JPH10132947A - 地震情報システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く、地域差に応じた的確に被
害状況を把握できる機械的な地震情報システムの提供。 【解決手段】 道路に沿って設置された地震計、道路橋
の桁端相互の相対変位を検出する桁端変位センサー、地
震計および桁端変位センサーの計測データを伝送信号に
変換して送信する伝送装置、伝送された計測データに基
づいて管理情報を発信する中央制御装置、中央制御装置
から送られた管理情報を表示する表示装置を備え、地震
による道路への影響を計測して情報を表示する地震情報
システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、地震による道路の影響を
計測して、その測定データを交通管理の判断資料に供
し、道路構造物の点検や復旧工事のための的確な初動体
制を確立するための地震情報を提供する装置（本発明に
おいてこの装置を地震情報システムと云う）に関する。
本発明は、特に、高架構造の多い高速道路について、地
震による橋桁等への影響を瞬時に把握して、その計測デ
ータに基づく道路情報を迅速に表示することができる地
震情報システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、首都圏を始めとして各地に高速道
路網が整備されており、各道路網は各々の地域毎に設け
た管理部やこれらを統括する中央の管理部門によって維
持管理されており、各管理ブロックごとに交通量や気象
情報などに基づいた速度規制や交通量の規制および道路
の点検や補修工事などが行われている。

【０００３】しかし、地震については、気象庁が発表す
る震度階などの広域情報に依存しているものが多く、地
震による地域ごとの詳細な影響を的確に把握した対応が
求められている。例えば、震度階がＶを越える場合に
は、通行止めを行い、路線を点検して安全を確認した後
に交通を開放するものとされているが、震度階Ｖのレベ
ルでは一般に構造物の破損は殆ど無いか又は極く軽微で
あり、ところが、この確認のための巡回点検は３時間以
上を要し、交通の開放が必要以上に遅延する場合があ
る。現状のような作業員による巡回点検に代えて、機械
計測による検知システムによればより迅速な交通管理が
可能になる。

【０００４】また、現行の管理システムでは、発災後に
作業員の徒歩点検や巡回点検によって構造物の安全を確
認することが義務づけられているが、阪神大震災や予想
される南関東直下型地震などのような大規模地震が発生
した場合には、点検要員の参集と点検実施までに相当の
時間を要することが予想される。このため高速道路等の
交通の開放が大幅に遅れ、災害復旧作業やけが人の救助
などに支障を来す懸念がある。このような大規模地震に
対しても、高速道路等の安全を迅速に確認して早期に交
通を開放し、交通を管理できるよう人的点検に代わる機
械的システムが望まれている。

【０００５】

【発明の解決課題】本発明は、地震情報に関する従来の
管理システムにおける上記問題を解決したものであっ
て、道路沿いに設けた計測群と、この計測群から得た計
測データに基づいて管理情報を発信する中央制御装置お
よび管理情報の表示装置を備えた機械的計測システムを
構築し、人的点検によらずに地震による道路の影響を迅
速に把握して道路構造物の点検や復旧工事のための的確
な初動体制を確立することができる地震情報システムを
提供するものである。

【０００６】

【課題の解決手段】即ち、本発明によれば以下の構成か
らなる地震情報システムが提供される。（１）道路に沿
って設置された地震計、道路橋の桁端相互の相対変位を
検出する桁端変位センサー、地震計および桁端変位セン
サーの計測データを伝送信号に変換して送信する伝送装
置、伝送された計測データに基づいて管理情報を発信す
る中央制御装置、中央制御装置から送られた管理情報を
表示する表示装置を備え、地震による道路への影響を計
測して情報を表示する地震情報システム。

【０００７】本発明の地震情報システムは、その具体的
な態様として、（２）桁端変位センサーが道路橋の高架
部沿いに一定距離ごとに設置されており、複数の桁端変
位センサー群の測定データが各測定群ごとに集積されて
伝送装置から伝送される上記(1)に記載の地震情報シス
テム、（３）桁端変位センサー群と、該センサー群近傍
の地震計との組み合わせによって計測単位ブロックが形
成されている上記(1)または(2)に記載の地震情報システ
ムが含まれる。

【０００８】上記(2)(3)のように、センサー群ごとに測
定データを集積し、近傍の地震計と組み合わせた計測単
位ブロックを形成することにより、地域ごとの詳細な計
測データを把握することができると共にこれらの計測デ
ータに基づく交通規制等を地域ごとに容易に実施するこ
とができる。

