(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-19
(45)【発行日】2024-07-29
(54)【発明の名称】地震計システム情報抑制方法
(51)【国際特許分類】
G01V 1/01 20240101AFI20240722BHJP
【ＦＩ】
G01V1/01 100
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021083742
(22)【出願日】2021-05-18
(65)【公開番号】P2022177470
(43)【公開日】2022-12-01
【審査請求日】2023-09-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000173784
【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100116207
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 俊明
(74)【代理人】
【識別番号】100096426
【弁理士】
【氏名又は名称】川合 誠
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 新二
【審査官】前田 敏行
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０３４５１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０９５８３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０４９５２８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２９６０６９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｖ １／０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地震動を検出するセンサを有するセンサブロックと、複数の情報処理基板を有し、演算を行う演算ブロックと、
複数の情報処理基板を有し、通信を行う通信ブロックとを備え、
前記演算ブロック及び通信ブロックの情報処理基板が多重化されている地震計の運転方法であって、
前記通信ブロックが受け取った電文の内容が同じときには、１つの電文として取り扱って出力することを特徴とする地震計の運転方法。
【請求項2】
前記演算ブロックの情報処理基板は、２つであって並列に配置されており、前記通信ブロックの情報処理基板は、２つであって並列に配置されており、前記演算ブロックの情報処理基板の一方及び他方が送信した電文は、それぞれ、前記通信ブロックの情報処理基板の両方によって受信される請求項１に記載の地震計の運転方法。
【請求項3】
前記通信ブロックの情報処理基板は、通信回線に接続され、それぞれが、該通信回線を経由して電文の受信及び送信を行う請求項１又は２に記載の地震計の運転方法。
【請求項4】
前記通信ブロックの情報処理基板は、前記通信回線を経由し、他の地震計又は中継サーバと電文の受信及び送信を行う請求項３に記載の地震計の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、地震計の情報授受方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、鉄道においては、地震発生時の列車運転規制や施設点検などの実施判断を行うため、沿線には一定間隔で地震計が設置され、各地震計の受け持ち区間が設定されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５６９０２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記従来の技術では、各地震計の演算処理部において、地震動の観測を行うとともに、中継サーバと通信を行っている。そのため、演算処理部において情報の伝送ルートが多重化された場合、データ通信量が増大してデータ通信に支障が発生し、列車の安全に大きな影響を与える可能性がある。
【0005】
ここでは、前記従来の技術の問題点を解決して、データ通信量を抑制してデータ通信の信頼性を高め、安全性の高い地震計の運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
