Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
果は体感ですぐ判り、悪ければクレームとして明らかになる。しかしながら防火安全対策は、対策効果が実感できないし、善し悪しがわかった時点では手遅れになる。例えば、住宅で内装材を不燃にした場合あるいは煙感知器を設置した場合、火災時にはどのような差違となるのか、目で見て判るようなツールとしてVR技術を採用している。一般の人にわかりやすいCGを含む入出力とPC上で稼働する簡易なシステムは、VRの今後の応用を考える上で貴重な試みである。

## (3) 教育・訓練のツールとしての利用（図4）

先に述べたように、VR技術は、軍隊のトレーニングやパイロットの操縦訓練等、危険を伴う、あるいは現実では失敗が許されない状況の再現に利用されてきた。防火安全において、消防隊の訓練はVRの格好の応用対象である。米国の消防庁USFA (U.S.Fire Administration) 消防学校NFA (National Fire Academy)では、非常事態の意志決定を訓練する課程において、VRを教材として用いている。筆者らは、現地で本システムを見学する機会を得たが、オペレーターがVRで作成した火災性状の状況を複数の

図４ 米国消防学校でのVRを用いた火災対応机上訓練風景

教室で時々刻々投影し、それを見た学生が状況を判断しながら訓練をする、いわゆる机上訓練の補助ツールとしての利用であった。VRの内容が数種類のシナリオに固定されており、科学的予測手法によっていないこと、消防隊の活動結果がシミュレーション結果に反映されずVRが単なる描画にとどまっている点等、VRが本領を発揮できるような利用方法等、今後検討の余地があると思われた。なお、本機関では、interFIREというCD版のVRベースの防火教材を提供しており、website $ ^{8} $ からメールオーダーで入手することが可能である。

その他、一般市民への啓蒙に関する研究として、消火器をうまく扱うと火勢の抑制が可能なVRプログラムの開発が、名古屋市立大学と名古屋市消防学校等の研究グループで行われた $ ^{5)} $ 。このシステムでは、VR上での消火器の散布状況による火災抑制効果が、別途実験から得られた経験則にもとづき、描画される点に工夫がみられる。類似したVRのコンテンツは、東京都の防災館を始め展示場やゲームにおいても見受けられるが、内容が科学的な根拠に基づいているかどうかが、防火安全工学ツールとして意義があるかどうかの分かれ道である。

### 3. 消防研究所における火災体験シミュレーターの開発

### 3.1 知識データベースを背景としたシステム開発の必要性

消防研究所におけるVRを用いた火災体験シミュレータの研究開発では、火災性状を再現する上で重要となる、既往の実験による各種燃焼性状・火災調査結果等の様々な知識データベースの整備も併せて実施してきた。

VRを防火安全の工学的ツールとして用いるには、各種

図5 防火安全工学分野におけるVR技術を使った知識の有効利用化イメージ9
燃焼データベースおよび既往の火災性状予測モデルを利用し、科学的に検証された人工現実空間での再現が不可欠であると考えているからである。こうした燃焼データベースを用いて、過去において実際に起きた火災の再現あるいは現象解明のツールとして従来の視点では見えなかったものを見てみたい、また応用としてどのような可能性があるのか検討したい、というのが、本研究の大きな動機の一つでもあった。(図5)

### 3.2 防火安全シミュレータとしてのVRモデル

## (1) プロトタイプ（映像型）VRモデル $ ^{9)} $

VR技術は、非常に専門化された分野であり、特に視覚情報を現実に似せて描画させる場合、多分に芸術的センスを必要とする。いずれの分野においてもVR技術を取り込むことは、そんなにたやすいことではなく、いわゆるメディアクリエータと呼ばれるVR技術に長けた専門家との共同作業は不可欠である。消防研究所におけるVR技術の導入当初、こうした専門家の協力のもとに、以下の条件を満たすようなwalkthrough型のVRモデルを作成することを目標にした。

① 既往の火災シミュレーションや実験結果を元に煙の降下状況が視覚的に分かるシステム。

② 経費と質のバランスがとれたシステム。

・ “Firewall” よりは質感・没入感のあるシステム。

・ハードウェア：PCベース、HMディスプレイ、ゲーッムパッド、

・ソフトウェア：商用VRソフトレベル、VRに関わる専門知識があまりなくてもプログラムが作成・変更ができる。

③ 次節に示す全身体感型シミュレータへの発展が可能な原型として試験的に開発。

こうして開発したシステムのハードソフトウェア一環境を表1に示す。このうちVR描画ソフトウェアは比較的高価であるが、ハードウェアとしてのコンピュータは、高速グラフィックカード以外、市販の一般的な仕様のものである。このシステムを用いて、折しも研究対象となっていた歌舞伎町明星56ビルを対象としてプロトタイプシステムを作りこんだ。図6は、実験をもとにした結果

表1 消防研究所のプロトタイプVRモデル概要 $ ^{9)} $

システム項目	性能または商品名
ハドウェア	CPU	Xeon 1.4GHz プロセッサ
Intel 860 チップセット 790MHz
メモリー	512MB RDRAM (800MHz, ECC, 256MB×2)
グラフィック
カード	ELSA SYNERGYⅢ
ヘッドマウント
ディスプレー	90 万画素
島津製 Eyephone90。
ソフトウェア	3次元モデル作成
ソフトウェア-	MultiGen Paradigm Inc. 社製
MultiGen Creator
VR 用ソフト
ウェア-	MultiGen Paradigm Inc. 社製
VEGA
プログラム言語	Microsoft Visual C++

