○参考人（垂水尚志君）　垂水でございます。
　まず、新潟県中越地震により被害に遭われた皆様にお見舞い申し上げます。
　本日は、新幹線の地震災害対策にかかわる研究開発の状況といった観点から意見といいますか説明をさせていただきたいと思います。このたびの新潟県中越地震による上越新幹線列車の脱線につきましては、現在国や関係機関がその原因究明や対策につきまして御検討中でございますので、本日、私からは、今回の地震発生までに進めてまいりました地震災害対策等に関する研究開発につきましてお話しさせていただきたいと思います。
　本日は、お手元の文書、裏表の資料一枚と図面六枚を用意させていただいております。
　ただいまから三つの事例につきまして御紹介させていただきますが、一つ目は構造物の耐震設計についてでございます。
　構造物の耐震設計は、幾つもの地震による被害の教訓を基に進歩してきました。しかし、平成七年の兵庫県南部地震では、コンクリート製の高架橋が崩壊するなど構造物は非常に大きな被害を受け、この地震を契機に構造物の耐震設計は大きく変化いたしました。
　それまでは地震を静的な力、静かという字でございますが、振動しない一定方向の力に置き換えて耐震設計を行っておりました。構造物が損傷しないように設計するのが基本でございました。地震時の列車の走行性に対しては、通常、構造物上では地平よりも揺れやすくなるため、地震時の変形をある限度内に制限することによって列車の走行性を確保する設計も昭和四十七年ごろから行われてまいりました。
　兵庫県南部地震以降、鉄道構造物の耐震設計の見直しが行われました。その主な内容は、設計で考慮すべき地震を明確にするとともに、地震時に構造物に要求すべき性能を明らかにしてその性能を確保するようになったということです。具体的には、構造物の使用期間中、数回程度発生すると考えられる地震に対しては、地震後に補修せずに使用できるとともに過大な変形を生じないようにします。構造物の使用期間中に発生する可能性は非常に小さいけれども非常に大きな地震に対しては、地震後に補修が必要となるものの崩壊はさせないようにいたします。その内容は、鉄道総研が原案を作成したものでございまして、平成十一年に新しい耐震設計標準としてまとめられました。
　私どもの鉄道総研では、耐震設計法以外にも耐震性能に優れた構造物の開発や既設構造物の耐震補強等について開発を行っております。耐震性能に優れた構造物については、地震によって生ずる変形を小さく抑える工夫をした揺れにくい高架橋の開発や耐震性に優れた橋の支持台の開発などを行っております。また、既設構造物の耐震補強につきましては、コンクリート製の高架橋の柱や橋脚を炭素繊維などの新しい素材を用いて補強する方法、あるいは土でできた構造物、盛土が代表的でございますが、そういうものの補強方法などの開発を行っております。
　次に二つ目としまして、早期地震検知・警報システムにつきましてお話しさせていただきます。
　鉄道における地震防災では、事前に施設の耐震性を向上させることが基本でございます。しかし一方で、地震が発生したときは迅速かつ適切に列車の運行を制御して事故を未然に防ぐことが重要となります。そこで、地震時の警報システムを開発してまいりました。
　地震時に自動的に沿線の電気を遮断するシステムは、昭和四十年、東海道新幹線に導入されました。このシステムは、沿線の変電所に地震計を設置し、地震がある基準値を超えると電気を遮断し、これによって走行列車に自動的に非常ブレーキを動作させるものでございます。
　その後、地震のより早い時点、すなわち初期の小さな揺れを検知して警報を発するための研究を進め、早期地震検知・警報システムを開発いたしました。このシステムは、地震を検知してから数秒間のデータで震源の位置や地震の大きさを推定してその地震の影響範囲を想定し、警報を発するシステムであり、平成四年に実用化されたものでございます。
　それでは、お手元の図面をごらんになっていただきたいと思います。
　まず、図の一でございますが、「早期地震警報システム」と書いてございます。ただいま後半に申し上げましたことについての概念図でございますが、最初にＰ波という初期微動が通常起きます。その後、大きい揺れをもたらすＳ波という主要動が参ります。大体、このＰ波というのはＳ波の二倍ぐらいの速度を持っておりますから、このＰ波が、Ｓ波が来る前になるべく早くこの部分で処理をできれば早い制御ができるというものでございます。このＰ波を検知することによって地震の規模ですとか地震までの距離を計算いたしまして、その中に当該の重要構造物等があるかどうかをチェックいたしまして警報を出すというものでございます。
　次に、図の二を見ていただきたいと思います。その場合の、判断する場合の考え方を示したものでございます。Ｐ波が到着いたしましてこれを数秒以内のデータで処理をする、次にどういう大きいものが来るかどうかを処理をするものでございます。現在、主に使われているロジック、考え方が、ここに示しておりますが、卓越周期というのがございます。これは一回の振動にどれぐらいの時間が掛かるかというのが周期でございまして、大体一秒とか二秒とかそういうオーダーでございます。そういう周期がどれぐらい多いか、その一番多いところが卓越周期ということでございますが、この周期、卓越周期から地震の規模、マグニチュードを推定いたしまして、Ｐ波の最大振幅とこのマグニチュードから震源までの距離を推定するというものがこれまでのシステムの概要でございます。
