JP2019086480A - Earthquake warning system - Google Patents

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Abstract

To provide an earthquake warning system capable of predicting, with high degree of accuracy, a maximum acceleration of a main vibration (S-wave) using a maximum acceleration of a preliminary tremor (P-wave).SOLUTION: The earthquake warning system calculates a maximum acceleration of the S-wave of an earthquake that has occurred by multiplying a maximum acceleration of the P-wave by a coefficient α, and performs a process to cope with the earthquake in accordance with the calculated maximum acceleration of the S-wave, the coefficient α is calculated using the following formulas (1), (2).SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、初期微動(P波)の最大加速度から、主要振動(S波)の最大加速度を予測し、警報などの処理実行する地震警報システムに関する。   The present invention relates to an earthquake warning system that predicts the maximum acceleration of a main vibration (S wave) from the maximum acceleration of an initial fine movement (P wave) and executes processing such as an alarm.

発生した地震の初期微動(P波)の最大加速度に基づいて、当該地震の主要振動(S波)の最大加速度の規模を予測することが可能であれば、その規模に応じて、例えば、可動中の工場を、主要振動(S波)の到来前に停止するなどして、大きな被害を免れることができるようになる。   If it is possible to predict the magnitude of the maximum acceleration of the main vibration (S wave) of the earthquake based on the maximum acceleration of the initial tremor (P wave) of the generated earthquake, for example, the movable It is possible to escape from the great damage by stopping the plant inside before the arrival of the main vibration (S wave).

このような試みとしては、例えば、引用文献1(特開2017−122623号公報)には、単一の観測点において観測された地震の初期微動の観測データを用いて、前記地震の主要動の最大振幅を推定する方法において、前記観測データから前記初期微動の最大振幅を導出する導出ステップと、前記導出ステップで導出された前記初期微動の最大振幅の一次式により前記主要動の最大振幅を求めることができるものとして、当該主要動の最大振幅を推定する推定ステップと、を有し、前記一次式における前記初期微動の最大振幅の係数が、前記観測点の周辺の地盤における卓越振動周波数の対数関数により算定されて設定されている、地震の主要動の最大振幅を推定する方法が開示されている。
特開2017−122623号公報
As such an attempt, for example, in the cited reference 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-122623), using observation data of initial tremors of earthquakes observed at a single observation point In the method of estimating the maximum amplitude, the maximum amplitude of the main movement is determined by the derivation step of deriving the maximum amplitude of the initial fine movement from the observation data, and the linear expression of the maximum amplitude of the initial fine movement derived in the derivation step. And estimating the maximum amplitude of the main movement, wherein the coefficient of the maximum amplitude of the initial tremor in the linear equation is the logarithm of the dominant vibration frequency in the ground around the observation point. A method of estimating the maximum amplitude of the main motion of an earthquake, which has been calculated and set by a function, is disclosed.
JP 2017-122623 A

引用文献1記載の従来技術においては、初期微動の最大振幅を導出し、導出された前記初期微動の最大振幅の一次式により主要動の最大振幅を求めることができるものとして、当該一次式の1次の項の係数a(主要動の最大振幅yと初期微動の最大振幅xとの振幅比)を、観測点の周辺地盤の卓越振動周波数の対数関数により算定するようにしている。   In the prior art described in the cited document 1, it is assumed that the maximum amplitude of the initial movement can be derived and the maximum amplitude of the main movement can be determined from the linear expression of the maximum amplitude of the derived initial movement. The coefficient a (amplitude ratio between the maximum amplitude y of the main movement and the maximum amplitude x of the initial tremor) of the next term is calculated by the logarithmic function of the dominant vibration frequency of the ground around the observation point.

しかしながら、このようにして求められた上記係数aは精度が低く、初期微動(P波)の最大加速度から、主要振動(S波)の最大加速度を精度高く予測することができない、という問題があった。   However, there is a problem that the coefficient a thus obtained is low in accuracy, and the maximum acceleration of the main vibration (S wave) can not be predicted with high accuracy from the maximum acceleration of the initial fine movement (P wave). The

主要振動(S波)の最大加速度の予測精度が低いと、例えば、本来停止せずに済むような最大加速度でも、予測に基づいて、半導体工場などのような生産ラインを停止してしまうような事態が発生し得る。一旦、生産ラインを停止してしまうと、再稼働に時間やコストを要してしまうことが一般的であり、精度の低い係数による予測に基づくと、経済的な損失が多大となってしまう。   If the prediction accuracy of the maximum acceleration of the main vibration (S wave) is low, for example, even with the maximum acceleration that would not normally stop, the production line such as a semiconductor factory will be stopped based on the prediction. Things can happen. Once the production line is shut down, it generally takes time and cost to restart the operation, and based on the prediction by the low precision coefficient, the economic loss will be great.