をVRで表示した事例であり、ヘッドマウントディスプレイを装着することにより、立体的に屋内の煙拡散状況を歩き廻りながら擬似体験ができる。本コンテンツでは、数値シミュレーションではなかなか理解しがたい煙の急速な降下や空間の大きさを在館者といった従来想定されていなかった視点から理解する可能性が示され、新たな研究領域の拡大が期待される成果が得られたと考えている。

## (2) 全身体感型シミュレータの開発 $ ^{10)} $

前述の、映像が中心の火災シミュレータを開発している際に、VRの技術開発に長く関わっている大学の先生から『VRは単に見た目の現実感だけでなく、対象とする現象の本質的な要素を落とさないことが重要』といったアドバイスを受けた。この言葉は、見た目の良さを先ず追求しようとした筆者らには示唆に富む貴重なものであった。先の映像型シミュレータでは、煙の状況を被災者の視点から見ることはできたが、火災を肌で実感するという点では現実の火災には遠く及ばないのは明らかであり、今後VRを防火教育や消防隊員等の訓練に用いる上で、視覚情報以外に火災現象の特徴である熱・音等の感覚による情報も重要と考えられた。勿論、火災と同じ熱環境にすることは不可能であるが、多少なりとも環境要素を付加することにより現実味を与える事ができる。このことは、僅かな動きを伴うテーマパークのライドでも明らかである。

それ故、先のシミュレータの次の段階として、環境要素を付加したfire cubeを引き続き開発した。fire cubeは室前面にVRの大画面投影ができる他、室内の温湿度や煙の充満・排出が調整できる全身体感型の火災シミュレータシステムである。また火災を擬似体験する上では、現象と行動の相互依存性（インタラクティブ性）も重要になる。例えば火災室と廊下の間の扉を開けた場合と閉めた

(a) 屋外からみた煙の伝播性状

(b) 3階屋内での扉開放後の煙の伝播状況

図6 明星56ビル階段火災時の煙伝搬のVRによる再現 $ ^{9} $
場合では火災の成長も廊下への煙の流出状況も非常に異なったものとなる。こうした状況の変化にも時々刻々対応できるシステムの開発を行った。

### 3.3 fire cubeハードウェアシステム構成

fire cubeの全体の概要図を図7に示す。以下主要な要素を簡単に紹介する。

## (1) 映像装置

コンピュータによる立体視が可能なVR画像を投影できる装置で、大きくは以下の二つからなる。

・プロジェクター：解像度XGA、DLP方式の反射型プロジェクターを採用している。輝度は2000ANSIルーメンで、円偏光による立体視映像の投影が可能である。

・スクリーン：プロジェクターからの映像を150インチのハードタイプの拡散型スクリーン上に背面投影投射式で投影している。

## (2) 設備機器

本システムは、空調、加湿、照明、煙発生、給排気、自然排煙、熱放射、音響等の各種設備機器および各種設備機器を制御するコントローラーを備えており、以下のようなことが可能である。

・煙発生装置：体験室を30秒以内に煙で満たすことができる。

・給排気、自然排煙：給気量と排気量をバランスさせた制御が可能で、煙発生装置で発生させた煙を、供給量を任意に制御しながら体験スペースに供給できる。また供給された煙は、排出量を任意に制御しながら排気できる。

・熱放射（ヒーター）：ヒーターにより体験者が火災による温度上昇を感じられる。

・音響：コンテンツに応じた3次元立体音響が再現可能。

・設備機器用コントローラー（PLC：Programmable Logic Controller 通称シーケンサとも呼ぶ）：給排気・空調設備機器を統合的に制御できる。

### 3.4 本体制御ファームウェアシステム構成

## (1) システムの基本構成

本システムを動作させるには、プロトタイプと同様のVR用CG作成描画のためのソフトウェア以外に、各種空調設備機器の制御、火災性状の予測および相互の関連付けを統括することが必要となる。こうした環境、CG作成を一つのコンピュータやプログラムで制御する場合、コンピュータに負荷がかかりすぎる。描画速度が低下するばかりでなく、プログラムも大きく複雑化し、軽微なシステム変更も困難になる。そのため、システム構築にあたり、CG用コンピュータと全体の制御用コンピュータを各々独立させ、LANによるデータのやりとりを通じて協調的にVRシステムを動作させるシステムとした。(図8)。これらによって制御される映像プロジェクター、音響システム、設備機器制御PLC（シーケンサ）等周辺機器および両者を繋ぐ通信手段を、表2に示す。中心にはオー

表 2 各パソコンが接続する機器概要 $ ^{10)} $

(a) 制御用パソコン

対象	通信	内容
シーケンサ	RS-232C	体験室の権・熱・空調・照明制御
CGパソコン	UDP/IP*	グラフィック描画・被験者の位置検出
BRI2002	ファイル	煙・熱のシミュレーション計算
プロジェクタ	RS-232C	CG画像の上映

(b) CG 用パソコン

対象	通信	内容
ジョイスティック	USB	体験者の行動検知
制御パソコン	UDP/IP	制御パソコンからの起動・停止指令の検出
音響システム(AR)	RS-232C	効果音の制御

幅3.5m × 奥行3.9m × 高さ2.6m

図7 全身体感型模擬火災シミュレータ（fire Cube）の外観イメージ図 $ ^{10} $
図 8 Fire Cube システム構成概要図 $ ^{10)} $

