JP2003232199A - トンネル換気制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル途中に排気ダクトを形成して集中排
気式換気を行う道路トンネルにつき、煤煙排出が禁止又
は制御されたトンネル坑口からの煤煙排出を確実に防止
する。 【解決手段】 道路トンネル１の両トンネル坑口３ａ，
３ｂ側の区間Ａ，Ｂそれぞれの風向風速及び煤煙濃度を
監視し、区間Ａ，Ｂの風向風速及び煤煙濃度に応じて区
間Ａ，Ｂの換気装置５ａ，５ｂの運転を制御し、少なく
とも区間Ａ，Ｂの風向が共に換気機風圧と逆方向になる
ときに、区間Ａ，Ｂの換気装置５ａ，５ｂを、無条件
に、換気機風圧が増大するように運転制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両が
出入する１対のトンネル坑口のいずれか一方からの煤煙
排出が禁止又は制限された道路トンネルに適用されるト
ンネル換気制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車道トンネル等の自動車等の
車両が出入する道路トンネルにあっては、ジェットファ
ン，ブースタファン等からなる換気装置をトンネル内に
設けてトンネル換気が行われる。

【０００３】ところで、この種の道路トンネルの１対の
トンネル坑口のいずれか一方が市街地等に位置した場
合、その一方のトンネル坑口からの煤煙排出が禁止又は
制限されることがある。

【０００４】この場合、トンネル内の交通状況等によら
ず、一方のトンネル坑口からは煤煙を排出しないように
するため、換気装置により一方のトンネル坑口側から他
方のトンネル坑口側の方向の換気機風圧を発生するとと
もに、トンネル途中に集中排気用の排気ダクトを形成し
てこのダクトの排風装置によりトンネル内を集中排気
し、換気装置のトンネル換気と排風装置の集中排気とを
組合せた集中排気式換気でトンネル内を換気することが
行われる。

【０００５】つぎに、この集中排気式換気が行われる従
来の道路トンネルの１例につき、図１を参照して説明す
る。この図１の道路トンネル１は一方通行のトンネルで
あり、自動車，オートバイ等の車両２が出入する１対の
トンネル坑口３ａ，３ｂは、煤煙の排出が禁止又は制限
される一方のトンネル坑口３ａが出口を形成し、他方の
トンネル坑口３ｂが入口を形成する。

【０００６】また、両坑口３ａ，３ｂ間の坑口３ａ寄り
のトンネル途中に、集中排気用の排気ダクト４が形成さ
れる。

【０００７】そして、ダクト４より坑口３ａ側の一方の
区間Ａ及びダクト４より坑口３ｂ側の他方の区間Ｂそれ
ぞれに換気装置５ａ，５ｂが設けられ、ダクト４に排風
装置６が設けられる。

【０００８】ところで、トンネル１内には、車両２の走
行によって矢印線イに示す坑口３ｂ側（入力側）から坑
口３ａ側（出口側）に向かう交通風圧が発生し、この風
圧はトンネル１内を走行する車両２の台数，すなわちト
ンネル１内の交通量等によって変化する。

【０００９】また、トンネル１内には、設置環境の気象
に依存したいわゆる自然風圧も存在するが、ここでは説
明を簡単にするため、図示省略している。

【００１０】つぎに、坑口３ａからの煤煙排出が禁止又
は制限される場合、前記の交通風圧や自然風圧による坑
口３ａからの煤煙排出を防止するため、換気装置５ａ，
５ｂにより、矢印線ロの換気順方向に示すように、坑口
３ａ側から坑口３ｂ側に向かう換気機風圧を発生させ
る。

【００１１】このとき、必要な換気機風圧等の予測に基
づき、換気装置５ａは１又は複数台のジェットファン７
ａにより形成され、換気装置５ｂは１又は複数台のジェ
ットファン７ｂ，ブースタファン８により形成される。

【００１２】そして、ジェットファン７ａ，７ｂ及びブ
ースタファン８それぞれが矢印線ハに示す向きに送風す
ることで矢印線ロの向きの換気機風圧が発生する。

【００１３】一方、ダクト４の排風装置６が運転される
と、矢印線ニに示す排気風圧が発生し、トンネル１内の
煤煙がダクト４を通ってトンネル外部に排気される。

【００１４】そして、この排気により、矢印線ホ，ヘに
示すように、区間Ａ，Ｂにダクト４に吸込まれる方向の
風向風速ＷＳ１，ＷＳ２が発生し、このとき、風向風速
ＷＳ１の向きが交通風圧と逆方向，換言すれば換気機風
圧と同方向になる。

【００１５】なお、風向風速ＷＳ１，ＷＳ２は換気機風
圧の向きのときに正（＋）であり、その逆の交通風圧の
向きのときに負（−）である。

【００１６】そして、換気装置５ａ，５ｂの換気機風と
排風装置６の排気風とにより、坑口３ａからの煤煙排出
を防止してトンネル１内が換気される。

【００１７】つぎに、換気装置５ａ，５ｂの運転は、従
来、例えば本出願人の既出願に係る特許第３０９２４９
８号公報に記載されているように、トラフィックカウン
タ等の計測値に基づいてトンネル１内の車両２の交通量
を演算し、その結果に基づくファジィ推論等で換気機風
量を制御するのみではトンネル１内の汚染状況に応じた
十分な換気が行えないことから、トンネル１内の交通量
等に基づき、所定の拡散方程式からトンネル１内の汚染
物質濃度分布を演算し、この演算の結果に基づいてトン
ネル１の煤煙濃度分布を推定し、この濃度分布にしたが
って制御される。

