JP2006083621A

JP2006083621A - トンネル内換気制御システム

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Publication number: JP2006083621A
Application number: JP2004270349A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Tsukada; 悟之塚田; Juichi Suzuki; 寿一鈴木; Yasuhisa Yamamoto; 泰央山本
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】システム全体の構築コストの低減を可能とするトンネル内換気制御システムを提供する。
【解決手段】トンネル内換気制御システム１０は、１つの道路１２上に連続して設けられた各トンネル１４ａ〜１４ｃ内に配置された計測装置１６ａ〜１６ｄと、通信回線１８を介して各計測装置１６ａ〜１６ｄに接続された制御装置２２と、各トンネル１４ａ〜１４ｃ内に配置され且つ通信回線１８を介して制御装置２２に接続された複数のジェットファン２４とから構成される。制御装置２２は、各計測装置１６ａ〜１６ｄからトンネル換気情報が入力された際に、前記トンネル換気情報に対応する制御内容を第１制御条件テーブル又は第２制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記制御内容に基づく制御信号を生成して、生成した前記制御信号を通信回線１８を介して各トンネル１４ａ〜１４ｃ内の各ジェットファン２４に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路のトンネル内に配置された計測装置が前記トンネル内の換気状況を示すトンネル換気情報を制御装置に出力し、前記制御装置が前記トンネル換気情報に基づく制御信号を生成して、前記トンネル内に配置されたジェットファンに出力し、前記ジェットファンの回転を制御するトンネル内換気制御システムに関する。

道路に設けられたトンネル内の車道空間にジェットファンを配置し、前記ジェットファンによって前記空間内に換気風を流して汚染物質を前記トンネルの坑口から外部に排出することで、前記トンネル内を換気するようにしたトンネル内換気制御御システムが、特許文献１〜４に開示されている。

図１０は、これらの特許文献１〜４に開示されているトンネル内換気制御システム１００の概略構成図であり、道路１０２上に設けられたＡトンネル１０４ａ〜Ｃトンネル１０４ｃの内部にジェットファン１０６及び計測装置１０８ａ〜１０８ｄが各々配置されている。これらのジェットファン１０６及び計測装置１０８ａ〜１０８ｄは、通信回線１１０ａ〜１１０ｃを介して、各トンネル１０４ａ〜１０４ｃに対応する電気室１１２ａ〜１１２ｃ内に配置された制御装置１１４ａ〜１１４ｃに各々接続されている。

各トンネル１０４ａ〜１０４ｃ内の計測装置１０８ａ〜１０８ｄは、粉塵計、一酸化炭素（ＣＯ）計、湿度計、温度計、交通量計、窒素酸化物（ＮＯｘ）計、風向風速計又は煙霧透過率（ＶＩ）計であり、各トンネル１０４ａ〜１０４ｃ内の換気状況を計測し、計測結果であるトンネル換気情報を通信回線１１０ａ〜１１０ｃを介して制御装置１１４ａ〜１１４ｃに各々出力する。

各制御装置１１４ａ〜１１４ｃは、入力された前記トンネル換気情報からトンネル１０４ａ〜１０４ｃ内の換気状況を把握し、ジェットファン１０６の回転速度を変更するための制御信号を生成して、生成した前記制御信号を通信回線１１０ａ〜１１０ｃを介して該ジェットファン１０６に出力する。

各トンネル１０４ａ〜１０４ｃ内のジェットファン１０６は、入力された前記制御信号に基づいて回転速度を変更し、トンネル１０４ａ〜１０４ｃ内の換気量を調整する。

特開２００４−１９２５０号公報特開２００３−３７９９号公報特開２００２−３０９９００号公報特開平１０−３８３３６号公報

特許文献１〜４に開示されているトンネル内換気制御システム１００では、各トンネル１０４ａ〜１０４ｃ内に計測装置１０８ａ〜１０８ｄが各々配置され、各計測装置１０８ａ〜１０８ｄに対応して各制御装置１１４ａ〜１１４ｃが設けられている。すなわち、トンネル内換気制御システム１００では、１つのトンネルに対して制御装置及び計測装置を配置する必要があるので、１つの道路１０２上に設けられるトンネルの数が増加すれば、前記制御装置及び計測装置の設置個数が増加して、システム全体の構築コストが高騰する。

また、各トンネル１０４ａ〜１０４ｃ内には、粉塵計、ＣＯ計、湿度計、温度計、交通量計、ＮＯｘ計、風向風速計及び煙霧透過率計の各計測装置１０８ａ〜１０８ｄが配置されていることが望ましいが、１つのトンネル内に配置される計測装置１０８ａ〜１０８ｄの種類及び個数が少ない場合、各制御装置１１４ａ〜１１４ｃに収集されるトンネル換気情報の情報量が少ないので、各ジェットファン１０６に対して的確な制御を行うことが困難である。

さらに、計測装置１０８ａ〜１０８ｄが故障した場合、制御装置１１４ａ〜１１４ｃはトンネル換気情報を収集することができないので、ジェットファン１０６を制御することが困難となる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、システム全体の構築コストの低減を可能とするトンネル内換気制御システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、トンネル内のジェットファンを的確に制御することを可能とするトンネル内換気制御システムを提供することを目的とする。

さらに、本発明は、１つの道路に設けられた複数のトンネルのうち、あるトンネル内に配置された計測装置が故障しても、当該あるトンネルのジェットファンを確実に制御することを可能とするトンネル内換気制御システムを提供することを目的とする。

さらにまた、本発明は、山間部等に連続して設けられた複数のトンネルの換気を経済的且つ効率的に制御することを可能とするトンネル内換気制御システムを提供することを目的とする。