【０００９】また、本地震情報システムは（４）伝送装
置に、中央制御装置へ計測データを伝送する無線送信機
能が設けられている上記(1)〜(3)のいずれかに記載の地
震情報システムを含む。測定データを無線送信すること
により、地震によって有線の通信系が断線しても、測定
データを中央の制御装置に確実に伝達することができ、
システムの有効性が確保される。

【００１０】さらに、本地震情報システムは（５）高速
道路の高架部に沿って上記計測単位ブロックが形成され
ている上記(3)または(4)に記載の地震情報システム、
（６）中央制御装置から発信された管理情報が地域ごと
の管理セクションに伝達される上記(1)〜(5)のいずれか
に記載の地震情報システム、（７）中央制御装置から発
信された管理情報が道路沿いに設けられた表示装置に表
示される上記(1)〜(5)のいずれかに記載の地震情報シス
テムを含む。

【００１１】以上のように、中央の制御装置から発信さ
れた管理情報を各地域ごとの管理セクションに伝送する
ことにより、現場に近い管理セクションを通じて状況の
変化に即応した道路管理を行うことができる。また、道
路沿いに設けられた表示装置に道路情報として表示し、
運転者の注意を喚起させても良い。

【００１２】さらに、本地震情報システムは（８）道路
橋の相互に連なる橋桁において、いずれか一方の桁端に
板状の磁気検知体を設け、該磁気検知体に面する鉄板を
他方の桁端に設け、該磁気検知体と鉄板との間に生じる
誘導電流の変化によって桁端相互の相対的な変位を検出
する桁端変位センサーを用いた上記(1)〜(7)のいずれか
に記載の地震情報システムを含む。

【００１３】高速道路の路面に生じた段差やギャップは
構造的には微少の損傷であっても、高速走行には大きな
影響を及ぼし、道路管理上はこの種の異常を速やかに把
握する必要がある。本発明のシステムでは、誘導電流の
変化を利用した板状のセンサーを用いることにより、互
いに連なる橋桁相互の変位を３次元で検出することがで
き、橋桁部分における路面の微少な異常も正確に把握す
ることができる。

【００１４】

【具体的な説明】（１）システムの構成 本発明の地震情報システムは、道路橋を有する一般の道
路について広く適用できるが、特に、高架部が多い高速
道路において顕著な効果を発揮する。本発明のシステム
を高速道路を例として以下に詳しく説明する。

【００１５】本発明の地震情報システムの概念図を図１
に示す。図示するように、本発明のシステムはその基本
構成として、道路に沿って設置された地震計１０、道路
橋の桁端相互の相対的な変位を検出する桁端変位センサ
ー２０、地震計および桁端変位センサーの計測データを
伝送信号に変換して送信する伝送装置３０、伝送装置か
ら送られた計測データに基づいて管理情報を発信する中
央制御装置４０、中央制御装置から送られた管理情報を
表示する表示装置５０を備える。

【００１６】本システムの地震計１０は既存の地震計を
用いることができる。地震計１０は地震の最大加速度を
３次元成分、ＳＩ値を水平２次元成分について検出でき
るものが好ましい。地震計１０は桁端変位センサー２０
と共に高速道路の路線に沿って一定距離ごとに設置され
る。これら複数の地震計により、路線に沿って各場所ご
との地震の規模を正確に把握することができる。地震計
１０の設置場所は構造物の影響が少ない地表面が好まし
い。

【００１７】高架構造では地震による異常は桁端部の伸
縮継手部分に生じ易いことが予想されるので、この継手
部分での計測点検が重要である。本システムでは高架部
での異常を検出するために、桁間に桁端変位センサーが
設けられている。すなわち、図３に示す道路橋の高架部
分において、橋脚８０によって支持され、相互に連なる
橋桁８１の相対向する桁端８２に桁端変位センサー２０
が設けられる。

【００１８】桁端変位センサー２０は互いに連なる橋桁
相互の変位を３次元の変位量として検出できるものが好
ましい。この具体例を図２(A)(B)に示す。図示するよう
に、センサー２０は、板状の磁気検知体２１と該磁気検
知体２１に面する鉄板２３、およびこれらの支持部２
２、２４によって形成されている。板状の検知体２１と
鉄板２３は、支持部２２、２４によって各々桁端２５に
固定されており、支持体部分が桁端の下側で水平に折り
曲げられ、磁気検知体２１と鉄板２３が一定の間隔を保
って相対面するように設置されている。