【００１８】そして、対面通行の道路トンネルのトンネ
ル換気を行う場合も、トンネル１と同様に構成され、ト
ンネル１の場合と同様にしてその換気装置，排風装置が
運転され、このとき、トンネル内の交通風圧等は上り，
下りの交通量や車速の差によって決まる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のトンネル換
気制御方法の場合、例えば図１のトンネル１において、
演算推定したトンネル１内の煤煙濃度分布のみに基づい
て換気装置５ａ，５ｂの運転を制御するため、区間Ａの
風向風速ＷＳ１が図１と逆向きになり、坑口３ａから煤
煙を排出するおそれが生じても、トンネル１内の煤煙濃
度分布によっては、換気装置５ａ，５ｂの運転状態が変
わらず、換気機風圧が不足して坑口３ａから煤煙が排出
される事態を招来する。

【００２０】一方、煤煙濃度分布によっては、風向風速
ＷＳ１が坑口３ａから坑口３ｂに向かう方向であって、
坑口３ａからは煤煙が排出されない状態であっても、換
気機風圧が大きくなり、必要以上の換気を行うおそれも
ある。

【００２１】すなわち、この種の集中排気式換気の道路
トンネルにおいては、トンネル内の煤煙濃度分布の推定
演算結果に基づいて換気装置の運転を制御するため、煤
煙の排出が禁止又は制限されているトンネル坑口からの
煤煙の排出を確実に防止することができない問題点があ
り、さらには、その際、不必要な換気を防止して効率よ
く道路トンネル内を換気することができない問題もあ
る。

【００２２】本発明は、この種集中排気式換気を行う道
路トンネルにつき、煤煙の排出が禁止又は制限されたト
ンネル坑口からの煤煙の排出を確実に防止することを課
題とし、さらには、その際に不必要な換気を防止してト
ンネル内を効率よく換気することも課題とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明のトンネル換気制御方法においては、請求
項１の場合、道路トンネルの排気ダクトより煤煙排出が
禁止又は制限された一方のトンネル坑口側の区間，排気
ダクトより他方のトンネル坑口側の区間それぞれの風向
風速及び煤煙濃度を監視し、両トンネル坑口側の区間の
風向風速及び煤煙濃度に応じて両トンネル坑口側の区間
の換気装置の運転を制御し、少なくとも両トンネル坑口
側の区間の風向が共に換気機風圧と逆方向になるとき
に、両トンネル坑口側の区間の換気装置を、無条件に、
換気機風圧が増大するように運転制御する。

【００２４】したがって、道路トンネルの交通風圧の増
大等で、煤煙の排出が禁止又は制限されている一方のト
ンネル坑口側の区間及び他方のトンネル坑口側の区間の
風向が、共に、換気機風圧と逆方向の他方のトンネル坑
口側から一方のトンネル坑口側の風向、すなわち交通風
圧の風向になり、一方のトンネル坑口から煤煙が排出さ
れる換気不足の状態になると、トンネル内の煤煙濃度分
布等によらず、無条件に、両トンネル坑口側の区間の換
気装置の送風量が増大して換気機風圧が高くなり、一方
のトンネル坑口側の区間の風向が換気機風圧の方向に制
御される。

【００２５】そのため、煤煙の排出が禁止又は制限され
ている一方のトンネル坑口からの煤煙の排出を確実に防
止することができる。

【００２６】つぎに、請求項２の場合、両トンネル坑口
側の区間の風向風速及び煤煙濃度の監視に基づき、道路
トンネル内の換気状態を、 ａ．両トンネル坑口側の区間の風向が共に換気機風圧の
方向になる第１の状態 ｂ．両トンネル坑口側の区間の風向が共に換気機風圧と
逆方向になる第２の状態 ｃ．両トンネル坑口側の区間の風向が排気ダクトに向か
う方向になり、かつ、一方のトンネル坑口側の区間の煤
煙濃度が他方のトンネル坑口側の区間の煤煙濃度より濃
くなる第３の状態 ｄ．両トンネル坑口側の区間の風向が排気ダクトに向か
う方向になり、かつ、他方のトンネル坑口側の区間の煤
煙濃度が一方のトンネル坑口側の区間の煤煙濃度より濃
くなる第４の状態 に分類し、この分類に応じて両トンネル坑口側の区間の
換気装置の運転を制御し、第２，第３の状態時には、両
換気装置を、無条件に、換気機風圧が増大するように運
転制御する。

【００２７】したがって、両トンネル坑口側の区間の風
向風速及び煤煙濃度の監視に基づき、トンネル内の換気
状態が煤煙濃度だけでなく風向風速も考慮して第１〜第
４の状態に分類して判別される。

【００２８】このとき、第１の状態は、両区間の風向が
共に煤煙排出を禁止又は制限された一方のトンネル坑口
側から他方のトンネル坑口側の方向になり、一方のトン
ネル坑口側からは煤煙が排出されない状態であり、換言
すれば換気機風圧が高く、排風装置が不要な過換気状態
である。