　続きまして、次の図の三をごらんになっていただきたいと思います。基本的にＰ波検知は同じでございます。なるべく早く地震を検知して大きい地震かどうかを予測していこうという物の考え方は同じでございますが、現在これはある機関との協力の結果、今までと同等以上に地震の規模、距離が算定できる手法を考えたものでございます。ここでは最初に震源までの距離を推定いたしまして、それからその振幅と併せて地震のマグニチュードを推定するというものでございます。
　以上でございますが、続きまして三番目の課題、走行シミュレーションでございます。車両の走行シミュレーション、文章の方に戻っていただきますが、車両の走行シミュレーションは列車の乗り心地などを検討するために一般に用いられておりますが、地震時の車両の揺れを知るための手法としても有効なものでございます。
　鉄道総研では、兵庫県南部地震以降、地震時の車両の運動を把握することのできる走行シミュレーションの開発を行ってまいりました。このシミュレーションは、編成車両ではなく一両を対象とするなど単純化したものでございますが、地震によって生じる車両の運動の概略を知ることができます。また、地震が速い揺れかゆっくりした揺れかといった地震の特性や車両の特性、振動特性が主でございますが、そういうものが走行性に対してどのような影響を及ぼすのかといったようなことが分かるものでございます。
　それでは、先ほどの図の続きをごらんになっていただきたいと思います。図の四でございます。「車両走行シミュレーションに用いるモデル」というふうに書いてございます。上の左の図は、車両、一車両の半分のイメージをかいたものでございます。車体が台車でつながっていまして車輪につながり、それがレールにつながっていくというものでございます。右は車体の断面を見たものでございます。また、真ん中にありますのはレールと車輪の接触の概念図、それからレールをばねで結びまして、そのレールの下の方から地震の動きに相当するものを入力するということになるわけでございます。現実の車両というのは非常に多くの構成要素から形成されておりますけれども、この計算ではかなり簡略化したモデルを用いて車両の走行シミュレーション、概略を把握しようというものでございます。
　次に、図の五をごらんになっていただきたいと思います。地震時の車両の動きでございますが、車両の特性、地震の特性によって極めて複雑な動きをする車両でございますが、ここでは御説明のために簡単なイメージをかいてございます。左の方が比較的周波数、周波数というのは軌道の一秒間の揺れの回数でございます、比較的揺れがゆっくりしている揺れの場合は、左にありますような、車輪の足がこう上がるような、そういう動きを主として行います。また、右の方は周波数が、揺れが非常に多いという場合につきましては、上の方の、車体の上の方を中心に車輪がレールにぶつかるような形の動きが出てまいります。その中間はこれらが混在したというものになりますが、ただいまの御説明も非常に割り切った御説明になりますが、極端な例の御説明ということで御容赦いただきたいと思います。
　次に、最後の図でございます。図の六、「シミュレーションによる結果のイメージ」でございます。
　この横軸には軌道の左右動の周波数ということで、軌道がどれぐらい大きく、周波数ですから一秒間の振動の回数ですけれども、どれぐらい速くたくさん揺れるかというもので、右に行けば行くほど速く揺れるというものでございます。縦軸はそのときに車輪の脱線限界を示す軌道の揺れ幅ということで、上に行くほど軌道の揺れ幅大きくしてございますが、その緑で書きました曲線の左下の方に計算条件でこう入ってくれば、車両は脱線の可能性がほとんどない、非常に少ないということになるわけでございます。
　なお、この緑の線、太めに書いてございますけれども、これは地震特性、例えば鉛直方向に地震が、大きい力が働くか働かないか、そういったものですとか車体の重さ等、いろいろな条件を加味しますとこのような幅で結果が移動してくるというようなことで、ここでは結果のイメージというものを御説明いたしました。
　図の御説明は以上でございます。
　昭和三十九年十月の東海道新幹線の開業以来、新幹線としては初めて営業列車の脱線を経験したことを、私ども研究所も当然のことながら大変重く受け止めております。今後は、従来から蓄積してまいりました知見やノウハウを結集して、新幹線の安全性の更なる向上のための研究開発に取り組んでいきたいと思います。
　なお、先般、十二月二十八日に新幹線の運転再開への目標がＪＲ東日本から発表されました。これまでに私ども相当の努力をしておりますけれども、更に力を入れて復旧へ向けて邁進していきたいと思います。委員会の前に、泉田知事からも、見通しが立ってよかったという安堵のお話をいただきました。これからも復旧に支援に邁進していく所存でございます。よろしくお願いしたいと思います。
　どうも御清聴ありがとうございました。