本発明に係るトンネル内換気制御システムは、１つの道路に設けられた複数のトンネル内に各々配置され、前記各トンネル内を換気する複数のジェットファンと、前記各ジェットファンに接続された制御装置と、前記複数のトンネルのうち少なくとも１つのトンネル内に配置され、前記制御装置に接続された計測装置と、を備え、前記計測装置は、前記トンネル内の換気状況を計測し、計測結果をトンネル換気情報として前記制御装置に出力し、前記制御装置は、入力された前記トンネル換気情報に基づいて、前記各トンネル内の換気を制御するための制御信号を生成し、生成した前記各制御信号を前記各ジェットファンに出力することを特徴とする。

ここで、前記複数のトンネルは、前記１つの道路上で相互に隣接して設けられており、隣接する各トンネルの配置間隔は、前記計測装置が配置されたトンネルの前記トンネル換気情報を他のトンネルに適用可能な程度に相関性のある間隔とする。より具体的に説明すると、隣接する前記各トンネルの配置間隔は、前記計測装置が配置されたトンネルの前記トンネル換気情報を他のトンネルに適用したときに、当該他のトンネルにおいても、前記計測装置が配置されたトンネルの換気効果と同様な換気効果が得られるような間隔である。この配置間隔は、予めシミュレーションあるいは実地試験等により決定することができる。なお、前記換気効果とは、例えば、汚染物質の量が各トンネルで略等量に制御されること等をいう。

前記制御装置は、前記１つのトンネル内に配置された前記計測装置からの前記トンネル換気情報に基づいて前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記１つの道路上に設けられた前記各トンネル内の前記各ジェットファンに出力するので、前記各トンネルに対応して計測装置及び制御装置を配置する必要がなくなる。これにより、前記１つの道路上に設けられるトンネルの個数が増加しても、システム全体の構築コストの高騰を抑制することが可能となる。

また、前記各トンネルに計測装置が既に配置されている場合、前記各計測装置を前記制御装置に接続することにより、従来技術に係るトンネル内換気制御システムと比較して、前記制御装置に収集されるトンネル換気情報の情報量を大幅に増加させることができる。これにより、前記制御装置は、前記各ジェットファンに対して的確な制御を行うことが可能となる。

さらに、前記計測装置が故障した場合、他のトンネル内に同じ種類の計測装置が配置されていれば、前記制御装置は、この計測装置からのトンネル換気情報を利用して前記制御信号を前記各ジェットファンに出力するので、前記各ジェットファンを確実に制御することが可能となる。

さらにまた、前述したように、前記複数のトンネルが前記１つの道路上で相互に隣接して設けられ、前記計測装置が配置されたトンネルの前記トンネル換気情報に基づく前記制御信号によって、前記各ジェットファンが制御されるので、山間部等に隣接して設けられた複数のトンネル内の換気を経済的且つ効率的に行うことが可能となる。

ここで、前記各トンネルの諸元が略同一である場合、前記制御装置は、前記各ジェットファンに同一の制御信号を出力することが好ましい。前記各トンネルの諸元とは、前記各トンネルのトンネル長及びトンネル断面積、あるいはトンネル長、トンネル断面積及び縦断勾配を含むものである。前記各トンネルの諸元が略同一であれば、１つのトンネルにおけるトンネル換気情報を他の各トンネルに対するトンネル換気情報として利用することが可能となり、前記各ジェットファンの制御を簡単な構成で実施することができる。

また、前記制御装置は、予め計測した前記各トンネルのトンネル換気情報と、前記各トンネルに対する制御信号との対応関係を示す第１制御条件テーブルを有し、前記各トンネルの諸元が異なる場合、前記制御装置は、入力された前記トンネル換気情報に対応する前記各トンネルの制御内容を前記第１制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成し、生成した前記各制御信号を前記各ジェットファンに出力することが好ましい。

この場合、前記各トンネルの諸元が異なっていても、前記計測装置から入力された前記トンネル換気情報に対応する前記各トンネルの制御内容を前記第１制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記各制御内容から前記各制御信号を生成することにより、前記トンネル換気情報を前記各トンネルに対するトンネル換気情報として利用することが可能となり、前記各ジェットファンに対してより的確な制御を行うことが可能となる。

さらに、前記制御装置は、トンネル換気情報と制御信号との対応関係を示す第２制御条件テーブルを有し、前記各トンネルの諸元が異なる場合、前記制御装置は、前記各トンネルの諸元を含むトンネル固有情報を用いて、入力された前記トンネル換気情報を前記各トンネルのトンネル換気情報に換算し、換算した前記各トンネル換気情報に対応する制御内容を前記第２制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成して、生成した前記各制御信号を前記各ジェットファンに出力することが好ましい。ここで、前記トンネル固有情報は、前記諸元に加え、前記各トンネルの設置位置の標高を含むものである。

この場合、前記各トンネルの諸元が異なり且つ前記制御装置内に前記第１制御条件テーブルが格納されていなくても、前記計測装置から入力された前記トンネル換気情報を前記固有情報を用いて前記各トンネルのトンネル換気情報に換算し、換算した前記各トンネル換気情報に対応する制御内容を前記第２制御条件テーブルから抽出して、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成することにより、前記各ジェットファンに対してより的確な制御を行うことが可能となる。

また、本発明に係るトンネル内換気制御システムは、１つの道路に設けられた複数のトンネル内に各々配置され且つ前記各トンネル内を換気する複数のジェットファンと、前記複数のトンネル内の各ジェットファンに各々接続された制御装置と、前記複数のトンネルのうち少なくとも１つのトンネル内に配置され且つ前記トンネル内のジェットファンに接続された制御装置に接続される計測装置と、前記各制御装置を接続する通信回線とを備え、前記計測装置は、前記トンネル内の換気状況を計測して計測結果をトンネル換気情報として前記制御装置に出力し、前記計測装置に接続された前記制御装置は、入力された前記トンネル換気情報を前記通信回線を介して他の制御装置に出力し、前記各制御装置は、入力された前記トンネル換気情報に基づいて前記各トンネル内の換気を制御するための制御信号を生成して前記各ジェットファンに出力することを特徴とする。