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係る地震警報システムは、発生した地震のP波の最大加速度に係数αを乗じることでS波の最大加速度を算出し、算出されたS波の最大加速度に応じて当該地震に対応するための処理を実行する地震警報システムにおいて、係数αを下式(1)及び下式(2)に基づいて算出することを特徴とする。   This invention solves the said subject, The earthquake warning system which concerns on this invention calculates and calculates the maximum acceleration of S wave by multiplying the coefficient (alpha) by the maximum acceleration of P wave of the earthquake which generate | occur | produced In the earthquake warning system that executes processing for responding to the earthquake according to the maximum acceleration of the S wave, the coefficient α is calculated based on the following equation (1) and the following equation (2).

Figure 2019086480
Figure 2019086480

Figure 2019086480
Figure 2019086480

ただし、
γrad:係数αを決める係数γへの放射効果の寄与分
γdis:係数αを決める係数γへの減衰効果の寄与分
γsit:係数αを決める係数γへのサイト効果の寄与分
γtrs:係数αを決める係数γへの横方向減衰効果の寄与分
である。
However,
γ rad : Contribution of radiation effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ diss : Contribution of attenuation effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ sit : Contribution of site effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ trs The contribution of the lateral damping effect to the factor γ which determines the factor α.

本発明に係る地震警報システムは、式(1)及び式(2)に基づいて、放射効果の係数γへの寄与分、減衰効果の係数γへの寄与分、サイト効果の係数γへの寄与分、横方向減衰効果の係数γへの寄与分を考慮して、これらから求められた係数γから、係数αを算出するようにしており、このような本発明に係る地震警報システムによれば、初期微動(P波)の最大加速度から、主要振動(S波)の最大加速度を精度高く予測することが可能となる。   In the earthquake warning system according to the present invention, the contribution to the radiation effect coefficient γ, the contribution to the attenuation effect coefficient γ, and the contribution to the site effect coefficient γ based on the equations (1) and (2) According to the earthquake warning system according to the present invention, the factor α is calculated from the factor γ obtained from these factors, taking into consideration the contribution to the factor γ of the lateral attenuation effect in a minute. The maximum acceleration of the main vibration (S wave) can be predicted with high accuracy from the maximum acceleration of the initial fine movement (P wave).

本発明の実施形態に係る地震警報システム1の設置例を示す図である。It is a figure which shows the example of installation of the earthquake warning system 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る地震警報システム1の概要を示す図である。It is a figure showing an outline of earthquake warning system 1 concerning an embodiment of the present invention. α係数の概念を説明する図である。It is a figure explaining the concept of alpha coefficient. 本発明に係る地震警報システム1で用いられるα係数テーブルのデータ構造を示す図である。It is a figure which shows the data structure of the alpha coefficient table used with the earthquake warning system 1 which concerns on this invention. 本発明の実施形態に係る地震警報システム1の処理のフローチャートを示す図である。It is a figure showing a flow chart of processing of earthquake warning system 1 concerning an embodiment of the present invention. 第1地震計101、第2地震計102、第3地震計103によって計測されるデータのイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the data measured by the 1st seismograph 101, the 2nd seismograph 102, and the 3rd seismograph 103. FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る地震警報システム1のメインシステム100の設置例を示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an installation example of a main system 100 of an earthquake warning system 1 according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係る地震警報システム1は、少なくとも3つの地震計が、建物や事業所内の敷地内に設けられ、これらの3つの地震計からの計測データに基づいて、P波の検出判定などを実行するものである。本実施形態では、図1に示すように第1地震計101、第2地震計102、第3地震計103からなる3つの地震計が設置される例を示している。   In the earthquake warning system 1 according to the embodiment of the present invention, at least three seismographs are provided in a building or a site in a business site, and detection and determination of P waves based on measurement data from these three seismographs And so on. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an example in which three seismographs including a first seismograph 101, a second seismograph 102, and a third seismograph 103 are installed is shown.

ただし、地震計同士は、建物が属する敷地内(建物内も含む)にある程度の距離を離しつつ設置されていることが必要である。地震計を近接させて配置してしまうと、例えば、近隣道路を走行するトラックなどの振動を計測してしまい、複数の地震計が共に計測してしまい、P波検出に支障をきたすからである。   However, seismographs need to be installed in the site (including the inside of the building) to which the building belongs with a certain distance apart. If the seismographs are placed close to each other, for example, the vibration of a truck traveling on a nearby road will be measured, and a plurality of seismographs will measure together, which interferes with P wave detection. .

ここで、地震計同士の間の適切な距離は、地震計を設置する建物や敷地に応じてケースバイケースであるが、例えば、30m〜100m程度が想定される。以下、例として、本実施形態では、地震警報システム1を東京駅周辺の建物と敷地に設置したケースに基づいて説明する。   Here, although the appropriate distance between seismographs is a case-by-case according to a building and a site where the seismographs are installed, for example, about 30 m to 100 m are assumed. Hereinafter, as an example, in the present embodiment, the earthquake warning system 1 will be described based on a case where the building and site around Tokyo Station are installed.