図9 制御パソコンの基本動作フロー10)
表 3 制御用パソコンとCG用パソコンの各々の役割 $ ^{10)} $

役割
制御
バコン	·RS-232Cを介してプロジェクターと接続され、ON/OFF制御、メンテナンス情報の取得を行う。
·RS-232Cを介してPLCと接続され、PLCに対しての体験室制御指令を行うと共に試験室情報の取得を行う。
·UDP/IPを介してCGパソコンと接続され、CGパソコンに対して体験者の行動パラメータを提供すると共に、CGパソコンからの体験者の位置・イベント情報を取得する。
·各機器の動作確認を行うための単独のコミュニケーションの実施。
CG
バコン	·制御パソコンからの指示に従ってCGの上映を行う。
·制御パソコンからの指示に従って、体験者に状態を示す文字を画面上に表示する。
·上映パターンとして表-1.3に示す3つを用意する。
·体験者のジョイステイック操作に従いCGの上映を行う。
·体験者の位置及びイベント情報を制御パソコンに提供する。
·体験者のイベント従い、RS-232Cを介して音響ステム(AR)に発生音の信号を送信する。
·体験者のソーン移動に伴い、RS-232Cを介して音響ステム(AR)にアンプの切换元信号を送信する。

図10 ホテルニュージャパンのfirecubeでの再現事例 $ ^{10)} $

図11 事務所モデル 上は外観図、下は屋内事務室状況 $ ^{10)} $

ケストラでいえば指揮者のような役割を果たす全体を統括するプログラム（通称コアプログラム）を据え、今後のシステム変更が容易なシステムを構築した。

## (2) システム動作時の制御フロー

本システムの動作は、前述したように制御パソコン中にあるコアプログラムで統括されている。このプログラムは、映像プロジェクター電源のON/OFF、擬似体験プログラム実行中は、関連諸室の温熱状態、体験者の状態（位置・歩行速度等）、扉開閉のイベント状態を管理し、設備機器を制御する役割を行う。これに対して、CG用PCはVR画像の表示が主体であるが、ジョイスティック操作内容を描画に反映させ、体験者の状態を制御プログラムに送出する役割も果たす。VRでwalkthroughするためのプラットフォーム（プログラム）としては、商用コードのオメガスペース $ ^{11} $ の他、一般的に入手が容易なOpenGL-Performer $ ^{12} $ という言語をコンテンツ毎に使い分けた。全体の制御フローと各々のPCの役割を表3、図9に示す。

### 4. fire cubeによる火災モデルの構築事例と将来の技術的展開および課題

本節では、主としてfire cube用に開発したコンテンツ内容と、開発時の技術的課題等について紹介する。

### 4.1 都内のホテル火災事例（図10）

fire cubeの開発の最初の段階では、CGと室内への煙充満等、各種設備機器の連動制御を可能とすることを目的に建物火災のモデルを作成した。対象として、昭和57年のホテルニュージャパン火災を採用した。その理由は、本火災が我国の火災史上に残る大惨事であったこと、および建物平面が複雑で避難に困難をきたしたと考えられており、在館者の視点で火災を再認識することが今後の避難対策に参考となると考えられたためである。モデル作成にあたっては、各種資料 $ ^{13)} $ をもとに当時起きたであろうと推定されるシナリオを予め作成し、宿泊者の視点から火災の初期状況を擬似体験できる内容を再現した。火煙の挙動は、予め定めた火源よりゾーンモデル(BRI2002)でシミュレーションし、それをもとにVRで描画した。描画の一部を図10に示す。このモデルは、一定のシナリオに沿って視点移動が行われるタイプのコンテンツで、見た目には映画をみているのと変わらない。しかしながら、空間モデルは3次元データ構造をもっており、別途、一般のPCで見られるように開発したCD版 $ ^{14)} $ では、建物内を自由に視点移動が可能である。

### 4.2 事務所ビル火災におけるインタラクティブモデル構築事例（図11、図12）

前述のホテル火災の事例では、予め定められたシナリオに沿って視点移動するため、体験者の行動選択はできなかった。その後、システム改良によって視点移動を体験者自らができ、かつ扉の開閉が火煙の挙動にインタラクティブに反映されるように改良した。その技術的検討の対象として、図11、図12に示すような一般的な事務所ビルの火災モデルを作成した。本事例では、図12中のゾーン1の事務室で火災が発生し、隣室の在館者（体験者）が避難する場合を想定している。こうしたインタラクティブ
イプな機能を付加する上で幾つかの技術的な課題が明らかとなった。それらの課題と当面行った対応については表4に示す。重要な知見は、システム運転時の各イベント発生時直後に、描画、音響、煙計算、空調設備制御等のCPU負荷が短期的に集中するため、PCの能力やOSによっては、計算遅れ、データ落ち等の不具合が生じることである。負荷の分散、制御の効率化に向けたソフトの改良が、今後リアリティを確保する上で重要な検討課題であることが明らかになった。そのためには、扉の前に立った場合には、次の部屋に入った場合を想定して、煙制御のモードを次の部屋の状況に対応できるように準備

表 4 インタラクティブモデル構築時の技術課題と対応 $ ^{10)} $

技術的譯題	対 応
1) 屏障間時等イベント
の発生時の対象扉
の特定	屏、搾煙機機動の周囲にイベント発生ソーンを設定し、その範囲内でのみ当該イベント(原間閉等)が可能なように設定。
2) イベント発生時の煙
予測再計算	イベント発生時に新しい開口条件を入力データとして再計算:
計算所要時間は、1秒間隔、4分程度の期間の予測で1～2秒)
3) 種々の煙、熱状況を
再現するためのシー
ケンス制御	・煙高計算結果の変化量より制御パターン(9パターン:煙排出~煙量噴出(多))を選択。
・室移動及び再計算後は即時に、その他は5～10秒毎に新たな制御パターンを設定。
・火災と在館者位置が一定距離の場合における放射パネルのONN/OFF制御。

図12 事務所モデル平面図：火災室は左手の ゾーン 1^{10})