これにより、既存の前記各制御装置を前記通信回線で接続し、前記計測装置に接続された前記制御装置から前記通信回線を介して前記他の制御装置に前記トンネル換気情報を出力することで、前記各トンネルに対して計測装置を配置する必要がなくなる。これにより、前記１つの道路上に設けられるトンネルの個数が増加しても、システム全体の構築コストの高騰を抑制することが可能となる。

また、前記各トンネルに計測装置が既に配置されている場合、前記各計測装置に接続された前記各制御装置を前記通信回線で接続し、前記各計測装置からのトンネル換気情報を前記各制御装置で共有化することにより、従来技術に係るトンネル内換気制御システムと比較して、前記各制御装置に収集されるトンネル換気情報の情報量を大幅に増加させることができる。これにより、前記各制御装置は、前記各ジェットファンに対して的確な制御を行うことが可能となる。

さらに、あるトンネルの前記計測装置が故障した場合、他のトンネル内に同じ種類の計測装置が配置されていれば、前記あるトンネルの換気制御を行う制御装置は、前記他のトンネル内に配置された同じ種類の計測装置からのトンネル換気情報を利用して、故障した前記計測装置が配置された前記あるトンネル内の各ジェットファンを確実に制御することができる。

上述したように、本発明によれば、制御装置は、１つのトンネル内に配置された計測装置からのトンネル換気情報に基づいて、１つの道路上に設けられた前記１つのトンネルのほか、各トンネル内の各ジェットファンに対する制御信号を生成しているので、前記各トンネルに対応して計測装置及び制御装置を配置する必要がなくなる。これにより、前記１つの道路上に設けられるトンネルの個数が増加しても、システム全体の構築コストの高騰を抑制することが可能となる。

さらにまた、前記複数のトンネルが前記１つの道路上で相互に隣接して設けられ、前記計測装置が配置されたトンネルの前記トンネル換気情報に基づく前記制御信号によって、前記各ジェットファンが制御されるので、山間部等に隣接して設けられた複数のトンネル内の換気を経済的且つ効率的に行うことが可能となる。

また、本発明によれば、既存の各制御装置を通信回線で接続し、計測装置に接続された制御装置から前記通信回線を介して他の制御装置にトンネル換気情報を出力することにより、各トンネルに対して計測装置を配置する必要がなくなる。これにより、１つの道路上に設けられるトンネルの個数が増加しても、システム全体の構築コストの高騰を抑制することが可能となる。

また、前記各トンネルに計測装置が既に配置されている場合、前記各計測装置に接続された各制御装置を通信回線で接続し、前記各計測装置からのトンネル換気情報を前記各制御装置で共有化することにより、従来技術に係るトンネル内換気制御システムと比較して、前記各制御装置に収集されるトンネル換気情報の情報量を大幅に増加させることができる。これにより、前記各制御装置は、各ジェットファンに対して的確な制御を行うことが可能となる。

さらに、あるトンネルの計測装置が故障した場合、他のトンネル内に同じ種類の計測装置が配置されていれば、前記あるトンネルの換気制御を行う制御装置は、前記他のトンネル内に配置された同じ種類の計測装置からのトンネル換気情報を利用して、故障した前記計測装置が配置された前記あるトンネル内の各ジェットファンを確実に制御することができる。

本発明に係るトンネル内換気制御システムについて、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下に説明する。

本実施形態に係るトンネル内換気制御システム１０は、図１及び図２に示すように、１つの道路１２上に連続して設けられた複数のトンネル１４ａ〜１４ｃの内部に配置された複数の計測装置１６ａ〜１６ｄと、電気室２０内に配置され且つ通信回線１８を介して各計測装置１６ａ〜１６ｄに接続された制御装置２２と、各トンネル１４ａ〜１４ｃ内に配置され且つ通信回線１８を介して制御装置２２に接続された複数のジェットファン２４とから構成される。

各トンネル１４ａ〜１４ｃは、１つの道路１２上で相互に隣接して設けられており、各トンネル１４ａ〜１４ｃの配置間隔は、計測装置１６ａ〜１６ｄが配置されたトンネル（図１ではＡトンネル１４ａ及びＢトンネル１４ｂ、図２ではＢトンネル１４ｂ）の後述するトンネル換気情報を、他のトンネルに適用可能な程度に相関性のある間隔とする。

より具体的に説明すると、隣接する各トンネル１４ａ〜１４ｃの配置間隔は、計測装置１６ａ〜１６ｄが配置されたトンネルのトンネル換気情報を他のトンネルに適用したときに、当該他のトンネルにおいても、計測装置１６ａ〜１６ｄが配置されたトンネルの換気効果と同様な換気効果が得られるような間隔である。この配置間隔は、予めシミュレーションあるいは実地試験等により決定することができる。なお、前記換気効果とは、例えば、汚染物質（ＣＯ、ＮＯｘ等）の量が各トンネルで略等量に制御されること等をいう。

計測装置１６ａ〜１６ｄは、トンネル内の空間の所定位置に配置された粉塵計、ＣＯ計、湿度計、温度計、交通量計、ＮＯｘ計、風向風速計又は煙霧透過率計であり、配置された前記トンネル内の換気状況を計測して、計測結果であるトンネル換気情報を通信回線１８を介して制御装置２２に各々出力する。なお、図１では、計測装置１６ａ〜１６ｃがＡトンネル１４ａ内に配置される一方で、計測装置１６ｄがＢトンネル１４ｂ内に配置された場合を示し、図２は、全ての計測装置１６ａ〜１６ｄがＢトンネル１４ｂ内にのみ配置された場合を示している。また、図1及び図２において、道路１２上における車両の進行方向は、Ａトンネル１４ａからＣトンネル１４ｃに向う方向とする。

