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日本再发5级以上地震 监测系统反应迅速

行业聚焦点中国仪表网2014年09月17日 17:10人气:13915

  【中国仪表网 行业聚焦点】当地时间9月16日12时28分,日本关东北部地区的木县、埼玉县等地区发生了5级地震,东京震感较强烈。震中茨城县南部地区震级为里氏5.6级。这是9月以来关东地区第二次发生5级以上地震。
  

        这次地震发生后,日本的地震监测系统和机制反应十分迅速。晃动感一传来,电视台主持人立即中断节目,首先播报地震警示讯息。两三分钟以内,地震的主要参考数据测定结果即出现在电视屏幕上。紧接着,各主要监测点监测的电视画面也相继传来。在大约10多分钟之后,已有直升机拍摄的地震区域灾情画面传来,并不断全面和充实。在电视播报过程中,像核电设施及辐射量、灾害发生状况、居民人身安全等信息最先被关注。
  
  回顾东日本大地震发生时,东北新干线有27列列车正在运行。这些列车在震动实际开始前就作了紧急刹车而减速停止,乘客无一人受伤。虽然仙台站内的一辆试运行列车有一节车厢脱轨,但当时速度已经降到14km/h,未酿成重大事故。
  
  发生地震时,在剧烈的摇晃到来之前就对新干线做紧急制动的,是早期地震监测系统该系统在检测到地震初期的微震后,会停止向输电线路供电,从而使列车停车。JR东日本从检测到初期微震到判断是否应该刹车的时间为2秒。现在正在进行使这一时间缩短到0.5秒的研究。
  
  加固高架桥、建成脱轨时列车不会过多偏离轨道的保障措施等应对地震的措施正在稳步进展。有人说,新干线迄今未发生过乘客死亡事故,未必全是因为技术实力,而是有很多幸运的成分在内。但是,在发生危险时让新干线哪怕是再早一点点停下来的努力,确实使得防止事故的中幸运因素在减少。
  
  检测到摇晃就断电
  
  在东海道新干线开始运营的第二年,最先采用的地震监测系统,是当变电站内的地震仪检测到一定等级以上的地震时,就停止向输电线供电的系统。这是一种采用倒立摆的简单机构,发生一定强度以上的摇晃后会倾倒而且不会恢复原状。
  
  1992年开始采用“UrEDAS”系统,该系统能检测到初期微震并判断震源位置和规模,并及时发出警报。UrEDAS虽然难以在发生剧烈摇晃前让列车完全停止,但有望让列车大幅减速,降低受害程度。当时设想的主要是日本以东的太平洋海域发生的地震,也就是日本东海地震。
  
  JR东日本在1997年引进了预测地震仪附近的摇晃走势并发出警报的“紧凑型UrEDAS”。在2004年发生的新潟县中越地震中,上越新干线的“朱鹮325号”脱轨后又行驶了约1.5km,10节车厢中有8节脱轨,停车时轨道严重受损,是一次重大事故,但所幸无人员死亡。通过采用紧凑型UrEDAS,包括朱鹮325号在内的附近的列车都实施了自动制动,这是能够将受害程度降到最低的原因之一。
  
  通过地震仪网络预先通知地震波
  
  众所周知,地震波分为P波(初期微震)和S波(主震)两种。P波沿着波的前进方向振动,前进速度非常快。S波垂直于波的前进方向,沿横向和上下方向振动,前进速度次于P波。剧烈的晃动由S波造成,因此,如果能根据P波判断出S波的大小,就可以在S波到来前采取措施。
  
  JR东日本在上越新干线发生脱轨事故以前,轨道沿线各变电站内设置的地震仪一直是单独运行的。但发生朱鹮325号事故后,JR东日本2005年前后在增设地震仪的同时,还建立了使地震仪之间进行网络通信的机制,让最先检测到P波的地震仪向其他变电站发出警报,接收到警报的变电站在P波到来之间就能停止供电。
  
  除变电站外,JR东日本还在远离轨道的海岸地区设置了地震仪(1982年东北新干线开始运营时)。对于震源在海底的地震,在轨道开始摇晃前就可以停止供电。这种机制在2011年3月11日的东日本大地震中发挥了作用。最先检测到地震的并不是轨道沿线的变电站中的地震仪,而是设置在牡鹿半岛金华山的地震仪。
  
  东日本大地震发生后,日本防灾科学技术研究所从2011年度开始建立“日本海沟海底地震海啸观测网”,将在东日本地区的太平洋海岸和日本海沟之间的海底设置150个地震仪(图3)。预定从2015年度开始全面投入使用,该观测网的信息可用于新干线的早期地震监测系统。发生像东日本大地震那样的地震时,有望比现在提前约30秒检测到地震,也就是说,能提前30秒实施制动。
  
  JR东海在2005年引进新系统“TERRA-S”时,除轨道沿线外,还在稍稍远离轨道的地方设置了地震仪(远方地震仪),而且实现了与日本气象厅地震预警的联动。目前,JR东海、JR东日本、JR西日本和JR九州四家公司都在利用远方地震仪。
  
  推进研究力争缩短到0.5秒
  
  P波的检测算法仍在继续改进。上述两个系数B和A中,A没有被用于震中距的推测。据介绍,研究人员最初认为A应该更重要,但后来发现振幅的上升最重要,因此只使用了B。这样的话,无需考虑A的衰减因数,可通过一次函数y=Ct近似计算最初0.5秒中P波上升的部分,就可以只使用系数C,这项研究目前正在推进之中(图5)。
  
  实际上,这样能提高震中距的推测精度。地震波沿地壳传播时,会随着散射和衰减等而紊乱,时间越长紊乱的影响越强。仅用0.5秒推测好像在精度上反而有利。
  
  除了震中距以外,还要推测震中的方位。其主要依据是对P波三维摇晃的主成分的分析。目前,为了推测方位,需要对P波观测1.1秒的时间,但铁道综合技术研究所提出了将其缩短至平均0.4~1.0秒(因P波的情况而异)的方法。
  
  NHK电视台的报道称,此次地震不会引发海啸;福岛第一核电站及其辐射监测设备、茨城东海村的东海核电站等核电设施,均尚未收到运转异常的报告。
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