なお、本実施形態に係る地震警報システム1においては、システムをフェイルセーフとするために、3台以上の地震計を用いているが、一定の条件が満たされれば最低1台の地震計のみによって本発明を実現することもできる。   In the earthquake warning system 1 according to the present embodiment, three or more seismographs are used to make the system fail safe, but at least one seismograph is used if certain conditions are satisfied. The invention can also be realized.

図2は本発明の実施形態に係る地震警報システム1の概要を示す図である。   FIG. 2 is a view showing an outline of the earthquake warning system 1 according to the embodiment of the present invention.

本発明に係る地震警報システム1においては、これまで説明したように1つの地点において、適切な距離離間されて設置されてなる地震計(第1地震計101、第2地震計102、第3地震計103)を有している。   In the earthquake warning system 1 according to the present invention, as described above, seismographs (first seismograph 101, second seismograph 102, and third earthquake seismograph 101 installed at an appropriate distance apart at one point. A total of 103).

第1地震計101、第2地震計102、第3地震計103によって計測されたデータ(それぞれの地震計の計測データ信号をS1,S2,S3と称する)は、データ処理部110に送信される。メインシステム100におけるデータ処理部110は、CPUとCPU上で動作するプログラムを保持するROMとCPUのワークエリアであるRAMなどからなる汎用の情報処理装置である。第1地震計101、第2地震計102、第3地震計103によって計測されたデータは、データ処理部110によって解析処理することができるようになっている。 First seismometer 101, second seismometer 102, data measured by the third seismometer 103 (measurement data signals of each seismometer called S 1, S 2, S 3), the data processing unit 110 Will be sent. The data processing unit 110 in the main system 100 is a general-purpose information processing apparatus including a CPU, a ROM that holds programs operating on the CPU, and a RAM that is a work area of the CPU. Data measured by the first seismograph 101, the second seismograph 102, and the third seismograph 103 can be analyzed by the data processing unit 110.

データ処理部110は、図示されているデータ処理部110と接続される各構成と協働・動作する。また、本発明に係る地震警報システム1における種々の制御処理は、データ処理部110内のROMやRAMなどの記憶手段に記憶保持されるプログラムをCPUが実行することによって実現されるものである。   The data processing unit 110 cooperates with and operates each component connected to the data processing unit 110 shown. Further, various control processes in the earthquake warning system 1 according to the present invention are realized by the CPU executing a program stored and held in storage means such as ROM and RAM in the data processing unit 110.

データ処理部110には、不揮発性で書き換え可能な記憶部120がデータ通信可能に接続されており、この記憶部120には、特に後述するデータテーブル(α係数テーブル)などが記憶されており、データ処理部110が当該テーブルを参照することができるようになっている。   In the data processing unit 110, a non-volatile, rewritable storage unit 120 is connected so as to be capable of data communication, and in the storage unit 120, a data table (α coefficient table) and the like described later are particularly stored. The data processing unit 110 can refer to the table.

報知部130は、例えば表示装置など視覚により地震警報を伝達する手段や、スピーカーなど聴覚により地震警報を伝達する手段である。このような報知部130は、データ処理部110からのトリガーにより制御されることで、起動し地震警報を実行する。   The notification unit 130 is, for example, a means for visually transmitting an earthquake warning such as a display device, and a means such as a speaker for transmitting an earthquake warning by hearing. The notification unit 130 is activated by being controlled by the trigger from the data processing unit 110 to execute an earthquake warning.

なお、本実施形態では、前記トリガーにより起動し、地震警報を人に伝達する報知部130が用いられているが、例えば、本発明に係る地震警報システム1を工場などで用いる場合には、このような報知部130に加え、さらに生産ラインを、データ処理部110からのトリガーに基づいて自動的に停止する自動停止装置を追加することもできる。   In this embodiment, the notification unit 130 activated by the trigger to transmit an earthquake warning to a person is used. For example, when the earthquake warning system 1 according to the present invention is used in a factory or the like, this is used. In addition to the notification unit 130 as described above, it is also possible to add an automatic stop device that automatically stops the production line based on a trigger from the data processing unit 110.

また、通信部150はデータ処理部110から転送されるデータを、外部のネットワークNに対して送信したり、外部のネットワークNから送信されてくるデータ受信を行い、当該受信データをデータ処理部110に送信したりすることができるようになっている。   Further, the communication unit 150 transmits data transferred from the data processing unit 110 to the external network N or receives data transmitted from the external network N, and the received data is transmitted to the data processing unit 110. It can be sent to and from.