ここで、前記トンネル内の換気状況とは、計測装置１６ａ〜１６ｄの設置位置における換気の状態をいう。計測装置１６ａ〜１６ｄが粉塵計であれば、前記換気状況は前記トンネル内の車道空間における粉塵量をいい、ＣＯ計であれば一酸化炭素量をいい、湿度計であれば湿度をいい、温度計であれば温度をいい、交通量計であれば所定時間（例えば、１時間）内に前記トンネルを通過する車両の交通量をいい、ＮＯｘ計であればＮＯｘ濃度をいい、風向風速計であれば前記トンネル内の風向き及び風速をいい、ＶＩ計であれば前記トンネル内の霧の濃度（煤煙透過率）をいう。従って、前記トンネル換気情報とは、計測装置１６ａ〜１６ｄで計測された粉塵量、一酸化炭素量、湿度、温度、交通量、ＮＯｘ濃度、風向き、風速及び煤煙透過率の全て、あるいはこれらから選択されたものをいう。

制御装置２２は、監視センタとしての電気室２０内に設置され、入力された前記トンネル換気情報からトンネル（図１ではＡトンネル１４ａ及びＢトンネル１４ｂ、図２ではＢトンネル１４ｂ）内の換気状況を把握して、前記トンネル換気情報に基づく制御信号を生成し、生成した制御信号を通信回線１８を介してＡトンネル１４ａ〜Ｃトンネル１４ｃ内の各ジェットファン２４に出力する。なお、前記制御信号とは、各ジェットファン２４における図示しない羽根車の回転速度を変更するための電気信号をいう。

この場合、制御装置２２内の図示しないメモリには、入力された前記トンネル換気情報に対応する制御信号の制御内容が蓄積された第１制御条件テーブル及び第２制御条件テーブルが格納されており、制御装置２２は、入力された前記トンネル換気情報に対応する制御内容を前記第１制御条件テーブル又は第２制御条件テーブルから抽出し、抽出された前記制御内容に基づく制御信号を生成して、生成した前記制御信号を通信回線１８を介してＡトンネル１４ａ〜Ｃトンネル１４ｃ内の各ジェットファン２４に出力する。

ここで、前記第１制御条件テーブルは、トンネル換気情報の示す前述した計測結果（粉塵量、一酸化炭素量、湿度、温度、交通量、ＮＯｘ濃度、風向き、風速及び煤煙透過率）と前記制御内容（ジェットファン２４の回転速度）との対応関係を、トンネル１４ａ〜１４ｃ毎にまとめたテーブルであり、蓄積されている前記計測結果は、計測装置１６ａ〜１６ｄによる計測に先立って計測されたものである。そのため、制御装置２２は、入力されたトンネル換気情報に対応する制御内容を前記第１制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記制御内容に基づく制御信号を生成して、生成した前記制御信号を各トンネル１４ａ〜１４ｃのジェットファン２４に出力する。この場合、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元（トンネル長及びトンネル断面積、あるいはトンネル長、トンネル断面積及び縦断勾配）が異なれば、同一のトンネル換気情報であっても、各トンネル１４ａ〜１４ｃの各ジェットファン２４には、各々異なる内容の制御信号が出力される。

一方、前記第２制御条件テーブルは、計測装置１６ａ〜１６ｄからのトンネル換気情報を各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元を含む情報（トンネル固有情報）を用いて換算したトンネル換気情報と、制御信号の制御内容との対応関係を示すテーブルである。すなわち、制御装置２２は、前記トンネル固有情報から実験的に求めた各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元を換算するための係数（トンネル換算係数）を用いて、計測装置１６ａ〜１６ｄから入力されたトンネル換気情報を各トンネル１４ａ〜１４ｃのトンネル換気情報に換算する。次いで、制御装置２２は、換算した前記トンネル換気情報に対応する制御内容を前記第２制御条件テーブルから抽出して、抽出した前記制御内容に基づく制御信号を生成し、生成した前記制御信号を各トンネル１４ａ〜１４ｃのジェットファン２４に出力する。なお、前記トンネル固有情報には、前述した諸元に加え、各トンネル１４ａ〜１４ｃの設置位置を示す標高が含まれる。

ジェットファン２４は、Ａトンネル１４ａ〜Ｃトンネル１４ｃ内の空間の上部に配置され、図示しない羽根車を回転させて換気風を発生することにより、前記空間内の汚染物質（ＣＯ、ＮＯｘ等）をトンネル坑口から外部に排出させて該Ａトンネル１４ａ〜Ｃトンネル１４ｃ内を換気する。また、ジェットファン２４は、入力された前記制御信号に基づいて、前記ファンの回転速度を変更することにより、Ａトンネル１４ａ〜Ｃトンネル１４ｃ内の換気量を調整することも可能である。

本実施形態に係るトンネル内換気制御システム１０は、基本的には、以上のように構成されるものであり、次に、制御装置２２（図1及び図２参照）が、入力されたトンネル換気情報に基づいて、Ａトンネル１４ａ〜Ｃトンネル１４ｃ内を換気するための制御信号を各ジェットファン２４に出力する動作について、図３〜図８を参照しながら説明する。

ここでは、Ａトンネル１４ａ内にＣＯ計としての計測装置１６ａとＶＩ計としての計測装置１６ｂとが各々配置され、各計測装置１６ａ、１６ｂから制御装置２２（図1及び図２参照）にＡトンネル１４ａ内の一酸化炭素量及び煤煙透過率が含まれたトンネル換気情報が出力され、制御装置２２は、入力された前記トンネル換気情報に基づく制御信号をＡトンネル１４ａ〜Ｃトンネル１４ｃ内の各ジェットファン２４に出力するものとする。