【００１９】該磁気検知体２１には検出回路２６が接続
しており、磁気検出体２１にはコイル部分が形成され、
また検出回路２６にはコンデンサが内臓されている。検
知体２１が検出回路２６に接続された状態のとき、上記
コイル部分とコンデンサによって高周波発振が起こり、
検知体２１を中心として高周波磁界が生じる。

【００２０】この状態の検知体に鉄板などの磁性体が接
近すると、金属表面に磁界が生じ、その垂直方向に渦電
流が誘発される。この渦電流は鉄板などの電気抵抗によ
って熱エネルギーに変化して消費されるが、その状態は
図２(B)に示すように、鉄板２３と磁気検知体２１とが
上下に離れた距離(z軸)と水平移動距離(x軸とy軸)に対
応している。従って、この誘導渦電流の変化により桁端
相互の相対変位を３次元の変位量として検出することが
できる。

【００２１】一例として、これまでの地震による道路橋
への影響を考慮すると、橋桁が水平に互いに離れる方向
(x軸方向)および側方(y軸方向)への位置ズレは４cm、上
下方向(z軸)の位置ズレは２cmを限度とし、これを限界
値として設定しておけば、これ以上の変位を異常として
検出することができ、このデータに基づいて的確な道路
管理ができる。具体的には、例えば上記限界値を越える
変位を生じた場合には“変位異常”、機器が故障した場
合には“故障”の２種のデータを中央制御装置に送る。

【００２２】一般に、伸縮継手部での桁間の相対変位
は、橋軸方向には温度変化による桁長さの伸縮が生じる
ので変位が大きく、横方向や上下方向には殆どこのよう
な変位は生じない。一方、路面走行における桁間の相対
変位は水平方向よりも上下方向の影響が大きい。低速走
行可能な上下方向の変位は２cm程度が限界と考えられて
いるので、上記設定範囲によれば現状に即した管理を行
うことができる。なお、大規模地震の場合、高速道路は
緊急輸送路としての機能を果たす必要があるが、上記変
位量の範囲内であれば通行を許容することができる。

【００２３】桁端変位センサーとしては、渦電流の発生
を利用した上記構造の他に以下の測定方式によるものを
用いることができる。(イ)ワイヤー方式：ジョイント部
を接続したワイヤーが外れたことにより異常を検知す
る。(ロ)光ケーブル式：桁間に布設したケーブルの切断
ないし湾曲により発生する光量の変化によって変位を測
定する。(ハ)光学式：レーザ光を測定対象に照射して反
射光により変位を測定する。(ニ)D-GPS方式：人工衛星か
らの電波を利用した測量技術GPSにより桁間の変位を測
定する。(ホ)超音波式：超音波を測定対象に発射して反
射波によって変位を測定する。

【００２４】上記(イ)は安価であるが測定精度が低く、
また(ロ)と同様に作動後は復旧に人手を要する。(ハ)はセ
ンサー部の定期保守が必要である。(ニ)はコストが高
い。また(ハ)(ホ)は気象環境の影響を受け易い。各センサ
ーはこれらの点を考慮して使用するのが良い。なお、図
示する渦電流式のセンサーは測定精度が良く、施工も容
易で定期的な保守が不要であり、コストも低い利点があ
る。

【００２５】桁端変位センサー２０は高架部に沿って配
設され、一定距離ごとに複数のセンサー群が近傍の伝送
装置３０に接続された単位測定群を形成している。測定
データを処理する際に、この測定群が近傍の地震計と組
み合わされて計測単位ブロックが形成される。

【００２６】一例として、センサー群は高速道路の路線
に沿って約２ｋｍごとに集約されて伝送装置３０に接続
され、これを単位として近傍の地震計１０と組み合わさ
れた計測単位ブロック６０が形成される。この計測ブロ
ック６０は計測データの集積単位であると共に交通規制
等の管理単位として利用することもできる。首都高速に
おいては、約１ｋｍごとに電力の供給設備が設けられて
おり、また車両が出入りするためのランプが２ｋｍ前後
ごとに設置されているので、計測単位ブロックをほぼ上
記区間に対応して形成すればシステムの構築が容易であ
り、また交通規制等の管理単位としても利用し易い。な
お、その他の高速道路においても、ランプの設置間隔や
電力供給設備の配設状況等に応じて計測ブロックを形成
すれば良い。

