JP2703438B2 - Tunnel ventilation control device - Google Patents

Tunnel ventilation control device

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JP2703438B2
JP2703438B2 JP30463791A JP30463791A JP2703438B2 JP 2703438 B2 JP2703438 B2 JP 2703438B2 JP 30463791 A JP30463791 A JP 30463791A JP 30463791 A JP30463791 A JP 30463791A JP 2703438 B2 JP2703438 B2 JP 2703438B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル内に設置され
た複数の換気機を操作して、トンネル内の汚染濃度を許
容値以下に維持するトンネル換気制御装置に係り、特に
汚染濃度を許容値以下に維持するのに必要な換気機の運
転組合せを短時間に決定でき、しかもトンネルプロセス
特性の経年変化に対しても、その特性変化に追随して適
切な運転組合せ決定を実行し得るようにしたトンネル換
気制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel ventilation control device for operating a plurality of ventilators installed in a tunnel to maintain the concentration of the contamination in the tunnel below an allowable value. It is possible to determine in a short time the operating combination of the ventilator necessary to maintain the value below the value, and to determine the appropriate operating combination following the change in the tunnel process characteristics over time even if the characteristics change over time. The present invention relates to a tunnel ventilation control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、道路トンネルでは、自動車の
排気ガスによってトンネル内が汚染されるため、全長の
長いトンネルや交通量の多いトンネルでは、汚染濃度を
許容値以下に維持するために機械換気が行なわれてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in road tunnels, the exhaust gas from automobiles contaminates the inside of tunnels. Therefore, in long tunnels or tunnels with heavy traffic, mechanical ventilation is required to maintain the pollution concentration below an allowable value. Is being done.

【0003】一方、近年の道路網、特に高速道路網の整
備に伴ない、多くの長大トンネルが建設されている。こ
の長大トンネルにおいては、設置されている換気機の容
量が大きく、また設置台数も多いため、全台数を常に運
転していたのでは、所要電力が多大なものとなってしま
う。従って、所要電力の少ない経済的な換気を行なうた
めには、換気負荷に応じて必要な換気機だけを運転する
ように、適切な運転組合せを決定する必要がある。
On the other hand, many long tunnels have been constructed with the recent improvement of the road network, particularly the expressway network. In this long tunnel, the capacity of the installed ventilator is large and the number of installed ventilators is large. Therefore, if all the units are constantly operated, the required power becomes enormous. Therefore, in order to perform economical ventilation that requires less power, it is necessary to determine an appropriate operation combination so that only the necessary ventilator is operated according to the ventilation load.

【0004】従来、この換気機の運転組合せの決定方法
としては、例えば交通量レベルに対応した何種類かの運
転組合せパターンを、ミニコンピュータやマイクロコン
ピュータにテーブルの形で記憶しておく方法や、プロセ
スの数学モデルに基づいて、数理計画法で運転組合せを
決定する方法等が提案されている。
Conventionally, as a method of determining the operation combination of the ventilator, for example, a method of storing several types of operation combination patterns corresponding to traffic levels in a minicomputer or a microcomputer in the form of a table, A method of determining a driving combination by mathematical programming based on a mathematical model of a process has been proposed.

【0005】しかしながら、前者のテーブル記憶方式で
は、短時間に組合せ決定が行なえるという利点はあるも
のの、3変数以上の複数の要因を考慮することが難し
く、きめ細かな対応ができない。従って、必要以上に換
気機を運転したり、逆に運転台数が少なく汚染濃度の悪
化を招くというような、実状にそぐわない運転組合せが
選択される場合がある。
[0005] However, the former table storage method has an advantage that a combination can be determined in a short time, but it is difficult to consider a plurality of factors of three or more variables, and it is not possible to take detailed measures. Therefore, an operation combination that does not fit the actual situation may be selected such that the ventilator is operated more than necessary, or conversely, the number of operated units is small and the pollution concentration is deteriorated.

【0006】一方、後者の数理計画法を使用する場合に
は、組合せ最適化問題を解く必要があるため、換気機の
設置台数が多い場合には組合せの数も多くなり、計算時
間が非常に長くなってしまうという問題がある。
On the other hand, when the latter mathematical programming method is used, it is necessary to solve the combination optimization problem. Therefore, when the number of ventilators is large, the number of combinations is large, and the calculation time is very long. There is a problem that it becomes longer.

【0007】また、数理計画法では、プロセスモデルを
使用するが、トンネルの場合には汚染濃度プロセスが分
布定数系で複雑なために、精度の高いプロセスモデルを
作成することが困難である。
In the mathematical programming method, a process model is used. However, in the case of a tunnel, it is difficult to create a highly accurate process model because the contamination concentration process is a distributed constant system and complicated.

【0008】さらに、上記の両方式とも、トンネルプロ
セス特性の経年変化に対処することができない。すなわ
ち、運転開始当初は良好な運転組合せ結果が得られてい
ても、運用開始後、長期間が経過すると交通量条件やプ
ロセス特性が変化して、適切な結果が得られなくなって
しまうのである。
Further, neither of the above methods can cope with aging of the tunnel process characteristics. That is, even if a good driving combination result is obtained at the beginning of operation, traffic conditions and process characteristics change over a long period of time after the operation starts, so that an appropriate result cannot be obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
換気機運転組合せ決定方法によるトンネル換気において
は、汚染濃度を許容値以下に維持するのに必要な換気機
の運転組合せを決定するのに長い時間がかかり、またト
ンネルプロセス特性の経年変化に対して、その特性変化
に追随して適切な運転組合せを決定することができない
という問題があった。
As described above, in the tunnel ventilation by the conventional method of determining the operation combination of the ventilator, the operation combination of the ventilator necessary to maintain the concentration of the contamination below the allowable value is determined. However, there is a problem that it takes a long time, and it is not possible to determine an appropriate operation combination following changes in the characteristics of the tunnel process over time.