そのために、地震計の運転方法においては、地震動を検出するセンサを有するセンサブロックと、複数の情報処理基板を有し、演算を行う演算ブロックと、複数の情報処理基板を有し、通信を行う通信ブロックとを備え、前記演算ブロック及び通信ブロックの情報処理基板が多重化されている地震計の運転方法であって、前記通信ブロックが受け取った電文の内容が同じときには、１つの電文として取り扱って出力する。
【0007】
他の地震計の運転方法においては、さらに、前記演算ブロックの情報処理基板は、２つであって並列に配置されており、前記通信ブロックの情報処理基板は、２つであって並列に配置されており、前記演算ブロックの情報処理基板の一方及び他方が送信した電文は、それぞれ、前記通信ブロックの情報処理基板の両方によって受信される。
【0008】
更に他の地震計の運転方法においては、さらに、前記通信ブロックの情報処理基板は、通信回線に接続され、それぞれが、該通信回線を経由して電文の受信及び送信を行う。
【0009】
更に他の地震計の運転方法においては、さらに、前記通信ブロックの情報処理基板は、前記通信回線を経由し、他の地震計又は中継サーバと電文の受信及び送信を行う。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、データ通信量を抑制してデータ通信の信頼性を高め、安全性を向上させることが可能な地震計の運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施の形態における地震計が含まれる早期地震防災システムの概念図である。
【図2】本実施の形態における地震計の構成を示すブロック図である。
【図3】本実施の形態における地震計が有するＦＳ基板の構成を示すブロック図である。
【図4】本実施の形態における地震計の冗長化構成によって電文が増加する状態を説明する図である。
【図5】本実施の形態における地震計と中継サーバとの組み合わせのモデルを示す概念図である。
【図6】本実施の形態における地震計のモデルを示す概念図である。
【図7】本実施の形態における地震計及び中継サーバの電文抑制機能を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0013】
図１は本実施の形態における地震計が含まれる早期地震防災システムの概念図、図２は本実施の形態における地震計の構成を示すブロック図、図３は本実施の形態における地震計が有するＦＳ基板の構成を示すブロック図、図４は本実施の形態における地震計の冗長化構成によって電文が増加する状態を説明する図である。
【0014】
図１には、新幹線等で使用されている早期地震防災システムの概念が示され、該早期地震防災システムは、地震を観測する地震計１０を含む地震計層と、前記地震計１０のデータを集約して記録保存するとともに、観測された地震の情報を他の地震計１０に配信する中継サーバ２０を含むサーバ層と、地震の発生状況、並びに、地震計１０及び中継サーバ２０の動作状況を一元表示する監視端末３０を含む監視層とから成っている。
【0015】
前記早期地震防災システムにおいて、大きな地震が発生した場合、多くの地震計１０が地震の観測情報を中継サーバ２０に送信するので、図２に示されるような通信回線２１で輻輳が発生してしまう。通信回線２１で輻輳が発生すると、情報伝達に要する時間が長くなり、安全性に大きな影響を及ぼす可能性がある。
【0016】
そこで、本実施の形態における地震計１０及び中継サーバ２０は、電文抑制機能を有し、地震計１０と中継サーバ２０等との通信でのデータ通信量を抑制し、輻輳の発生を防止するようになっている。
【0017】
本実施の形態における地震計１０は、図２に示されるように、センサ１５を有するセンサブロック１１、演算を行う演算ブロック１２、通信を行う通信ブロック１３及び制御系１７を有する制御ブロック１４の４つのブロックに分割されている。そして、各ブロックに障害が発生しても、他のブロックの動作には影響がないようになっている。
【0018】
前記センサブロック１１は、地震動を検出するセンサ１５を有する。また、前記演算ブロック１２は、前記センサ１５の出力信号を受信するＦＳ基板１６を有し、Ｐ波検知、Ｓ波検知、地震量演算、自局（地震計１０）のＭ－Δ判定等を行う。なお、Ｍ－Δ判定は、初期微動の振幅増加の傾向（Ｍ）から震央までの距離（Δ）を求める判定である。
【0019】
また、前記ＦＳ基板１６は、図３に示されるような構成を有するコンピュータ基板の一種であり、信頼性向上のために、ＣＰＵを含む２つのコンピュータ（コンピュータＡ及びＢ）の演算結果をバス照合し、演算結果が一致したことを確認して出力し、演算結果が不一致であれば、直ちに処理を停止するようなフェールセーフ機能を有する基板である（例えば、特許文献２参照。）。なお、前記演算ブロック１２が有するＦＳ基板１６は、単数であっても複数であってもよいが、本実施の形態においては、図２に示されるように、２つが並列に配置されているものとする。