【００２９】つぎに、第２の状態は、両区間の風向が共
に第１の状態と逆になり、一方のトンネル坑口から煤煙
が排出される状態であり、換言すれば換気不足状態であ
る。

【００３０】つぎに、第３の状態は、両区間の風向がそ
れぞれ排気ダクトに向かう方向になる状態であり、現在
は一方のトンネル坑口からの煤煙排出は生じないが、交
通量が増加して交通風圧が上昇すると、煤煙濃度が高く
なって一方のトンネル坑口側の区間から煤煙が排出され
易くなる不安定な換気状態である。

【００３１】また、第４の状態は、両区間の風向がそれ
ぞれ排気ダクトに向かう方向になり、しかも、一方のト
ンネル坑口側の区間の煤煙濃度は低く、交通量が増加し
ても、直ちには一方のトンネル坑口からは煤煙が排出さ
れず、最も安定な換気状態である。

【００３２】そして、第２，第３の状態のときにのみ、
換気風量，煤煙濃度によらず、両区間の換気装置が、無
条件に、換気機風圧を増大するように運転制御される。

【００３３】そのため、トンネル内の換気状態に応じて
両区間の換気装置を運転し、必要以上に換気することな
く、一方のトンネル坑口からの煤煙の排出を確実に防止
することができる。

【００３４】つぎに、請求項３の場合は、排気装置を両
トンネル坑口側の区間の煤煙濃度に応じて運転制御す
る。

【００３５】したがって、排気装置を例えば一定排気量
に固定して運転する場合に比してトンネル内の効果的な
集塵，排気が行え、しかも、排気装置の排気風の方向が
トンネル坑口側からトンネル内に向う方向になり、一方
のトンネル坑口側からの煤煙排出が一層確実に防止され
る。

【００３６】そして、両トンネル坑口側の区間の風向風
速及び煤煙濃度は、請求項４のように、両トンネル坑口
側の区間それぞれに風向風速計，煤煙濃度計を設け、両
トンネル坑口側の区間の風向風速及び煤煙濃度を実測し
て監視してもよく、請求項５のように、両トンネル坑口
側の区間の煤煙濃度については、道路トンネル内の煤煙
濃度分布の演算から推定して監視してもよい。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態につき、図
１〜図５を参照して説明する。まず、図１は本発明が適
用される集中排気式換気の道路トンネル１を示し、この
トンネル１は一方通行のトンネルであり、出口側のトン
ネル坑口３ａが、煤煙排出が禁止又は制限された一方の
トンネル坑口であり、入口側のトンネル坑口３ｂは、そ
のような規制のない他方のトンネル坑口である。

【００３８】つぎに、この形態では区間Ａ，Ｂの風向風
速ＷＳ１，ＷＳ２及び透過率ＶＩ１，ＶＩ２で示した煤
煙濃度を実測して監視するため、区間Ａ，Ｂそれぞれ
に、風向風速計９と煤煙濃度透過率計１０とを設ける。

【００３９】なお、区間Ａ，Ｂの風向風速計９，透過率
計１０は、それぞれ１個であってもよく、適当な間隔で
配置した複数個であってもよい。

【００４０】そして、区間Ａ，Ｂの風向風速計９，透過
率計１０が複数個の場合は、風向風速ＷＳ１，ＷＳ２，
透過率ＶＩ１，ＶＩ２が、例えば区間Ａ，Ｂそれぞれの
各計測値の平均から求められる。

【００４１】また、この形態では区間Ａ，Ｂの煤煙濃度
の変化状態を的確に把握するため、区間Ａ，Ｂの透過率
計１０を、それぞれダクト４の近傍に設ける。

【００４２】つぎに、区間Ａ，Ｂの風向風速ＷＳ１，Ｗ
Ｓ２，透過率ＶＩ１，ＶＩ２の例えば分単位の一定時間
毎の監視結果が図示省略したコンピュータ構成の演算処
理装置に収集され、この演算処理装置により、つぎに説
明するようにしてトンネル１の換気制御の演算を行う。

【００４３】まず、この形態においては、収集された風
向風速ＷＳ１，ＷＳ２と透過率ＶＩ１，ＶＩ２とに基づ
き、トンネル１の換気状態を、前記の一定周期毎に、つ
ぎの４状態に分類して判別する。

【００４４】すなわち、トンネル１内の交通風圧と換気
風圧との大小関係に依存するトンネル１内の換気状態
は、区間Ａ，Ｂの風向風速ＷＳ１，ＷＳ２と透過率ＶＩ
１，ＶＩ２の組合せに基づき、つぎの第１〜第４の状態
に分類できることが判明した。

【００４５】つぎに、第１〜第４の状態につき、図２の
（ａ）〜（ｄ）に示すトンネル１の換気状態の模式図を
参照して説明する。なお、図２の（ａ）〜（ｄ）におい
て、Ｐ_WS1，Ｐ_WS2は区間Ａ，Ｂの風向風速計９の車道方
向の位置を示し、Ｐ_VI1，Ｐ_VI2は区間Ａ，Ｂの透過率計
１０の車道方向の位置を示し、図中の破線はダクト４の
位置を示す。