このような通信部150では、気象庁から発信される緊急地震速報を受信し、発生した地震の震源地に係るデータを取得することができるように構成されている。なお、本発明においては、震源地に係るデータを取得することが可能であれば、緊急地震速報以外の情報源も利用することが可能である。   Such a communication unit 150 is configured to be able to receive an emergency earthquake bulletin transmitted from the Japan Meteorological Agency and to obtain data relating to the epicenter of the generated earthquake. In the present invention, as long as data relating to the epicenter can be acquired, it is possible to use information sources other than the earthquake early warning.

ここで、記憶部120に記憶されるα係数テーブルにおけるα係数について説明する。   Here, the α coefficient in the α coefficient table stored in the storage unit 120 will be described.

地震が発生すると、震源からは揺れが地震波として地面を伝搬する。地震波には初期微動(P波)と主要振動(S波)があり、P波の方がS波より速く伝搬する。P波は、伝わる速度が速く、エネルギーは小さいのに対して、S波は速度が遅い代わりに、大きなエネルギーをもつ横揺れを発生させる。   When an earthquake occurs, shaking from the hypocenter propagates on the ground as seismic waves. There are initial tremor (P wave) and main vibration (S wave) in seismic waves, and P wave propagates faster than S wave. The P wave travels fast and energy is small, whereas the S wave slows down and generates a high energy roll.

発生した地震で、強い揺れによる被害をもたらすのは主に後から伝わってくるS波である。このため、地震波の伝わる速度の差を利用して、先に伝わるP波を検知した段階でS波が伝わってくる前に、警戒等を行うことが可能となる。例えば、可動中の工場を、主要振動(S波)の到来前に停止するなどして、大きな被害を免れることができるようになる。   The earthquake that has occurred is mainly due to the S wave that is transmitted after that causes damage due to strong shaking. For this reason, it becomes possible to perform alerting etc. before S wave is transmitted at the stage which detected P wave transmitted previously, using the difference in speed to which seismic waves are transmitted. For example, it is possible to escape large damage by stopping a moving factory before the arrival of the main vibration (S wave).

このような考え方に基づき、先に伝搬したP波の規模に基づいて、後から伝搬するS波の規模を予測するために、係数αが用いられる。より具体的には、係数αは、発生したある地震のP波の最大加速度に、この係数αを乗じることで、S波の最大加速度を算出し、予測することを可能とする係数である。   Based on such a concept, the coefficient α is used to predict the magnitude of the S-wave to be propagated later based on the magnitude of the P-wave propagated earlier. More specifically, the coefficient α is a coefficient that makes it possible to calculate and predict the maximum acceleration of the S wave by multiplying the maximum acceleration of the P wave of the generated earthquake by the coefficient α.

この係数αは、地震警報システム1が設置される場所と、震源が属するエリアとに応じて値が変化する。したがって、地震警報システム1が設置される場所に応じて、α係数を予め算出しておき、テーブルなどに格納しておく必要がある。図3はα係数の概念を説明する図である。また、図4は本発明に係る地震警報システム1で用いられるα係数テーブルのデータ構造を示す図である。   The value of this coefficient α changes depending on the place where the earthquake warning system 1 is installed and the area to which the epicenter belongs. Therefore, according to the place where the earthquake warning system 1 is installed, the α coefficient needs to be calculated in advance and stored in a table or the like. FIG. 3 is a diagram for explaining the concept of the α coefficient. Moreover, FIG. 4 is a figure which shows the data structure of the alpha coefficient table used with the earthquake warning system 1 which concerns on this invention.

地震警報システム1を東京駅周辺とすると、例えば、震源のエリアとしては、立川、多摩、東京湾北部として設定することができる。ここでは、それぞれをエリア1、エリア2、エリア3と称することとする。なお、このようなエリアについては、より細分化したもの利用することも可能である。また、このようなエリアについては、エリア1、エリア2、エリア3の他エリアを設定することもできる。   Assuming that the earthquake warning system 1 is in the vicinity of Tokyo Station, for example, an area of an epicenter can be set as Tachikawa, Tama, and northern Tokyo Bay. Here, each of these will be referred to as area 1, area 2 and area 3. In addition, about such an area, it is also possible to utilize what was subdivided. In addition, other areas such as area 1, area 2 and area 3 can be set for such an area.

さて、地震警報システム1が設置される東京駅周辺にとっては、予め、エリア1を震源とする地震のS波の最大加速度を算出に際に用いるα1、エリア2を震源とする地震のS波の最大加速度を算出に際に用いるα2、エリア3を震源とする地震のS波の最大加速度を算出に際に用いるα3を準備し、これらを図4に示すようなα係数テーブルとして、記憶部120に格納しておく。 Now, for the area around Tokyo Station where the earthquake warning system 1 is installed, α 1 used in calculating the maximum acceleration of the S wave of the earthquake having the area 1 as the epicenter in advance and the S wave of the earthquake having the area 2 as the epicenter The α 2 used when calculating the maximum acceleration of the following, and α 3 used when calculating the maximum acceleration of the S wave of the earthquake whose area is the area 3 are prepared, and these are used as an α coefficient table as shown in FIG. It is stored in the storage unit 120.