【００２７】伝送装置３０は計測データを伝送信号に変
換する機能を有すると共に無線送信機能を有するものが
好ましい。無線送信によれば、地震により有線の通信系
が断線しても上記測定データを中央制御装置に送信する
ことができ、システムの有効性を保つことができる。無
線の種類は制限されない。なお、伝送装置３０の設置場
所は設置状況に応じて適宜選定される。伝送装置３０は
図示するように地震計１０とセンサー群とに各々設けら
れるが、設置場所に応じ、地震計の伝送装置とセンサー
群の伝送装置を兼用して設けても良い。伝送装置３０の
作動例としては、計測単位ブロックに含まれる何れかの
桁端変位センサー２０が変位異常を検出した場合には、
単位ブロック全体の異常として中央制御装置に伝達さ
れ、必要に応じて異常箇所の情報が送られる。

【００２８】中央制御装置４０は、伝送装置３０から送
られた計測データを受信する機能およびこれらの計測デ
ータを処理して管理情報を発信する機能、この管理情報
を表示装置５０に伝送する機能および記録機能を有す
る。中央制御装置４０としては汎用性のコンピュター等
を用いることができる。管理情報は表示装置５０に表示
されると共に記録される。

【００２９】制御操作の一例としては、地震等の発生に
より計測単位ブロックの異常が伝達された場合には、こ
のブロックの交通を止める指令などが発信される。ま
た、必要に応じて該当箇所の補修指令やこの異常を生じ
たブロックに通じる周辺の単位ブロックに警告情報や迂
回指令などの情報が発信される。

【００３０】中央制御装置４０から発信された管理情報
は、地域ごとに設けられている管理部門に伝送して交通
規制などに利用される。また、これと併行して、計測デ
ータに基づく道路情報を路線に沿って設けられている表
示装置に表示し、運転者の注意を喚起させても良い。

【００３１】表示態様の一例としては、図４に示すよう
に、高速道路網７０の画面上に、路線に沿って各計測ブ
ロックごとに地震情報を表示するスペース７１を設けて
地震計の測定データを表示すると共に桁端の変位異常
は、該当路線の計測ブロック内に含まれる区間７２を色
別表示するなどの方法で表示する。また、管理セクショ
ン等の表示では、必要に応じて、画面分割またはウイン
ドウの形式などにより計測データの詳細を表示させても
良い。

【００３２】中央制御装置４０と表示装置５０とを結ぶ
通信系は特に制限されないが、有線による通信系では断
線の虞れがあるので、マイクロ通信やその他の無線通信
が好ましい。なお、中央制御装置４０からセンサー群へ
の作動指令等は伝送装置３０の無線通信によって行うこ
とができる。図１にこの装置例を示す。図示する装置例
では通常の無線による通信系とマイクロ波による通信系
が併用されており、無線通信系には無線機５１、無線処
理装置５２、受信装置５３が設けられており、マイクロ
通信系にはマイクロ通信機４１、多重装置４２、通信制
御装置４３が設けられており、これらは地震計１０、震
度計１１、加速度計１２および記憶装置４４に接続され
ており、中央制御装置４０によって制御され、表示装置
５０に測定データが表示される。一方、高速道路に設置
される無線通信系の伝送装置３０には無線装置３１、伝
送機３２が設けられ、これに地震計１０が接続し、地震
計には震度計１１および加速度計１２が設けられてい
る。また、マイクロ通信系には通信装置４１、多重装置
４２、表示装置５０およびこれらを制御する通信制御装
置４３が設けられている。

【００３３】（２）システムの作動例 以下に本システムの作動例を示す。 (a)地震の発生により、地震計１０によって震度が計測
され、そのデータが中央制御装置に伝送される。 (b)震度データの受信に伴い、センサー群に計測指令を
伝達し、センサー群を作動させて桁端変位の異常を検出
する。桁端変位センサー２０で測定されたデータは計測
ブロックごとに伝送装置３０を通じて中央制御装置４０
に送られる。 (c)ここで、地震計の震度が５以上の場合には、高速道
路の全線が閉鎖され、各路線の計測ブロック単位で状況
の把握がなされる。 (d)先ず、桁端変位センサーによる異常の有無が点検さ
れる。 (e)“変位異常”が検出された単位ブロックについては
交通止めが継続され、適宜、周辺の計測ブロックの状況
に応じて迂回指令などの情報が道路沿いの表示装置に示
される。また、実地点検が指示される。 (f)異常が検出されない単位ブロックについては、地震
計の計測値が異常に高い場合を除き、大きな地震動がな
いことを確認の上、交通の開放を準備する。 (g)地震計の計測値が異常に大きい場合には実地点検を
行い、異常の無いことを確認後、交通の開放を準備す
る。 (h)以上の処理が進む間、各路線は閉鎖され、ランプ等
からの一般車両の乗り入れを禁止し、異常が無いことを
確認したブロックから交通を順次開放する。 (i)記録された計測データは地震情報の検討資料に利用
される。