【００４６】また、ＷＳ１，ＷＳ２の矢印は計測された
風向を示し、（＋），（−）は坑口３ａから坑口３ｂの
換気機風圧の向きを正（＋）としたときの風向の正
（＋），負（−）である。

【００４７】さらに、図中の透過率ＶＩ１，ＶＩ２の矢
印は区間Ａ，Ｂの計測された煤煙濃度透過率（％）を示
す。

【００４８】そして、図２の（ａ）の第１の状態は、区
間Ａ，Ｂの風向風速ＷＳ１，ＷＳ２が共に例えば０ｍ／
sec又は０．５ｍ／secの基準値Ｗref以上で区間Ａ，Ｂ
の風向が共に換気機風圧（正）の向きになる換気状態で
あり、この状態にあっては、交通量が少なく、排風装置
６の排気を行わなくても、換気機風圧によって坑口３ｂ
から煤煙が排出され、坑口３ａからは煤煙が排出されな
いため、換気装置５ａ，５ｂのみが運転制御され、排風
装置６は運転停止又は後述の常動風量の運転に保たれ
る。

【００４９】つぎに、図２の（ｂ）の第２の状態は、第
１の状態から交通量が増えて換気機風圧より交通風圧が
大きくなり、区間Ａ，Ｂの風向風速ＷＳ１，ＷＳ２が共
に負になって基準値Ｗref より小さくなり、区間Ａ，Ｂ
の風向が共に換気機風圧と逆（負）になる換気状態であ
る。

【００５０】そして、この状態は、トンネル１内の煤煙
が坑口３ａから排出されるため、避けなければならない
状態である。

【００５１】つぎに、図２の（ｃ）の第３の状態は、第
２の状態より換気機風圧を高くし、排風装置６を運転し
た状態であり、区間Ａ，Ｂの風向風速ＷＳ１，ＷＳ２は
共にダクト４の方向を向き、ＷＳ１＞Ｗref，ＷＳ２＜
Ｗrefになり、かつ、ダクト４を介した区間Ａ，Ｂの煤
煙の排出により、出口側の区間Ａの煤煙濃度が入口側の
区間Ｂの煤煙濃度より濃くなり、透過率ＶＩ１，ＶＩ２
がＶＩ１＜ＶＩ２になる状態である。

【００５２】そして、この状態は、交通量が増加する
と、交通風圧が高くなって区間Ａの風向風速ＷＳ１がＷ
Ｓ１＜Ｗref になり易く、第２の状態に容易に移行する
不安定な状態である。

【００５３】つぎに、図２の（ｄ）の第４の状態は、第
３の状態から換気機風圧が高くなるか、交通風圧が減少
するかした状態であり、区間Ａ，Ｂの風向風速ＷＳ１，
ＷＳ２は共にダクト４の方向でＷＳ１＞Ｗref，ＷＳ２
＜Ｗrefであるが、入口側の区間Ｂの煤煙濃度が出口側
の煤煙濃度より濃くなり、透過率ＶＩ１，ＶＩ２がＶＩ
１＞ＶＩ２になる状態である。

【００５４】この状態で交通量がさらに増加して交通風
圧が高くなると、トンネル１内の煤煙濃度が出口側で濃
くなり、ＶＩ１＜ＶＩ２になって第３の状態に移る。

【００５５】そして、この第３の状態になっても煤煙は
ダクト４を通って外部に排出され、坑口３ａからは排出
されないため、第４の状態が最も安定な換気状態であ
る。

【００５６】したがって、トンネル１内の換気状態を第
４の状態に保持することにより、最も効率よく確実に坑
口３ａからの煤煙の排出を防止して、トンネル１の換気
が行える。

【００５７】そして、第１，第２の状態にあっては、区
間Ａ，Ｂの風向が同一になることから、この形態では、
図３の状態判別処理に基づき、入口側の区間Ｂの風向を
優先的に判別する。

【００５８】すなわち、図３のステップＳ₁ により、前
記の一定期間毎の判定タイミングの到来を待ち、判定タ
イミングになると、ステップＳ₂ に移り、区間Ｂの風向
風速ＷＳ２につき、ＷＳ２≧Ｗrefか否かを判別する。

【００５９】そして、ＷＳ２≧Ｗref であれば、このと
き排風装置６の運転の有無によらず、区間Ａの風向風速
ＷＳ１についても、ＷＳ１≧Ｗref であるから、ステッ
プＳ ₃ に移行してＷＳ１，ＷＳ２≧Ｗrefの第１の状態
であると判別する。

【００６０】一方、ＷＳ２＜Ｗrefであれば、ステップ
Ｓ₄ に移行し、ＷＳ１＜Ｗrefか否かを判別し、ＷＳ１
＜Ｗref であれば、ステップＳ₅ に移行してＷＳ１，Ｗ
Ｓ２＜Ｗref の第２の状態であると判別する。

【００６１】さらに、ステップＳ₄でＷＳ１＜Ｗref で
なければ、ステップＳ₆に移行し、区間Ａ，Ｂの透過率
ＶＩ１，ＶＩ２についてＶＩ１≦ＶＩ２か否かを判別
し、ＶＩ１≦ＶＩ２であれば、ステップＳ₇ に移行して
第３の状態であると判別する。