図３で、図示しない車両が道路１２上をＡトンネル１４ａからＣトンネル１４ｃの方向に進行している状態において、計測装置１６ａはＡトンネル１４ａ内の一酸化炭素量を計測し、計測した前記一酸化炭素量をトンネル換気情報として通信回線１８を介して制御装置２２（図１及び図２参照）に出力する。一方、計測装置１６ｂは、Ａトンネル１４ａ内の煤煙透過率を計測し、計測した前記煤煙透過率をトンネル換気情報として通信回線１８を介して制御装置２２に出力する。

ここで、制御装置２２は、図４にフローチャートに基づく判定処理によって、入力された前記各トンネル換気情報に対応する制御信号の内容を、図示しないメモリに格納された第１制御条件テーブル又は第２制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記内容に基づく制御信号を生成して、生成した前記制御信号を各トンネル１４ａ〜１４ｃ内のジェットファン２４に出力する。

先ず、制御装置２２（図１及び図２参照）は、ステップＳ１において、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元が略同一であるか否かを判定する。具体的には、前記メモリ内に蓄積されている各トンネル１４ａ〜１４ｃの固有情報であるトンネル長、トンネル断面積及び縦断勾配が略同一であるか否かを判定する。例えば、Ａトンネル１４ａの全長が１２０ｍ、断面積が５１ｍ²及び縦断勾配が３％であり、Ｂトンネル１４ｂの全長が１１８ｍ、断面積が５０ｍ²及び縦断勾配が３％であり、Ｃトンネル１４ｃの全長が１２３ｍ、断面積が４８ｍ²及び縦断勾配が４％である場合、制御装置２２は、各トンネル１４ａ〜１４ｃのトンネル長、断面積及び縦断勾配が略同一であるから、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元は略同一であると判定する。

なお、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元が略同一であるか否かの判断は、例えば、各トンネル１４ａ〜１４ｃのトンネル長、断面積及び縦断勾配を比較した際に、前記各トンネル長、断面積及び縦断勾配が所定の範囲内であるか否かで判断すればよいが、この判断における前記所定の範囲は、適宜に設定可能である。

ステップＳ１において、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元が略同一であると判定された場合、制御装置２２は、Ａトンネル１４ａのトンネル換気情報をＢトンネル１４ｂ及びＣトンネル１４ｃのトンネル換気情報に設定し、図５に示すＡトンネル１４ａの第１制御条件テーブルから、前記トンネル換気情報に対応する制御信号の内容を抽出する（図４に示すステップＳ２の制御１）。

ここで、図５の前記第１制御条件テーブルは、計測装置１６ａ、１６ｂ（図３参照）の計測に先立って計測されたＡトンネル１４ａにおける一酸化炭素量と煤煙透過率との関係を示す特性図を、例えば、５つの領域Ｉ〜Ｖに分けたものであり、前記各領域Ｉ〜Ｖは、ジェットファン２４の異なる回転速度を示す制御信号に対応している。この場合、領域Ｖは、他の領域Ｉ〜ＩＶと比較して、一酸化炭素量及び煤煙透過率が最も多いので、最も大きな回転速度を示す制御信号に対応する。一方、領域Ｉは、他の領域ＩＩ〜Ｖと比較して、一酸化炭素量及び煤煙透過率が最も少ないので、最も小さな回転速度を示す制御信号に対応する。

例えば、計測装置１６ａ、１６ｂから制御装置２２に入力されたトンネル換気情報を示す一酸化炭素量及び煤煙透過率がデータ１（データ２又は３）の場合、制御装置２２は、前記第１制御条件テーブルの特性図にデータ１（データ２又は３）をプロットし、プロットした前記データ１の領域が領域Ｖ（領域ＩＩＩ又はＩＶ）であれば、前記領域Ｖ（領域ＩＩＩ又はＩＶ）に対応する制御内容を抽出する。次いで、制御装置２２は、抽出した前記制御内容に基づく制御信号を生成し、生成した前記制御信号を通信回線１８を介して各トンネル１４ａ〜１４ｃ内の各ジェットファン２４に出力する。各ジェットファン２４は、前記制御信号に基づいて回転速度を変更して、各トンネル１４ａ〜１４ｃ内の換気量を調整する。

ステップＳ１において、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元が、図６に示すように同一でない場合、例えば、Ａトンネル１４ａのトンネル長が１２０ｍ、トンネル断面積が５１ｍ²及び縦断勾配が３％であり、Ｂトンネル１４ｂのトンネル長が１５８ｍ、トンネル断面積が６０ｍ²及び縦断勾配が−１％であり、Ｃトンネル１４ｃのトンネル長が２２１ｍ、トンネル断面積が５４ｍ²及び縦断勾配が２％である場合、制御装置２２は、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元が同一ではないと判断し、次いで、各トンネル１４ａ〜１４ｃについて、計測装置１６ａ、１６ｂによる計測に先立って、各トンネル１４ａ〜１４ｃ内の一酸化炭素量及び煤煙透過率が計測され、各トンネル１４ａ〜１４ｃに関する第１制御条件テーブルが作成されているか否かを判定する（図４のステップＳ３）。

ステップＳ３において、前述した第１制御条件テーブルが作成されている場合、制御装置２２（図１及び図２参照）は、入力されたトンネル換気情報を示す一酸化炭素量及び煤煙透過率のデータを図５、図７及び図８に示す第１制御条件テーブルの特性図にプロットし、プロットした領域に対応する制御内容を抽出する（図４に示すステップ４の制御２）。ここで、図７は、Ｂトンネル１４ｂに対する第１制御条件テーブルの特性図を示し、図８は、Ｃトンネル１４ｃに対する第１制御条件テーブルの特性図を示している。また、図５、図７及び図８に示すデータ１（データ２又は３）は、同じ一酸化炭素量及び煤煙透過率を有するデータである。