エリア1を震源とする地震のS波の最大加速度を算出に際に用いるα1を例に取ると、α1の算出には、エリア1で発生した過去の地震s11、s12、s13、s14、s15、s16、・・・・に係る地震データが利用される。 Taking the alpha 1 for use in the maximum acceleration of the S-wave seismic for the area 1 and epicenter calculation example, the calculation of the alpha 1, past earthquakes s 11 generated in area 1, s 12, s 13 , S 14 , s 15 , s 16 ,... Earthquake data is used.

次に、以上のように構成される本発明に係る地震警報システム1の処理・動作について説明する。図5は本発明の実施形態に係る地震警報システム1の処理のフローチャートを示す図である。   Next, the processing and operation of the earthquake warning system 1 according to the present invention configured as described above will be described. FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of processing of the earthquake warning system 1 according to the embodiment of the present invention.

図5において、ステップS100で処理が開始されると、続いて、ステップS101では、P波が検出されたか否かが判定される。図6は第1地震計101、第2地震計102、第3地震計103によって計測されるデータのイメージを示す図である。   In FIG. 5, when the process is started in step S100, it is then determined in step S101 whether a P wave is detected. FIG. 6 is a view showing an image of data measured by the first seismograph 101, the second seismograph 102, and the third seismograph 103. As shown in FIG.

P波の検出の判定方法としては、例えば、第1地震計101、第2地震計102、第3地震計103の計測データ信号をS1,S2,S3のいずれか2つの計測データが予め規定されている閾値を越えたか否か、などとすることができるが、的確な判定ができるのであれば、このような方法に限定されるものではない。 As a determination method of P wave detection, for example, measurement data signals of the first seismograph 101, the second seismograph 102, and the third seismograph 103 are any two measurement data of S 1 , S 2 , and S 3. Although whether or not a predetermined threshold value has been exceeded can be used, it is not limited to such a method as long as an accurate determination can be made.

ステップS101における判定結果がNOであるときにはステップS101をループする。一方、P波が検出されて、ステップS101における判定結果がYESとなると、ステップS102に進む。   When the determination result in step S101 is NO, step S101 is looped. On the other hand, when the P wave is detected and the determination result in step S101 is YES, the process proceeds to step S102.

続いて、ステップS102では、気象庁の緊急地震速報のデータを、ネットワークNを介して取得し、緊急地震速報から震源のエリアに関するデータを取得する。   Then, in step S102, data of the Meteorological Agency's earthquake early warning is acquired via the network N, and data on the area of the epicenter is acquired from the earthquake early warning.

次に、ステップS103では、ステップS102で取得されたエリアに対応したα係数をα係数テーブルから取得する。   Next, in step S103, an α coefficient corresponding to the area acquired in step S102 is acquired from the α coefficient table.

ステップS104では、ステップS103で取得されたα係数に基づいて、As=α×Apを算出する。ここで、Apは計測されたP波の加速度のうち最大のもの(最大加速度)であり、Asはこれに基づいて算出・予測されるS波の最大加速度である。 In step S104, A s = α × A p is calculated based on the α coefficient acquired in step S103. Here, A p is the largest of the acceleration of the P-wave, which is measured (maximum acceleration), A s is the maximum acceleration of the S wave is calculated and prediction based on this.

なお、図5で示した本実施形態に係るフローチャートにおいては、所謂、緊急地震速報によって取得することができる情報については考慮されていないが、緊急地震速報によって取得することができる情報を利用することができる場合には、S104で算出・予測される予測値Asと、緊急地震速報による予測値とから総合判定し、この総合判定に基づく予測値により、後のS105の判定処理を実行することが好ましい。 In addition, in the flowchart according to the present embodiment shown in FIG. 5, information that can be acquired by so-called earthquake early warning is not taken into consideration, but using information that can be acquired by emergency earthquake bulletin when the can is be a predicted value a s is calculated and predicted in S104, the comprehensive judgment from the predicted value by the earthquake early warning, the prediction value based on the comprehensive judgment, executes the determination process of S105 after Is preferred.

ステップS105では、算出されたAsに基づいて、As>Atであるか否かが判定される。ここで、Atは閾値となるS波の最大加速度である。 In step S105, it is determined whether A s > A t based on the calculated A s . Here, A t is the maximum acceleration of the S wave as the threshold value.

ステップS105における判定がYESであれば、ステップS106に進み、報知部130により、地震警報を報知したり、或いは、前記のような自動停止装置が追加されているようなケースでは、生産ラインを停止したりするなど、予測される地震に応じた適切な対処・処理を実行する。   If the determination in step S105 is YES, the process proceeds to step S106, and the alarm unit 130 notifies an earthquake warning, or stops the production line in the case where the automatic stop device as described above is added. And take appropriate action and processing in accordance with the predicted earthquake.