【文献】特開２０１１－０９５８３７号公報
【0020】
さらに、前記通信ブロック１３は、前記演算ブロック１２のＦＳ基板１６の出力信号を受信するＦＳ基板１６と、通信インターフェイス１８とを有し、電文作成、他局（他の地震計１０）のＭ－Δ判定、隣接制御等を行う。なお、前記通信インターフェイス１８は、通信回線２１を経由して前記中継サーバ２０と通信可能に接続されている。また、該中継サーバ２０は、他の地震計１０と通信可能に接続されているとともに、気象庁の緊急地震速報や防災科学技術研究所（防災科研）のＫ－ＮＥＴ観測データなどの外部情報源２２と通信可能に接続されている。なお、前記通信ブロック１３が有するＦＳ基板１６は、単数であっても複数であってもよいが、本実施の形態においては、図２に示されるように、２つが並列に配置されているものとする。
【0021】
さらに、前記制御ブロック１４は、前記演算ブロック１２及び通信ブロック１３のＦＳ基板１６の出力信号を受信するコンピュータシステムである制御系１７を有し、２４〔Ｖ〕出力、ＢＣＤ（Ｂｉｎａｒｙ－ｃｏｄｅｄ－ｄｅｃｉｍａｌ）出力、故障信号出力等を行う。
【0022】
なお、図２に示される例において、矢印は情報伝送ルートを示している。そして、センサ１５から、演算ブロック１２への情報伝送ルートは２本に分岐し、演算ブロック１２の各ＦＳ基板１６から通信ブロック１３のＦＳ基板１６及び制御ブロック１４の制御系１７への情報伝送ルートは、それぞれ、３本に分岐し、通信ブロック１３の各ＦＳ基板１６から通信インターフェイス１８及び制御ブロック１４の制御系１７への情報伝送ルートは、それぞれ、２本に分岐し、通信インターフェイス１８から通信ブロック１３のＦＳ基板１６への情報伝送ルートは、２本に分岐している。このように、本実施の形態においては、情報伝送ルートが２重又は３重にされた構成が採用されている。
【0023】
地震計１０の情報処理部である演算ブロック１２及び通信ブロック１３の信頼性を向上させる方法の１つが情報処理基板であるＦＳ基板１６の多重化であり、多重化されたＦＳ基板１６を備える構成を、ここでは冗長化構成と言う。なお、説明の都合上、演算ブロック１２のＦＳ基板１６と通信ブロック１３のＦＳ基板１６とを識別する場合には、前者をＦＳ基板１６Ａと称し、後者をＦＳ基板１６Ｂと称することとする。
【0024】
図４に示されるように、コンピュータ間で送受信されるひとまとまりのデータである電文がＦＳ基板１６ＡからＦＳ基板１６Ｂに送信される。本実施の形態における地震計１０では、演算ブロック１２及び通信ブロック１３において、ＦＳ基板１６Ａ及びＦＳ基板１６Ｂがそれぞれ２つずつ並列に配置されているので、生成される電文の数は、図４に示されるように、ＦＳ基板１６の故障状態によって、１～４倍になる。
【0025】
このように、本実施の形態においては、冗長化構成が採用されているので、同じ内容の電文が複数、通信ブロック１３から、通信回線２１を経由して、中継サーバ２０や他の地震計１０に送信される。前記通信回線２１の負荷を軽減して輻輳が発生することを防止するとともに、中継サーバ２０や他の地震計１０における電文処理負担を軽減するために、同じ内容の電文が地震計１０及び中継サーバ２０等から送信されないようにする必要がある。
【0026】
そこで、本実施の形態における地震計１０は、電文抑制機能を有し、電文を受け取った場合、電文の内容に応じて処理を行い、処理結果を通信回線２１に出力するようになっているが、受け取った電文の内容が同じときには、１つの電文として取り扱って出力する機能を有するようになっている。具体的には、前記通信ブロック１３が、受け取った電文の内容が同じときには、１つの電文として取り扱って出力する機能である電文抑制機能を有する。また、本実施の形態における中継サーバ２０も、電文抑制機能を有し、電文を受け取った場合、そのまま他の地震計１０に転送するようになっているが、受け取った電文の内容が同じときには、１つの電文として取り扱って転送する機能を有するようになっている。
【0027】
次に、本実施の形態における地震計１０のモデルについて説明する。
【0028】
図５は本実施の形態における地震計と中継サーバとの組み合わせのモデルを示す概念図、図６は本実施の形態における地震計のモデルを示す概念図、図７は本実施の形態における地震計及び中継サーバの電文抑制機能を説明する図である。なお、図６において、（ａ）は従来の地震計であって電文抑制機能を有していない地震計を示す図、（ｂ）は本実施の形態の地震計であるが比較のために電文抑制機能を有していない地震計を示す図、（ｃ）は本実施の形態の地震計を示す図である。