前述したように、各トンネル１４ａ〜１４ｃ（図６参照）の諸元が異なるので、制御装置２２（図１及び図２参照）は、各トンネル１４ａ〜１４ｃの各ジェットファン２４に対する制御信号、すなわち、同一のトンネル換気情報（データ）に対するジェットファン２４の回転速度の大きさを異ならせるようにする必要がある。従って、図５、図７及び図８において、特性図における領域Ｉ〜Ｖの範囲を適宜調整することにより、制御装置２２は、入力されたトンネル換気情報に基づいて、前記第１制御条件テーブルから異なる回転速度を示す各制御内容を抽出し、抽出した各制御内容に基づく各制御信号を生成して、生成した前記各制御信号を各トンネル１４ａ〜１４ｃの各ジェットファン２４に出力することができる。

すなわち、制御装置２２は、図５のデータ１について、領域Ｖに対応する制御内容を抽出し、抽出した前記制御内容に基づく制御信号を生成して、生成した前記制御信号を通信回線１８を介してＡトンネル１４ａ内のジェットファン２４に出力する。

また、前述したように、Ｂトンネル１４ｂのトンネル長（１５８ｍ）及び断面積（６０ｍ²）がＡトンネル１４ａのトンネル長（１２０ｍ）及び断面積（５１ｍ²）よりも大きいので、Ａトンネル１４ａ内及びＢトンネル１４ｂ内の一酸化炭素量及び煤煙透過率が同一である場合、Ｂトンネル１４ｂのジェットファン２４は、Ａトンネル１４ａのジェットファン２４よりも小さな回転速度でトンネル内を換気可能である。従って、図７のデータ１は、領域Ｖよりもジェットファン２４の回転速度が小さい領域ＩＶにプロットされ、制御装置２２は、領域ＩＶに対応する制御内容を抽出し、抽出した前記制御内容に基づく制御信号を生成して、生成した前記制御信号を通信回線１８を介してＢトンネル１４ｂ内のジェットファン２４に出力する。

また、Ｃトンネル１４ｂのトンネル長（２２１ｍ）及び断面積（５４ｍ²）がＡトンネル１４ａのトンネル長（１２０ｍ）及び断面積（５１ｍ²）よりも大きいので、Ａトンネル１４ａ内及びＣトンネル１４ｃ内の一酸化炭素量及び煤煙透過率が同一であれば、Ｃトンネル１４ｃのジェットファン２４は、Ａトンネル１４ａのジェットファン２４よりも小さな回転速度でトンネル内を換気可能である。従って、図８のデータ１は、領域Ｖよりもジェットファン２４の回転速度が小さい領域ＩＩＩにプロットされ、制御装置２２は、領域ＩＩＩに対応する制御内容を抽出し、抽出した前記制御内容に基づく制御信号を生成して、生成した前記制御信号を通信回線１８を介してＣトンネル１４ｃ内のジェットファン２４に出力する。

同様にして、図５のＡトンネル１４ａでは、データ２（データ３）が領域ＩＩＩ（領域ＩＶ）にプロットされているが、上述した理由から、図７のＢトンネルでは、データ２（データ３）が領域ＩＩ（領域ＩＩＩ）にプロットされ、図８のＣトンネルでは、データ２（データ３）が領域ＩＩ（領域ＩＩ）にプロットされ、制御装置２２は、前記各領域に対応する各制御内容を抽出し、抽出した各制御内容に基づく各制御信号を生成し、生成した前記各制御信号を通信回線１８を介して各トンネル１４ａ〜１４ｃ内のジェットファン２４に出力する。

図４のステップＳ３において、前記メモリ内に第１制御条件テーブルが格納されていない場合、制御装置２２は、入力されたトンネル換気情報に対応する制御内容を前記メモリ内の第２制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記制御内容に基づく制御信号を生成して、生成した前記制御信号を通信回線１８を介して各トンネル１４ａ〜１４ｃ内の各ジェットファン２４に出力する（ステップＳ５）。

この場合、前記第２制御条件テーブル内には、各トンネル１４ａ〜１４ｃのトンネル固有情報（標高、縦断勾配、トンネル長及びトンネル断面積）と、トンネル換算係数とが格納されている。

制御装置２２は、前記トンネル換算係数を用いて、Ａトンネル１４ａ内に配置されている計測装置１６ａ、１６ｂから入力された前記トンネル換気情報を、Ｂトンネル１４ｂ及びＣトンネル１４ｃのトンネル換気情報に換算する。第２制御条件テーブルには、換算されたトンネル換気情報と制御信号との対応関係が予め登録されているので、制御装置２２は、Ａトンネル１４ａのトンネル換気情報と、Ｂトンネル１４ｂ及びＣトンネル１４ｃの換算されたトンネル換気情報とについて、前記各トンネル換気情報に対応する制御内容を前記第２制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成して、生成した前記各制御信号を通信回線１８を介して各トンネル１４ａ〜１４ｃのジェットファン２４に出力する。

例えば、Ａトンネル１４ａについて、計測装置１６ａで計測された一酸化炭素量が１２０ｐｐｍであり、計測装置１６ｂで計測された煤煙透過率が３８％である場合、制御装置２２は、これらのデータを前記トンネル換算係数を用いて、Ｂトンネル１４ｂの一酸化炭素量（１１０ｐｐｍ）及び煤煙透過率（５２％）と、Ｃトンネル１４ｃの一酸化炭素量（１３０ｐｐｍ）及び煤煙透過率（２５％）とに換算する。次いで、各トンネル１４ａ〜１４ｃの一酸化炭素量及び煤煙透過率に対応する制御内容を前記第２制御条件テーブルから抽出する。この場合、前記第２制御条件テーブルでは、一酸化炭素量が大きく、且つ煤煙透過率が低い程、ジェットファン２４の回転速度が大きい制御内容が対応するようになっており、制御装置２２は、Ｃトンネル１４ｃ、Ａトンネル１４ａ、Ｂトンネル１４ｂの順でジェットファン２４の回転速度が大きな各制御内容を抽出し、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成して、生成した前記各制御信号を通信回線１８を介して各トンネル１４ａ〜１４ｃ内のジェットファン２４に出力する。

