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（本コンテンツの著作権は、片上 智史様に帰属いたします。）
鉄道沿線の既設通信用光ファイバーケーブルを活用したDAS地震観測網の開発
講師：公益財団法人 鉄道総合技術研究所 副主任研究員 片上 智史 氏
鉄道設備の点検に要する膨大な時間
大阪府北部地震（2018/06/18）や千葉県北西部の地震（2021/10/07）の都市圏で発生した中規模地震において鉄道設備の点検に時間を要し、運転再開まで多大な時間を要す事案が増えてきている。
約20㎞毎に線路沿線に設置された地震計の値によって点検範囲を決めており、上記のような中規模の地震では地震計の地点が点検閾値を超過すると、20km以内の揺れてない区間も点検する。
DASを用いれば、線状に密な地震観測網として利用できる可能性があり、点検区間の適正化につながる。
点検基準値を超過した範囲を正確に測定できる。
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/477839
https://newspicks.com/news/3127944
早期地震警報の即時性と精度のトレードオフ
現行の警報手法：P波警報（C-Δ法）
メリット：単点で地震諸元推定可
デメリット：誤差が大きい
地震諸元精度 ∝ 地震波検知観測点数
1点：単独観測点法
2-3点：テリトリー法
4-5点以上：Gris search
DASを用いれば、多点稠密な観測点を得られる。
九州旅客鉄道株式会社様にご協力いただき、鉄道沿線の既設光ファイバーケーブルにDASを適用し地震観測を実施。
● 区間：新八代-新大牟田駅までの約75km（2021年度）
● 新八代-久留米駅までの約100km（2022年度）
● 構造物種：高架橋（ラーメン）、橋梁、盛土、トンネル
● 機械; Model N5226A8 (AP Sensing) を新八代駅に導入
● サンプリング周波数; 500Hz
● 空間サンプリング; ~5.10m
● GL; 10m（2021年）, 5m（2022年）
● チャンネル数; 15082ch、20864ch
● ケーブル接続箇所（機器室）
2021年度：熊本総合車両所、熊本、新玉名
2022年度：熊本総合車両所、熊本、新玉名、新大牟田、筑後船小屋
1つの機器で100km観測可能
5m毎に地震波形を記録
⇒沿線の揺れを高密度に把握可能
2022年1月22日日向灘でMj6.6の地震が発生
記録できる加速度の限界値は？
● 位相差の最大値と加速度計の最大値を1秒毎に比較（Mj6.6の地震）
● 高周波側（>100Hz）の位相差の最大値と加速度計の生波形の最大値を比較
＜ 結果 ＞
● 位相差の最大値は20gal程度で頭打ち
● 位相差の最大値の高周波成分は
加速度計が20galを示した以降段階的に増加
Cycle skippingした波形の線形推定
● Cycle skippingが生じたチャンネルの特定
本震波形の高周波と低周波成分のフーリエ振幅を比較
● Cycle skippingが生じた波形の推定
コーダ振幅のRMS比を算出し、振幅値のみ乗じた上
cycle skippingが生じた波形を推定
推定波形とcycle skippingした波形のコーダ部は位相振幅共に概ね一致
鉄道沿線の本震の地震動に伴う最大ひずみ分布（cycle skipping補正済）
● Cycle skippingを補正せず算出した最大ひずみ分布（灰色）
● Cycle skippingを補正した後算出した最大ひずみ分布（赤）
● 補正前は、最大ひずみが飽和しているが、補正後は空間方向の最大ひずみの分布が明瞭になった
解析対象地震（全27地震）
2022.01.13 – 02.10
熊本県内≧Mj2.0, 日向灘≧Mj4.0 (全16）
2023.02.02 – 03.06
熊本県内≧M2.0（全11）
DAS早期警報アルゴリズムのプロセス（開発中）
hypomhを用いた震源決定（2023.02.06に熊本県内で生じたM2.0の地震）
P波検知時刻からの経過時間（秒）
南北にP波が伝播 ⇒ P波検知点が20点増加毎に震源決定を実施
1秒未満で誤差kmで震源決定可能
講師プロフィール
公益財団法人 鉄道総合技術研究所 副主任研究員
片上 智史 氏
現職：DASを活用した鉄道沿線の高密度地震観測システムの開発に従事。
略歴：京都大学大学院 理学研究科 地球惑星科学専攻修了、理学博士。
投稿論文：Katakami S., Noda S., Korenaga M., Araki E., Takahashi N., Iwata N., 2024. Potential of earthquake strong motion observation utilizing a linear estimation method for phase cycle skipping in distributed acoustic sensing, J. geophys. Res.: Solid Earth, 129, e2023JB027327 , doi:10.1029/2023JB027327 10.1029/2023JB027327.