【0029】
ここでは、地震計１０と中継サーバ２０とが、図５に示されるモデルのように組み合わされている場合について説明する。図５に示されるモデルにおいて、地震計１０は、海岸に設置された海岸地震計、及び、鉄道の沿線に設置された沿線地震計の２種類があるものとする。さらに、沿線地震計には、制御出力機能を有する既設タイプである沿線既設地震計と、制御出力機能を有していない増設タイプである沿線増設地震計とがある。ここでは、海岸地震計を海岸１０Ａと称し、沿線増設地震計を沿線増設１０Ｂと称し、沿線既設地震計を沿線既設１０Ｃと称することとする。また、中継サーバ２０をサ２０と称し、通信回線２１は、通信機器とともに２１として表されるものとする。
【0030】
一般的に、最も長い情報伝送ルートは、海岸１０Ａから、２台のサ２０を経由して沿線増設１０Ｂに至り、さらに、該沿線増設１０Ｂから、２台のサ２０を経由して沿線既設１０Ｃに到達するルートである。なぜなら、沿線既設１０Ｃはそれ自身で列車停止措置を実施することができるが、沿線増設１０Ｂはそれ自身で列車停止措置を実施することができないので、隣接する沿線既設１０Ｃに列車停止信号を送信することによって、列車停止を実現することができるからである。この場合、海岸１０Ａと沿線増設１０Ｂとの間や、沿線増設１０Ｂと沿線既設１０Ｃとの間で直接データ通信を行うのではなく、サ２０を介して、データ通信を行うようになっている。
【0031】
図６（ａ）に示されるような従来の地震計１０－１においては、そもそも、図３に示されるようなＦＳ基板１６が採用されておらず、しかも、冗長化構成も採用されていないので、演算ブロック１２のコンピュータ基板１９Ａも、通信ブロック１３のコンピュータ基板１９Ｂも、１つずつである。したがって、図において「ＩＮ」と表示されているように、外部から１つの電文を受信した場合、演算ブロック１２のコンピュータ基板１９Ａにおいても、通信ブロック１３のコンピュータ基板１９Ｂにおいても、電文の数は１のままである。そして、図において「ＯＵＴ」と表示されているように、電文を外部に送信する場合も、電文の数は１のままである。つまり、従来の地震計１０－１においては、外部から１つの電文を受信して処理を行った結果として、外部に送信する電文の数は１のままである。
【0032】
図６（ｂ）に示されるような本実施の地震計１０から電文抑制機能を除去した地震計１０－２においては、図３に示されるようなＦＳ基板１６が採用され、かつ、冗長化構成も採用されているので、演算ブロック１２のＦＳ基板１６Ａ、及び、通信ブロック１３のＦＳ基板１６Ｂは、それぞれ２つずつ並列に配置されている。そのため、図において「ＩＮ」と表示されているように、外部から１つの電文を受信した場合、通信ブロック１３の２つのＦＳ基板１６Ｂにおいて、電文の数は２倍の２になり、続く、演算ブロック１２の２つのＦＳ基板１６Ａにおいて、電文の数はその２倍の４になる。そして、図において「ＯＵＴ」と表示されているように、電文を外部に送信する場合、電文の数は４のままである。つまり、本実施の地震計１０から電文抑制機能を除去した地震計１０－２においては、外部から１つの電文を受信して処理を行った結果として、外部に送信する電文の数は４倍の４になる。
【0033】
図６（ｃ）においては、図６（ｂ）に示されるような地震計１０－２と識別するために、電文抑制機能を有する本実施の地震計１０を地震計１０－３として表している。該地震計１０－３においては、図３に示されるようなＦＳ基板１６が採用され、かつ、冗長化構成も採用されているので、演算ブロック１２のＦＳ基板１６Ａ、及び、通信ブロック１３のＦＳ基板１６Ｂは、それぞれ２つずつ並列に配置されている。また、他局（他の地震計１０）からの情報に基づいて警報を判定するのは、通信ブロック１３である。該通信ブロック１３は、電文抑制機能を有する。電文抑制機能は、前述のように、受け取った電文の内容が同じときには、１つの電文として取り扱って出力する機能である。したがって、図において「ＩＮ」と表示されているように、外部から１つの電文を受信した場合、図において「ＯＵＴ」と表示されているように、外部には２つの電文を送信する。通信ブロック１３のＦＳ基板１６Ｂが２つなので、外部に１つの電文だけを送信することは、不可能である。
【0034】