(a) 通常状態

(b) 煙がある状態

図13 韓国大邱市中央路駅構内での避難実験用VR コンテンツ事例 $ ^{16)} $

しておくような、推論的なプログラムの必要性も今後の課題として明らかとなった。

### 4.3 誘導効果評価実験用モデル構築事例と今後の技術展望・課題

先に紹介したコンテンツは、もっぱらシステムを開発時の例題的な位置づけとして開発されたものである。一方、この研究開発をもとに、VRを防火安全工学でどのように応用していくかを、平成16年度から2カ年の研究課題として位置づけた。開発段階において、VR技術を用いた防火教育や訓練としての多種多様な応用の可能性があることは既に判ったが、それ以外にも、従来、容易にはできなかった防火安全研究への適用可能性が多々あることも感じられた。例えば火災状況下での避難者の視点からの避難安全の行動に関わる行動・心理の研究もその一つである。筆者らは過去において、煙の中での視認性を中心とした心理・生理の実験研究を行ったことがある。廊下に煙を充満させ、被験者を煙に暴露させ生理・心理的な面から避難行動への影響を調べるといった類の研究 $ ^{15} $ である。実験を通じて、火災時の避難安全に関わる貴重なデータは得られたが、このような被験者を用いた実験は、安全衛生面の昨今の社会の規範上、今後は非常に困難となることが予想される。また、実験室での実験は非常に限られた条件でしかできなく、広大な地下街等の空間に煙を充満させ、非常時に人間がどのような避難行動をとるのか、どうすれば避難しやすくなるのか？といった実験も簡単にできそうにない。これらの実施困難な環境下での人間行動の研究を行う上で、開発したfire cubeが有効に活用できるのではないかと考えられた。それ故、VR技術の応用研究として、避難誘導灯の有無や音声誘導による避難行動の変化等に関する誘導効果の評価手法の研究を平成16年度より2カ年という限られた期間の中で実施している。

具体的には、図13 $ ^{16} $ に示すように地下鉄車両火災が起きた韓国大邱市の中央路駅の再現空間を作成し、火災発生時の煙が広がっていく状況の下で、照明の有無や誘導灯の位置の変化による避難行動への影響についてfire cubeでの実験を実施している。このようなVRを用いた仮想空間内で実験が実空間での実行動とどのような対応関係にあるのかを検討することは、今後VRによる避難行動研究を行う上では不可欠である。現在、韓国大邱市の慶北大学と日韓共同研究を実施しており、同大学が地下鉄駅舎で行った避難実験のデータを利用する等、実空間とVR空間での避難行動の比較検証を通じて、VRを用いた避難行動研究の妥当性を今後確認していく予定である。

また、このコンテンツ開発においては、煙の伝播状況を科学的に再現するために、CFD（流体数値シミュレーション）の計算結果 $ ^{[17]} $ を取り込む試みを行っている。計算時間が膨大となるため、人間行動とのインタラクティ
性を確保することは現時点では不可能であるため、予め定められた条件での計算結果をVR上で表示することとした。一見、煙の表示は簡単にみえるが、避難に影響を及ぼす光学的な要素を取り入れるのは大きな技術的な課題である。図14 $ ^{16} $ に示すように、煙を通してものを見る場合、視点と対象物の距離にわたって減光率の積分が必要となる。つまり、遠いものほど見えにくく、近いものは見え易くなる。こうした描画のアルゴリズム開発は、火災研究からすれば本質的ではないが、避けて通れない課題である。現時点で、基本的なアルゴリズムは完成している。しかしながら、視点を移動させた場合、計算負荷がかかり表示が追いつかないため、今後さらに改良が必要である。

最後になるが、火災安全工学ツールとしてVRを用いる上で大きな課題として残されているのが、避難する人間の表現である。現時のVRコンテンツでは、視点移動している本人以外に登場人物はない。火災時に誰もいない場

図14 VRモデルにおける煙の透視効果の計算概念図16)

図15 複数人を同一VR空間で異なったPCから操作し表示できる協調分散型システム事例 $ ^{18)} $

所で、独り煙の中を避難するケースも現実には存在するが、他の多くの人と一緒に避難する状況の方がより頻度が高い。特に教育・訓練への応用を考えるには、VR上に他の登場人物が存在することが望まれる。VR技術としては、与条件下で一定の挙動を描画できる人間モデルのソフトウェアーパッケージも開発されており、現段階でコンテンツに組み込みも可能ではある。実際、前述のホテル火災事例では、ホテル従業員と消防隊員が登場する。一方、人間を人間らしく見せることはCPUの能力から制約があり、中途半端な表現にするとコンテンツ全体が漫画になってしまう。テレビゲームでは、多くのキャラクターが自由自在に動くが、これらはCGアニメと呼ばれる動画である。VRの3Dポリゴンデータ構造を有する人体モデルを動かすには、まだまだ技術的ハードルは高いのが実情である。人間モデルをVRに使うには、その研究目的によって、精緻さも機能も異なってくる。防火安全工学のツールとしては、当面、人間をどれだけ本物らしく見せるかというよりは、人間をどのように動かしていくかの方が重要であると考えている。現在、VRの人間モデルに関わる研究分野で注目を浴びている研究課題の一つに、VR空間を多くのパソコンでネットを介して共有し参加する、いわゆる分散協調型システムと呼ばれるものがある。今後、防火安全工学ツールとして教育・訓練に使う上で有望な技術であると考えており、試験的に導入を試みた。図15は、京都大学で開発された協調分散システムを、先のfire cubeのホテル火災コンテンツに適用した事例 $ ^{[18]} $ である。数台のコンピュータをLANでつなぎ、各々のパソコンから、建物の内部を自由にwalkthroughでき、その歩いている様は、他のPCで動かしている人から見える。また、fire cubeもそのPCの一つとして接続し、煙の降下も体験できるシステム構築を試み、その有用性を実感することができた。全国の消防機関や市民がインターネットを通じて、VR空間の中で、消防活動訓練と避難訓練を同時に行うということも、それほど遠くない将来に実現可能であると思われる。

