JP2001307290A - トンネル防災システム - Google Patents

トンネル防災システム

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JP2001307290A
JP2001307290A JP2000128261A JP2000128261A JP2001307290A JP 2001307290 A JP2001307290 A JP 2001307290A JP 2000128261 A JP2000128261 A JP 2000128261A JP 2000128261 A JP2000128261 A JP 2000128261A JP 2001307290 A JP2001307290 A JP 2001307290A
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tunnel
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Fumio Sato
文夫 佐藤
Motoaki Utamura
元昭 宇多村
Hiroyuki Mae
浩之 前
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Abstract

(57)【要約】 【課題】トンネル内の突発的な落下物の検出および落下
に対する事前検出を行うことができ、かつ異常発生時の
対応を速やかに行うことができるトンネル防災システム
を提供する。 【解決手段】判定手段41は、トンネル20内に設置さ
れた複数の集音装置1a〜1nで集音した音の中から異
常音を判定し、かつ異常音の検出時間差から異常音の発
生位置を特定し、警報発信手段42は、警報信号及び発
生位置データを、列車運行システム61或いはトンネル
情報システム62に発信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル内におけ
る落石などの異常事象の発生を、音響データを用いて検
出し、トンネルの管理者へ通報すると共に、通行する車
両などへの運行指示やトンネル内情報を提供するトンネ
ル防災システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のトンネル内における落石などの異
常事象の監視は、ITV監視カメラによる常時監視と打音
などによる保守点検とにより、未然防止を行なってい
た。また、光ファイバによりトンネル内歪みを計測する
技術や、複数のセンサによって土壌や岩盤崩壊時の物理
的変化をモニタする技術が、特開平10-62212号公報およ
び特開平10-197296号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトンネル内防災システムは、打音などの点検では摘
出できない突発的な落下物及びその事前検出が必ずしも
十分ではなかった。また、ITV監視カメラによる異常事
象の監視は、常時トンネル管理者がモニターを監視する
必要があり、管理者に過大な負担がかかると共に、異常
発生時の対応に遅れが生じる恐れがあった。
【0004】また、上記特開平10-62212号公報記載の光
ファイバにて歪みを検出する技術や、上記特開平10-197
296号公報に記載されている土壌や岩盤崩壊現象の物理
的変化を複数センサでモニタする技術では、現象をモニ
タすることはできるものの、実際に異常が発生した際の
対応という面では、前記技術同様対応の遅れに対する危
惧があった。
【0005】本発明の目的は、トンネル内の突発的な落
下物の検出および落下に対する事前検出を行うことがで
き、かつ異常発生時の対応を速やかに行うことができる
トンネル防災システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるトンネル防災システムの特徴とする
ところは、トンネル内に設置された複数の集音装置で集
音した音の中から異常音を判定し、かつ異常音の検出時
間差から異常音の発生位置を特定し、警報信号及び発生
位置データを、車両運行システム或いはトンネル情報シ
ステムに発信することにある。
【0007】具体的には本発明は次に掲げるシステムを
提供する。本発明は、トンネル内に設置され前記トンネ
ル内の音を集音する少なくとも二つ以上の集音装置と、
該各集音装置で集音した音の中から異常音を判定し、か
つ前記異常音の検出時間差から前記異常音の発生位置を
特定する判定手段と、前記異常音に対する警報信号及び
前記異常音の発生位置データを、車両運行システム或い
はトンネル情報システムに発信する警報発信手段とを有
することを特徴とするトンネル防災システムを提供す
る。
【0008】また、本発明は、トンネル内に設置され前
記トンネル内の音を集音する少なくとも二つ以上の集音
装置と、該各集音装置で集音した音の中から異常音を判
定し、かつ前記異常音の検出時間差から前記異常音の発