【0010】本発明の目的は、汚染濃度を許容値以下に
維持するのに必要な換気機の運転組合せを短時間に決定
することができ、しかもトンネルプロセス特性の経年変
化に対しても、その特性変化に追随して適切な運転組合
せ決定を実行することが可能な極めて信頼性の高いトン
ネル換気制御装置を提供することにある。
[0010] It is an object of the present invention to be able to determine in a short time the operating combination of the ventilator required to maintain the pollution concentration below the permissible value, and to prevent the aging of the tunnel process characteristics. An object of the present invention is to provide an extremely reliable tunnel ventilation control device capable of executing an appropriate operation combination determination following a characteristic change.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、トンネル内に設置された複数の換気機を
操作して、トンネル内の汚染濃度を許容値以下に維持す
るトンネル換気制御装置において、トンネルを通過する
交通量を計測する交通量計測手段と、交通量計測手段か
らの計測値を保存しておく交通量データ記憶手段と、交
通量データ記憶手段に保存されているデータに基づい
て、トンネルを通過する交通量を予測する交通量予測手
段と、交通量予測手段により予測された交通量を入力
し、換気機の運転組合せパターンをニューラルネットワ
ークにより決定する換気機運転組合せ決定手段と、交通
量予測手段により予測された交通量と、換気機運転組合
せ決定手段により決定された換気機の運転組合せパター
ンとに基づいて、トンネル内の汚染濃度を許容値以下に
維持するのに必要な各換気機の風量を演算する換気量配
分手段と、換気機の運転実績を保存しておくための換気
機運転実績記憶手段と、トンネル内に設置されている汚
染濃度計からの計測値を保存しておくための汚染濃度記
憶手段と、交通量データ記憶手段に保存されている交通
量計測データと、換気機運転実績記憶手段に保存されて
いる換気機運転組合せの実績パターンと、汚染濃度記憶
手段に保存されている汚染濃度データとに基づいて、換
気機運転組合せ決定手段に使用されるニューラルネット
ワークの学習を行なうための教示データを作成する教示
データ作成手段と、教示データ作成手段により作成され
た教示データに基づいて、ニューラルネットワークのパ
ラメータを学習するニューラルネットワーク学習手段と
を備えて構成している。ここで、特に上記換気量配分手
段により演算された配分換気量に基づいて、換気機の運
転組合せを切り替える運転組合せ切替手段を付加してい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention is directed to a tunnel ventilation system for operating a plurality of ventilators installed in a tunnel to maintain the concentration of contamination in the tunnel below an allowable value. In the control device, a traffic volume measuring means for measuring a traffic volume passing through the tunnel, a traffic volume data storing device for storing a measured value from the traffic volume measuring device, and a data stored in the traffic volume data storing device. Based on the traffic volume prediction means for predicting the traffic volume passing through the tunnel, and the traffic volume predicted by the traffic volume prediction means, and a ventilator operation combination determination for determining a ventilation system operation combination pattern by a neural network Based on the means, the traffic volume predicted by the traffic volume prediction means, and the ventilator operation combination pattern determined by the ventilator operation combination determination means. Ventilation means for calculating the air volume of each ventilator necessary to maintain the contamination concentration in the ventilator below the allowable value, and ventilator operation result storage means for storing the operation results of the ventilator, Pollution concentration storage means for storing the measured values from the pollution concentration meter installed in the tunnel, traffic flow measurement data stored in the traffic flow data storage means, and ventilator operation results storage means Teaching data for learning the neural network used in the ventilator operation combination determining means based on the stored actual pattern of the ventilator operation combination and the contamination concentration data stored in the contamination concentration storage means And a neural network for learning the parameters of the neural network based on the teaching data created by the teaching data creating means. It is constituted by a click learning means. Here, an operation combination switching means for switching the operation combination of the ventilator based on the distributed ventilation volume calculated by the ventilation volume distribution means is added.

【0012】[0012]

【作用】従って、本発明のトンネル換気制御装置におい
ては、交通量計測手段で計測された交通量は、交通量デ
ータ記憶手段に送られて保存される。また、交通量予測
手段では、交通量データ記憶手段に保存されているデー
タを基に、数十分先までの平均交通量が予測される。さ
らに、換気機運転組合せ決定手段では、交通量予測手段
で予測された交通量を入力し、ニューラルネットワーク
を用いて換気機の運転組合せパターンが決定される。
Therefore, in the tunnel ventilation control device of the present invention, the traffic volume measured by the traffic volume measuring device is sent to the traffic volume data storage device and stored. Further, the traffic volume prediction means predicts an average traffic volume up to several tens of minutes based on data stored in the traffic volume data storage means. Further, in the ventilator operation combination determination means, the traffic volume predicted by the traffic volume prediction means is input, and the operation combination pattern of the ventilator is determined using the neural network.

【0013】一方、換気量配分手段では、交通量予測手
段で予測された交通量と換気機運転組合せ決定手段で決
定された運転組合せパターンとに基づき、汚染濃度が許
容値以下でかつ換気機の所要電力が最小となるように各
換気機の風量が演算される。また、必要に応じて、運転
組合せ切替手段では、換気量配分手段による配分結果に
基づいて、換気機の運転組合せが実際に切り替えられ
る。
On the other hand, in the ventilation amount distribution means, based on the traffic volume predicted by the traffic volume prediction means and the operation combination pattern determined by the ventilator operation combination determination means, the pollutant concentration is equal to or less than an allowable value and The air volume of each ventilator is calculated so that the required power is minimized. In addition, as needed, the operation combination switching means actually switches the operation combination of the ventilator based on the distribution result by the ventilation amount distribution means.

【0014】一方、換気機運転実績記憶手段では、換気
機運転パターンの実績値が保存され、また汚染濃度記憶
手段では、トンネル内に設置されている汚染濃度計から
の計測値が保存される。そして、教示データ作成手段で
は、交通量データ記憶手段に記憶されている交通量計測
データと、換気機運転実績記憶手段に記憶されている換
気機の実績運転パターンと、汚染濃度記憶手段に記憶さ
れている汚染濃度データとに基づき、換気機運転組合せ
決定手段に使用されているニューラルネットワークの学
習を行なうための教示データが作成される。さらに、ニ
ューラルネツトワーク学習手段では、教示データ作成手
段で作成された教示データを使って、上記ニューラルネ
ットワークのパラメータが学習される。
On the other hand, the ventilator operation result storage means stores the actual value of the ventilator operation pattern, and the pollution concentration storage means stores the measurement value from the pollution concentration meter installed in the tunnel. Then, in the teaching data creating means, the traffic flow measurement data stored in the traffic data storage means, the actual operation pattern of the ventilator stored in the ventilator operation result storage means, and the traffic concentration data stored in the pollution concentration storage means. Based on the pollutant concentration data, teaching data for learning the neural network used in the ventilator operation combination determination means is created. Further, the neural network learning means learns the parameters of the neural network by using the teaching data created by the teaching data creating means.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て詳細に説明する。図2は、本発明によるトンネル換気
制御装置を適用した道路トンネルの構成と換気設備構成
の概略を示す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a road tunnel and a configuration of ventilation equipment to which the tunnel ventilation control device according to the present invention is applied.

【0016】図2において、道路トンネル1は対面交通
で、坑口1a側から坑口1b側、および坑口1b側から
坑口1a側の両方向に車の流れがある。また、換気風
は、坑口1aから坑口1bの方向に流れている。
In FIG. 2, a road tunnel 1 is a face-to-face traffic, and vehicles flow in both directions from the wellhead 1a to the wellhead 1b and from the wellhead 1b to the wellhead 1a. The ventilation wind is flowing from the wellhead 1a to the wellhead 1b.

【0017】一方、換気機としては、電気集塵機2,
3、立坑4に設置された排風機5と送風機6、さらに道
路トンネル1の天井部に設置されたジェットファン13
がある。電気集塵機2,3は、煤煙を除去するための装
置である。また、排風機5は、道路トンネル1内の汚染
された空気を、立坑4の排風機側ダクトを通して道路ト
ンネル1外に放出するための装置である。さらに、送風
機6は、道路トンネル1外の空気を、立坑4の送風機側
ダクトを通して道路トンネル1内に送り込むための装置
である。さらにまた、ジェットファン13は、換気風を
坑口1a側から坑口1b側に流すための装置である。
On the other hand, as the ventilator, an electric dust collector 2,
3. The exhaust fan 5 and the blower 6 installed in the shaft 4, and the jet fan 13 installed in the ceiling of the road tunnel 1.
There is. The electric dust collectors 2 and 3 are devices for removing soot. The exhaust fan 5 is a device for discharging the polluted air in the road tunnel 1 to the outside of the road tunnel 1 through the exhaust-side duct of the shaft 4. Further, the blower 6 is a device for sending the air outside the road tunnel 1 into the road tunnel 1 through the blower-side duct of the shaft 4. Furthermore, the jet fan 13 is a device for flowing ventilation wind from the wellhead 1a side to the wellhead 1b side.