### 5. まとめ

平成13年度から、VR技術を利用した火災体験シミュレータ装置を開発する研究を開始し、なんとか研究への適用段階にこぎ着けた。本文中紹介したように、開発したシステムやコンテンツは、各開発段階で、異なった特徴を有しており、徐々に機能拡張を図ってきた。このことはVR技術が多岐にわたった総合的技術であり、防火工学への応用や実用にあたっては、まだまだ克服しなくてはならない種々の技術的課題が多々あることを示している。また一方で、本研究を通じて痛切に感じたのは、IT技術の進展の速さである。この5年足らずの間に、VRをとりまく技術環境は急速に変化しており、油断していると、
既存の技術はすぐに陳腐化していくのである。

もっともここ数年に限って言えば、技術分野のみならず消防研究所をとりまく社会情勢は激動しており、本消防研究所も本年度をもって長い研究所の歴史に幕を閉じ、来年度より総務省消防庁へと統合される予定である。今後、開発してきたVRシステムを、新たな組織の中で期待されている緊急時対応にいかに活用できるのか、あるいはまた、将来を見据えた新たな技術展開、研究分野の開拓にいかにつなげていくのか？IT技術動向を横目でみながら、今まで培った技術を陳腐化させず、十二分に活用できるように、今後とも技術移転を含めた研究開発努力を重ねていきたい。

研究開始当初、主として火災性状のモデル化といった物理現象の解明に軸足を置いていた筆者らにとっては、VRシステムの開発は新しい研究開発領域で試行錯誤の連続であった。まがりなりにもモノとして提示できたのは、共同研究機関(株)フジタ技術センターを通じて、折に触れIT情報に精通している技術者から的確なアドバイスをしていただけたことによるのは間違いない。また文中にも述べたように、VR技術そのものは専門性が高く、メディアクリエータと呼ばれる専門家集団の協力なくして、満足のいくコンテンツの構築は不可能といってよい。末筆ながら、今までの開発を支えて頂いた方々へ感謝の意を表したい。

## 参考文献

1）目黒公郎他、「バーチャルリアリティーの避難行動シミュレータへの応用」土木学会論文集、507/I-30(1997)

2) R. Bukowski, et al., "The Fire Walk System: Fire Modeling in Interactive Virtual Environment", Proceeding of the 2nd International Conference on Fire Research and Engineering, NIST, (1998)

3）志田弘二「Virtual Realityを利用した避難行動シミュレータの開発動向」火災、Vol.49, No.2 (1999)

4）渡辺真知子他「バーチャルリアリティ一空間を利用した市街地の総合環境評価システム—地下街防災の安全性評価支援システム—」大林組技術研究所報 No.64(2002)

5）横田年徳他、「バーチャルリアリティを用いた消火器訓練システム」日本火災学会研究発表会概要集」,pp.520-523 (2003)

6）舘噂監修、「バーチャルリアリティの基礎 1 人工現実感の基礎」培風館(2000)

7）鹿島建設技術研究所広報ビデオ「KISS/技研マジカルツアー VR-SSAP(建築ビジュアル化システム)—火災安全性能シミュレーションシステム」(2002)

8) webサイト http://www.usfa.fema.gov/subjects/arson/training/interfire.shtm10)

9）山田常圭他、「VR技術を用いた火災の擬似体験」第50回全国消防技術者会議資料(2002)

10）山田常圭他、「全身体感型火災シミュレータ (fire cube) の開発」, 第52回全国消防技術者会議資料(2004)

11）河合隆史著、「バーチャルリアリティー入門：次世代メディアクリエータ入門2」カットシステム (2004)

12) webサイト http://www.sgi.co.jp/visualization/performer/でdownload可能

13）日本火災学会：「ホテル・ニュージャパンの火災について」，火災，Vol.32，No.3，pp.22-34 (1982)

14）消防研究所作成「fire cube CD」(2005.3)

15) T.Jin, T.YAMADA, “Experimental Study on Human Emotional Instability in Smoke filled Corridor”, Journal of Fire Science, Vol.8, pp.124-134 (1990)

16) Abe Nobuyuki et al., “Development of Interactive Fire Simulator by Using Walkthrough Virtual Reality Model”, the 8th International Symposium on Fire Safety Science, poster session (2005.9)

17）阿部伸之，山田常圭：“CFDによる地下鉄火災時の駅構内における熱気流の数値シミュレーション”，日本建築学会大会（東海）学術講演梗概集，pp.43-44.(2003).