生位置を特定する判定手段と、前記異常音に対する警報
信号及び前記異常音の発生位置データを発信する警報発
信手段と、前記発信された警報信号及び発生位置データ
を表示するモニター装置と、前記発信された警報信号及
び発生位置データに基づき、車両運行を制御する車両運
行システムと、前記発信された警報信号及び発生位置デ
ータに基づき、トンネル情報に警報表示を行なうトンネ
ル情報システムとを有することを特徴とするトンネル防
災システムを提供する。
【0009】好ましくは、前記判定手段を、前記集音し
た音の中で予め設定された音圧レベル以上でかつ前記音
圧レベル巾が設定値以下のパルス音を、前記異常音と判
定するように構成する。
【0010】好ましくは、前記各集音装置で集音した音
を長期間に渡って蓄積するデータ記憶装置を有し、前記
判定手段を、前記蓄積された音の中の周期音の音圧レベ
ル及び周期がアラームレベル以上となったときに、異常
の予兆を判定するように構成し、前記警報発信手段を、
前記異常の予兆信号を発信するように構成する。
【0011】好ましくは、前記トンネル内に複数のITV
監視カメラを設置し、前記判定手段で特定された前記異
常音の発生位置に近い位置のITV監視カメラで前記異常
音の発生位置を撮影するように構成する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例に係
るトンネル防災システムを、図を用いて説明する。
【0013】図1は、本発明の第1の実施の形態例に係
るトンネル防災システムの全体構成を示す。本トンネル
防災システムは、複数の集音装置1a〜1nと、データ
入出力装置2と、データ記憶装置3と、データ処理装置
4と、モニター装置5と、列車運行システム61又はト
ンネル情報システム62などの外部装置6とから構成さ
れる。データ処理装置4は、判定手段41と、警報発生
手段42とから構成される。
【0014】集音装置1a〜1nは、トンネル内に設置
され前記トンネル内の音を集音し音声信号として出力す
る。
【0015】データ入出力装置2は、集音装置1a〜1
nから出力された音声信号に集音装置1a〜1nのアド
レス情報を付加する。
【0016】データ記憶装置3は、データ入出力装置2
からデータ処理装置4を介して出力されたアドレス情報
付き音声信号データを長期間に渡って蓄積する。
【0017】判定手段41は、データ入出力装置2から
出力されたアドレス情報付き音声信号データの中から異
常音を判定し、かつ異常音の検出時間差から異常音の発
生位置を特定する。また、判定手段41は、データ記憶
装置3に蓄積されたアドレス情報付き音声信号データの
中の周期音の音圧レベル及び周期がアラームレベル以上
となったときに、異常の予兆を判定する。
【0018】警報発信手段42は、異常音に対する警報
信号、異常音の発生位置データ、或いは異常の予兆信号
を発信する。
【0019】モニター装置5は、警報発信手段42から
発信された警報信号、発生位置データ、或いは異常の予
兆信号等を表示する。
【0020】列車運行システム61は、通常の列車運行
及び緊急時の列車停止又は減速など、列車の運行を制御
する。
【0021】トンネル情報システム62は、道路トンネ
ルに関する情報を表示ボード等に表示し、ドライバーに
知らせる。
【0022】本第1の実施の形態例では、トンネル20
の出入口付近及びトンネル20の長さと曲率に応じて適
切な間隔で複数の集音装置1a〜1n、例えば複数のマ
イクロホンが配置される。これらの集音装置1a〜1n
には各々個有のアドレスが符番され、収集された集音デ
ータは、どの集音装置のものか判別できるようになって
いる。
【0023】また、これら集音装置1a〜1nは、トン
ネル20壁面またはスタンションにより設置され、各部
位の音が常時集音されるが、列車が通過時は、集音装置
1a〜1nの電気的保護のため、列車運行システムなど
の外部装置6からの列車接近信号により電源をOFF
し、列車通過後ONするシーケンスとされている。これ
らのシーケンスは、集音装置1a〜1nにかかる一定レ
ベル以上の音圧レベルで、ダイアフラムなどによって機
械的に切断する方法もある。
【0024】集音装置1a〜1nから出力された音声信
号は、データ入出力装置2に入力され集音装置1a〜1
nのアドレス情報が付加される。また、データ入出力装
置2は、データ処理装置3からの、集音装置1a〜1n
を列車通過時に電気的に開閉する信号も入出力する。
【0025】判定手段41は、データ入出力装置2から
出力されたアドレス情報付き音声信号データをデータ記
憶装置3に保存させ、かつアドレス情報付き音声信号デ
ータを基に、以下の方法で落下物による異常音の判定と
予測を行なう。
【0026】図2に、トンネル20内における落下物2
1の検出音モデル図を示す。
【0027】落下物21の落下時の反響音(パルス音)の
レベルを検出し、一定レベル以上の音圧レベルの音の検
出時間差(ピークレベル)から発生場所を推定するものと
