200946437 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係爲防止板塊邊界地震之海溝型地震等所引起 之長周期地震動（周期爲數秒至十幾秒之表面波）所導致 之災害的地震防災系統，尤其最適合於在產生長周期地震 動時使升降機安全地停止之系統。 〇 【先前技術】 近年來，由於對內陸活斷層所產生之內陸地震，到達 距離震源相當遠處之地域引起長周期地震動之巨大板塊邊 界地震，人們要求提出盡量減少地震對超高層建築物，長 大橋梁，石油儲槽等之災害之對策。 尤其是在升降機中，可以根據地震產生時所發送之緊 急地震快報依據建築物之位置預測地震波之最大加速度， 以管制乘籠之運轉，此種技術記載於例如專利文獻1。 〇 另外，爲了根據地震資訊以更高精密度評估推定位置 之地震強度，有一種技術，由地震的震源位置與等級（ magnitude)依據距離衰減式來預測，例如專利文獻2所 記載。 此外，爲了更精確感測因長期周期地震動或強風所引 起之主繩索（rope)等之長尺物之振動，有一種技術可在 建築物上部設置振動感測器，並根據其訊號預測運算主繩 索之擺動回應，例如專利文獻3所記載。 [專利文獻1]特開2007-1 61378號公報 -5- 200946437 [專利文獻2]特開2007-71707號公報 [專利文獻3]特開2007-33 1 901號公報 【發明內容】 [發明擬解決的課題] 相對於一般地震之內陸地震之主要震動之到達後時間 之經過之同時，大致上所有之周期成分會衰減，海溝型地 震中由於長的周期成分，地盤會共振而使長周期地震持續 © 數分鐘。另外，由於海溝型之強大地震所引起之搖晃在震 源附近之區域具有，引起短周期與長周期之寬頻帶強震動 ，或以幾乎不衰減之震度傳達距離震源遙遠的地域，或在 大都市的積層盆地地域大大增強之性質。 因此，如上述先前技術所述，若僅根據地震波預測最 大加速度，或由地震位置以及等級以距離衰減式來預測地 震強度，或以振動感測器感測長周期地震是無法明確區別 通常一般的地震（內陸地震）與板塊邊界地震。亦即，發 & 生於建築物所在地之比較鄰近之地震中所有的周期成分會 變大，即使通常的地震且較無危險性的地震會被判定爲長 周期地震；而對於發生於遠方的長周期地震由於起始階段 搖晃小而無法判定爲長周期地震，或由於無法判定被大力 增幅而已經成爲危險的狀態，而延遲危險之判定。 此外，通常升降機具備有地震感測器以供地震時安全 停止，但是爲檢測出長周期地震而降低設定値時，由於危 險性少之小地震或人爲的振動而往往發生錯誤操作以致降 -6 - 200946437 低服務性能，故不符實用》 本發明之目的在解決上述先前技術之問題，早期確實 檢測出對建築物或升降機之運行構成真正危險之地震以防 止災害。另一目的在於使危險性與地震之檢測之對應關係 更加一致，尤其是盡量在起始階段判定長周期地震之發生 ，特別是升降機之情形下，謀求安全性與服務性能之兩立 ❹ [解決問題之手段] 爲達成上述目的，本發明爲一種地震防災系統，係用 於接收發生地震時所發送之至少包括震源位置，規模（等 級）之資訊之緊急地震快報以進行乘籠之管制運轉，其中 具備：振動計，設置於裝設有上述升降機之建築物中，用 於計測由於地震所產生之加速度或位移，震度之至少一種 當做振動；收訊終端機，用於接收上述緊急地震快報；以 e 及比較基準値計算手段，用於計算根據接收之上述緊急地 震快報之震源位置與由上述建築物之位置到震源之距離， 設定到震源之距離越大比較基準値越小；藉由比較上述被 計測之振動與上述比較基準値以控制上述升降機之運行。 [發明效果] 依據本發明，將到震源之距離越大，比較基準値設得 越小，而利用在建築物所測得之振動與比較基準値控制升 降機之運行，因此可以早期特定真正具有危險性之長周期 200946437 地震俾安全停止升降機。從而可以無損服務性，在建築物 之共振振動之危險性增加之前階段謀求升降機之安全。 【實施方式】 [實施發明之最佳形態] 圖1表示升降機之地震防災系統，振動計（振動計測 手段）2係設置於裝設升降機1的建築物之最底層等處’ 而用於計測地震之振動。具體地說，以加速度感測器或地 震儀爲理想。另外，長周期振動成分擷出手段3由振動計 測手段2所計測之訊號擷出長周期（數秒至十多秒）之振 動成分。 地震資訊取得手段4係用於取得有關所發生地震之資 訊的手段，係使用即時接收緊急地震快報等地震發生後立 刻發送之資訊的收訊終端機，例如網際網路線路或衛星通 訊，地上波數位廣播，有線電視用電纜線路等各種通訊媒 體的收訊終端機。所接收的地震資訊包括表示地震的震源 位置之緯度、經度、深度、表示地震規模之等級與地震之 發生時刻。 長周期振動成分之比較基準値計算手段5係用於計算 判定已發生之地震是否爲長周期地震的比較基準値（長周 期振動成分）。 比較手段6係用於比較比較基準値與長周期振動成分 擷出手段3所擷出之長周期振動成分之大小。管制運轉控 制手段7根據比較結果控制升降機1之管制運轉。長周期 -8- 200946437 振動成分擷出手段3,長周期振動成分之比較基準値計算 手段5，以及比較手段6宜與管制運轉控制手段7共同構 成爲升降機控制盤內所具有微處理器上之程式。 其次參照圖2與圖3說明長周期地震動之判定。 圖2之1 00與1 02係由觀測地點離開相同程度之處所 所發生之地震之加速度波形，1〇〇爲一般的地震，102爲 伴隨長周期地震動之地震。101與103係由各地震加速度 φ 波形利用過濾（filtering )處理法擷出長周期成分之波形 。如圖所示，發生長周期地震時，由於地盤的共振現象， 隨著時間的經過，長周期的振動會被增幅。該增幅效果在 地震的比較起始階段也可以看到，若比較圖104與105部 分，以發生長周期地震動時之105—方，其長周期成分較 大。 圖3所示之圖表之曲線106爲表示由一般地震之觀測 點到震源之距離以及地震之起始階段之長周期成分之大小 〇 之關係的模式圖。一般地震之長周期成分比發生長周期地 震時107，距離震源（遠方）之地點A成爲小値，惟距離 震源近的地點B成爲相同的大小。但是，因爲一般地震的 長周期成分不致伴隨地盤的共振，因此，隨著時間的經過 而衰減，不致伴隨長周期地震之危險性。從而，僅由地震 之起始階段之長周期成分之大小是不易判定長周期地震之 危險性。 另一方面，如果知道到達震源之距離，即可如圖3之 106所示之曲線，槪略預測一般地震的起始階段之長周期 -9- 200946437 成分之大小。 而且若觀測到比一般地震所預測之長周期成分之大小 更大之長周期成分，即可判定正發生長周期地震。亦即，
即使在圖3之地點B時，若所觀測之長周期成分之大小比 一般地震時更大1 08之値時，即判定爲長周期地震，否則 即判定爲一般的地震。從而若到達震源距離相對應的判定 基準値成爲大距離，則藉由降低判定基準値即可正確判定 長周期地震之產生。 Q 其次要參照圖4、圖5與圖6說明升降機之地震防災 裝置之細節與操作。 圖4表示長周期振動成分擷出手段3之詳細構造例。 10爲有關建築物之振動特性之參數（parameter)，爲建 築物的固有振動周期或可以指定該周期之建築物高度等之 資訊。11爲濾波手段，係用於由振動計測手段2所求得 之地震的振動訊號（加速度、速度）擷出含有建築物之固 有振動周期之周期成分。亦即，以建築物之固有振動周期 © 爲中心之帶通濾波器（Band pass filter)，或使含有固有 振動周期之長周期成分通過之低通濾波器爲理想。 