18）谷塚俊輔，中西英之，石田亨，阿部伸之，山田常圭，「ビル火災を対象とした疑似体験型マルチエージェントシミュレータの開発」第19回人工知能学会全国大会(2005.6)
# Development of Fire Simulator by using Walkthrough Virtual Reality Model

(Abstract)

Tokiyoshi Yamada, Nobuyuki Abe, and Masaaki Suga

(Accepted December.5, 2005)

Research and development (R&D) efforts have been made in the last decade to utilize advanced Virtual Reality technology for fire safety engineering. An unique fire simulator system so called “fire cube” has been developed for examining possibility of future engineering applications in fire safety research field, i.e. human factors study, educational and training tools. The test room of 3.5 m width x 3.9 m depth x 2.6 m height having a 150 inch projection screen in the front wall. This system is composed of ordinary PCs on Windows 2000 OS and LAN. A main PC in this system enables to fill the test room with warm layered white smoke of up to 40 deg.C. Furthermore, this PC controls a computer graphic PC which can visualize 3D walkthrough type virtual reality graphics inside a building in case of fire. Integration of smoke prediction by the zone model (BRI2002), the VR graphics and the smoke environment inside the test room improves reality and presence. By using a joystick, subjects can experience interactive changes occurred both in graphics and surrounding environment simultaneously. This paper reviews R&D associated with VR application for fire safety in the past and introduces the system developed as mentioned above. And some examples of applications and ongoing research efforts are introduced and a direction of future technology development and facing tasks to be solved are discussed.
# 所外発表論文

ここに掲載されている論文は、他機関の発行する雑誌等から転載されたものであるためインターネット上では公開しておりません。これらの論文の閲覧を希望される方は消防研究センターまでお問い合わせください。

目 次

Experimental determination of the minimum onset temperature of runaway reaction from a radioactive salt disposal in asphalt

Xin-Rui Li, Jin-Hua Sun, Hiroshi Koseki, Kazutoshi Hasegawa ..... 293

STUDY ON THE CONTAMINATION OF CHLORIDES IN AMMONIUM NITRATE

X.-R. LI and H.KOSEKI ..... 299

Heat generation of refuse derived fuel with water

Zhi-Min Fu, Xin-Rui Li, Hiroshi Koseki …… 306

SADT prediction of autocatalytic material using isothermal calorimetry analysis

Xin-Rui Li, Hiroshi Koseki ..... 313

Risk evaluation by pressure rise measured using adiabatic calorimeter

Yusaku Iwata and Hiroshi Koseki …… 317

Study on the early stage of runaway reaction using Dewar vessels

Xin-Rui Li, Hiroshi Koseki …… 322

Thermal decomposition kinetic of liquid organic peroxides

Xin-Rui Li, Hiroshi Koseki ..... 327

CARE OF VULNERABLE POPULATIONS: WHO ARE VULNERABLE TO FIRES AND WHAT CARE IS NEEDED FOR THEIR FIRE SAFETY?

Ai Sekizawa …… 332

崩壊面から湧出する地下水の赤外画像による遠隔観測

新井場 公徳……344

Effects of a Moisture Barrier on Heat Transfer through Firefighters' Protective Clothing

Masahiko SHINOHARA and Eiji YANAI …… 350
# Articles of Staff of NRIFD Published by Outside Organizations

Contents

Experimental determination of the minimum onset temperature of runaway reaction from a radioactive salt disposal in asphalt

Xin-Rui Li, Jin-Hua Sun, Hiroshi Koseki, Kazutoshi Hasegawa ..... 293

STUDY ON THE CONTAMINATION OF CHLORIDES IN AMMONIUM NITRATE

X.-R. LI and H.KOSEKI ..... 299

Heat generation of refuse derived fuel with water

Zhi-Min Fu, Xin-Rui Li, Hiroshi Koseki ..... 306

SADT prediction of autocatalytic material using isothermal calorimetry analysis

Xin-Rui Li, Hiroshi Koseki ..... 313

Risk evaluation by pressure rise measured using adiabatic calorimeter

Yusaku Iwata and Hiroshi Koseki …… 317

Study on the early stage of runaway reaction using Dewar vessels

Xin-Rui Li, Hiroshi Koseki ..... 322

Thermal decomposition kinetic of liquid organic peroxides

Xin-Rui Li, Hiroshi Koseki ..... 327

CARE OF VULNERABLE POPULATIONS: WHO ARE VULNERABLE TO FIRES AND WHAT CARE IS NEEDED FOR THEIR FIRE SAFETY?

Ai Sekizawa …… 332

Remote sensing of discharge of groundwater in collapsed slope by means of infrared thermal imaging

Kiminori ARAIBA …… 344

Effects of a Moisture Barrier on Heat Transfer through Firefighters' Protective Clothing

Masahiko SHINOHARA and Eiji YANAI …… 350
# 消防研究所报告

通 卷 100 号

平成18年3月3日発行

禁無断転載

编 集 行 独立行政法人 消防研究所

181-8633 東京都三鷹市中原 3 丁 114番 1 号

電話（0422）44-8331（代表）

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## 参考文献

本分析の記述に当っては、次の文献を随時参考とした。

I 「経済分析」シリーズ

旧バージョンの世界経済モデルの考え方と構造については、本「経済分析」シリーズに詳述されている。

第80号 貿 易 関 連 （55年3月、天野、栗原、サミュエルソン）

第81号 アメリカ（56年3月、天野、貞広、穴井、美添）

第82号 日本 （56年4月、吉富、加藤、佐久間、升本、笠原、新居）

第83号 西ドイツ（56年5月、豊田、加藤、押谷、伊東、菊地）

第85号 オーストラリア （57年3月、フィッツジェラルド、チャレン、池坂口、宮脇）

第88号 貿易、地域（58年4月、天野、水野、横井）

第89号 フランス （58年4月、豊田、広瀬 （晴）伊東、長橋）

第91号 カ ナ ダ （58年5月、天野、ロングワース、貞広、横井、穴井、伊東、大谷）

第96号 韓国 （含む新バージョン）

(59年10月、申、吉、

佐久間 金 坂口、川西)

II EPA World Econometric Model Discussion

Paperシリーズ

新、旧バージョンの世界経済モデルの方程式および変数の完全なリストはこのシリーズに収録されている。

No. 1 JAPAN (1980.8)

No. 2 U.S.A. (1980.10)

No. 3 West Germany (1980.10)

