CN101565143B - 电梯的地震防灾系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电梯的地震防灾系统，能尽早并切实地检测到会对建筑物和电梯的运行产生真正威胁的地震运动。所述电梯的地震防灾系统在接收到地震发生时发出的紧急地震速报时，进行电梯轿厢的管制运行，具有：震动仪(2)，设置在设置有电梯(1)的建筑物中，将因地震而产生的加速度、位移或者震度中的至少一项作为振动进行测量；接收终端(4)，接收所述紧急地震速报；以及比较基准值计算单元(5)，根据建筑物的位置和接收到的紧急地震速报中的震源位置计算建筑物的位置到震源的距离，并且将比较基准值设定成到震源的距离越远，该比较基准值则越小，该地震防灾系统通过对测量到的振动和所述比较基准值进行比较来控制电梯(1)的运行。

Description

电梯的地震防灾系统

技术领域

本发明涉及一种用于防止因地震板块交界处发生的地震即海沟型地震等的长周期地震运动(周期从数秒到十几秒的地面波)所引起的灾害的地震防灾系统，并且尤其适用于在长周期地震发生时安全地使电梯停止。

背景技术

与在内陆的活动断层发生的内陆型地震相比，在地震板块交界处发生了地震时，其长周期地震运动会从震源波及到很远的区域，近年来，要求采取相应的措施，以便在地震板块交界处发生了巨大的地震时，尽可能地避免给超高层建筑物、长距离的大桥以及油罐等造成损失。

尤其是在电梯方面，例如在专利文献1中公开了一种技术方案，在该技术方案中，根据地震发生时发出的紧急地震速报以及建筑物所处的位置来预测地震波的最大加速度，以此对电梯轿厢进行管制运行，。

此外，例如在专利文献2中公开了一种技术方案，在该技术方案中，为了根据地震信息对假定位置的地震运动强度进行更高精度的评估，根据地震的震源位置以及震级(magnitude)以距离衰减方式对该假定位置的地震运动强度进行预测。

又，例如在专利文献3中公开了一种技术方案，在该技术方案中，为了对主吊索等长尺寸构件在发生了长周期地震运动和强风时产生的晃动量进行高精度的测定，在建筑物上部设置了振动感测器，并根据该振动感测器的信号对主吊索的振动响应进行预测和运算。

专利文献1：日本国专利特开2007-161378号公报

专例文献2：日本国专例特开2007-71707号公报

专例文献3：日本国专例特开2007-331901号公报

通常发生的地震多为内陆型地震，在内陆型地震中，几乎所有的周期分量均会随着主要地震运动到达后的时间的推移而衰减，但在海沟型地震中，由于地面与长周期分量发生共振，所以长周期地震运动会持续数分钟之久。此外，在发生了巨大的海沟型地震时，其产生的晃动具有如下的性质：在震源附近的区域会引起既具有短周期分量又具有长周期分量的宽频强烈震动，并且其地震波在几乎不衰减的情况下从震源传播到距震源地很远的地区，在大都市的堆积盆地地区大幅度增强。

因此，如果像上述现有技术那样，仅仅预测由地震波引起的的最大加速度，或者仅仅根据地震的震源位置以及震级以距离衰减方式对地震运动强度进行预测，或者仅仅通过振动感测器来测定长周期地震运动，则难以明确区分所发生的地震是通常的内陆型地震还是在地震板块交界处发生的地震。即，当在距离大楼所在地较近的地区发生了地震时，由于所有的周期分量都很大，所以即使是危险性较小的一般规模的地震也容易被判断为长周期地震运动，而对于发生在遥远地区的长周期地震运动，由于在初期阶段其晃动小而不能够将其判断为长周期地震运动，直到震动大幅度增强而达到了危险状态后，才能够将其判断为长周期地震运动，如此，作出危险判断的时间被拖延。

此外，为了在发生了地震时能够安全地使电梯停止，电梯一般都设置有地震感测器，可是，如果为了要检测到长周期地震运动而降低设定值，则电梯会在发生了危险性小的地震和人为的振动时频繁地出现误动作，导致电梯的服务效率降低，因此该方法是不实用的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中所存在的问题，尽早并切实地检测到会对建筑物和电梯的运行产生真正威胁的地震运动，以此防止灾害的发生。此外，本发明的其它目在于使危险性与地震运动检测之间的对应关系更为吻合，使得能够尽早地作出是否发生了长周期地震运动的判断，尤其是在电梯方面，使得能够在提高安全性的同时提高服务效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电梯的地震防灾系统，所述电梯的地震防灾系统在接收到地震发生时发出的至少包括震源位置信息和以震级表示的地震规模信息的紧急地震速报时，进行电梯轿厢的管制运行，该地震防灾系统具有：震动仪，该震动仪设置在设置有所述电梯的建筑物中，将因地震而产生的加速度、位移或者震度中的至少一项作为振动进行测量；接收终端，该接收终端接收所述紧急地震速报；以及比较基准值计算单元，该比较基准值计算单元根据所述建筑物的位置和接收到的所述紧急地震速报中的震源位置来计算所述建筑物与震源之间的距离，并且将比较基准值设定成到所述震源的距离越远，该比较基准值则越小，所述电梯的地震防灾系统通过对所述测量到的振动和所述比较基准值进行比较来控制所述电梯的运行。