【００６２】また、ＶＩ１≦ＶＩ２でなければ、ステッ
プＳ₈を介してステップＳ₉に移行し、第４の状態である
と判別する。

【００６３】なお、ステップＳ₆でＶＩ１≦ＶＩ２でな
ければ、ステップＳ₈の判別をするまでもなく第４の状
態であることから、実際には、ステップＳ₈ の判別は省
いて換気状態の判定が行われる。

【００６４】つぎに、換気装置５ａ，５ｂの運転制御
は、例えばトラフィックカウンタの計数値から求まるト
ンネル１内の交通量に基づくファジィ推論制御により、
交通量の増減にしたがって換気装置５ａ，５ｂのジェッ
トファン７ａ，７ｂやブースタファン８の運転台数を増
減して換気機風圧を増減する従来からの制御に、前記の
換気状態の判別に基づくつぎの常動機台数増減制御を加
えて行う。

【００６５】そして、常動機台数増減制御は、換気装置
５ａ，５ｂのジェットファン７ａ，７ｂやブースタファ
ン８の常時運転台数を定めるものであり、トンネル１の
換気状態の第１〜第４の状態判別に基づき、図４の運転
台数制御のフローにより、換気装置５ａ，５ｂのジェッ
トファン７ａ，７ｂやブースタファン８の運転台数をつ
ぎのように増減可変してトンネル１の換気状態を第４の
状態にする。

【００６６】まず、第１の状態であれば、ＷＳ１≧Ｗre
fの条件下、ＷＳ２＜Ｗrefに換気機風圧を下げるため、
風向風速ＷＳ１をＷset≦ＷＳ１＜Ｗresetの範囲に制限
する。なお、Ｗset，Ｗresetは設定された下限値，上限
値である。

【００６７】そのため、第１の状態判定毎に、図４のス
テップＱ₁からステップＱ₂に移行し、ステップＱ₂，Ｑ₃
により、Ｗset≦ＷＳ１＜Ｗresetか否かを判別する。

【００６８】そして、Ｗset ＞ＷＳ１で換気不足であれ
ば、ステップＱ₂からステップＱ₄に移行して換気装置５
ａ，５ｂのジェットファン７ａ，７ｂやブースタファン
８の運転台数を増数して換気機風圧を増大する。

【００６９】また、ＷＳ１≧Ｗresetで過剰換気であれ
ば、ステップＱ₃からステップＱ₅に移行して換気装置５
ａ，５ｂのジェットファン７ａ，７ｂやブースタファン
８の運転台数を減数して換気機風圧を減少する。

【００７０】つぎに、第２の状態であれば、直ちに換気
機風圧を上げてＷＳ１≧Ｗrefにするため、第２の状態
の判定毎に、図４のステップＱ₁，Ｑ₆を介してステップ
Ｑ₇に移り、煤煙濃度によらず、無条件に、換気装置５
ａ，５ｂのジェットファン７ａ，７ｂやブースタファン
８の運転台数を増数し、換気機風圧を増大する。

【００７１】この換気機風圧の増大により、第２の状態
から第３の状態に移行しても、さらに第４の状態に移行
し、トンネル１内の交通量（交通風圧）に対して適切な
換気機風圧が得られるようにするため、第３の状態の判
定毎にステップＱ₁，Ｑ₆，Ｑ ₈を介してステップＱ₉に移
り、第２の状態の判定時と同様、煤煙濃度ＶＩ１，ＶＩ
２によらず、無条件に、換気装置５ａ，５ｂのジェット
ファン７ａ，７ｂやブースタファン８の運転台数を増数
し、換気機風圧をさらに増大する。

【００７２】つぎに、第１〜第３の状態から第４の状態
に移行すると、この状態を維持するため、ステップ
Ｑ₁，Ｑ₆，Ｑ₈ ，Ｑ₁₀を介してステップＱ₁₁に移行し、
風向風速ＷＳ１の状態を判別する。

【００７３】そして、交通量の変動等により、ＷＳ１＜
Ｗset の換気機風圧不足になれば、ステップＱ₁₁からス
テップＱ₁₂に移行して換気装置５ａ，５ｂのジェットフ
ァン７ａ，７ｂやブースタファン８の運転台数を増数
し、ＷＳ１≧Ｗreset の換気機風圧過剰になれば、ステ
ップＱ₁₁からステップＱ₁₃を介してステップＱ₁₄に移行
し、換気装置５ａ，５ｂのジェットファン７ａ，７ｂや
ブースタファン８の運転台数を減数する。

【００７４】ところで、第１の状態判定時のステップＱ
₅ による運転台数の減数及び第４の状態判定時のステッ
プＱ₁₄による運転台数の減数は、トンネル１内の煤煙濃
度を考慮して行われる。

【００７５】この場合、例えば、トンネル１の現在車速
と、透過率ＶＩ１，ＶＩ２の差（ＶＩ１−ＶＩ２）又は
差（ＶＩ１−ＶＩｘ）の偏差（％）で表した常動機維持
台数との特性線を予め設定し、現在車速から求まる台数
と差（ＶＩ１−ＶＩ２）又は（ＶＩ１−ＶＩｘ）の台数
との差から、減数が求められる。

