じしんが おきると、ゆれは 2しゅるいの 波と なって、いっぺんに ひろがります。1つは 足の 速い 波で、1びょうに 7キロほど すすみます。もう 1つは おそい 波で、1びょうに 4キロほどです［1］。

速い 波は「P波」と いいます。ゆれは 小さめです。おそい 波は「S波」で、家や 道を 大きく ゆらすのは、おもに こちらです［1］。

かけっこで たとえましょう。足の 速い 子が 先に ゴールに ついて、「もうすぐ みんなが くるよ」と 知らせて くれます。P波が その 子で、S波が あとから くる みんなです。ただし ほんとうの 波は、人が はしるのでは なく、じめんの ゆれが つたわって いきます。

だから、先に くる P波を 見つけられれば、S波が つく まえに 「あぶない」と 知らせられます。

地震が起きると、揺れは2種類の波になって同時に広がります。速いほうがP波で、秒速7キロほどです。遅いほうがS波で、秒速4キロほどです。ただし、この値は目安で、場所によって変わります［1］。

P波の揺れは比較的小さく、被害を大きくするのは、おもにあとから来るS波の揺れです［1］。ここに、時間の余裕が生まれます。P波を見つけた時点で危険を知らせれば、S波が届く前に動き出せるからです。

たとえば、足の速い子が先に着いて「もうすぐみんなが来るよ」と知らせてくれる場面です。この子がP波、あとから来る大勢がS波にあたります。ただし本物の地震波は、人が走るのではなく、地面の揺れが伝わっていく現象です。

新幹線の仕組みは、この時間差の使い方から始まっています。

地震波には、初期微動をもたらすP波と、主要動をもたらすS波がある。伝わる速さは、P波が秒速約7km、S波が秒速約4kmとされる。値は目安で、地下の構造により場所ごとに変わる［1］。揺れによる被害は、おもにS波によって起きる［1］。

この速度差がある以上、先に届くP波を検知し、そこから地震の大きさや位置を推定できれば、S波の到達前に警報や停止の指示を出せる。気象庁の緊急地震速報も同じ原理を使っている［1］。新幹線が使うのは、この原理を鉄道向けに組み立てた仕組みだ。

じしんの ゆれを 見つけた そうちは、うんてんする 人に 「ブレーキを かけて」と たのむのでは ありません。変電所へんでんしょに、「でんきを おくるのを やめて」と つたえます［2］［3］。

新かんせんに 電気が こなく なると、じどうで ひじょうブレーキが かかる、と JR東日本の しりょうに あります［3］。

うみの ちかくに ある じしんを はかる 装置そうちで、じしんの 波を 検知けんちして、まちに ゆれが とどく まえに、より 早く ブレーキを かける やり方も あります［3］。

そんなに いそぐ わけは、とまるまでに 時間が かかる からです。時速285キロで はしる ときは、1分20びょうから 1分40びょうくらい かかるという 目安が あります［7］。

新幹線早期地震検知システムでは、地震計が捉えた揺れをもとに、変電所へ送電を止めるよう指示が出ます。すると新幹線が緊急停止します［2］。JR東日本の説明資料には、送電が止まると非常ブレーキが自動で作動する、とあります［3］。

ブレーキのボタンを人が押す仕組みではありません。電気を止めるという確実な1手が、そのまま停止につながる作りです。海岸に置いた地震計で沿線に揺れが届く前に検知し、より早くブレーキをかける工夫もあります［3］。

時間を争う理由は、止まるまでの長さにあります。時速285キロで走る新幹線が非常ブレーキで止まるまで、80〜100秒ほどかかるという目安が報じられています。車種やブレーキの性能で変わる数字です［7］。

JR東日本は、地震対策を「壊れにくくする」「早く止める」「万一脱線しても被害を小さくする」の3本柱で説明しています。この記事が追うのは、2本目の「早く止める」です［3］。