圖5表示長周期振動成分之比較基準値計算手段5之 詳細構造例。20爲震源距離計算手段，係用於由地震資 訊取得手段4所取得之震源位置之緯度、經度、深度與建 築物之所在地之緯度、經度算出到達震源之距離。21爲 計算長周期成分之大小之手段，係由20所算出之到達震 源之距離與以地震資訊取得手段4所取得之地震級數算出 -10- 200946437 一般地震中之長周期成分之大小。具體地說，例如可利用 下列數式算出。 [數式1] logA=aM+blogL …傲式 1) 其中，L爲到達震源之距離，Μ爲地震之級數，a與 b係由所算出之周期成分來決定之參數，A爲周期成分之 大小。a與b也可以爲選定與建築物之固有振動周期相對 應之參數者。此外，有關參數a與b雖然有各種推算方法 ，惟也可以例如由各種一般地震中之震源距離與各周期成 分之大小有關之資料統計計算出。 比較基準値設定手段22係針對21所算出之長周期成 分之大小，將計算式（數式1 )所估計之預測誤差之差距 (margin )做爲補償（offset )加入以設定比較基準値。 另外，縱使震源位置非常遙遠，雖有長周期地震產生，而 其振動非常小，且爲危險性低的級數時，即無判定爲長周 期地震之必要，因此在比較基準値低於特定値時，也可以 爲在特定値補償上述來設定者。 圖6表示比較手段6與管制運轉控制手段7之操作細 節。圖6所示之一連串操作係在地震資訊取得手段4收到 有關新產生之地震之資訊的階段所執行者。首先，比較手 段6比較長周期振動成分擷出手段3所擷出之振動成分與 長周期振動成分之比較基準値計算手段5所算出之比較基 準値，若長周期振動成分比比較基準値大，即對管制運轉 -11 - 200946437 控制手段7發出管制控制開始之指令（S 1 )。 管制運轉控制手段7 —接到管制控制開始之指令時， 即由地震資訊取得手段4所取得之震源位置與地震發生時 刻之資訊算出猶豫時間（S2 )。該項猶豫時間係由長周期 地震所引起之建築物之共振現象至升降機的繩索類達到危 險的振動級數（level)時之預估時間，而以下述步驟算出 利用模擬法（simulation )等事先求得由發生長周期 地震至繩索類達到危險的振動級數時之平均時間。實際上 發生長周期地震時，係以下面算式算出由地震之主振動到 達建築物起算之經過時間Te。 [數式2]
Te=Tc—To—古- …傲式2)
Vs 其中，To爲地震之發生時刻，Tc爲現在之時刻，Vs 爲地震的主振動（S波）之傳播速度，L爲到達震源之距 離。而由到達危險的振動級數（level )的平均時間減去上 述經過時間Te來算出猶豫時間。 其次，若猶豫時間比使升降機在現在的乘籠位置停止 於最靠近之樓層所需要之時間T1爲短時，即立刻停止升 降機（S3、S4 )。若猶豫時間比T1長，而比現在乘籠位 置停止於安全樓層所需要之時間T2爲短時，即停止於最 靠近之樓層（S5、S6 )。猶豫時間比T2長時，即停止於 安全樓層。 -12- 200946437 所謂安全樓層係指因長周期地震而建築物劇烈搖晃時 可以將升降機之災害抑制於最小之乘籠的位置，例如只要 選定建築物之固有振動周期與繩索類之固有振動周期成爲 不一致之繩索長度的乘籠位置即可。 圖7爲表示利用升降機之地震防災裝置開始管制運轉 控制之時間圖（Timing chart )。在地震的長周期成分 110超越依到達震源之距離所設定之比較基準値112之時 Q 間點1 1 3時開始管制控制。相對於此，繩索類之振動111 由於與長周期成分之共振而慢慢增加振幅，而在115之時 間點超越危險振幅114。因此，若在檢測或預測繩索類之 振動以停止升降機時，即在1 1 5的時間點開始管制控制。 