根据本发明，将比较基准值设置成到震源的距离越远，则该比较基准值越小，并且根据在建筑物中测量到的振动和比较基准值来控制电梯的运行，由此，能够尽早地判断出真正具有危险性的长周期地震运动，从而能够使电梯安全地停止。因此，能够在不降低服务效率的情况下，在建筑物发生共振的危险性增大前使电梯安全地停止。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的电梯的地震防灾装置的结构图。

图2是地震的加速度波形图和长周期分量的波形图。

图3是表示一般地震的到震源的距离和长周期分量的大小之间的关系的示意图。

图4是表示一实施方式的长周期振动分量提取单元的详细结构图。

图5是表示一实施方式的比较基准值计算单元的详细结构图。

图6是表示一实施方式的比较单元和管制运行控制单元的动作流程图。

图7是表示电梯的地震防灾装置的管制运行控制开始的时序图。

图8是以一实施方式的地震测量单元的信号作为触发信号的地震防灾装置的动作说明图。

图中：1-电梯，2-震动仪(振动测量单元)，3-长周期振动分量提取单元，4-接收终端(地震信息获取单元)，5-比较基准值计算单元，6-比较单元，7-管制运行控制单元。

具体实施方式

图1表示电梯的地震防灾系统，震动仪(振动测量单元)2设置在设置有电梯1的建筑物的最下层等场所，用于测量地震的振动。具体来说是，该震动仪2优选采用加速度传感器和地震仪等。此外，长周期振动分量提取单元3从由振动测量单元2测量到的信号中提取长周期(数秒到十几秒)的振动分量。

地震信息获取单元4是用于获取与所发生的地震相关的信息的单元，其是实时接收紧急地震速报等地震发生后立即发送的信息的接收终端，该接收终端例如是使用互联网线路或卫星通信线路、地面波数码广播、有线电视用的通信线路等各种通信媒体的接收终端。所接收的地震信息包括表示地震的震源位置的纬度、经度、深度以及表示地震规模的震级和地震的发生时间等。

长周期振动分量的比较基准值计算单元5计算用来判断所发生的地震是否为长周期地震运动的比较基准值(长周期振动分量)。

比较单元6将比较基准值与通过长周期振动分量提取单元3提取到的长周期的振动分量的大小进行比较。管制运行控制单元7根据比较结果来控制电梯1的管制运行。长周期振动分量提取单元3、长周期振动分量的比较基准值计算单元5和比较单元6优选与管制运行控制单元7一起都构成为在电梯的控制盘内所具有的微型处理器上工作的程序。

接下来参照图2以及图3对长周期地震运动的判断进行说明。

图2中的100和102表示在到观测地点的距离大致相同的场所发生的地震的加速度波形，100表示一般的地震，102表示伴随着长周期地震运动的地震。101和103表示通过滤波处理从各自不同的地震的加速度波形提取到的长周期分量的波形。在发生了如图2所示的长周期地震运动时，由于与地面发生共振现象，长周期振动的幅度会随着时间的推移而增大。该幅度增大效果在地震的较早阶段就能够确认到，将图2中的104与105进行比较后可以知道，发生了长周期地震运行的105的长周期分量更大。

在图3所示的曲线图中，曲线106示意地表示了一般的地震中的从观测点到震源的距离与地震的初期阶段的长周期分量的大小之间的关系。与发生了长周期地震运动时的107相比，在发生了一般的地震时，离震源较远(远距离)的地点A处的长周期分量的值较小，而在距离震源较近的地点B处，两种地震的大小基本相同。可是，一般的地震中的长周期分量不会与地面产生共振，因此会随着时间的推移而衰减，不像长周期地震运动那样具有危险性。如上所述，仅仅根据地震的初期阶段的长周期分量的大小，则难以判断是否存在发生长周期地震运动的危险性。

另一方面，如果知道到震源的距离，则能够如图3的106所示的曲线那样，对一般的地震的初期阶段的长周期分量的大小进行大致的预测。

并且，在观测到比一般的地震时所预测到的长周期分量的更大的长周期分量时，判断为发生了长周期地震运动。具体来说是，如果在图3所示的地点B观测到了比一般的地震时更大的长周期分量值108时，则判断为发生了长周期地震运动，如果没有观测到更大的值，则将所发生的地震判断为一般的地震。因此，通过计算到震源的距离，如果该距离大，则相应地降低判断基准值，由此能够正确地判断是否发生了长周期地震运动。