ステップS107で、処理を終了する。   In step S107, the process ends.

ところで、従来のα係数は推定精度が低く、初期微動(P波)の最大加速度から、主要振動(S波)の最大加速度を精度高く予測することができない、という問題があった。   By the way, there is a problem that the conventional α coefficient has low estimation accuracy, and the maximum acceleration of the main vibration (S wave) can not be predicted with high accuracy from the maximum acceleration of the initial fine movement (P wave).

そして、主要振動(S波)の最大加速度の予測精度が低いと、例えば、本来停止せずに済むような最大加速度でも、予測に基づいて、半導体工場などのような生産ラインを停止してしまうような事態が発生し得る。一旦、生産ラインを停止してしまうと、再稼働に時間やコストを要してしまうことが一般的であり、精度の低い係数による予測に基づくと、経済的な損失が多大となってしまう、という問題があった。   Then, if the prediction accuracy of the maximum acceleration of the main vibration (S wave) is low, for example, even at the maximum acceleration which would otherwise be unnecessary to stop, a production line such as a semiconductor factory will be stopped based on the prediction. Such a situation may occur. Once the production line is shut down, it generally takes time and cost to restart, and based on predictions with low precision coefficients, economic losses will be significant. There was a problem that.

そこで、本発明に係る地震警報システム1においては、以下のような手法で算出されるα係数を用いて、主要振動(S波)の最大加速度の予測精度を向上させるようにするものである。   Therefore, in the earthquake warning system 1 according to the present invention, the prediction accuracy of the maximum acceleration of the main vibration (S wave) is improved by using the α coefficient calculated by the following method.

ここで、下式(1)によって定義される係数γを定義する。   Here, the coefficient γ defined by the following equation (1) is defined.

Figure 2019086480
Figure 2019086480

そして、係数γについては、下式(2)の左辺に示すような各項の和であるものとする。   The coefficient γ is assumed to be the sum of each term as shown on the left side of the following equation (2).

Figure 2019086480
Figure 2019086480

ここで、
γrad:係数αを決める係数γへの放射効果の寄与分
γdis:係数αを決める係数γへの減衰効果の寄与分
γsit:係数αを決める係数γへのサイト効果の寄与分
γtrs:係数αを決める係数γへの横方向減衰効果の寄与分
である。
here,
γ rad : Contribution of radiation effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ diss : Contribution of attenuation effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ sit : Contribution of site effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ trs The contribution of the lateral damping effect to the factor γ which determines the factor α.

以下、それぞれの項の算出について説明する。まず、地震の放射効果の係数γへの寄与分γradについて説明する。本発明に係る地震警報システム1のα係数の放射効果成分については、Aki and Richards, 2002 (K. Aki & P. G. Richards 1980. Quantitative Seismology, Theory and Methods. Volume I: 557 pp., 169 illustrations. Volume II: 373 pp., 116 illustrations. San Francisco: Freeman.)の理論式を用いて算出を行う。ここで、当該論文の全内容については、本明細書において参照して援用するものとする。 The calculation of each term will be described below. First, the contribution γ rad to the coefficient γ of the radiation effect of the earthquake will be described. For the radiation effect component of the alpha coefficient of the earthquake warning system 1 according to the present invention, see Aki and Richards, 2002 (K. Aki & PG Richards 1980. Quantitative Seismology, Theory and Methods. Volume I: 557 pp., 169 illustrations. Volume II: Calculate using the theoretical formula of 373 pp., 116 illustrations. San Francisco: Freeman.). Here, the entire content of the article is incorporated herein by reference.

当該論文によれば、断層面座標系における極座標(r,θ,φ)によって、ダブルカップル震源による断層運動に基づく係数γradは、次式(3)のように表現することができる。 According to this paper, the coefficient γ rad based on fault movement due to the double coupled hypocenter can be expressed as the following equation (3) by polar coordinates (r, θ, φ) in the fault plane coordinate system.

Figure 2019086480
Figure 2019086480

ここで、Apo、Asoは震源球上でのP波、S波それぞれの振幅である。また、Vp、VsはP波、S波それぞれの地震波伝搬速度である。 Here, A po and A so are the amplitudes of the P wave and the S wave on the epicenter sphere, respectively. Also, V p and V s are seismic wave propagation velocities of P wave and S wave respectively.