図７には、地震計１０と中継サーバ２０との間で、電文が増加する様子が示されている。図７において、（１）のコラム（縦列）は、海岸１０Ａ、沿線増設１０Ｂ及び沿線既設１０Ｃが、いずれも、図６（ａ）に示されるような従来の地震計１０－１であり、かつ、サ２０が電文抑制機能を有していない中継サーバ２０である場合を示している。また、（２）のコラム（縦列）は、海岸１０Ａ、沿線増設１０Ｂ及び沿線既設１０Ｃが、いずれも、図６（ｂ）に示されるような本実施の地震計１０から電文抑制機能を除去した地震計１０－２であり、かつ、サ２０が電文抑制機能を有していない中継サーバ２０である場合を示している。さらに、（３）のコラム（縦列）は、海岸１０Ａ、沿線増設１０Ｂ及び沿線既設１０Ｃが、いずれも、図６（ｂ）に示されるような本実施の地震計１０から電文抑制機能を除去した地震計１０－２であり、かつ、サ２０が電文抑制機能を有している中継サーバ２０である場合を示している。さらに、（４）のコラム（縦列）は、海岸１０Ａ、沿線増設１０Ｂ及び沿線既設１０Ｃが、いずれも、図６（ｃ）に示されるような地震計１０－３、すなわち、電文抑制機能を有する本実施の地震計１０であり、かつ、サ２０が電文抑制機能を有していない中継サーバ２０である場合を示している。さらに、（５）のコラム（縦列）は、海岸１０Ａ、沿線増設１０Ｂ及び沿線既設１０Ｃが、いずれも、図６（ｃ）に示されるような地震計１０－３、すなわち、電文抑制機能を有する本実施の地震計１０であり、かつ、サ２０が電文抑制機能を有している中継サーバ２０である場合を示している。
【0035】
図７のコラム（１）から明らかなように、海岸１０Ａ、沿線増設１０Ｂ及び沿線既設１０Ｃとして従来の地震計１０－１を使用し、かつ、サ２０として電文抑制機能を有していない中継サーバ２０を使用した場合、海岸１０Ａから送信された１つの電文は、２台のサ２０、沿線増設１０Ｂ及び２台のサ２０を経由して沿線既設１０Ｃに到達し、該沿線既設１０Ｃによって警報が判定された後、最終的に２台のサ２０に到達すると、１０２４の電文になる。すなわち、約１０００倍の電文増加となる。
【0036】
また、図７のコラム（２）から明らかなように、海岸１０Ａ、沿線増設１０Ｂ及び沿線既設１０Ｃとして本実施の地震計１０から電文抑制機能を除去した地震計１０－２を使用し、かつ、サ２０として電文抑制機能を有していない中継サーバ２０を使用した場合、海岸１０Ａから送信された１つの電文は、沿線既設１０Ｃによって警報が判定された後、最終的に２台のサ２０に到達すると、６５５３６の電文になる。すなわち、約６５０００倍の電文増加となる。
【0037】
これに対し、図７のコラム（４）及び（５）から明らかなように、海岸１０Ａ、沿線増設１０Ｂ及び沿線既設１０Ｃとして地震計１０－３、すなわち、電文抑制機能を有する本実施の地震計１０を使用した場合には、海岸１０Ａから送信された１つの電文は、沿線既設１０Ｃによって警報が判定された後、最終的に２台のサ２０に到達しても、８の電文になるだけである。すなわち、図７のコラム（１）及び（２）の場合と比較し、電文増加倍率が桁違いに小さいことが分かる。このように、電文抑制機能を有する本実施の地震計１０を使用した場合には、電文増加倍率が小さく、データ通信量が抑制されるので、通信回線２１で輻輳が発生することがない。したがって、データ通信の信頼性が高まり、安全性が向上する。
【0038】
このように、本実施の形態によれば、地震動を検出するセンサ１５を有するセンサブロック１１と、複数のＦＳ基板１６を有し、演算を行う演算ブロック１２と、複数のＦＳ基板１６を有し、通信を行う通信ブロック１３とを備え、演算ブロック１２及び通信ブロック１３のＦＳ基板１６が多重化されている地震計１０の運転方法では、通信ブロック１３が受け取った電文の内容が同じときには、１つの電文として取り扱って出力する。
【0039】
これにより、電文が抑制され、電文増加倍率が小さく、データ通信量が抑制される。したがって、地震計１０のデータ通信量を抑制してデータ通信の信頼性を高め、安全性を向上させることができる。
【0040】
なお、本明細書の開示は、好適で例示的な実施の形態に関する特徴を述べたものである。ここに添付された特許請求の範囲内及びその趣旨内における種々の他の実施の形態、修正及び変形は、当業者であれば、本明細書の開示を総覧することにより、当然に考え付くことである。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本開示は、地震計の運転方法に適用することができる。
【符号の説明】
【0042】
１０、１０－２、１０－３ 地震計
１１ センサブロック
１２ 演算ブロック
１３ 通信ブロック
１５ センサ
１６、１６Ａ、１６Ｂ ＦＳ基板
２０ 中継サーバ
２１ 通信回線
１１ センサブロック
１２ 演算ブロック
１３ 通信ブロック
１５ センサ
１６、１６Ａ、１６Ｂ ＦＳ基板
２０ 中継サーバ
２１ 通信回線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