新幹線早期地震検知システムは、地震計で観測した地震動から、変電所へ送電停止を指示して列車を緊急停止させる。停止の判定には、S波の振幅を使う方式と、P波から震央距離・震央方位・地震規模を推定してS波の到達前に止める方式の2つがあり、両方を併用して多重化している［2］。送電が止まると自動で非常ブレーキが作動する点は、JR東日本の地震対策資料にも記述がある［3］。

ブレーキ自体は人の操作でなく、送電が止まると自動で非常ブレーキが作動する構造だ。海岸の地震計で沿線に地震が到達する前に検知する運用もある［3］。

ここまで時間を削る理由は制動時間にある。時速285kmからの非常ブレーキで停止まで80〜100秒との報道があり、N700Aではブレーキディスクの改善で制動距離が10〜20%縮まり、3km程度で止まれるとされる。ただしいずれも車種・条件で変わる目安値だ［7］。

JR東日本は地震対策を、耐震補強・緊急停止の仕組み・脱線しても線路から逸脱させない対策の3本柱で整理している。本稿は2本目の緊急停止を扱う［3］。

さいしょに この しくみを 作ったのは、むかしの 国鉄の けんきゅうじょの 人たちです。「ユレダス」と いいます。1983ねんに はじめて うまく いき、1992ねんに 東海道新かんせんで つかわれ はじめました［4］。

ユレダスは、P波の さいしょの ゆれを 見つけます。ゆれの 長さの ようすから じしんの 大きさを、ゆれの 大きさから 場所までの 距離きょりを、見つもります［4］。

それまでの けいほうは、しんど 4ぐらいの ゆれで 出して いました。すると、つよい ゆれが くる まえの よゆうが 少ししか ありません［4］。

ユレダスは、国鉄の鉄道技術研究所（のちの鉄道総合技術研究所）が開発しました。1983年に開発に成功し、改良を重ねて、1992年に東海道新幹線で実用化されました［4］。

P波の最初の動きをつかみ、その周期から地震の規模を、振幅などから距離を見積もって、被害の出そうな地域を予想します［4］。

当時の課題も資料に残っています。従来の警報は震度4相当の加速度で出す方式で、強い揺れまでの余裕が短めでした。余裕を延ばそうと基準を小さくすると、誤った警報が増えるというジレンマもありました。そこで、見る揺れの周波数帯を絞り、震源に近い場所で検知するなどの工夫が重ねられていました［4］。

同じ資料によると、1972年に大学の研究者らが東京向けの「10秒前検知」を提案していました。ただこれは国鉄の開発とは別の流れです。気象庁などでも研究されましたが実用化には届かず、国鉄が高速鉄道の普及という目標をもって実用化を進めたと書かれています［4］。

ユレダス（UrEDAS、Urgent Earthquake Detection and Alarm System）は、国鉄鉄道技術研究所（のち鉄道総研）で開発された。1983年に初めて開発に成功し、1992年に東海道新幹線で実用化された［4］。P波初動を検知し、初動周期から地震規模を、初動振幅などから距離を推定して、被害地域を予想する方式だ［4］。

従来の警報は震度4相当の加速度で出しており、強い揺れまでの先行時間が少なかった。警報加速度を下げて先行時間を延ばすと過剰警報が増えるというジレンマがあり、監視周波数帯域の制限や震源近傍での検知などが工夫された［4］。

なお、1972年に大学の研究室の構想として東京向けの「10秒前検知システム」が提案されているが、これはユレダスとは全く独立の流れだ。同様の構想は気象庁や防災科学技術研究所でも研究されたが実用化に至らず、当時の国鉄が明確な目標をもって実用化を進めたと同資料は記す［4］。

1995ねんの 大きな じしんの とき、ユレダスは ちゃんと けいほうを 出しました。でも、つうしんの しくみの ふぐあいで、けいほうが あいてに とどきませんでした［4］。

けいほうを 出すまでに 3びょうかかる ことも、もんだいだと 考えられました。そこで、見つけてから 1びょうで けいほうを 出す「コンパクトユレダス」が 1997ねんに 考え出され、1998ねんから JR東日本の 新かんせんで つかわれました［4］。