接下来参照图4、图5和图6对电梯的地震防灾装置的详细结构以及动作进行说明。

图4表示长周期振动分量提取单元3的详细结构例。10表示与建筑物的振动特性相关的参数，该参数是建筑物的固有振动周期或者能够确定建筑物的固有振动周期的建筑物高度等的信息。11表示滤波单元，该滤波单元用于从通过振动测量单元2得到的地震振动信号(加速度、速度)中提取出包括建筑物的固有振动周期在内的周期分量。具体来说是，作为该长周期振动分量提取单元3，优选采用以建筑物的固有振动周期为中心的带通滤波器，或者采用让包括固有振动周期的长周期分量通过的低通滤波器等。

图5表示长周期振动分量的比较基准值计算单元5的详细结构例。20表示震源距离计算单元，该震源距离计算单元根据由地震信息获取单元4得到的震源位置的纬度、经度、深度以及建筑物的所在地的纬度和经度计算到震源的距离。21表示计算长周期分量的大小的单元，该计算长周期分量的大小的单元根据由震源距离计算单元20算出的到震源的距离以及通过地震信息获取单元4得到的地震的震级计算一般的地震的长周期分量的大小。具体的方法是例如采用以下的计算式进行计算。

logA＝aM+blogL    …(计算式1)

式中，L表示到震源的距离，M表示地震的震级，a和b表示根据算出的周期分量决定的参数，A表示周期分量的大小。a和b也可以采用与建筑物的固有振动周期相对应的参数。此外，参数a和b的计算方法可以有多种，例如可以根据与各种一般的地震的震源距离和各周期分量的大小有关的数据以统计方法计算参数a和b。

在比较基准设定单元22中，针对由21算出的长周期分量的大小，通过计算式1算出修正预测误差所需的富裕量，并将该富裕量作为偏差值进行加算，由此对比较基准值进行设定。此外，如果震源位置非常遥远，则即使发生了长周期地震运动，该振动也非常小，属于没有危险性的强度时，不需要将其判断为长周期地震运动，所以，当比较基准值在规定值以下时，也可以通过加算修正而设定为规定值。

图6表示比较单元6和管制运行控制单元7的详细动作。图6所示的一系列动作在地震信息获取单元4接收到与新发生的地震相关的信息时执行。首先，由比较单元6对由长周期振动分量提取单元3提取到的振动分量和由长周期振动分量的比较基准值计算单元5算出的比较基准值进行比较，在长周期振动分量大于比较基准值时，向管制运行控制单元7发出开始管制控制的指令(S1)。

管制运行控制单元7在接收到开始管制控制的指令后，根据由地震信息获取单元4获取的震源位置和地震发生时间的信息来计算宽限时间(S2)。该宽限时间是预测时间，其表示到电梯的吊索等构件因建筑物与长周期地震运动的共振现象而达到危险的晃动程度为止还剩余多少时间，该宽限时间通过以下步骤算出。

通过模拟试验等预先求出从长周期地震运动发生起到吊索等构件达到危险的晃动程度的平均时间。在实际发生了长周期地震运动时，根据以下的计算公式计算地震的主要运动到达建筑物后开始起算的经过时间Te。

$\mathrm{Te}=\mathrm{Tc}-\mathrm{To}-\frac{L}{\mathrm{Vs}}$ …(计算式2)

式中，To表示地震的发生时间，Tc表示当前时间，Vs表示地震的主要运动(S波)的传播速度，L表示到震源的距离。之后，通过从吊索等构件达到危险的晃动程度的平均时间中减去上述经过时间Te来算出宽限时间。

之后，如果宽限时间比使电梯停靠到离当前的电梯轿厢位置最近的楼层所需的时间T1短，则立即使电梯停止(S3，S4)。如果宽限时间比T1长且比使电梯从当前的电梯轿厢位置停靠到安全楼层所需的时间T2短时，使电梯轿厢停靠到最近楼层(S5，S6)。在宽限时间比T2长时，使电梯轿厢停靠到安全楼层。

安全楼层是指电梯轿厢如果停靠在该楼层，则即使建筑物因长周期地震而出现了大幅度晃动，也能够将电梯的损害情况抑制在最小限度内的楼层，例如可以选择这样的楼层，即，如果电梯轿厢停靠在该楼层，则此时的吊索长度不会导致建筑物的固有振动周期与吊索等构件的固有振动周期相一致。