なお、上述した説明では、制御装置２２が、一酸化炭素量及び煤煙透過率を含むトンネル換気情報に基づいて制御信号を生成し、生成した前記制御信号を各ジェットファン２４に出力する場合について説明したが、前記トンネル換気情報は、他のトンネル換気情報（湿度、温度、粉塵量、交通量、ＮＯｘ濃度、風向き及び風速）でもよいことは勿論である。

次に、図９は、Ｂトンネル１４ｂに配置された既存の計測装置１６ａ、１６ｂと、Ｃトンネル１４ｃに配置された既存の計測装置１６ｂ、１６ｃと、Ａトンネル１４ａ〜Ｃトンネル１４ｃに対応して配置された制御装置２２ａ〜２２ｃとを利用して、本実施形態に係るトンネル内換気制御システム１０を構築した場合を示す。

ここでは、電気室２０ａ〜２０ｃ内に配置された各制御装置２２ａ〜２２ｃを通信回線２６を介して接続している。これにより、計測装置１６ａ、１６ｂから制御装置２２ｂに入力された各トンネル換気情報は、通信回線２６を介して制御装置２２ａ、２２ｃに出力され、計測装置１６ｂ、１６ｃから制御装置２２ｃに入力された各トンネル換気情報は、通信回線２６を介して制御装置２２ａ、２２ｂに出力される。これにより、計測装置１６ａ〜１６ｃからの前記各トンネル換気情報が全ての制御装置２２ａ〜２２ｃに入力され、各制御装置２２ａ〜２２ｃは、これらのトンネル換気情報に基づいて、通信回線１８を介して接続された各ジェットファン２４に制御信号を出力することが可能となる。

また、図１０に示す従来技術に係るトンネル内換気制御システム１００では、例えば、Ｃトンネル１０４ｃ内の計測装置１０８ａが故障すれば、制御装置１１４ｃは、該計測装置１０８ａからのトンネル換気情報を収集することができないので、Ｃトンネル１０４ｃ内のジェットファン１０６に対して的確な換気制御を行うことができないという問題があった。

これに対して、図９に示すトンネル内換気制御システム１０では、各制御装置２２ａ〜２２ｃが通信回線２６で接続されているので、Ｂトンネル１４ｂとＣトンネル１４ｃとに同じ計測装置１６ｂが配置されていれば、Ｃトンネル１４ｃの計測装置１６ｂが故障しても、制御装置２２ｃは、Ｂトンネル１４ｂに配置された計測装置１６ｂのトンネル換気情報を、制御装置２２ｂから通信回線２６を介して収集し、このトンネル換気情報に基づいて制御信号を生成し、生成した前記制御信号を出力してＣトンネル１４ｃ内における各ジェットファン２４の換気制御を行うことができる。

このように、本実施形態に係るトンネル内換気制御システム１０では、制御装置２２が、少なくとも１つのトンネル内に配置された計測装置１６ａ〜１６ｄからのトンネル換気情報に基づいて、１つの道路１２上に設けられた各トンネル１４ａ〜１４ｃ内の各ジェットファン２４に対して制御信号を出力するので、各トンネル１４ａ〜１４ｃに対応して計測装置１６ａ〜１６ｄを配置する必要がなくなる。これにより、１つの道路１２上に設けられるトンネルの個数が増加しても、システム全体の構築コストの高騰を抑制することが可能となる。

また、各トンネル１４ａ〜１４ｃに計測装置１６ａ〜１６ｄが既に配置されている場合、各計測装置１６ａ〜１６ｄを制御装置２２に接続することにより、従来技術に係るトンネル内換気制御システム１００と比較して、制御装置２２に収集されるトンネル換気情報の情報量を大幅に増加させることができる。これにより、制御装置２２は、各ジェットファン２４に対して的確な制御を行うことが可能となる。

さらに、計測装置１６ａ〜１６ｄが故障した場合、他のトンネル内に同じ種類の計測装置１６ａ〜１６ｄが配置されていれば、制御装置２２は、これらの計測装置１６ａ〜１６ｄからのトンネル換気情報を利用して前記制御信号を各ジェットファン２４に出力するので、各ジェットファン２４を確実に制御することが可能となる。

さらにまた、複数のトンネル１４ａ〜１４ｃが１つの道路１２上で相互に隣接して設けられ、計測装置１６ａ〜１６ｄが配置されたトンネル１４ａ〜１４ｃの前記トンネル換気情報に基づく前記制御信号によって、各ジェットファン２４が制御されるので、山間部等に隣接して設けられた複数のトンネル１４ａ〜１４ｃ内の換気を経済的且つ効率的に行うことが可能となる。

ここで、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元が略同一であれば、１つのトンネルにおけるトンネル換気情報を他の各トンネルに対するトンネル換気情報として利用することが可能となり、各ジェットファン２４の制御を簡単な構成で実施することができる。

また、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元が異なっていても、計測装置１６ａ〜１６ｄから入力された前記トンネル換気情報に対応する各トンネル１４ａ〜１４ｃの制御内容を前記第１制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成することにより、前記トンネル換気情報を各トンネル１４ａ〜１４ｃに対するトンネル換気情報として利用することが可能となる。これにより、各ジェットファン２４に対してより的確な制御を行うことが可能となる。