する。なお、列車通過時の通過音は、集音装置1a〜1
nに対し衝撃音となるので、列車進入信号により電源を
OFFしてマスキングする。
【0028】集音装置1aと集音装置1bの間隔をlと
し、集音装置1aからx距離に落下物21による落下音
が生じた場合、音速をu、落下から集音までの時間差を
T1とすると T1=x/u …(数1) 同様に集音装置1bにおいては T2=(1−x)/u …(数2) となる。
【0029】上式(数1)、(数2)より、落下音が発生し
た位置xは、集音時間差(T1−T2)から x=[u(T1−T2)+1]/2 …(数3) によって求められる。
【0030】判定手段41による落下物21が発生した
か否かの判定は、図3に示すように、データ記憶装置3
から読み出したアドレス情報付き音声信号データの中
で、予め設定された音圧レベル以上でかつその巾が設定
値以下のパルス音30を、落下音(異常音)と判定し、警
報発信手段42は、モニター装置5に警報信号を発信す
ると共に発生時間及び発生推定位置をデータ発信する。
【0031】また、判定手段41は、トンネル20内の
天井から落ちてくる水滴等の周期音についても、データ
記憶装置3に長期的にデータ蓄積をさせながら、周期音
の音圧レベル及び周期がアラームレベル31以上となっ
たとき、異常の予兆を判定し、警報発信手段42は、異
常の予兆信号を発信する。
【0032】データ記憶装置3は、データ処理装置4が
判定とトレンド解析・予兆診断を行なうための、長期的
データの蓄積と、プレアラームレベル32をこえた音声
信号データの蓄積とを行なう。集音装置1a〜1nのア
ドレス毎に音声信号データを保存し、一定時間毎にスキ
ャニングする。入力された音声信号データから、落下音
と判定された異常音のうち水滴落下等の周期音について
は、長期的なデータ蓄積によりトレンド表示を行ない、
異常予兆の早期検知を行なう。これにより、落石に至る
前の状態で、落石による災害の未然防止が可能になる。
【0033】また、これら音声信号データを含むデータ
は、データ処理装置4により表示データに変換され、モ
ニター装置5へ送信される。モニター装置5では、送信
されてきた表示データを基に、異常音発生警報、異常音
発生位置、近接列車位置及びプレアラーム音解析情報
(発生位置・周期・トレンドグラフ)の表示を行なう。
【0034】また、警報発信手段42は、列車トンネル
で異常があった場合は、警報信号をを列車運行システム
61へ発信し、列車の緊急停止又は減速などの指令を行
なうことができ、道路トンネルで異常があった場合は、
トンネル情報システム62に警報表示の指令を行うこと
ができる。
【0035】図4は、本発明の第2の実施の形態例に係
るトンネル防災システムの全体構成を示す。本第2の実
施の形態例は、第1の実施の形態例のトンネル防災シス
テムにITV監視カメラ40を付加したものである。
【0036】本第2の実施の形態例のデータ処理装置4
は、落下物21よる異常音または水滴等の周期音(予
兆)を検知した集音装置、例えば図4の集音装置1a,
1bのアドレス情報から判断した位置情報を近傍のITV
監視カメラのアドレスと対応させ、ITV監視カメラ70
aを選択し、集音装置1a,1bで検知された場所を撮
影するようにITV監視カメラ70aを動作させる。トン
ネル管理者は、検知された場所を遠隔にてモニター装置
5のモニタ画面により目視確認することができる。ま
た、検知された場所が1台のITV監視カメラでは撮影し
難い場合には、2台或いはそれ以上動作させても良い。
【0037】これにより、トンネル管理者は、常時、IT
V監視カメラでトンネル内を広範囲にわたって監視を行
なうことなく、トンネル20内の異常音(例えば、落石
音、水滴音、壁の剥離音など)の検知位置に対応したITV
監視カメラのみを監視すればよく、異常発生時の緊急対
応と予防監視が容易になる。
【0038】図5は、本発明の第3の実施の形態例に係
るトンネル防災システムの全体構成を示す。本第3の実
施の形態例は、トンネルの防災監視を、一つのトンネル
ではなく、複数のトンネルについて常時オンラインで総
括監視を行なう例である。図5では、ITV監視カメラが
図示されてないが、付加することも可能である。
【0039】本第3の実施の形態例における効果は、前
述した第1、第2の実施の形態例と同様である。
【0040】上記、第1、第2、第3の実施の形態例の
ように構成されたトンネル防災システムでは、落下物に
よる異常音を一定レベル以上のパルス音としてとらえる
ことにより、落下物による異常を、即座に検知・判定
し、警報信号を発信することができる。
【0041】また、落下物による異常の発生位置を特定
することにより、発生近傍のITV監視カメラが選択で
き、発生位置を速やかに監視することができるので、異
常の状況を早期に目視確認することができる。
【0042】さらに、警報信号を発信することにより、
列車運行システムやトンネル情報システムにおいて、警
報表示あるいは運行制御を行えるので、落下物による2
