資料 総29-(5) JR東日本における新幹線早期地震検知システムの現状と課題

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1 資料総 29-(5) JR 東日本における 新幹線早期地震検知システムの現状と課題 東日本旅客鉄道株式会社 2012 年 5 月 18 日 JR 東日本研究開発センター 防災研究所所長 島村誠

2 JR 東日本の概要 営業エリア : 東京圏を含む本州の東部 営業収益 : 25,321 億円 当期純利益 : 1,087 億円 従業員数 : 59,650 人 ( 単体 ) 駅数 : 1,689 駅 営業キロ : 7,512.6キロ 利用者数 : 1,659 万人 / 日 ( 数字は 2012 年 3 月期または 2011 年 4 月 1 日 ) 新潟 秋田 新庄 新青森 八戸 長野 東京 新幹線 km 在来線 km 新在直通 ( 再掲 ) 275.9km 延伸工事中 ( 新幹線 ) 2

3 新幹線の地震対策 基本的な考え方 1 壊れないように 構造物の耐震補強 2 早く止める 列車緊急停止の仕組み作り 3 万が一 脱線しても被害を最小限に 列車を線路から逸脱させない 3

4 早期地震検知システムの概要 海岸地震計の設置 海岸の地震計により 地震波 (P 波 S 波 ) を検知し 沿線に地震が到達する前に より早く非常ブレーキをかけるシステム 非常ブレーキ動作 沿線地震計 システムにより電力をシャットダウン 変電所 地震波の検知海岸地震計 P 波 ( 初期微動 ) S 波 ( 主要動 ) 震源 4 444

5 ( 主要動 ) P波検知警報発信数秒 P 波による早期地震警報の原理 P 波 S 波 マグニチュードに応じた影響範囲 (M Δ 法 ) 主要動到達前に警報 震央 震央距離 Δ 方位 θ マグニチュード M を推定 震央位置とマグニチュードから影響範囲を推定 Θ Δ M 鉄道 地震観測点 早期地震検知システムは単独観測点で警報を出力 5

6 警報判断手法 (M-Δ 図 ) 震央距離,Δ Δ(km) (km) 千葉県東方沖 (1987) 釧路沖 (1993) 北海道南西沖 (1993) 北海道東方沖 (1994) 三陸はるか沖 (1994) 兵庫県南部 (1995) 鳥取県西部 (2000) 芸予 (2001) 宮城県沖 (2003) 宮城県北部 (2003) 十勝沖 (2003) M-Δ 図 被害が想定される範囲 マグニチュード,MM 6

7 地震観測網 首都圏及び内陸部への地震計増設 使用開始 : 在来線 2012 年 3 月 9 日新幹線 2012 年夏頃予定 設置済みの地震計 沿線地震計 海岸地震計 今回増設地震計合計 計 97 箇所 81 箇所 16 箇所計 30 箇所 127 箇所 2012 年 3 月 6 日 JR 東日本プレス資料より 7

8 新幹線早期地震検知システム首都圏及び内陸部への地震計増設 今回 30 箇所増設 警報伝達手法 P 波検知地震計 ( 海岸 ) 送電停止 非常ブレーキ P 波検知地震計主要動 (S 波 ) 初期微動 (P 波 ) P 波検知地震計 ( 沿線 ) 警報 変電所 地震動 新幹線早期地震検知システムサーバ 既設 各 P 波検知地震計の地震情報及び緊急地震速報を受信し 沿線地震計へ配信 受信した各 P 波検知地震計の地震情報を受信 警報サーバ ( 在来線 ) へ転送 地震情報 : 震源と規模 受信サーバ ( 新幹線 ) 今回設置 緊急地震速報における地震情報を受信し 沿線地震計へ配信 P 波検知地震計による地震の震源と規模の推定 在来線早期地震警報システム 緊急地震速報 ( 気象庁 ) 凡例 新設する設備 受信 警報サーバ ( 在来線 ) 既設 新幹線の P 波検知地震計の地震情報及び緊急地震速報を受信し 警報範囲を判定 従来からの地震観測体制による列車制御の流れ 地震の震源と規模から推定する警報範囲 震源と規模 ( 推定 ) 在来線地震計 防災情報システム ( プレダス ) 警報制御装置 既設 地震発生 緊急停止 今回増設する地震計による列車制御の流れ 在来線 (2012 年 3 月 9 日使用開始予定 ) 主要動 (S 波 ) 警報 今回増設する地震計による列車制御の流れ 新幹線 (2012 年夏頃使用開始予定 ) 警報範囲内の沿線地震計及び送電停止区間 沿線地震計海岸地震計今回増設する地震計 警報制御装置 列車無線 自動で乗務員に緊急停止を指示 列車無線 緊急地震速報による列車制御の流れ 新幹線 (2012 年秋頃使用開始予定 ) 2012 年 3 月 6 日 JR 東日本プレス資料より 8

