未も合理的に行うことができ、防災意識を向上させる上だにその危険性が消えておらず監視する必要性があるからも喜ばしいことである。との見解が示された。そこで、手持ちのユレダスをイ

気象庁は、地震に関してリアルタイム警報サービス

スタンブールまで運び、KOERI に設置して、SDR-の実現をめざすのではなく、地震終了後速やかにそのKOERI 共同観測を開始した。このユレダスは、調整が地震の正確な情報を広く伝えることに専念してもらい完了していないものの、概ね順調に稼働し、最大余震たいものである。など、頻発する余震活動を的確に捕捉して、位置とマグニチュードを表示しつづけている。
そのほか、メキシコシティーにも 9 月の地震後 11

なお、情報伝達の方法として、現在では各種放送メディア、各種通信手段、インターネットほかさまざまなものが考えられる。

月に CIRES (SAS の運営主体)と協力してユレダスを設置し、SDR-CIRES 共同観測を開始した。現在、調８．おわりに整に使う地震波形データの収集を行っているところである。アメリカや日本国内でもいくつかの研究機関がSDR と共同研究を始める計画が進んでいる。

地震動の初動で警報を出すユレダスは、地震予知が不可能な現時点における究極の地震警報システムであると言える。しかし、迅速な警報も事前の準備が無け

７．気象情報システムと地震防災システムの比較れば、防災効果を十分に発揮することができない。

リアルタイム地震防災システムが、ほかの災害情報

知情報の精度を向上させるとともに、ユレダスとしてシステムと大きく異なるのは、リアルタイム性の違いどのような情報を発信すべきか、どのような分野でどである。気象情報システムの場合、分秒を争うほどののような利用方法があるのか、などを実際に即して検リアルタイム性は不要であり、１時間程度の相違は通討していきたいと考えている。

今後、ユレダスのパイオニアとして、ユレダスの検常何の問題もない。しかし、地震防災システムにとって必要なリアルタイム性は、警報を扱う場合には秒を参考文献

争うものであり、地震直後の情報を扱う場合には分を

１）中村：総合地震防災システムの研究。土木学会論単位とするものである。実際に被害が発生した地震で文集 I、No.531/I-34、1996-1

あっても、直ちには被害箇所がわかるわけではないの

２）Yutaka NAKAMURA: A New Concept for the

で、事前の調査データに基づく的確な被害予測情報

Earthquake Vulnerability Estimation and its

は、迅速な人命救助などには欠かす事ができない重要

Application to the Early Warning System,な情報である。これには分単位で提供される正確な地

EWC98, September 7-11, Potsdam, Germany.

震情報が不可欠となる。
気象の情報や警報が広域の観測情報に基づいて提供されるのに対して、地震防災のための警報や情報は、比較的局部的な情報に基づいて提供される。地震警報
は秒を争うものであり、局部的な情報に基づいて、それぞれの場所、機関で、迅速な警報を出す必要があるのである。
しかし、地震動が収まった後、迅速に被害状況の把握、復旧、救助などを行うためには、広域での正確な情報が不可欠となる。こうした情報を提供できるのは国家機関しかなく、気象庁などがその役割を担うことになる。すなわち、地震警報については局部的な情報

３）http://www.jreast.co.jp/news/nr/nr068/index.ht
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