この あと JR東日本は、うみの ちかくにも じしんを はかる そうちを ふやして、ゆれを 早く 見つける ようにして いきました［5］。

1995年の阪神・淡路大震災で、ユレダスは的確に警報を発しました。ただ、通信網のトラブルで警報が対象まで届かなかった、と資料は書いています。警報の処理に3秒かかることも、実際の問題として強く意識されました［4］。

そこで、検知後1秒で警報を出す「コンパクトユレダス」が1997年に考案され、1998年にJR東日本の新幹線で実用化されました［4］。

JR東日本は1998年に、従来のS波地震計に加えて、S波より早く届くP波を検知する地震計（コンパクトユレダス）を導入しました。さらに海岸で起きる地震を早くつかむため、太平洋側と日本海側に海岸地震計を置き、新潟県中越地震のあとには沿線地震計の増設や、より早く送電を止められるようにする改良も進めました［5］。

警報を出した後の、届け方と処理の速さが改良されました。

ユレダスは1995年の阪神・淡路大震災で的確に警報を発信したが、通信網のトラブルで警報が対象に届かなかった。警報処理に3秒を要する点も問題として強く認識された［4］。これを受け、検知後1秒で警報を出すコンパクトユレダスが1997年に考案され、1998年にJR東日本の新幹線で実用化された［4］。

JR東日本は1998年、既設のS波地震計に加えてP波検知地震計（コンパクトユレダス）を導入した。海岸部の地震を早期に検知するため、太平洋側・日本海側に海岸地震計も設置した。新潟県中越地震の対策では、沿線地震計の増設と、より早く送電停止できるシステム改良を行った［5］。

要点は、警報が出なかったのではなく届かなかった点にある。原因を通信と処理時間の2つに分け、両方を改良した。

2011ねん3月11日、14じ46ふん。うみの ちかくの じしんを はかる そうちが、きまりの 大きさの ゆれを 見つけました。すると、でんきが とまりました［5］。

そのころ、時速 270キロで はしって いた 新かんせん 2ほんは、強い ゆれが くる 12〜15びょうまえに、でんきが とまり、じどうで ブレーキが かかりました。この 2ほんは、いちばん ゆれた ところを はしって いた ものです［5］。

のって いた 人が いた れっしゃに、だっせんは なかったと、JR東日本は かいて います。ゆれる まえに ブレーキを かけ はじめる、というのは、ちゃんと はたらいたのです［5］。

2011年3月11日14時46分、JR東日本の海岸地震計が基準値に達する揺れを観測しました。すると、仙台〜古川間を時速約270キロで走っていた2本の新幹線に対して、運転中止基準の18.0カインを超える揺れの12〜15秒前に送電が止まり、非常ブレーキが自動で作動しました［5］。

この「12〜15秒前」は、いちばん揺れが強かった区間を走っていた2本についての数字です。全部の列車の数字ではありません［5］。

JR東日本の記述では、乗客が乗っていた列車に脱線はなかったとされています［5］。運転士の腕前に頼らず、電気を止める仕組みが働いた場面です。

2011年3月11日14時46分、JR東日本の海岸地震計が基準値を観測し、仙台〜古川間を約270km/hで走行していた2本の新幹線は、運転中止基準18.0カインを超える揺れの12〜15秒前に送電が停止し、自動的に非常ブレーキが作動した［5］。「12〜15秒前」は、揺れが最も強かった区間を走っていた2本の数字で、全列車の数値ではない。

JR東日本の記述では、乗客が乗る列車に脱線はなかった［5］。なお、当日の営業運転中の列車数は資料によって数え方が異なるため、本稿は本数を挙げない。

この結果は、海岸地震計・P波検知・送電停止という、1980年代からの改良の積み重ねの上にある。

おわりでは ありません。東海道新かんせんを はしらせる JR東海は、2005ねんに「テラス」と いう しくみを つかい はじめました。P波を 見つけてから、じしんの 場所を 見つもるまでの 時間が、3びょうから 2びょうに みじかく なりました［6］。