No. 4 Canada (金融セクター) (1980.11)

No. 5 Canada (1980.12)

No. 6 France (1980.12)

No. 7 U.K. (1981.1)

No. 8 Australia (1981.4)

No. 9 3カ国リンク(日・米・独) (1981.9)

No. 10 France (1982.1)

No. 11 1982年バージョン (1982.3)

Vol. I. モデル構造

Vol. II. シミュレーション・テスト

No. 12 Korea (1982.6)

No. 13 EPAと英大蔵省モデル比較（1982.12）

No. 14 West Germany (1982.11)

No. 15 82 - 83予測と政府シミュレーション

(1983.1)

(番号ナシ) 為替レート・シミュレーション

(1983.9)

No. 16 1984バージョン (1984.7)

Vol. I. モデル特性と乗数分析

Vol. II. 方程式一覧

Vol. III. 乗数表

III EPA International Symposium

世界経済モデルを用いた分析を中心とする国際シ

世界経済モデルを用いた分析を中心とする国際シンポジウムのProceedingsは次に収録されている。

Proceedings of the EPA International Symposium (Feb.1984)

Part I Papers

Jonathan Eaton, “The International Transmission of Economic Disturbances under Flexible Exchange Rates: A Survey”

Dale W. Henderson, “Exchange Market Intervention Operations: Their Role in Financial Policy and Their Effects”

Steven A. Symansky and Richard D. Haas, "Alternative Financial Strategies: The Results of Some Policy Simulations with the Multi-Country Model"

Pentti J. K. Kouri and Merja Halme “International Economic Interdependence under Floating Exchange Rates: Implications of a Monetary Intertemporal Equilibrium Model”

Background Paper: Pentti J. K. Kouri, “Intertemporal Balance of Payments Equilibrium and Exchange Rate Determination”

Masaru Yoshitomi and the Group of the EPA World Model, “The Insulation and Transmission Mechanisms of Floating Exchange Rates Analyzed by the EPA World Econometric Model”

The Group of the EPA World Model, “Appendix Table to The Insulation and Transmission Mechanisms of Floating Exchange Rates Analyzed by the EPA World Econometric Model
Background Paper: The Group of the EPA World Model, “Some Notes on the Structure and Dynamics of the Individual Country Models in the EPA World Economic Model

Morris Goldstein, “Macroeconomic Interdependence under Floating Exchange Rates: Some Unanswered Questions and Directions for Research”

Part II Discussions

世界経済モデルに関する分析的論文および外国人専門家の論文はこのシリーズに収録されている。

No.18 Samuelson, Lee and Eiji Kurihara (March 1980), OECD Trade Linkage Methods applied to the EPA World Economic Model

No.19 Amano,Akihiro,Eiji Kurihara and Lee Samuelson(July 1980),Trade Linkage Sub-Model in the EPA World Economic Model

No.22 Amano,Akihiro,Akira Sadahiro and Takahiro Sasaki(August 1981),Structure and application of the EPA World Economic Model

No.23 Amano,Akihiro,Norikazu Yasuhara,Fumikazu Hida and Maki Akaike(March 1983),Exchange Rate Determination in the EMS: An Econometric Model

No.24 Johnston, H. N. (March 1982), The EPA Econometric Model of the Australian Economy: Comments and Suggested Modifications

No.25 Challen, D. W. (March 1983), Analysis and Forecasting with a Small-Scale Econometric Model of the Australian Economy

No.26 Brayton, Flint (May 1983), A Model of the U.S. Monetary Sector

No.27 Toyoda, Toshihisa and Kurotake Arai (August 1983), Statistical Inquiry into an Equilibrium Demand-Supply Model

No.28 World Economic Model Group(December 1983), The Impact of the U.S. Policy-mix on U.S.-Japan Economies

No.29 Cockerline, Jon(March 1984), A Model of the Canadian Financial and Capital Account Sectors

No.31 Saville,I.D.(April 1984), A Simple Aggregated Model of the UK Financial System

No.32 Poloz, Stephen S. (December 1984), Unstable Velocity and the Monetary Approach to Exchange Rate Determination: The Canadian-U.S. Dollar Exchange Rate

No.33 Helkie, William L. (December 1984), An Investigation of Alternative Equations for the U.S. Sector; and A method of Integrating the Oil Market into the EPA World Model

V 一般文献

1. マクロ経済理論・開放マクロ経済理論については次の教科書を随時参考とした。

Dornbusch, Rudiger and Jacob A. Frenkel (eds.)

(1979), International Economic Policy

---- (1980), Open Economy Macroeconomics

Fischer Douglas(1983)Macroeconomic Theory: A Survey

Theory

Turnovsky, Stephen J. (1977), Macroeconomic Analysis and Stabilization Policy

2. 世界経済モデルの個別方程式のスペシフィケーションに特に参考となる文献については、上記Ⅰ，およびⅣの文献リストを参照されたい。
# 資料：世界経済モデル開発の経緯・作業経過

### 1. 世界経済モデル開発の経緯

経済研究所では、わが国の経済規模の急速な拡大に伴い、世界経済との相互依存関係が一層重大な意味をもつようになり、また、日本経済の動向が他国の経済に与える影響がますます大きくなっていることをふまえ、昭和54年度から経済大国として長期的な経済戦略を検討するため、「長期経済戦略研究」を開始した。

この長期経済戦略研究の主要な柱の一つとして、国際経済の相互連関を定量的にとらえられ、海外経済の動向の予測と日本経済との関係の分析、及び日本、主要諸国の経済政策の影響分析とくに変動相場制下の主要国間における経済政策の協調のあり方の分析が行えるように、(1)主要国の重要変数を含み、(2)各国間の為替レートを内生化し、(3)世界貿易を育合的にとらえられる等の特徴をもった四半期の短期予測用多国間モデル（=世界経済モデル）を開発することとなった。