次に、地震の減衰効果の係数γへの寄与分γdisについて説明する。減衰効果による寄与分γdisは、P波、S波それぞれの卓越周波数fp、fs、及び、P波、S波それぞれの減衰係数Qp、Qs、及び、P波、S波それぞれの地震波伝搬速度Vp、Vsを用いて下式(4)のように算出する。 Next, the contribution γdis to the coefficient γ of the damping effect of the earthquake will be described. The contribution γdis due to the damping effect is the respective dominant frequencies f p and f s of the P wave and the S wave, and the attenuation coefficients Q p and Q s of the P wave and the S wave, respectively The seismic wave propagation velocity V p , V s is used to calculate as the following equation (4).

Figure 2019086480
Figure 2019086480

(4)式導出にあたっては、川瀬・松尾、2004(川瀬 博・松尾秀典(2004), K-NET, KiK-net, JMA 震度計観測網による強震動波形を用いた震源・パス・サイト各特性の分離解析,日本地震工学会論文集、第4巻、第1号、33−50.)を参考としている。ここで、これらの論文の全内容については、本明細書において参照して援用するものとする。   (4) For derivation of the equation, Kawase and Matsuo, 2004 (H. Kawase and H. Matsuo (2004), K-NET, KiK-net, and JMA earthquake source, path and site characteristics using strong motion waveform Segregation analysis of the Japan Earthquake Engineering Society, Vol. 4, No. 1, 33-50. Here, the entire contents of these articles are incorporated herein by reference.

次に、地震のサイト効果の係数γへの寄与分γsitについて説明する。本発明に係る地震警報システム1のα係数のサイト効果成分については翠川、1992 (翠川三郎・松岡昌志、作川孝一(1992):1987 年千葉県東方沖地震の最大加速度・最大速度にみられる地盤特性の評価,日本建築学会構造系論文報告集,No.442,pp.71-78)、 藤本・翠川、2006 (藤本一雄 、翠川三郎(2006)日本地震工学会論文集、第6巻、第1号、11−22、近接観測点ペアの強震記録に基づく地盤増幅度と地盤の平均S波速度の関係、2)の理論式を用いている。ここで、これらの論文の全内容については、本明細書において参照して援用するものとする。 Next, the contribution γ sit to the coefficient γ of the site effect of the earthquake will be described. Regarding the site effect component of the α coefficient of the earthquake warning system 1 according to the present invention, it is seen in Kamogawa, 1992 (Saburo Sugakawa, Masashi Matsuoka, Koichi Sakugawa (1992): Maximum acceleration and maximum velocity of the 1987 Chiba Prefecture Tohooki earthquake) Evaluation of ground characteristics, Proceedings of the Architectural Institute of Japan, No. 442, pp. 71-78), Fujimoto and Kamogawa, 2006 (Kazuo Fujimoto, Saburo Kamogawa (2006) Proceedings of the Japan Society for Earthquake Engineering, Vol. 6, The theoretical formulas of No. 1 and 11-22, relationship between ground amplification factor based on strong motion records of pairs of close observation stations and average S-wave velocity of ground, 2) are used. Here, the entire contents of these articles are incorporated herein by reference.

サイト効果による寄与分γdisは、P波、S波それぞれの地盤増幅率βp、βsを用いて下式(5)のように算出する。 The contribution γ dis due to the site effect is calculated using the ground amplification factors β p and β s of the P wave and the S wave, respectively, as shown in the following equation (5).

Figure 2019086480
Figure 2019086480

次に、地震の横方向減衰効果の係数γへの寄与分γtrsについて説明する。本発明に係る地震警報システム1のα係数の算出にあたっては、このような横方向減衰効果を新たに導入し、より精度を向上させるようにしている。 Next, the contribution γ trs to the coefficient γ of the lateral attenuation effect of the earthquake will be described. In calculating the α coefficient of the earthquake warning system 1 according to the present invention, such a lateral attenuation effect is newly introduced to further improve the accuracy.

α係数の算出にあたって、放射効果、減衰効果、サイト効果を合わせ、観測値と比較すると、以下のようになることがわかる。
・放射効果の成分が経験係数であるαの基本要因である。
・放射効果の理論値は、接面ではP波がゼロとなることから発散するが、観測値にはそれほど大きな値が現れない。それは、断層モデルが、理想的なダブルカップル震源でないこと、反射、屈折などの波動伝搬での現象が存在すること、などによるものと推測される。
・推定値を射出方向の周りで平均化した値を使うことで、観測値とかなり相関の高い結果が得られるが、大きな残差が残る。
When calculating the α coefficient, combining the radiation effect, the attenuation effect, and the site effect and comparing them with the observed values, it can be seen that
The component of the radiation effect is the basic factor of α, which is the experience coefficient.
The theoretical value of the radiation effect diverges from the fact that the P wave becomes zero on the tangent surface, but the observed value does not show so large value. It is inferred that the fault model is not an ideal double-coupled hypocenter, that there are phenomena in wave propagation such as reflection and refraction, and so on.
• By averaging the estimated values around the exit direction, highly correlated results with observed values can be obtained, but a large residual remains.