【００３４】

【発明の効果】本発明の地震情報システムは機械計測シ
ステムであるので、地震発生後、直ちに多数の測定点を
同時に計測でき、迅速に被害状況を把握できるので災害
に対す初動体制の早期確立に極めて有用である。

【００３５】また、本システムは計測ブロックごとに測
定データを把握できるので、地域的な被害状況に即した
効率の良い道路管理や交通規制などを行うことができ
る。例えば、地震の種類によっては高速道路網全体に一
様な被害が発生せずに地域差が生じる場合がある。一般
に、直下型地震は局地的な地震動となる。また地盤状態
（土質や基盤層の深さ等）によっても応答地震動は異な
る。このような地域差に応じて点検区間の優先順位を定
め、点検の効率化を図ることができる。

【００３６】さらに、本システムは地震計と橋桁変位セ
ンサーとを用いた複合計測システムであるので、高架構
造に対する影響を含めて被害状況を的確に把握すること
ができ、測定データは路線網における地震動の状況（強
度や分布）から構造物への被害を含めた影響を検討する
有力な資料となる。また、一般への被害状況や道路情報
を提供する場合にも信頼性の高い資料として利用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る地震情報システムの概念図

【図２】 (A)は桁端変位センサーの概略斜視図、(B)は
作動状態の説明図

【図３】 上記センサーの設置状態を示す概念図

【図４】 表示状態の態様を示す説明図

【符号の説明】

１０：地震計、 ２０：桁端変位センサー、 ２１：磁
気検知体、 ２２および２４：支持部、 ２３：鉄板、
２５：桁端、 ３０：伝送装置、 ４０：中央制御装
置、 ５０：表示装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路に沿って設置された地震計、道路橋
   の桁端相互の相対変位を検出する桁端変位センサー、地
   震計および桁端変位センサーの計測データを伝送信号に
   変換して送信する伝送装置、伝送された計測データに基
   づいて管理情報を発信する中央制御装置、中央制御装置
   から送られた管理情報を表示する表示装置を備え、地震
   による道路への影響を計測して情報を表示する地震情報
   システム。
2. 【請求項２】 桁端変位センサーが道路橋の高架部沿い
   に一定距離ごとに設置されており、複数の桁端変位セン
   サー群の測定データが各測定群ごとに集積されて伝送装
   置から伝送される請求項１に記載の地震情報システム。
3. 【請求項３】 桁端変位センサー群と、該センサー群近
   傍の地震計との組み合わせによって計測単位ブロックが
   形成されている請求項１または２に記載の地震情報シス
   テム。
4. 【請求項４】 伝送装置に、中央制御装置へ計測データ
   を伝送する無線送信機能が設けられている請求項１〜３
   のいずれかに記載の地震情報システム。
5. 【請求項５】 高速道路の高架部に沿って上記計測単位
   ブロックが形成されている請求項３または４に記載の地
   震情報システム。
6. 【請求項６】 中央制御装置から発信された管理情報が
   地域ごとの管理セクションに伝達される請求項１〜５の
   いずれかに記載の地震情報システム。
7. 【請求項７】 中央制御装置から発信された管理情報が
   道路沿いに設けられた表示装置に表示される請求項１〜
   ５のいずれかに記載の地震情報システム。
8. 【請求項８】 道路橋の相互に連なる橋桁において、い
   ずれか一方の桁端に板状の磁気検知体を設け、該磁気検
   知体に面する鉄板を他方の桁端に設け、該磁気検知体と
   鉄板との間に生じる誘導電流の変化によって桁端相互の
   相対的な変位を検出する桁端変位センサーを用いた請求
   項１〜７のいずれかに記載の地震情報システム。