次災害の発生の危険性を低減できる。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、トンネル内の突発的な
落下物の検出および落下に対する事前検出を行うことが
でき、かつ異常発生時の対応を速やかに行うことができ
るので、トンネル内での災害を未然に防ぐことができ、
車両運行を円滑に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態例に係るトンネル防
災システムの全体構成を示すブロック図である。
【図2】トンネル内における落下物の検出音モデル図で
ある。
【図3】集音データに基づく落下物の判定例である。
【図4】本発明の第2の実施の形態例に係るトンネル防
災システムの全体構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態例に係るトンネル防
災システムの全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1a〜1n,Na〜Nn…集音装置、2…データ入出力
装置、3…データ記憶装置、4…データ処理装置、41
…判定手段、42…警報発信手段、5…モニター装置、
6…外部装置、61…列車運行システム、62…トンネ
ル情報システム、70a〜70n…ITV監視カメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01S 5/22 G01S 5/22 (72)発明者 前 浩之 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2F076 BB07 BB08 BD12 BE04 BE05 BE09 BE17 5C086 AA60 BA30 CA09 CA28 CB26 CB36 DA14 DA15 DA28 EA11 EA13 EA23 EA41 FA17 5H161 AA01 MM06 MM12 NN10 NN15 5H180 AA01 EE08 JJ09 JJ21 5J083 AA05 AB12 AB20 AD02 AE10 AF01 CA07 CA11 EB11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トンネル内に設置され前記トンネル内の音
    を集音する少なくとも二つ以上の集音装置と、該各集音
    装置で集音した音の中から異常音を判定し、かつ前記異
    常音の検出時間差から前記異常音の発生位置を特定する
    判定手段と、前記異常音に対する警報信号及び前記異常
    音の発生位置データを、車両運行システム或いはトンネ
    ル情報システムに発信する警報発信手段とを有すること
    を特徴とするトンネル防災システム。
  2. 【請求項2】トンネル内に設置され前記トンネル内の音
    を集音する少なくとも二つ以上の集音装置と、該各集音
    装置で集音した音の中から異常音を判定し、かつ前記異
    常音の検出時間差から前記異常音の発生位置を特定する
    判定手段と、前記異常音に対する警報信号及び前記異常
    音の発生位置データを発信する警報発信手段と、前記発
    信された警報信号及び発生位置データを表示するモニタ
    ー装置と、前記発信された警報信号及び発生位置データ
    に基づき、車両運行を制御する車両運行システムと、前
    記発信された警報信号及び発生位置データに基づき、ト
    ンネル情報に警報表示を行なうトンネル情報システムと
    を有することを特徴とするトンネル防災システム。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2において、前記判
    定手段を、前記集音した音の中で予め設定された音圧レ
    ベル以上でかつ前記音圧レベル巾が設定値以下のパルス
    音を、前記異常音と判定するように構成したことを特徴
    とするトンネル防災システム。
  4. 【請求項4】請求項1または請求項2において、前記各
    集音装置で集音した音を長期間に渡って蓄積するデータ
    記憶装置を有し、前記判定手段を、前記蓄積された音の
    中の周期音の音圧レベル及び周期がアラームレベル以上
    となったときに、異常の予兆を判定するように構成し、
    前記警報発信手段を、前記異常の予兆信号を発信するよ
    うに構成したことを特徴とするトンネル防災システム。
  5. 【請求項5】請求項1または請求項2において、前記ト
    ンネル内に複数のITV監視カメラを設置し、前記判定手
    段で特定された前記異常音の発生位置に近い位置のITV
    監視カメラで前記異常音の発生位置を撮影するように構
    成したことを特徴とするトンネル防災システム。
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