【0018】一方、交通量計測器7は、坑口1aから坑
口1b側に走行する交通量を計測し、交通量計測器8
は、その逆方向の交通量を計測するものである。なお、
交通量は、大型車、小型車別に計測される。また、道路
トンネル1内の視界の程度は、煙霧透過率計(以下、V
I計と称する)9〜12により計測される。そして、交
通量計測器7とVI計9〜12の計測値、および換気機
の運転風量実績値を、全て換気制御装置16に入力して
いる。
On the other hand, the traffic volume measuring device 7 measures the traffic volume traveling from the wellhead 1a to the wellhead 1b, and
Measures the traffic volume in the opposite direction. In addition,
Traffic volume is measured for large vehicles and small vehicles. The degree of visibility in the road tunnel 1 is determined by a fume transmittance meter (hereinafter, V
(Referred to as an I meter) 9 to 12. Then, the measured values of the traffic flow meter 7 and the VI meters 9 to 12 and the actual value of the operating airflow of the ventilator are all input to the ventilation control device 16.

【0019】また、換気制御装置16は、入力された情
報を基に、煙霧透過率(以下、VI値と称する)を設定
された範囲内に維持するように、電気集塵器2,3、排
風機5、送風機6の風量、およびジェットファン13の
運転台数を操作するものである。なお、VI値は、道路
トンネル1内の視界の程度を表わす指標であり、通常1
00m区間内の光の透過率で表わされる。そして、この
VI値が100%に近いほど煤煙濃度が低く、VI値が
0%に近いほど煤煙濃度が高くなり視界も低下する。本
実施例では、このVI値の制御を行なうものである。
Further, based on the input information, the ventilation control device 16 controls the electric precipitators 2, 3, and 3 so as to maintain the fume transmittance (hereinafter referred to as VI value) within a set range. It controls the air volume of the blower 5 and the blower 6 and the number of operating jet fans 13. The VI value is an index indicating the degree of visibility in the road tunnel 1, and is usually 1
It is represented by the transmittance of light within the 00m section. The smoke density is lower as the VI value is closer to 100%, and the smoke density is higher and the visibility is lower as the VI value is closer to 0%. In this embodiment, this VI value is controlled.

【0020】図1は、図2における換気制御装置16の
詳細な構成例を示す機能ブロック図である。なお、図1
では、上記図2で複数台あった交通量計測器7,8、気
圧計、換気機(電気集塵機2,3、排風機5、送風機
6)、VI計9〜12を、それぞれ交通量計測器17、
気圧計18、換気機23、汚染濃度計32のボックスに
まとめて表現している。図1において、交通量データ記
憶手段24は、上記交通量計測器17からの計測値を、
過去1ヵ月分の交通量データとして保存するためのもの
である。また、気圧データ記憶手段25は、気圧計18
からの計測値を、1ヵ月分の気圧データとして保存する
ためのものである。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a detailed configuration example of the ventilation control device 16 in FIG. FIG.
In FIG. 2, a plurality of traffic flow meters 7, 8, a barometer, a ventilator (electric dust collectors 2, 3, a blower 5, a blower 6), and VI meters 9 to 12 are respectively provided. 17,
The barometer 18, the ventilator 23, and the pollution concentration meter 32 are collectively expressed in boxes. In FIG. 1, the traffic data storage means 24 stores the measured value from the traffic
This is for saving as traffic data for the past month. The barometric pressure data storage means 25 stores the barometer 18
This is for storing the measured value from as atmospheric pressure data for one month.

【0021】さらに、交通量予測手段19では、交通量
データ記憶手段24に保存されているデータに基づい
て、道路トンネル1を通過する数十分先までの平均交通
量を大型車、小型車別に予測するものである。
Furthermore, the traffic volume prediction means 19 predicts the average traffic volume up to several tens of minutes passing through the road tunnel 1 for each of the large and small vehicles based on the data stored in the traffic data storage unit 24. Is what you do.

【0022】一方、換気機運転組合せ決定手段20は、
交通量予測手段19により予測された交通量と気圧計1
8からの計測値を入力し、ニューラルネットワークを用
いて換気機の運転組合せパターン(運転停止の組合せ)
を決定するものである。
On the other hand, the ventilator operation combination determination means 20
Traffic volume and barometer 1 predicted by traffic volume prediction means 19
Input the measured value from 8 and use the neural network to set the operation combination pattern of the ventilator (combination of operation stop)
Is determined.

【0023】また、換気量配分手段21は、交通量予測
手段により予測された交通量と、気圧計18からの計測
値と、換気機運転組合せ決定手段20により決定された
換気機の運転組合せパターンとに基づいて、道路トンネ
ル1内の汚染濃度を許容値以下に維持し、かつ換気機の
所要電力を最小とするのに必要な各換気機の風量を演算
するものである。
Further, the ventilation volume distribution means 21 calculates the traffic volume predicted by the traffic volume prediction means, the measured value from the barometer 18, and the ventilator operation combination pattern determined by the ventilator operation combination determination means 20. Based on the above, the air flow of each ventilator required to maintain the concentration of contamination in the road tunnel 1 below the allowable value and to minimize the required power of the ventilator is calculated.

【0024】さらに、運転組合せ切替手段22は、換気
量配分手段21による配分換気量に基づいて、換気機2
3の運転組合せを実際に切り替えるものである。この換
気機23には、図2に示した電気集塵器2,3、排風機
4、送風機5が含まれる。一方、換気機運転実績記憶手
段30は、換気機23の運転パターンの実績値を1ヵ月
分保存しておくためのものである。また、汚染濃度デー
タ記憶手段29は、道路トンネル1内に設置されている
汚染濃度計からの計測値を、同様に1ヵ月分保存してお
くためのものである。
Further, the operation combination switching means 22 determines whether the ventilator 2
The three driving combinations are actually switched. The ventilator 23 includes the electric precipitators 2 and 3, the exhaust fan 4, and the blower 5 shown in FIG. On the other hand, the ventilator operation result storage means 30 is for storing the actual value of the operation pattern of the ventilator 23 for one month. In addition, the pollution concentration data storage means 29 is for storing the measurement values from the pollution concentration meter installed in the road tunnel 1 for one month in the same manner.

【0025】さらに、教示データ作成手段は、交通量デ
ータ記憶手段24に記憶されている交通量計測データ
と、気圧データ記憶手段25に記憶されている気圧計計
測データと、汚染濃度記憶手段29に記憶されている汚
染濃度データと、換気機運転実績記憶手段30に記憶さ
れている換気機23の実績運転パターンとに基づいて、
換気機運転組合せ決定手段20に使用されているニュー
ラルネットワークの学習を行なうための教示データを作
成するものである。
Further, the teaching data creating means stores the traffic volume measurement data stored in the traffic volume data storage unit 24, the barometer data stored in the barometric pressure data storage unit 25, and the pollution concentration storage unit 29. Based on the stored pollution concentration data and the actual operation pattern of the ventilator 23 stored in the ventilator operation result storage means 30,
This is to create teaching data for learning the neural network used in the ventilator operation combination determination means 20.

【0026】さらにまた、ニューラルネットワーク学習
手段31は、教示データ作成手段により作成された教示
データに基づいて、上記ニューラルネットワークのパラ
メータ(重み係数)を学習するものである。次に、以上
のように構成した本実施例のトンネル換気制御装置の作
用について説明する。
Further, the neural network learning means 31 learns the parameters (weight coefficients) of the neural network based on the teaching data created by the teaching data creating means. Next, the operation of the tunnel ventilation control device of the present embodiment configured as described above will be described.