2019ねんには、うみの そこに ある じしんを はかる そうちの データも つかって、2びょうから 1びょうに なりました［6］。

JR東日本と てつどうそうけんは、2023ねん12月に、また あたらしい やり方を はっぴょうしました。P波を 見つけてから でんきを とめるまでの 時間が、へいきん 3.9びょうから 1.3びょうに、2.6びょう みじかく なると、たしかめられたそうです［2］。

JR東海は2005年に、東海道新幹線の早期地震警報システム「テラス」を導入しました。P波を検知してから震源の位置を推定するまでの時間が、3秒から2秒に縮まりました［6］。2019年には、遠くの地震計の検知を早める改良で、推定の時間を2秒から1秒にしました。このとき、気象庁の海底の地震観測網のデータも活用されています［6］。

JR東日本と鉄道総研は、2023年12月に、推定に使う式の係数を1秒ごとに変える改良を発表しました。過去3年間にP波検知で緊急停止した13の地震で試算すると、P波検知から送電停止までが平均3.9秒から1.3秒になり、平均2.6秒縮められると確かめられています［2］。

この改良は、新幹線の地震計135台を改修して、2024年3月から使い始める予定と発表されています。これは発表時点の予定で、その後の運用は別の資料で確かめる必要があります［2］。

時速270キロの列車は、1秒で75メートル進みます。数秒を削る工夫は、数百メートルぶんの余裕に置き換えて考えられます。

JR東海は2005年に東海道新幹線早期地震警報システム「テラス」を導入し、P波検知から震源位置推定までの時間を3秒から2秒に短縮した。2019年には、遠方地震計の検知の早期化で推定時間を2秒から1秒とした。あわせて、気象庁の東南海海底地震観測網のデータも活用された［6］。

JR東日本・鉄道総研は2023年12月、推定式の係数を1秒ごとに変える改良を発表した。過去3年間にP波検知で緊急停止した13地震では、P波検知から送電停止までが現行式の平均3.9秒から改良式で1.3秒になり、平均2.6秒短縮できたと確認された。新幹線地震計135台を改修し、2024年3月から使用開始予定とされた［2］。

270km/hは秒速75mにあたる（270,000m÷3,600秒）。1秒の短縮は約75mの余裕に換算できる。ただし実際の停止距離は、検知から送電停止までだけでなく、ブレーキがかかってから止まるまでの制動距離にも左右される。

じしんが おきた ところから 100キロ はなれた 場所を かんがえます。P波は 1びょうに 7キロ すすむので、100わる 7で、約やく14びょうで つきます。S波は 1びょうに 4キロなので、100わる 4で 25びょうです。

25ひく 14で、11びょうくらい。これが、P波と S波の 時間の さです。新かんせんは 1びょうで 75メートル すすむので、11びょうで やく 800メートル、学校の うんどうじょうを 何しゅうか する 長さです。ただし、この 数は 目安です。

ニュースで じしんの ことを 聞いたら、「P波」「S波」と いう ことばを さがして みませんか。

震源から100キロ離れた場所を考えます。P波を秒速7キロとすると、届くまでは100÷7で約14秒。S波を秒速4キロとすると100÷4で25秒です。差はおよそ11秒になります。

時速270キロの新幹線は秒速75メートルなので、11秒で約800メートルです。もちろん速度は目安なので、実際の時間差は地下の構造で変わります。震源からの距離を変えて、時間差がどう変わるか計算してみてください。

原典を読むなら、JR東日本と鉄道総研の2023年の発表［2］と、気象庁の緊急地震速報の解説［1］が日本語で公開されています。

震源距離100kmの地点で、P波（秒速7km）は約14秒、S波（秒速4km）は25秒で届く。時間差は約11秒だ。270km/h＝秒速75mなので、約800mの走行に相当する。速度は目安値で、実際の差は場所により異なる。震源距離を変えて、時間差がどう伸び縮みするかを自分で計算するとよい。

原典に当たるなら、JR東日本・鉄道総研のプレスリリース（2023年）［2］、JR東日本の地震対策資料［3］、中村豊の開発概史（JpGU 2016）［4］が日本語で読める。