【００７６】なお、透過率ＶＩｘは、透過率ＶＩ１，Ｖ
Ｉ２のいずれか悪い方からなる最悪区間ｘの煤煙濃度透
過率である。

【００７７】また、前記の特性線の１例は、図５の曲線
α，β（αは第１の状態の特性線，βは第４の状態の特
性線）で表されるが、前記の特性線は、曲線α，βの代
わりに車速に対して透過率の差が線形変化するようなも
のであってもよい。

【００７８】そして、トンネル１内の風向が坑口３ｂ側
から坑口３ａ側になる第２の状態を、区間Ａ，Ｂの風向
風速ＷＳ１，ＷＳ２が共に坑口３ａ側の風向になること
から確実に検出し、この検出に基づき、トンネル１内の
煤煙濃度等によらず、無条件に換気装置５ａ，５ｂを換
気機風圧が増大するように運転制御したため、坑口３ａ
からの煤煙排出を確実に防止することができる。

【００７９】さらに、この形態にあっては、トンネル１
内の換気状態を、風向風速ＷＳ１，ＷＳ２及び区間Ａ，
Ｂの煤煙濃度ＶＩ１，ＶＩ２の監視に基づいて、第１〜
第４の状態に分類し、第２の状態のときだけでなく、第
３の状態のときも無条件に換気装置５ａ，５ｂの換気機
風圧が増大するように運転制御し、また、第１，第４の
状態のときは、区間Ａ，Ｂの風向風速ＷＳ１，ＷＳ２及
び煤煙濃度ＶＩ１，ＶＩ２に応じて換気装置５ａ，５ｂ
の運転を制御する。

【００８０】そのため、換気機風圧の過不足なく、トン
ネル１内の換気状態を、最も安定な第４の状態に保つこ
とができ、しかも、交通量増大変化等によって第２の状
態に移行し易い第３の状態に変化しても、直ちに第４の
状態に移行させることができ、換気の過不足なく坑口３
ａからの煤煙排出を一層確実に防止することができる。

【００８１】つぎに、この形態にあっては、排風装置６
によるトンネル１内の集塵（除塵）を併用し、効果的な
集中排気を行って換気装置５ａ，５ｂのジェットファン
７ａ，７ｂやブースタファン８の台数を極力少なくし、
経済的かつ小型の構成で良好なトンネル換気を実現する
ため、トンネル１内の煤煙濃度に応じて排風装置６をつ
ぎのように運転する。

【００８２】すなわち、排風装置６は従来からの煤煙濃
度のファジィ推論に基づくＶＩセット・リセット変動型
制御と、常動風量設定制御との組合せ制御で運転する。

【００８３】つぎに、排風装置６の常動風量設定制御に
ついて説明する。まず、前記したように、区間Ａ，Ｂの
うちの透過率ＶＩ１，ＶＩ２が小さい区間を最悪区間ｘ
とし、この区間ｘの煤煙濃度の透過率をＶＩｘとする。
また、トンネル１内が清浄なときの煤煙濃度透過率をＶ
Ｉrefとする。

【００８４】そして、この常動風量設定制御にあって
は、トンネル１内の換気状態と煤煙濃度とに基づき、排
風装置をつぎの表１に示すように運転制御する。

【００８５】

【表１】

【００８６】すなわち、第１の換気状態時は、ＶＩｘ≧
ＶＩref で集塵が不要であれば、排風装置６を停止状態
に保ち、その常動風量は０にする。

【００８７】一方、第１の換気状態時に、ＶＩｘ＜ＶＩ
ref で集塵が必要であれば、排風装置６を設定した最小
常動風量Ｗminで運転する。

【００８８】また、第２〜第４の換気状態時は、前記の
表１からも明らかなように、透過率ＶＩｘによらず、排
風装置６を最小常動風量Ｗminで運転する。

【００８９】つぎに、排風装置６のセット・リセット変
動型の運転制御について説明する。この運転制御におい
ては、トンネル１内の換気状態の最初の判定時、第１の
状態であれば、セット値（運転開始値）の透過率ＶＩ
_SETを所定値Ｖ₀に初期設定し、第２〜第４の状態であれ
ば、透過率ＶＩ_SETを、ＶＩ_SET＝ＶＩ２＋（ＶＩ１−Ｖ
Ｉ２）・Ｋ₁，（Ｋ：設定値）の演算から求めて初期設
定する。

【００９０】なお、透過率ＶＩ_SETは、ＶＩ_SET＝max
（ＶＩ_SET，Ｖ₀）の演算により、所定値Ｖ₀より小さく
なるときは、所定値Ｖ₀に補正する。

【００９１】また、リセット値（運転停止値）の透過率
ＶＩ_RESETは、ＶＩ_RESET＝ＶＩ_SET＋Ｋ₂，（Ｋ₂：設定
値）の演算から求めて決定する。

【００９２】そして、ＶＩｘ＝ＶＩ_SETでの運転開始
と、ＶＩｘ＝ＶＩ_RESETでの運転停止とに基づき、透過
率ＶＩｘがＶＩ_SET＜ＶＩｘ＜ＶＩ_RESETになるように、
透過率ＶＩｘにしたがって排風装置６を運転する。