但是在圖2所說明的例子中，可以在僅比圖7中1 1 6 所示之時間早的階段開始管制控制，因此，可以安全地停 止升降機。 在上述例子中，係以地震資訊之收訊爲觸發（trigger ❹ )以進行長周期地震之判定處理者，惟如圖8所示，也可 以爲振動計測手段2所計測之振動超越特定値做爲觸發以 進行長周期地震之判定處理者。 地震資訊取得手段4中應裝設地震資訊之記憶手段， 俾經常記憶所接收之最新地震資訊。若振動計測手段2所 計測之振動（加速度）超越設定値，即檢查記憶於地震資 訊取得手段之地震資訊，若被記憶之地震資訊爲距離現在 時刻特定時間內所發生者，即利用該地震資訊執行根據比 較基準値與長周期振動成分之比較之長周期地震之判定處 -13- 200946437 理（S10、S11、S12)。而在比較基準値與長周期振動成 分之比較結果判定爲長周期地震時，即開始管制運轉控制 (S13、S14)。若無在特定時間內發生之地震時，或未被 判定爲長周期地震時，則繼續通常之運轉（S15)。 至於S10中之設定値係被設定爲例如連在遠方發生之 地震也可以感測到之非常低的設定値。另外，S 1 1之特定 時間則設成可包含在遠方發生之地震到達建築物爲止之時 間値。 魏 管制運轉控制手段7也可以爲由比較手段6發出管制 控制開始之指令的階段，不管猶豫時間立刻使升降機停止 於最靠近樓層。 此外，長周期振動成分擷出手段3係用於將振動計測 手段2所計測之加速度訊號積分而得到速度訊號者；長周 期振動成分之比較基準値計算手段5也可以爲用於計算一 般地震之振動速度之比較基準値者。另外，該等進一步也 可以用於求得位移訊號者與算出振動之位移的比較基準値 @ 者。此爲長周期的地震之搖晃有明顯出現於速度或位移之 性質，因此容易檢測出來。 若在進行比較基準値與長周期振動成分之比較當中發 生另一地震，並接收到該地震資訊時，則只有在由該地震 資訊算出之比較基準値小於現在之比較基準値時才變更比 較基準値，否則應保持現狀之比較準値。如此一來，即在 新近發生一般地震時，也可以正確檢測出遠方的地震所引 起之長周期地震。 -14 - 200946437 振動計測手段2也可以設置於建築物之中間樓層或最 高層。此時，比較基準値計算手段5所算出之比較基準値 係加入在建築物之振動之增幅效果之値來計算。 【圖式簡單說明】 圖1爲表示本發明之一實施形態的升降機之地震防災 裝置之構造圖。 φ 圖2爲表示地震之加速度波形與長周期成分之波形圖 〇 圖3爲表示到達一般地震之震源的距離與長周期成分 之大小關係之模式圖。 圖4爲表示一實施形態之長周期振動成分擷出手段之 詳細構造圖。 圖5爲表示一實施形態之比較基準値計算手段之詳細 構造圖。 Ο 圖6爲表示一實施形態之比較手段與管制運轉控制手 段之操作流程圖。 圖7爲表示利用升降機之地震防災裝置開始管制運轉 控制之計時圖。 圖8爲說明將一實施形態之振動計測手段之訊號做爲 觸發之地震防災裝置運行之圖。 【主要元件符號說明】 1 :升降機 -15- 200946437 2 :振動計（振動計測手段） 3:長周期振動成分擷出手段 4:收訊終端機（地震資訊取得手段） 5 :比較基準値計算手段 6 :比較手段 7 :管制運轉控制手段 100 :地震之加速度波形 101:地震之加速度波形 102 :地震之加速度波形 103 :地震之加速度波形 104 :地震之加速度波形 105 :地震之加速度波形 1 0 6 :圖表曲線 107 :圖表曲線 I 0 8 :圖表曲線 10 :參數 II :濾波手段 20 =震源距離計算手段 21:長周期成分計算手段 22 :比較基準値設定手段 1 1 0 :地震的長周期成分 1 1 3 :時間點 1 1 2 :比較基準値 -16-