【0027】図1において、交通量計測器17では、ト
ンネルを通過する車が大型車、小型車別に検出され、通
過台数の5分間積算値が交通量記憶手段24に送られ
る。この交通量記憶手段24では、5分間積算値がさら
に1時間分積算され、時間交通量[台/h]として過去
1ヶ月分が記憶される。また、交通量予測の基本パター
ンとするために、1時間単位で過去1ヶ月分の平均値も
計算される。この際、交通量の変動パターンは曜日等に
より異なるので、平均値の計算は、平日、休日前、休日
(日曜、祝祭日)、休日開けに分けて行なわれる。次
に、交通量予測手段19では、1時間周期で、この平均
値からの偏差が、下記の自己回帰モデルで予測される。
In FIG. 1, the traffic volume measuring device 17 detects vehicles passing through the tunnel for large vehicles and small vehicles, and sends the integrated value of the number of vehicles passing for 5 minutes to the traffic volume storage means 24. In this traffic volume storage means 24, the integrated value for 5 minutes is further integrated for one hour, and the past one month is stored as the hourly traffic volume [vehicle / h]. In addition, an average value for the past month is calculated in hourly units so as to be used as a basic pattern for traffic volume prediction. At this time, since the variation pattern of the traffic volume varies depending on the day of the week, the average value is calculated separately for weekdays, before holidays, holidays (Sunday and public holidays), and holidays. Next, the traffic volume prediction means 19 predicts a deviation from this average value in an hourly cycle using the following autoregressive model.

【0028】 ΔNYk+1 =A0 ・ΔNk +A1 ・ΔNk-1 +A2 ・ΔNk-2 …(1) ΔNk =Nk −NHk …(2) A0 〜A2 :係数 ΔNk :k回目における実測交通量の平均値からの
偏差[台/h] Nk :k回目の実測交通量[台/h] NHk :平均交通量[台/h] ΔNYk+1 :1時間先の偏差予測値[台/h]
ΔNY k + 1 = A 0 · ΔN k + A 1 · ΔN k-1 + A 2 · ΔN k-2 (1) ΔN k = N k -NH k (2) A 0 to A 2 : coefficient ΔN k : deviation from the average value of the actually measured traffic volume at the k-th time [vehicle / h] N k : actual measured traffic volume at the k-th time [vehicle / h] NH k : average traffic volume [vehicle / h] ΔNY k + 1 : Deviation forecast value one hour ahead [vehicle / h]

【0029】従って、1時間先の予測交通量NY
k+1 [台/h]は、次式で計算される。 NYk+1 =NYk+1 +ΔNYk+1 …(3)
Therefore, the predicted traffic volume NY one hour ahead
k + 1 [unit / h] is calculated by the following equation. NY k + 1 = NY k + 1 + ΔNY k + 1 (3)

【0030】なお、予測は、大型車と小型車が、上り下
り別々に行なわれる。また、自己回帰モデルの係数A0
〜A2 は、カルマンフィルタにより逐次推定が行なわれ
る。このカルマンフィルタによる自己回帰モデルの逐次
推定方法は、既に“特願昭63−58234号”に記載
されているので、ここではその説明を省略する。
It should be noted that the prediction is made separately for a large car and a small car, going up and down. Also, the coefficient A 0 of the autoregressive model
To A 2, the sequential estimation is performed by the Kalman filter. The method of successively estimating the autoregressive model using the Kalman filter has already been described in Japanese Patent Application No. 63-58234, and will not be described here.

【0031】次に、換気機運転組合せ決定手段20は、
図3に示すような3層のニューラルネットワークから構
成されている。このニューラルネットワークへの入力デ
ータとしては、上り交通量x1 、上り大型車混入率
2 、下り交通量x3 、下り大型車混入率x4 と、両坑
口間気圧差x5 である。両坑口間気圧差は、図2に示し
た気圧計14および15で計測された気圧の差である。
ただし、これらの入力データは、次のように正規化され
た値とする。
Next, the ventilator operation combination determination means 20
It is composed of a three-layer neural network as shown in FIG. The input data to the neural network are the up traffic volume x 1 , the up traffic large vehicle mixing ratio x 2 , the down traffic volume x 3 , the down traffic large vehicle mixing ratio x 4, and the pressure difference between both pits x 5 . The pressure difference between the two wells is the difference between the pressures measured by the barometers 14 and 15 shown in FIG.
However, these input data are normalized values as follows.

【0032】 x1 =上り交通量予測値/上り交通量最大値 …(4) x2 =上り大型車台数予測値/上り交通量予測値 …(5) x3 =下り交通量予測値/下り交通量最大値 …(6) x4 =下り大型車台数予測値/下り交通量予測値 …(7) x5 =(計測気圧差−最小気圧差)/(最大気圧差−最小気圧差)…(8)X 1 = upward traffic volume predicted value / upstream traffic volume maximum value (4) x 2 = upward large vehicle number predicted value / upstream traffic volume predicted value (5) x 3 = downward traffic volume predicted value / downstream traffic maximum value ... (6) x 4 = downlink large vehicle number predicted value / downlink traffic amount prediction value ... (7) x 5 = (measured pressure difference - the minimum air pressure difference) / (maximum pressure difference - the minimum air pressure difference) ... (8)

【0033】そして、換気機運転組合せ決定手段20で
は、機器容量の大きい電気集塵機(2台)と立坑の送・
排風機の運転組合せが決定される。なお、立坑の送風機
と排風機は、一方だけが運転されることはないものとす
る。従って、換気機の運転組合せパターンとしては、図
4に示すように8通りがある。機器容量が小さく比較的
容易に起動停止を行なうことのできるジェットファン
は、フィードバック制御で運転台数の増減を行なうもの
として、この換気機運転組合せ決定手段20で決定する
組合せパターンには、ジェットファンを含めていない。
なお、フィードバック制御に関しては、本発明の範囲外
のためその内容の説明を省略するが、その方法として
は、PID(比例、積分、微分)制御やファジィ制御が
ある。
Then, the ventilator operation combination determination means 20 includes an electric dust collector (two units) having a large equipment capacity and
The operation combination of the exhaust fan is determined. It is assumed that only one of the shaft blower and the exhaust fan is not operated. Therefore, there are eight types of operation combination patterns of the ventilator as shown in FIG. A jet fan having a small device capacity and capable of starting and stopping relatively easily is assumed to increase or decrease the number of operating units by feedback control, and the combination pattern determined by the ventilator operation combination determining means 20 includes a jet fan. Not included.
Since the feedback control is out of the scope of the present invention, the description thereof is omitted, but the method includes PID (proportional, integral, differential) control and fuzzy control.