これは、従来わが国経済の予測等に当たって、海外経済活動の予測についてはOECD、IMF等の国際機関やその他の海外の研究機関の情報に頼っていたが、このような方法では、イ）重大な経済情勢の変化が生じた際、機動的な対応がとれない（上記のような機関からの予測情報が入るまで分析ができない。）口）日本の経済活動や経済政策の変化が他国に及ぼす影響が分析できない。八）特定国との間の二国間の相互依存関係が分析できない。二）変動相場制下で重要となってきた国際金融や為替レートの動向に関する情報が必ずしも十分でない、などの欠点があり、世界経済への依存度が大きく他国への影響も大きくなったわが国にとって、日本経済と世界経済のかかわりを計量的に明らかにする独自の調査・分析体制をもつことが必要と判断されたためである。

### 2. 世界経済モデルの作業経過

(1) 世界経済モデルの開発に当たっては、次のような点に留意して開発を進めた。

イ） 四半期ベースの世界貿易量および世界貿易価格の動向を主要諸国の経済活動と関連させながら整合的に決定できるモデル（＝貿易関連モデル）を構築すること。

口）主要国の国別モデルの作成において政策指向型モデルとするため、主要なマクロ政策手段変数（金融・財政、介入など）の導入と主要政策目標変数（インフレ率、失業など）の内生化に重点を置くこと、とくに、各国モデルは実物面、金融面でバランスのとれたものとし、主要通貨について為替レートの内生化するのをはじめ金融部門や国際収支部門の強化に留意すること。

ハ） モデルの継続的利用のため、データの収集・管理や構造方程式の推定等をできるだけ効率的に行なえるようなソフトウェアの開発など本格的な計量分析用プログラム・パッケージの作成を行うこと。

(2) （研究体制）世界経済モデル開発の研究体制として、次のようなユニットから成る世界経済モデル・グループを設け、開発を進めた。

ア）モデル管理システムユニット

世界モデルのための推計、シミュレーションシステム、データバンクの開発、作成、維持

イ）基本構造・北米ユニット

世界モデルの基本構造、リンケージの研究、貿易関連モデル、アメリカ、カナダモデルの開発

ウ）日本・中進国・金融ユニット

日本、韓国モデルの開発、金融問題の分析
エ）西独・仏・伊ユニット

西ドイツ、フランス、イタリアモデルの開発

オ）英国・オーストラリアユニット

英国、オーストラリアモデルの開発

なお、世界経済モデルが一応の完成をみた57年度以降はユニットの構成等に変更を加えた。すなわち、57年度には横断的に統計分析チームを設け、世界経済モデルの推定、予測などに関する統計的手法の研究を行い、58年度は統計分析チームを統計分析ユニットとするなど以下のようなユニット構成に変更した。

イ）太平洋ユニット（日本、韓国、オーストラリアモデル）

☐）ヨーロッパ・貿易ユニット（西独、仏、伊、英及び貿易連関モデル）

八）北米ユニット（アメリカ、カナダモデル）

二）統計分析ユニット

ホ）モデル管理システムユニット

また、9カ国フルリンクの作業のためグループの1部メンバーより成るリンクセントラルを設けた。

59年度は統計分析ユニットでは一応の研究成果がえられたことから、それを解消し、新たに、世界経済モデルへの合理的期待導入手法の研究のため、期待分析ユニットを設けている。

また、世界経済モデルの開発にあたり、理論面で最新の学界の動向をふまえるとともに、各国の特殊な経済構造、制度等を正しく理解し、モデルに反映させるべく国内の大学等から客員主任研究官、客員研究員を迎える一方、海外の大学、研究機関、中央銀行、国際機関等から外国人専門家を招へいして、共同作業を行うことにより成果をあげた。また、当方からは在外研究員を海外に派遣し、データその他、モデルの作成に関し有益な情報を得た。

(3)（研究成果）世界経済モデルの開発は54～56年度にかけて、貿易連関モデル、2、3カ国を除く国別モデルの事後予測が完了し、これらの研究成果は54年度末から「経済分析」として順次まとめられた。

イ）世界経済モデルにおける貿易連関サブ・モデルについて（経済分析80号）55年3月（天野明弘、栗原英治、Lee Samuelson）[内容]

・世界経済モデルの概略と貿易連関サブモデルの位置づけ

・貿易連関モデルに関するこれまでの文献のサーベイ

・代替的接近法の比較検討

☐）世界経済モデルにおけるアメリカ経済の短期予測モデル（経済分析81号）56年3月（天野明弘、貞広彰、穴井二三徳、美添泰人）

[内容]

・モデルを構成している各方程式の理論的背景と推定結果及びモデルの相互連関メカニズム

・為替レートを外生化した場合、内生化した場合についての内挿結果の検討

・種々のシミュレーション実験によるモデルの特性の解明及び政策効果の検討

八）世界経済モデルにおける日本経済の短期予測モデル（経済分析82号）56年4月（吉富勝、加藤裕己、佐久間隆、升本裕紳、笠原裕博、新居玄武）

[内容]

・主要ブロック別の理論体系及び個別関数の解説

・FLEX方式による為替レートの決定と問題点

・各ブロック間の連関（構造分析表とフローチャート）

・モデルのパフォーマンス及び乗数分析等

二）世界経済モデルにおける西ドイツ経済の短期予測モデル（経済分析83号）56年5月（豊田利久、加藤裕己、押谷正樹、伊藤順一、菊池純一）