以上のような知見に基づいて、本発明に係る地震警報システム1のα係数の算出にあたっては、これまでの経線方位方向の減衰を表現している減衰係数Qに加えて、新たに横方向(transversal)の減衰係数Qtを導入することで解決する。 Based on the above findings, in addition to the attenuation coefficient Q representing the attenuation in the direction of the longitudinal azimuth, the lateral direction (newly) (in the calculation of the α coefficient of the earthquake alarm system 1 according to the present invention). It is solved by the introduction of the attenuation coefficient Q t of transversal).

この横方向減衰効果による寄与分γtrsは、S波の卓越周波数fs、S波の地震波伝搬速度Vs、そして、新たに導入した減衰係数Qtを用いて下式(6)のように算出する。 The contribution by this lateral attenuation effect γ trs is calculated using the dominant frequency f s of S wave, the seismic wave propagation velocity V s of S wave, and the newly introduced attenuation coefficient Q t as shown in the following equation (6) calculate.

Figure 2019086480
Figure 2019086480

ただし、横方向(transversal)の減衰係数Qtは、S波の減衰係数Qsとの相関があるものと仮定できるので、 However, it can be assumed that the transversal damping coefficient Q t is correlated with the S-wave damping coefficient Q s

Figure 2019086480
Figure 2019086480

として定義する。ここで、nは実数である。 Defined as Here, n is a real number.

本発明に係る地震警報システム1においては、以上のような、式(1)乃至式(7)を用いて、α係数を算出するようにしている。式(1)乃至式(7)において、未知数は、P波、S波それぞれの地震波伝搬速度Vp、Vs、及び、P波、S波それぞれの卓越周波数fp、fs、及び、P波、S波それぞれの減衰係数Qp、Qs、及び、P波、S波それぞれの地盤増幅率βp、βs、及び式(7)中のnである。 In the earthquake warning system 1 according to the present invention, the α coefficient is calculated using the equations (1) to (7) as described above. In Equations (1) to (7), the unknowns are P wave and S wave seismic wave propagation velocity V p and V s , and P wave and S wave predominant frequencies f p and f s and P wave respectively. The attenuation coefficients Q p and Q s of the waves and S waves, and ground amplification factors β p and β s of the P waves and S waves, respectively, and n in the equation (7).

本発明に係る地震警報システム1におけるα係数の算出においては、例えば、エリア1で発生した過去の地震s11、s12、s13、s14、s15、s16、・・・・における経験係数であるα11、α12、α13、α14、α15、α16、・・・・の全ての値が説明できるように、例えば最小二乗法などを用いてパラメーターフィッティングを行い、前記各未知数を規定する。これにより、より精度が高いα係数を算出することが可能となる。 In the calculation of the α coefficient in the earthquake warning system 1 according to the present invention, for example, experience in past earthquakes s 11 , s 12 , s 13 , s 14 , s 15 , s 16 ,. Parameter fitting is performed using, for example, the least squares method so that all values of the coefficients α 11 , α 12 , α 13 , α 14 , α 15 , α 16 . Define the unknown number. This makes it possible to calculate the α coefficient with higher accuracy.

1・・・地震警報システム
101・・・第1地震計
102・・・第2地震計
103・・・第3地震計
110・・・データ処理部
120・・・記憶部
130・・・報知部
150・・・通信部
N・・・ネットワーク
1 ... earthquake warning system 101 ... first seismograph 102 ... second seismograph 103 ... third seismograph 110 ... data processing unit 120 ... storage unit 130 ... notification unit 150 ··· Communication unit N ··· Network

Claims (1)

発生した地震のP波の最大加速度に係数αを乗じることでS波の最大加速度を算出し、算出されたS波の最大加速度に応じて当該地震に対応するための処理を実行する地震警報システムにおいて、
係数αを下式(1)及び下式(2)に基づいて算出することを特徴とする地震警報システム。
Figure 2019086480
Figure 2019086480
ただし、
γrad:係数αを決める係数γへの放射効果の寄与分
γdis:係数αを決める係数γへの減衰効果の寄与分
γsit:係数αを決める係数γへのサイト効果の寄与分
γtrs:係数αを決める係数γへの横方向減衰効果の寄与分
である。
An earthquake warning system that calculates the maximum acceleration of the S wave by multiplying the maximum acceleration of the generated P wave of the earthquake by the coefficient α, and executes processing for coping with the earthquake according to the calculated maximum acceleration of the S wave. In
An earthquake warning system characterized by calculating a coefficient α based on the following equation (1) and the following equation (2).
Figure 2019086480
Figure 2019086480
However,
γ rad : Contribution of radiation effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ diss : Contribution of attenuation effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ sit : Contribution of site effect to the coefficient γ that determines the coefficient α γ trs The contribution of the lateral damping effect to the factor γ which determines the factor α.
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