【００９３】つぎに、トンネル１の換気状態の２回目以
降の判定時は、前回の透過率ＶＩ_{SE T}をＶＩ_SET′とする
と、ＶＩ_SET＝ＶＩ_SET′＋（ＶＩ_SET ^*−ＶＩ_SET′）・
Ｋ₃，（ＶＩ_SET ^*＝ＶＩ２＋（ＶＩ１−ＶＩ２）・Ｋ₁，
（Ｋ₃：設定係数であり、例えば０．６３））の演算か
ら今回の透過率ＶＩ_SETを求めて決定する。

【００９４】また、決定した透過率ＶＩ_SETを用いたＶ
Ｉ_SET＋Ｋ₂ の演算から今回の透過率ＶＩ_RESETも求めて
決定する。

【００９５】そして、決定した今回の透過率ＶＩ_SET，
ＶＩ_RESETに基づき、透過率ＶＩｘがＶＩ_SET＜ＶＩｘ＜
ＶＩ_RESETになるように、排風装置６を運転制御する。

【００９６】この場合、常動風量設定制御と、つぎの表
２に示す設定のリセット・セット変動型制御とにより、
排風装置６はトンネル１内の煤煙濃度に応じて運転制御
され、第２〜第４の状態時、煤煙濃度が高くなると、排
風装置６の排気風量が多くなり、集塵量が多くなる。

【００９７】

【表２】

【００９８】そして、排風装置６の排気風によって煤煙
は坑口３ａ，３ｂからトンネル１内に引込まれ、しか
も、トンネル１の区間Ａでは、排風装置６の排気風の方
向が換気機風圧の方向に一致し、交通風圧に抗する風圧
が一層高くなる。

【００９９】したがって、第２，第３の状態時に必要な
換気装置５ａ，５ｂのジェットファン７ａ，７ｂやブー
スタファン８の台数を極力少なくすることができ、小型
かつ安価な構成にして、第２，第３の状態時に坑口３ａ
からの煤煙排出を確実に防止して効果的なトンネル換気
が行える。

【０１００】ところで、前記形態においては、区間Ａ，
Ｂの風向風速ＷＳ１，ＷＳ２及び煤煙濃度（透過率ＶＩ
１，ＶＩ２）を、トンネル１内に風向風速計９，煤煙濃
度透過率計１０を設けていずれも実測して監視したが、
区間Ａ，Ｂの煤煙濃度については、前記特許第３０９２
４９８号公報に記載のように、汚染物質濃度の拡散方程
式からトンネル内の時間変化する汚染物質濃度の分布状
態を求め、この分布状態から演算で求めて監視してもよ
い。

【０１０１】つぎに、前記形態では一方通行の道路トン
ネル１のトンネル換気に適用し、その出口側の坑口３ａ
を一方のトンネル坑口としたが、場合によっては、入口
側の坑口３ｂが一方のトンネル坑口であってもよく、さ
らに、本発明は対面通行の道路トンネルのトンネル換気
にも同様に適用することができる。

【０１０２】そして、対面通行の道路トンネルについて
は、例えば、交通量の多い上り又は下りの車線の車両通
行方向を基準に、その出口側を一方のトンネル坑口側，
入口側を他方のトンネル坑口側にとればよい。

【０１０３】つぎに、換気装置５ａ，５ｂの運転制御に
際し、最も簡単には、少なくとも区間Ａ，Ｂの風向が換
気機風圧と逆方向になる第２の状態時に、換気装置５
ａ，５ｂを無条件に増数運転し、坑口３ａ側への煤煙排
出を防止するのみでもよい。

【０１０４】つぎに、換気装置５ａ，５ｂ，排気装置６
の機器構成やダクト４の位置等はどのようであってもよ
いのは勿論であり、換気装置５ａ，５ｂ，排気装置６の
運転制御方法も前記形態のものに限られるものではな
く、例えば、前記の常動機台数増減制御，常動風量設定
制御のみによってそれぞれ運転制御してもよい。

【０１０５】そして、本発明は集中排気式換気を行う種
々の道路トンネルに適用することができる。

【０１０６】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、請求項１の場合、道路トンネル１の交通量の
増大等により、煤煙の排出が禁止又は制限されている一
方の坑口３ａ側の区間Ａ及び他方の坑口３ｂ側の区間Ｂ
の風向が、共に、換気機風圧と逆方向の坑口側３ｂから
坑口３ａ側の方向になり、坑口３ａから煤煙が排出され
る換気状態になると、トンネル１内の煤煙濃度分布等に
よらず、無条件に、両坑口３ａ，３ｂ側の区間Ａ，Ｂの
換気装置５ａ，５ｂの送風量を増大して換気機風圧を高
くし、坑口３ａ側の区間Ａの風向を坑口３ａ側から坑口
３ｂ側の方向に制御することができる。

【０１０７】したがって、トンネル途中に排風ダクト４
を形成したこの種の集中排気式換気のトンネル換気制御
において、煤煙の排出が禁止又は制限されている坑口３
ａからの煤煙の排出を確実に防止することができる。

【０１０８】つぎに、請求項２の場合は、トンネル坑口
３ａ，３ｂ側の区間Ａ，Ｂの風向風速及び煤煙濃度の監
視に基づき、トンネル１内の換気状態が煤煙濃度だけで
なく風向風速も考慮して第１〜第４の状態に分類して判
別される。