9 非常停止動作時間の短縮 1 1 海岸地震計の M 推定時間の短縮 ( 1 秒 ) 実施済 揺れ S 波 P 波 時間 推定時間の短縮 ( 海岸 3 秒 2 秒 ) 地震波到達 P 波警報 S 波警報 9

10 非常停止動作時間の短縮 2 2 車両の非常フ レーキ動作開始時間の短縮 ( 1 秒 ) 実施済 架線停電発生 従来 DS-ATC 車上装置 電圧の降下を検知 非常ブレーキ指令 非常ブレーキ継電器 非常ブレーキ動作 約 4 秒 改良後 新設 停電検知装置 電圧の降下を検知 周波数の変動を検知約 3 秒 ( 1 秒 ) 非常ブレーキ継電器 ( 停電用 ) 速度 70km/h 以上で動作 10

11 東日本大震災 地震による新幹線被害 東北新幹線 被害箇所数約 1,200 本震 (3/11) 余震 (4/7) 2011 年 4 月 7 日以降の地震で さらに約 550 箇所 主な被害 3/11 本震 4/7 以降余震 電化柱の破損 傾斜 ひび割れ 約 540 箇所 約 270 箇所 架線の断線 約 470 箇所 約 200 箇所 高架橋柱等の損傷 約 100 箇所 約 20 箇所 軌道の変異 損傷 約 20 箇所 約 20 箇所 変電設備の故障 約 10 箇所 約 10 箇所 防音壁の落下 傾斜 剥離 約 10 箇所 2 箇所 天井材等の破損 落下 5 駅 2 駅 橋桁のずれ 2 箇所 7 箇所 橋桁の支点部損傷 約 30 箇所 約 10 箇所 トンネル内の軌道損傷 2 箇所 合計 約 1200 箇所 約 550 箇所 那須塩原 宇都宮 小山 大宮東京 新青森 盛岡 北上 福島 郡山 一ノ関 八戸 いわて沼宮内 新幹線総合車両センター 仙台 那須塩原 宇都宮 小山 大宮東京 新青森 盛岡 北上 福島 郡山 一ノ関 八戸 いわて沼宮内 新幹線総合車両センター 仙台 凡例 土木電気 50 箇所 10 箇所 1 箇所 11

12 東日本大震災 地震による新幹線被害 電化柱の折損 本震約 540 箇所 余震 270 箇所 高架橋柱の損傷 本震約 100 箇所 余震 20 箇所 橋桁のずれ 本震 2 箇所 余震 7 箇所 橋りょうの橋脚の損傷 一ノ関 ~ 水沢江刺 12

13 早期地震検知への活用網 日本海溝海底地震津波観測網により 現在よりも最大 30 秒程度早く地震を検知することが期待される JR 沿線地震計 JR 海岸地震計 JR 内陸地震計 この地震津波観測網を早期地震検知に使用することができれば より早く非常ブレーキをかけることができ 大きな減速効果が期待できる 参考 : 主な新幹線においては非常ブレーキ開始後 30 秒で約 70km/h 速度が低下 2012 年 3 月 29 日防災科学技術研究所プレス資料より引用 加筆修正 2012 年 3 月 29 日防災科学技術研究所プレス資料より 13