【0034】図3に示すニューラルネットワークの出力
k (k=1…8)がとる値の範囲は、0〜1である。
本実施例では、この8個の出力の中で、値が最も大きい
(1に近い)変数に対応した運転パターンが選択され、
運転組合せが決定される。例えば、z3 の値が一番大き
ければ、運転パターン番号は3となり、立坑の送・排風
機だけの運転となる。ニューラルネットワークの出力層
の出力zk は、以下のようにして計算される。まず、中
間層の出力yj が、次式で計算される。 yj =fj (uj ) (j=1,…,n) …(9)
The range of values taken by the output z k (k = 1... 8) of the neural network shown in FIG.
In this embodiment, an operation pattern corresponding to the variable having the largest value (close to 1) is selected from the eight outputs.
The driving combination is determined. For example, larger values of z 3 is the most, operation pattern number is 3, and becomes the operation of only transmitting and exhauster of the vertical shaft. The output z k of the output layer of the neural network is calculated as follows. First, the output y j of the hidden layer is calculated by the following equation. y j = f j (u j ) (j = 1,..., n) (9)

【0035】[0035]

【数1】 (Equation 1)

【0036】ここで、yj :中間層の出力 wji:入力層第iニューロンと中間層第jニューロン間
の重み係数 xi :入力層第iニューロン出力(入力層は入力と出力
が同じ) f :ニューロンの入出力特性を表わす関数 である。次に、中間層の場合と同様にして、出力層の出
力zk が、下記のようにして計算される。 zk =fk (uk ) (k=1,…,p) …(11)
Here, y j : output of the hidden layer w ji : weighting factor between the i-th neuron of the input layer and the j-th neuron of the hidden layer x i : output of the i-th neuron of the input layer (the input and the output of the input layer are the same) f: a function representing the input / output characteristics of the neuron. Next, similarly to the case of the intermediate layer, the output z k of the output layer is calculated as follows. z k = f k (u k ) (k = 1,..., p) (11)

【0037】[0037]

【数2】 (Equation 2)

【0038】ここで、zk :出力層の出力 wkj:中間層第kニューロンと出力層第kニューロン間
の重み係数 である。また、関数fとしては、例えば下式のようなシ
グモイド関数が使用される。 f(u)=1/(1+e-u) …(13)
Here, z k : output of the output layer w kj : weight coefficient between the k-th neuron of the intermediate layer and the k-th neuron of the output layer. As the function f, for example, a sigmoid function such as the following equation is used. f (u) = 1 / (1 + e -u ) (13)

【0039】ニューラルネットワークの中の重み係数
は、実運用を通して後述するニューラルネットワーク学
習手段31において学習されるが、最初はなんらかの方
法で値を設定しておく必要がある。この場合、例えば次
のような方法が考えられる。
The weighting factors in the neural network are learned by the neural network learning means 31, which will be described later, through actual operation. At first, it is necessary to set a value by some method. In this case, for example, the following method is conceivable.

【0040】まず、前述したような数理計画法を用い
て、入力データX=(X1 ,…,X5)に対する望まし
い出力T=(T1 ,…,T8 )が計算される。そして、
この求められた複数のXとTのペアを教示データとし
て、バックプロパゲーションにより重み係数wが求めら
れる。この重み係数が求められていれば、ニューラルネ
ットワークの出力は(9)〜(12)式を計算するだけ
であり、非常に短時間に運転組合せの決定ができる。
First, the desired output T = (T 1 ,..., T 8 ) with respect to the input data X = (X 1 ,..., X 5 ) is calculated using the mathematical programming as described above. And
The weight coefficient w is obtained by back propagation using the obtained plural pairs of X and T as teaching data. If this weighting factor has been obtained, the output of the neural network simply calculates equations (9) to (12), and the driving combination can be determined in a very short time.

【0041】次に、重み係数を学習するためのバックプ
ロパゲーションの方法について説明する。なお、ここで
は、出力層における誤差関数を(14)式のように定義
しておく。
Next, a back propagation method for learning a weight coefficient will be described. Here, the error function in the output layer is defined as in equation (14).

【0042】[0042]

【数3】 (Equation 3)

【0043】ここで、Zk :出力層第kニューロンの出
力 Tk :出力層第kニューロンに対する教示データ(望ま
しい値) である。バックプロパゲーションは、この誤差関数が最
小値に近づくように重み係数を修正していく方法であ
り、重み係数の修正値Δwkj,Δwjiは、次式で計算さ
れる。
Here, Z k : output of the k-th neuron in the output layer T k : teaching data (desired value) for the k-th neuron in the output layer. Backpropagation is a method of correcting the weight coefficient so that the error function approaches the minimum value. The correction values Δw kj and Δw ji of the weight coefficient are calculated by the following equations.

【0044】[0044]

【数4】 (Equation 4)

【0045】上式において、εは1回の修正の大きさを
決めるパラメータである。(15)式と(16)式の偏
微分項を展開して整理すると、重み係数の修正量は、次
のようになる。
In the above equation, ε is a parameter that determines the magnitude of one correction. When the partial differential terms of Expressions (15) and (16) are expanded and arranged, the amount of correction of the weight coefficient is as follows.

【0046】 Δwkj=−ε・δk ・yj …(17) Δwji=−ε・δj ・xi …(18)Δw kj = −ε · δ k · y j (17) Δw ji = −ε · δ j · x i (18)

【0047】[0047]

【数5】 また、学習の際の振動を抑え、学習の収束を早めるため
に、(17),(18)式の代わりに、次式を用いる方
法も有効である。
(Equation 5) Further, in order to suppress the oscillation at the time of learning and accelerate the convergence of the learning, a method using the following expression instead of the expressions (17) and (18) is also effective.

【0048】 Δwkj(t) =−ε・δk ・yj +α・Δwkj(t−1) …(21) Δwji(t) =−ε・δj ・xi +α・Δwji(t−1) …(22) (0<α<1)[0048] Δw kj (t) = -ε · δ k · y j + α · Δw kj (t-1) ... (21) Δw ji (t) = -ε · δ j · x i + α · Δw ji (t −1)… (22) (0 <α <1)

【0049】ここで、αは学習を安定させるためのパラ
メータであり、tは学習の回数を表わす。なお、ニュー
ラルネットワークおよびバックプロパゲーションの詳細
については、例えば下記の文献等に記載されている。
「中野馨編著:「ニューロンコンピュータの基礎」、コ
ロナ社(1980)」
Here, α is a parameter for stabilizing learning, and t represents the number of times of learning. The details of the neural network and the back propagation are described in, for example, the following documents.
"Edited by Kaoru Nakano:" Basics of Neuron Computer ", Corona Publishing (1980)"

【0050】次に、換気量配分手段21では、交通量予
測手段19で予測された交通量と、気圧計18からの計
測値と、換気機運転組合せ決定手段20で決定された換
気機の運転停止組合せとを基に、運転する換気機の風量
が演算される。本実施例の換気機としては、電気集塵機
2台と、立坑の送・排風機である。換気機の風量を求め
る際には、汚染濃度の上限制約や換気機風量の上下限制
約等の制約条件を満足し、かつ換気機の総所要電力が最
小となるように、非線形計画法が使用される。ここで
は、次のように非線形計画問題が定式化される。
Next, in the ventilation volume distribution means 21, the traffic volume predicted by the traffic volume prediction device 19, the measured value from the barometer 18, and the operation of the ventilator determined by the ventilator operation combination determination device 20. The air volume of the operating ventilator is calculated based on the stop combination. As the ventilators of the present embodiment, there are two electric precipitators and a blower and a blower of a shaft. When calculating the airflow of the ventilator, a nonlinear programming method is used to satisfy the constraints such as the upper limit of the concentration of pollution and the upper and lower limits of the airflow of the ventilator and the minimum power requirement of the ventilator. Is done. Here, the nonlinear programming problem is formulated as follows.