さらに、各トンネル１４ａ〜１４ｃの諸元が異なり且つ制御装置２２内に第１制御条件テーブルが格納されていなくても、計測装置１６ａ〜１６ｄから入力された前記トンネル換気情報を前記固有情報を用いて各トンネル１４ａ〜１４ｃのトンネル換気情報に換算し、換算した前記各トンネル換気情報に対応する制御内容を前記第２制御条件テーブルから抽出して、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成することにより、各ジェットファン２４に対してより的確な制御を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係るトンネル内換気制御システム１０では、既存の各制御装置２２ａ〜２２ｃを通信回線２６で接続し、計測装置１６ａ〜１６ｄに接続された制御装置２２ｂ、２２ｃから通信回線２６を介して他の制御装置２２ａに前記トンネル換気情報を出力することで、各トンネル１４ａ〜１４ｃに対して計測装置１６ａ〜１６ｄを配置する必要がなくなる。これにより、１つの道路１２上に設けられるトンネルの個数が増加しても、システム全体の構築コストの高騰を抑制することが可能となる。

また、各トンネル１４ａ〜１４ｃに計測装置１６ａ〜１６ｄが既に配置されている場合、各計測装置１６ａ〜１６ｄに接続された各制御装置２２ａ〜２２ｃを通信回線２６で接続し、各計測装置１６ａ〜１６ｄからのトンネル換気情報を各制御装置２２ａ〜２２ｃで共有化することにより、従来技術に係るトンネル内換気制御システム１００と比較して、各制御装置２２ａ〜２２ｃに収集されるトンネル換気情報の情報量を大幅に増加させることができる。これにより、各制御装置２２ａ〜２２ｃは、各ジェットファン２４に対して的確な制御を行うことが可能となる。

さらに、あるトンネル１４ｃの計測装置１６ｂが故障した場合、他のトンネル１４ｂ内に同じ種類の計測装置１６ｂが配置されていれば、トンネル１４ｃの換気制御を行う制御装置２２ｃは、他のトンネル１４ｂ内に配置された同じ種類の計測装置１６ｂからのトンネル換気情報を利用して、故障した計測装置１６ｂが配置されたトンネル１４ｃ内の各ジェットファン２４を確実に制御することができる。

なお、本発明に係るトンネル内換気制御システムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。

本実施形態に係るトンネル内換気制御システムの概略構成図である。Ｂトンネルに計測装置を配置した場合を示す概略構成図である。Ａトンネルに計測装置を配置した場合を示す概略構成図である。制御装置におけるトンネル換気情報に対する制御信号の生成処理を示すフローチャートである。Ａトンネルの第１制御条件テーブルの説明図である。トンネルの諸元が異なる場合を示す概略構成図である。Ｂトンネルの第１制御条件テーブルの説明図である。Ｃトンネルの第１制御条件テーブルの説明図である。既存の制御装置を通信回線で接続して本実施形態に係るトンネル内換気制御システムを構築した概略構成図である。従来技術に係るトンネル内換気制御システムの構成図である。

符号の説明

１０…トンネル内換気制御システム１２…道路
１４ａ〜１４ｃ…トンネル１６ａ〜１６ｄ…計測装置
１８、２６…通信回線２０、２０ａ〜２０ｃ…電気室
２２、２２ａ〜２２ｃ…制御装置２４…ジェットファン

Claims

１つの道路に設けられた複数のトンネル内に各々配置され、前記各トンネル内を換気する複数のジェットファンと、
前記各ジェットファンに接続された制御装置と、
前記複数のトンネルのうち少なくとも１つのトンネル内に配置され、前記制御装置に接続された計測装置と、
を備え、
前記計測装置は、前記トンネル内の換気状況を計測し、計測結果をトンネル換気情報として前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、入力された前記トンネル換気情報に基づいて、前記各トンネル内の換気を制御するための制御信号を生成し、生成した前記各制御信号を前記各ジェットファンに出力する
ことを特徴とするトンネル内換気制御システム。
請求項１記載のトンネル内換気制御システムにおいて、
前記各トンネルの諸元が略同一である場合、前記制御装置は、前記各ジェットファンに同一の制御信号を出力する
ことを特徴とするトンネル内換気制御システム。
請求項１記載のトンネル内換気制御システムにおいて、
前記制御装置は、予め計測した前記各トンネルのトンネル換気情報と、前記各トンネルに対する制御信号との対応関係を示す第１制御条件テーブルを有し、
前記各トンネルの諸元が異なる場合、前記制御装置は、入力された前記トンネル換気情報に対応する前記各トンネルの制御内容を前記第１制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成し、生成した前記各制御信号を前記各ジェットファンに出力する
ことを特徴とするトンネル内換気制御システム。
請求項１記載のトンネル内換気制御システムにおいて、
前記制御装置は、トンネル換気情報と制御信号との対応関係を示す第２制御条件テーブルを有し、
前記各トンネルの諸元が異なる場合、前記制御装置は、前記各トンネルの諸元を含むトンネル固有情報を用いて、入力された前記トンネル換気情報を前記各トンネルのトンネル換気情報に換算し、換算した前記各トンネル換気情報に対応する制御内容を前記第２制御条件テーブルから抽出し、抽出した前記各制御内容に基づく各制御信号を生成して、生成した前記各制御信号を前記各ジェットファンに出力する
ことを特徴とするトンネル内換気制御システム。
１つの道路に設けられた複数のトンネル内に各々配置され、前記各トンネル内を換気する複数のジェットファンと、
前記複数のトンネル内の各ジェットファンに各々接続された制御装置と、
前記複数のトンネルのうち少なくとも１つのトンネル内に配置され、前記トンネル内のジェットファンに接続された制御装置に接続される計測装置と、
前記各制御装置を接続する通信回線と、
を備え、
前記計測装置は、前記トンネル内の換気状況を計測して、計測結果をトンネル換気情報として前記制御装置に出力し、
前記計測装置に接続された前記制御装置は、入力された前記トンネル換気情報を前記通信回線を介して他の制御装置に出力し、
前記各制御装置は、入力された前記トンネル換気情報に基づいて、前記各トンネル内の換気を制御するための制御信号を生成して前記各ジェットファンに出力する
ことを特徴とするトンネル内換気制御システム。