14 大館 八戸二戸 東日本大震災 津波による被害状況 鮫東日本大震災 津波による被害状況 種市 八戸線 A B 在来線 ( 津波の被害を受けた 7 線区 ) 花輪線 IGR いわて銀河鉄道 久慈 被害箇所数 約 1,730* *2011 年 11 月 1 日現在 盛岡 好摩 岩泉線 岩泉 宮古 C A 橋けた流失 ( 八戸線宿戸 ~ 陸中八木 ) B 線路流失 ( 八戸線宿戸 ~ 陸中八木 ) C 線路流失 D 橋けた流失 しゅくのへりくちゅうやぎしゅくのへりくちゅうやぎそけいつがるいしりくちゅうやまだおりかさ ( 山田線磯鶏 ~ 津軽石 ) ( 山田線陸中山田 ~ 織笠 ) 田沢湖線 茂市 D 曲 花巻 山田線 横手 北上線 北上 釜石線 釜石 陸羽東線 一ノ関小牛田 大船渡線気仙沼 気仙沼線柳津前谷地石巻線 Ⅰ 盛 E F G H E 線路流失 ( 大船渡線細浦構内 ) F 線路流失 ( 大船渡線陸前矢作 ~ 竹駒 ) G 線路流失 H 橋けた流失 ほそうらりくぜんやはぎたけこまおおやかいがんりくぜんこいずみもとよし ( 気仙沼線大谷海岸構内 ) ( 気仙沼線陸前小泉 ~ 本吉 ) 仙山線 松島岩切 矢本石巻高城町仙石線 女川 仙台 宮城野信号所 J 岩沼亘理常磐線相馬 K L I 線路流失 おながわ ( 石巻線女川構内 ) J 道床流失 のびる ( 仙石線野蒜構内 ) K 橋けた流失 しんち さかもと ( 常磐線新地 ~ 坂元 ) L 線路流失 しんち ( 常磐線新地構内 ) 原ノ町磐城太田 小高 木戸 広野 磐越東線 いわき 久ノ浜 津波により被災した区間 14

15 3 月 11 日の大津波への対応 お客さまの避難誘導 指令が列車無線で 停止 及び 避難誘導 を指示した 乗務員 駅員の判断で避難誘導を行った 駅間または駅に停車中の 27 本の列車においてお客さまの避難誘導を実施した 5 本の列車が避難後に津波により流出した 15

16 津波発生時の避難誘導への活用 日本海溝海底地震津波観測網により 精度が高く迅速な地震 津波データの提供が期待される これらの観測網や沖合波浪計より得られた正確で迅速な地震 津波データを使用することが出来れば 津波浸水域や津波到達時間をより精度良く予測するシステムの開発が期待できる 津波浸水域外へ避難する際の有効なツールとなりうる 2012 年 3 月 29 日防災科学技術研究所プレス資料より 16

17 まとめ 新幹線では 1 秒でも早く列車を停止させるため 地震計の増設や非常ブレーキ動作方法の改良など 努力を続けてきた より海溝型地震の震源に近い日本海溝海底地震津波観測網を効果的に早期地震検知システムに取り込むことにより 今までより大幅に早く非常ブレーキをかけ 列車を停止させることが期待できる ( 公財 ) 鉄道総合技術研究所と連携し 海底に設置された地震計による地震時の列車緊急停止方法について 技術的な検討を進めていきたい 日本海溝海底地震津波観測網で観測されたデータを使用した津波浸水域予測システムを開発できれば より的確な避難誘導が可能となる 17

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<4D F736F F F696E74202D A A81798E9197BF32817A938C93FA967B91E5906B8DD02E > 第 8 回交通政策審議会陸上交通分科会鉄道部会 資料 2 2. 東日本大震災における鉄道施設の防災対策の効果と今後の取組について 1 東北 山形 秋田新幹線の主な被害及び復旧状況 東北新幹線 高架橋の損傷 復旧事例 写真 JR東日本提供 復旧前 写真 JR東日本提供 写真 JR東日本提供 復旧後 2 主要地震による新幹線の被害の比較 兵庫県南部地震 ( 阪神 淡路大震災 ) 新潟県中越地震 東北地方太平洋沖地震

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