【0051】(1)変数 X1 :第1集塵機風量 [m3 /sec] X2 :第2集塵機風量 [m3 /sec] X3 :排風機風量 [m3 /sec] X4 :送風機風量 [m3 /sec] X5 :立坑より坑口1a側の車道風量[m3 /sec] X6 :立坑より坑口1b側の車道風量[m3 /sec] X7 :ジェットファンの運転台数 [台](1) Variables X 1 : Air volume of the first dust collector [m 3 / sec] X 2 : Air volume of the second dust collector [m 3 / sec] X 3 : Air volume of the exhaust air [m 3 / sec] X 4 : Air volume of the air blower [m 3 / sec] X 5 : roadway air volume wellhead 1a side of the shafts [m 3 / sec] X 6 : wellhead 1b side of the roadway airflow than shafts [m 3 / sec] X 7 : number of operating a jet fan [units ]

【0052】(2)目的関数 F=W1 (X1 )+W2 (X2 )+W3 (X3 ) +W4 (X4 )+W5 (X7 )→最小化 …(23) W1 :第1集塵機の所要電力を求める関数 [kw] W2 :第2集塵機の所要電力を求める関数 [kw] W3 :排風機の所要電力を求める関数 [kw] w4 :送風機の所要電力を求める関数 [kw] w5 :ジェットファンの所要電力を求める関数[kw](2) Objective function F = W 1 (X 1 ) + W 2 (X 2 ) + W 3 (X 3 ) + W 4 (X 4 ) + W 5 (X 7 ) → Minimization (23) W 1 : Function for finding the required power of the first dust collector [kw] W 2 : Function for finding the required power of the second dust collector [kw] W 3 : Function for finding the required power of the exhaust fan [kw] w 4 : Finding the required power of the blower function [kw] w 5: function for obtaining the required power of the jet fan [kw]

【0053】(3)不等式制約条件 集塵機風量上下限制約 QC1MIN ≦X1 ≦QC1MAX …(24) QC2MIN ≦X2 ≦QC2MAX …(25) QC1MIN :第1集塵機最小風量[m3 /sec] QC2MIN :第2集塵機最小風量[m3 /sec] QC1MAX :第1集塵機最大風量[m3 /sec] QC2MAX :第2集塵機最大風量[m3 /sec](3) Inequalities constraint conditions Upper and lower limit of dust collector air volume Q C1MIN ≦ X 1 ≦ Q C1MAX (24) Q C2MIN ≦ X 2 ≦ Q C2MAX (25) Q C1MIN : Minimum air volume of the first dust collector [m 3 / sec] QC2MIN : Minimum air volume of the second dust collector [m 3 / sec] QC1MAX : Maximum air volume of the first dust collector [m 3 / sec] Q C2MAX: second collector maximum air volume [m 3 / sec]

【0054】 送・排風機風量上下限制約 QEMIN≦X3 ≦QEMAX …(26) QBMIN≦X4 ≦QBMAX …(27) QEMIN:排風機最小風量 [m3 /sec] QBMIN:送風機最小風量 [m3 /sec] QEMAX:排風機最大風量 [m3 /sec] QBMAX:送風機最大風量 [m3 /sec]The upper and lower limits of the air volume of the blower / discharger Q EMIN ≦ X 3 ≦ Q EMAX (26) Q BMIN ≦ X 4 ≦ Q BMAX (27) Q EMIN : Minimum air volume of the blower [m 3 / sec] Q BMIN : Minimum air volume of blower [m 3 / sec] Q EMAX : Maximum exhaust air volume [m 3 / sec] Q BMAX : Maximum air volume of blower [m 3 / sec]

【0055】 ジェットファン運転台数に対する制約 MJFMIN =X7 ≦NJFMAX …(28) MJFMIN :ジェットファン最小運転台数[台] NJFMAX :ジェットファン最大運転台数[台]Restrictions on the Number of Jet Fans Operating MJF MIN = X 7 ≦ NJF MAX (28) MJF MIN : Minimum Number of Jet Fans Operating [Unit] NJF MAX : Maximum Number of Jet Fans Operating [Unit]

【0056】 その他風量に対する制約 X1 ≦X5 …(29) X2 ≦X6 …(30) X3 ≦X5 …(31) X4 ≦X6 …(32)Other restrictions on air volume X 1 ≦ X 5 (29) X 2 ≦ X 6 (30) X 3 ≦ X 5 (31) X 4 ≦ X 6 (32)

【0057】 煤煙濃度制約 CVI1 (NL ,NS ,X5 ) ≦CVIMAX …(33) CVI2 (NL ,NS ,CVI1 ,X1 ,X5 ) ≦CVIMAX …(34) CVI3 (NL ,NS ,CVI2 ,X3 ,X4 ,X6 )≦CVIMAX …(35) CVI4 (NL ,NS ,CVI3 ,X2 ,X6 ) ≦CVIMAX …(36) CVIi :第iVI計設置地点の煤煙濃度[−] NL :大型車台数[台/h] NS :小型車台数[台/h] CVIMAX :煤煙濃度上限値[−] ここで、CVI1 〜CVI4 は関数である。また、VI値と
煤煙濃度の間には、次式のような関係がある。
[0057] Soot concentration constraint C VI1 (N L, N S , X 5) ≦ C VIMAX ... (33) C VI2 (N L, N S, C VI1, X 1, X 5) ≦ C VIMAX ... (34) C VI3 (N L, N S , C VI2, X 3, X 4, X 6) ≦ C VIMAX ... (35) C VI4 (N L, N S, C VI3, X 2, X 6) ≦ C VIMAX ... (36) C VIi: soot concentration of the iVI meter installation point [-] N L: large car number [units / h] N S : Number of small vehicles [vehicle / h] C VIMAX : upper limit of soot concentration [-] Here, C VI1 to C VI4 are functions. Further, there is a relationship as shown below between the VI value and the soot concentration.

【0058】 CVI=(−1/100)・ log10(VI/100) …(37) CVI:煤煙濃度[−] VI:VI値 [%] 従って、(37)式のVIにVI下限値[%]を代入す
ることにより、煤煙濃度上限値CVIMAX が算出される。
C VI = (− 1/100) · log 10 (VI / 100) (37) C VI : soot concentration [−] VI: VI value [%] Therefore, VI lower limit of VI in the expression (37) is obtained. By substituting the value [%], the soot concentration upper limit value C VIMAX is calculated.

【0059】(4)等式制約条件 圧力バランス ΔPt1+ΔPt2+ΔPm +ΔPr1+ΔPr2+ΔPc1+ΔPc2+ΔPB +ΔPJF=0 …(38) ΔPt1=f1(NL ,NS ,X5 ) …(39−1) ΔPt2=f2(NL ,NS ,X6 ) …(39−2) ΔPr1=f3(X5 ) …(39−3) ΔPr2=f4(X6 ) …(39−4) ΔPc1=f5(X1 ,X5 ) …(39−5) ΔPc2=f6(X2 ,X6 ) …(39−6) ΔPB =f7(X4 ,X6 ) …(39−7) ΔPJF=f8(X7 ) …(39−8) ΔPt1:立坑より坑口1a側の交通換気力[mmAq] ΔPt2:立坑より坑口1b側の交通換気力[mmAq] ΔPm :両坑口間気圧差 [mmAq] ΔPr1:立坑より坑口1a側の車道抵抗 [mmAq] ΔPr2:立坑より坑口1b側の車道抵抗 [mmAq] ΔPc1:第1集塵機の昇圧力 [mmAq] ΔPc2:第2集塵機の昇圧力 [mmAq] ΔPB :送風機の昇圧力 [mmAq] ΔPJF:ジェットファンの昇圧力 [mmAq] ここで、f1〜f8は関数である。[0059] (4) equality constraints pressure balance ΔP t1 + ΔP t2 + ΔP m + ΔP r1 + ΔP r2 + ΔP c1 + ΔP c2 + ΔP B + ΔP JF = 0 ... (38) ΔP t1 = f1 (N L, N S, X 5) ... (39-1) ΔP t2 = f2 (N L, N S, X 6) ... (39-2) ΔP r1 = f3 (X 5) ... (39-3) ΔP r2 = f4 (X 6) ... ( 39-4) ΔP c1 = f5 (X 1 , X 5 ) (39-5) ΔP c2 = f6 (X 2 , X 6 ) (39-6) ΔP B = f7 (X 4 , X 6 ) (39-7) ΔP JF = f8 ( X 7) ... (39-8) ΔP t1: traffic ventilation force wellhead 1a side of the shafts [mmAq] ΔP t2: traffic ventilation force wellhead 1b side of the shafts [mmAq] [Delta] P m: both wellhead between pressure difference [mmAq] ΔP r1: carriageway resistance wellhead 1a side of the shafts [mmAq] ΔP r2: carriageway resistance wellhead 1b side of the shafts [mmAq] [Delta] P c1 Boosting power of the first dust collector [mmAq] ΔP c2: boosting power of the second collector [mmAq] ΔP B: boosting power of the blower [mmAq] ΔP JF: boosting power of the jet fan [mmAq] Here, f1 to f8 function It is.