图7是表示电梯的地震防灾装置的管制运行控制的开始的时序图。管制控制在地震运动的长周期分量110超过了根据到震源的距离设定的比较基准值112的时间点113开始。与此相对，吊索等构件的振动111的振幅由于与长周期分量共振而逐渐增大，在时间点115超过了危险振幅114。因此，在检测或者预测吊索等构件的振动并使电梯停止时，在时间点115处开始进行管制控制。

但是，在图2中说明的示例中，由于能够在图7的时间点116这一较早的阶段开始进行管制控制，所以能够更为安全地使电梯停止。

在以上的示例中，将接收到的地震信息作为触发信号来进行长周期地震运动的判断处理，但也可以如图8所示，以振动测量单元2所测量的振动超过了规定值作为触发信号来进行长周期地震运动的判断处理。

在地震信息获取单元4中设置地震信息的储存单元，并使其随时储存所接收到的最新的地震信息。当通过振动测量单元2测量到的振动(加速度)超出了规定值时，参照地震信息获取单元中所储存的地震信息，当所储存的地震信息是从当前时间点起算在规定的时间内发生的地震信息时，使用该地震信息对比较基准值和长周期振动分量进行比较并进行长周期地震运动的判断处理(S10，S11，S12)。然后，当根据比较基准值和长周期振动分量的比较结果判断为发生了长周期地震时，开始进行管制运行控制(S13，S14)。如果在规定的时间内没有发生地震，或者没有判断为发生了长周期地震时，继续正常的运行(S15)。

作为S10中的设定值，例如采用在远距离地震中也能感测到的非常低的设定值。此外，作为S11中的规定时间，采用包括远距离地震到达建筑物所需的时间的时间值。

也可以将管制运行控制单元7设置成在比较单元6发出了开始管制控制的指令的阶段，无论宽限时间是多少，均立即使电梯停靠到最近的楼层。

此外，也可以将长周期振动分量提取单元3设置成对通过振动测量单元2测量到的加速度信号进行积分而得到速度信号，并且也可以将长周期振动分量的比较基准值计算单元5设置成计算一般的地震的振动的速度的比较基准值。此外，还可以将长周期振动分量提取单元3设置成获得位移信号，以及将比较基准值计算单元5设置成计算振动位移的比较基准值。这是由于长周期地震摇晃在速度和位移上的特性显著，因此容易进行检测的缘故。

如果正好在对比较基准值和长周期振动分量进行比较时发生了其它的地震，并接收到了该地震的信息时，则只在根据该地震信息算出的比较基准值比当前的比较基准值小时才改变比较基准值，而除此之外的情况下则维持原来的比较基准值。由此，即使在附近发生了一般的地震的情况下，仍然能够正确地检测到由远距离的地震所引起的长周期地震运动。

振动测量单元2也可以设置在建筑物的中间层和最上层等。此时，在通过比较基准值计算单元5计算比较基准值时，应将建筑物对振动的增强效果也一并考虑进去。

Claims (5)

1.一种电梯的地震防灾系统，所述电梯的地震防灾系统在接收到地震发生时发出的至少包括震源位置信息和以震级表示的地震规模信息的紧急地震速报时，进行电梯轿厢的管制运行，其特征在于，

具有：震动仪，该震动仪设置在设置有所述电梯的建筑物内，将因地震而产生的加速度、位移或者震度中的至少一项作为振动进行测量；

接收终端，该接收终端接收所述紧急地震速报；以及

长周期振动分量的比较基准值计算单元，该比较基准值计算单元根据所述建筑物的位置和接收到的所述紧急地震速报中的震源位置来计算所述建筑物与震源之间的距离，并且将长周期振动分量的比较基准值设定成到所述震源的距离越远，该比较基准值则越小，

所述电梯的地震防灾系统通过对从测量到的所述振动中提取的长周期振动分量和所述比较基准值进行比较来控制所述电梯的运行。

2.根据权利要求1所述的电梯的地震防灾系统，其特征在于，对用滤波单元从测量到的所述振动中提取长周期振动分量并将其与所述比较基准值进行比较。

3.根据权利要求1所述的电梯的地震防灾系统，其特征在于，用以所述建筑物的固有振动周期为中心的带通滤波器、或者让包含所述固有振动周期的长周期分量通过的低通滤波器从测量到的所述振动中提取长周期振动分量，并将其与所述比较基准值进行比较。

4.根据权利要求1所述的电梯的地震防灾系统，其特征在于，以一般的地震所引起的所述振动的长周期分量的大小为基准来确定所述比较基准值。

5.根据权利要求1所述的电梯的地震防灾系统，其特征在于，当从测量到的所述振动中提取的长周期振动分量大于所述比较基准值时，使所述电梯停靠到最近的楼层。

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