【０１０９】そして、トンネル坑口３ａから煤煙が排出
される第２，第３の状態のときにのみ、両坑口３ａ，３
ｂ側の区間Ａ，Ｂの換気装置５ａ，５ｂが、無条件に、
換気機風圧を増大するように運転制御されるため、区間
Ａ，Ｂの換気装置５ａ，５ｂをトンネル１の換気状態に
応じて運転し、必要以上に換気することなく、坑口３ａ
からの煤煙の排出を確実に防止することができる。

【０１１０】つぎに、請求項３の場合は、排気装置６を
トンネル坑口３ａ，３ｂ側の区間Ａ，Ｂの煤煙濃度に応
じて運転制御したため、排気装置６を例えば一定排気量
に固定して運転する場合に比してトンネル１内の効果的
な集塵が行え、しかも、排気装置６の排気風によって煤
煙が坑口３ａ，３ｂからトンネル１内に引込まれ、坑口
３ａ側からの煤煙排出を一層確実に防止することができ
る。

【０１１１】そして、トンネル坑口３ａ，３ｂ側の区間
Ａ，Ｂの風向風速及び煤煙濃度は、請求項４のように、
両トンネル坑口３ａ，３ｂ側の区間Ａ，Ｂそれぞれに風
向風速計９，煤煙濃度計（煤煙濃度透過率計１０）を設
け、区間Ａ，Ｂの風向風速及び煤煙濃度を実測して監視
することが好ましく、請求項５のように、区間Ａ，Ｂの
煤煙濃度については、道路トンネル内の煤煙濃度分布の
演算から推定して監視してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態の道路トンネルの説明図
である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は図１の各換気状態の説明図で
ある。

【図３】図１の換気状態判別のフローチャートである。

【図４】図１の換気装置の常運転台数制御のフローチャ
ートである。

【図５】図１のトンネル内の車速に対する煤煙濃度透過
率の変化特性の説明図である。

【符号の説明】

１ 道路トンネル ２ 車両 ３ａ，３ｂ トンネル坑口 ４ 排気ダクト ５ａ，５ｂ 換気装置 ６ 排風装置 ９ 風向風速計 １０ 煤煙濃度透過率計

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車等の車両が入出する１対のトンネ
   ル坑口のいずれか一方からの煤煙排出が禁止又は制限さ
   れた道路トンネルの途中に、排風装置が設けられた集中
   排気用の排気ダクトを形成し、 前記道路トンネルの前記ダクトより煤煙排出が禁止又は
   制限された一方のトンネル坑口側の区間，前記ダクトよ
   り他方のトンネル坑口側の区間それぞれに、前記一方の
   トンネル坑口側から前記他方のトンネル坑口側の方向の
   換気機風圧を発生する換気装置を設け、 前記排風装置及び前記両換気装置の運転を制御して前記
   道路トンネル内を集中排気式換気するトンネル換気制御
   方法であって、 前記両トンネル坑口側の区間それぞれの風向風速及び煤
   煙濃度を監視し、 前記両トンネル坑口側の区間の風向風速及び煤煙濃度に
   応じて前記両換気装置の運転を制御し、 少なくとも前記両トンネル坑口側の区間の風向が共に前
   記換気機風圧と逆方向になるときに、 前記両トンネル坑口側の区間の前記両換気装置を、無条
   件に、前記換気機風圧が増大するように運転制御するこ
   とを特徴とするトンネル換気制御方法。
2. 【請求項２】 両トンネル坑口側の区間それぞれの風向
   風速及び煤煙濃度の監視に基づき、前記道路トンネル内
   の換気状態を、 ａ．前記両トンネル坑口側の区間の風向が共に換気機風
   圧の方向になる第１の状態 ｂ．前記両トンネル坑口側の区間の風向が共に前記換気
   機風圧と逆方向になる第２の状態 ｃ．前記両トンネル坑口側の区間の風向が排気ダクトに
   向かう方向になり、かつ、前記一方のトンネル坑口側の
   区間の煤煙濃度が前記他方のトンネル坑口側の区間の煤
   煙濃度より濃くなる第３の状態 ｄ．前記両トンネル坑口側の区間の風向が前記ダクトに
   向かう方向になり、かつ、前記他方のトンネル坑口側の
   区間の煤煙濃度が前記一方のトンネル坑口側の区間の煤
   煙濃度より濃くなる第４の状態に分類し、 該分類に応じて前記両トンネル坑口側の区間の前記換気
   装置の運転を制御し、 前記第２の状態時及び前記第３の状態時に、前記両換気
   装置を、無条件に、換気機風圧が増大するように運転制
   御することを特徴とする請求項１記載の道路トンネル換
   気制御方法。
3. 【請求項３】 排気装置を両トンネル坑口側の区間の煤
   煙濃度に応じて運転制御することを特徴とする請求項１
   又は請求項2記載のトンネル換気制御方法。
4. 【請求項４】 両トンネル坑口側の区間それぞれに風向
   風速計，煤煙濃度計を設け、 前記両トンネル坑口側の区間の風向風速及び煤煙濃度を
   実測して監視することを特徴とする請求項１，請求項２
   又は請求項３記載のトンネル換気制御方法。
5. 【請求項５】 両トンネル坑口側の区間の煤煙濃度を道
   路トンネル内の煤煙濃度分布の演算から推定して監視す
   ることを特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３記
   載のトンネル換気制御方法。