【0060】 風量バランス X5 −X3 +X4 =X6 …(40) 非線形計画法では、制約条件(24)〜(40)式を満
たしかつ目的関数(23)式を最小にする変数X1 〜X
7 が求められる。
Air volume balance X 5 −X 3 + X 4 = X 6 (40) In the nonlinear programming, the variable X 1 that satisfies the constraints (24) to (40) and minimizes the objective function (23) ~ X
7 is required.

【0061】尚、非線形計画法は一般に知られた手法で
あり、例えば下記の文献に記載されている。「今野、山
下:「非線形計画法」、日科技連(S53)」
The nonlinear programming is a generally known technique, and is described, for example, in the following literature. "Kono, Yamashita:" Nonlinear Programming ", Nikkagiren (S53)"

【0062】また、(33)〜(36)の煤煙濃度の計
算式や、(39−1)〜(39−8)の圧力の計算式は
下記の文献等に記載されている。「日本道路協会:「道
路トンネル技術基準(換気編)・同解説」、日本道路協
会(S60)」
The formulas for calculating the soot concentration in (33) to (36) and the formulas for calculating the pressure in (39-1) to (39-8) are described in the following documents. "Japan Road Association:" Road Tunnel Technical Standards (Ventilation) / Commentary ", Japan Road Association (S60)"

【0063】次に、運転組合せ切替手段22では、前記
の換気量配分手段21の演算結果(電気集塵機の運転風
量、排風機の運転風量、送風機の運転風量)に従い、各
換気機に対して運転風量指令出力し、運転組合せの切り
替えが実行される。
Next, the operation combination switching means 22 operates each of the ventilators in accordance with the calculation results of the ventilation amount distribution means 21 (the operation air amount of the electric dust collector, the operation air amount of the exhaust fan, and the operation air amount of the blower). The air flow command is output, and the operation combination is switched.

【0064】また、換気機の運転実績は、換気機実績デ
ータ記憶手段30に保存される。この保存されるデータ
は、各換気機の運転風量である。また、汚染濃度計から
の計測値は、汚染濃度データ記憶手段29に保存され
る。本実施例の場合には、VI計9〜12からの計測値
が保存される。
The operation results of the ventilator are stored in the ventilator result data storage means 30. This stored data is the operating air volume of each ventilator. Further, the measured value from the contamination concentration meter is stored in the contamination concentration data storage unit 29. In the case of the present embodiment, the measurement values from the VI meters 9 to 12 are stored.

【0065】一方、トンネルのプロセス特性が時間の経
過と共に変化する場合には、換気機運転組合せ決定手段
20で使用されているニューラルネットワークの重み係
数を固定にしたままだと、決定される運転組合せが実状
に合わなくなることがある。そこで、教示データ作成手
段27において、重み係数を学習するための教示データ
が作成される。
On the other hand, if the process characteristics of the tunnel change over time, if the weighting factor of the neural network used in the ventilator operation combination determination means 20 is fixed, the operation combination determined May not match the actual situation. Therefore, teaching data for learning the weight coefficient is created in the teaching data creating unit 27.

【0066】すなわち、教示データ作成手段27では、
交通量記憶手段24と気圧データ記憶手段25と汚染濃
度記憶手段29と換気機運転実績記憶手段30に記憶さ
れているデータを基に、前記ニューラルネットワークの
重み係数を学習するための教示データが作成される。こ
の教示データは、図3に示した入力変数(x1 〜x5
と出力変数(z1 〜z8 )をペアとして複数個作成され
る。教示データとは、ある入力デーダ与えられた時に、
それに対する望ましい出力値を示すものである。出力変
数z1 〜z8 は、運転パターンを選定するための変数で
あり、値が最も1に近い変数に対応した運転パターンが
選択される。従って、教示データにおける出力変数は、
1個のみ値が1で、他は全て0である。次に、教示デー
タの作成例について、図5を用いて説明する。
That is, in the teaching data creating means 27,
Based on data stored in the traffic volume storage unit 24, the atmospheric pressure data storage unit 25, the pollution concentration storage unit 29, and the ventilator operation result storage unit 30, teaching data for learning the weighting factor of the neural network is created. Is done. The teaching data, the input variables shown in FIG. 3 (x 1 ~x 5)
Plurality created output variables (z 1 ~z 8) as a pair and. Teaching data means that when given input data,
It shows the desired output value. The output variables z 1 to z 8 are variables for selecting an operation pattern, and an operation pattern corresponding to a variable whose value is closest to 1 is selected. Therefore, the output variable in the teaching data is
Only one has a value of 1 and all others have a value of 0. Next, an example of creating teaching data will be described with reference to FIG.

【0067】図5の上段のグラフは、VI値の変化を表
わすもので、汚染濃度記憶手段29に保存されているデ
ータである。また、下段のグラフは、換気機運転パター
ンの変化を表わすもので、換気機運転実績記憶手段30
に記憶されているデータから作成されるグラフである。
換気機の運転実績データとしては、各換気機の運転風量
が保存されているが、その運転風量データから運転され
ている換気機が分かるので、それから運転組合せのパタ
ーン番号に変換して図5の下段のようなグラフが作成さ
れる。
The upper graph in FIG. 5 shows the change in the VI value, which is data stored in the contamination concentration storage means 29. The lower graph shows the change in the ventilator operation pattern.
3 is a graph created from data stored in the.
As the operation result data of the ventilator, the operation air volume of each ventilator is stored. Since the operation of the ventilator is known from the operation air volume data, it is converted into the pattern number of the operation combination, and is converted into the operation combination shown in FIG. A graph like the one below is created.

【0068】通常、換気機は、上記の換気機運転組合せ
決定手段20で決められた運転パターンで運転される
が、VI値が異常に低下した場合や過剰換気の場合に
は、非常値制御や手動制御で換気機の運転組合せが変更
される。図5では、t2 の時点で手動制御により運転パ
ターンが5から8に変更されている。
Normally, the ventilator is operated according to the operation pattern determined by the above-described ventilator operation combination determination means 20. However, when the VI value is abnormally reduced or in the case of excessive ventilation, emergency value control or The operation combination of the ventilator is changed by manual control. In Figure 5, the operation pattern by manual control at time t 2 has been changed from 5 8.

【0069】また、教示データとしては、VI値の異常
低下や過剰換気がなく、VI値がある範囲に収まってい
ることが望ましい。図5の上段のグラフに示すように、
ここではVI値の範囲として、下限値VIMIN と上限値
VIMAX が設定されている。そして、この上下限の範囲
から外れる頻度の高い時間帯の運転パターンは、教示デ
ータとして採用されない。本例では、t1 〜t2 の時間
帯の運転パターンは、教示データから除外されている。
教示データの対象とするのは、0〜t1 とt2〜t3
時間帯である。その対象とする時間帯については、交通
量データ記憶手段24に記憶されているデータの平均値
と、気圧データ記憶手段25に記憶されているデータの
平均値が計算されて、教示データの入力変数(x1 〜x
6 )が作成される。また、出力変数に対する教示データ
は、下記の通りである。 0〜t1 の時間帯 :z3 =1,zk =0(k≠3) t2 〜t3 の時間帯:z8 =1,zk =0(k≠8)
As the teaching data, it is desirable that there is no abnormal decrease in the VI value or excessive ventilation, and the VI value falls within a certain range. As shown in the upper graph of FIG.
Here, a lower limit value VI MIN and an upper limit value VI MAX are set as the range of the VI value. Then, an operation pattern in a time zone in which the frequency is frequently out of the range of the upper and lower limits is not adopted as the teaching data. In this example, the operation pattern of the time zone t 1 ~t 2 is excluded from the teaching data.
To the subject of the teaching data is the time period of 0 to t 1 and t 2 ~t 3. For the target time zone, the average value of the data stored in the traffic volume data storage unit 24 and the average value of the data stored in the atmospheric pressure data storage unit 25 are calculated, and the input variables of the teaching data are calculated. (X 1 to x
6 ) is created. The teaching data for the output variables is as follows. 0~t 1 time zone: z 3 = 1, z k = 0 (k ≠ 3) t 2 ~t 3 of the time zone: z 8 = 1, z k = 0 (k ≠ 8)

【0070】さらに、本実施例においては、入出力装置
26を用いて、手動でも教示データの修正や追加が行え
るようになっている。そして、作成された教示データ
は、教示データ記憶手段28に記憶される。なお、教示
データ作成手段27における教示データの作成に当たっ
ては、上記各データ以外に、入出力装置26から例えば
天候データも入力して、教示データ作成の一要素とする
ようにしてもよい。
Further, in this embodiment, the input / output device 26 can be used to manually correct or add teaching data. Then, the created teaching data is stored in the teaching data storage unit 28. When creating the teaching data in the teaching data creating means 27, for example, weather data may also be input from the input / output device 26 in addition to the above-described data, and may be used as one element of the teaching data creation.

【0071】次に、ニューラルネットワーク学習手段3
1では、教示データ記憶手段28に保存された教示デー
タを基に、換気機運転組合せ決定手段20で使用してい
るニューラルネットワークの重み係数の学習が行なわれ
る。この場合、学習方法は、バックプロパゲーションで
ある。このバックプロパゲーションの方法は、換気機運
転組合せ決定手段20の説明のところで述べた通りであ
る。そして、このニューラルネットワーク学習手段31
によって求められた重み係数が、換気機組合せ決定手段
20のニューラルネットワークで使用される。
Next, the neural network learning means 3
In step 1, learning of the weight coefficient of the neural network used in the ventilator operation combination determination means 20 is performed based on the teaching data stored in the teaching data storage means 28. In this case, the learning method is back propagation. This back propagation method is as described in the description of the ventilator operation combination determination means 20. And this neural network learning means 31
Is used in the neural network of the ventilator combination determination means 20.

【0072】上述したように、本実施例のトンネル換気
制御装置においては、交通量と気圧計のデータを入力し
て、3層のニューラルネットワークを用いて換気機(電
気集塵機と送・排風機)の運転組合せを決定するように
し、かつオンラインの運用データから教示データを作成
して、ニューラルネットワークの重み係数をバックプロ
パゲーションにより自動的に学習するようにしているの
で、汚染濃度を許容値以下に維持するのに必要な換気機
の運転組合せを極めて短時間に決定することが可能とな
り、しかもトンネルプロセス特性の経年変化が大きい場
合でも、その特性変化に追随して適切な組合せ決定を実
行することが可能である。
As described above, in the tunnel ventilation control device of this embodiment, the traffic volume and the data of the barometer are input, and the ventilator (electric dust collector and blower / discharger) is used by using a three-layer neural network. In order to determine the driving combination, and to create teaching data from online operation data, and to automatically learn the weight coefficient of the neural network by backpropagation, the contamination concentration is set to an allowable value or less. It is possible to determine the operation combination of the ventilator necessary to maintain it in a very short time, and even if the secular change of the tunnel process characteristics is large, execute the appropriate combination determination following the characteristic change Is possible.

【0073】尚、上記実施例では、本発明を対面交通の
トンネルに適用した場合について説明したが、一方交通
のトンネルの場合には、ニューラルネットワークに入力
する交通量と大型車混入率を、一方向(上りまたは下
り)だけのデータにするようにすればよい。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a face-to-face traffic tunnel has been described. On the other hand, in the case of a traffic tunnel, the traffic volume input to the neural network and the mixing ratio of large vehicles are reduced by one. What is necessary is just to make it data only in the direction (up or down).

【0074】また、上記実施例では、気圧計が設置され
ている場合について説明したが、現実には両坑口に気圧
計の設置されていないトンネルも多いので、そのような
場合には、ニューラルネットワークの入力データから気
圧計の計測値を削除すればよい。すなわち、図3に示し
たニューラルネットワークにおいて、入力変数である両
坑口間気圧差x5 を削除し、入力層のニューロン数を4
個に減らせばよいことになる。さらに、上記実施例で
は、運転組合せ切替手段22を備えた場合について説明
したが、これは本発明に必要不可欠なものではない。
In the above embodiment, the case where a barometer is installed has been described. However, in reality, there are many tunnels in which barometers are not installed at both pits. What is necessary is just to delete the measured value of the barometer from the input data of. That is, in the neural network shown in FIG. 3, to remove the pressure difference x 5 between the wellhead which is an input variable, the number of neurons in the input layer 4
You only have to reduce it to individual pieces. Further, in the above embodiment, the case where the operation combination switching means 22 is provided has been described, but this is not essential to the present invention.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ンネルの交通量のデータを入力して、ニューラルネット
ワークを用いて換気機の運転組合せを決定するように
し、かつオンラインの運用データから教示データを作成
して、ニューラルネットワークの重み係数をバックプロ
パゲーションにより自動的に学習するようにしたので、
汚染濃度を許容値以下に維持するのに必要な換気機の運
転組合せを短時間に決定することができ、しかもトンネ
ルプロセス特性の経年変化に対しても、その特性変化に
追随して適切な運転組合せ決定を実行することが可能な
極めて信頼性の高いトンネル換気制御装置が提供でき
る。
As described above, according to the present invention, data on the traffic volume in a tunnel is input, the operation combination of the ventilator is determined using a neural network, and the data is taught from online operation data. Since the data was created and the weight coefficient of the neural network was automatically learned by back propagation,
The operating combination of the ventilator required to maintain the pollutant concentration below the allowable value can be determined in a short time, and even if the characteristics of the tunnel process change over time, appropriate operation can be performed following the change in the characteristics. An extremely reliable tunnel ventilation control device capable of executing the combination determination can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による換気制御装置の一実施例を示す機
能ブロック図。
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a ventilation control device according to the present invention.

【図2】同実施例における道路トンネルの一例を示す概
略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a road tunnel in the embodiment.

【図3】同実施例におけるニューラルネットワークの一
例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a neural network in the embodiment.

【図4】同実施例における換気機運転組合せのパターン
の一例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a pattern of a ventilator operation combination in the embodiment.

【図5】同実施例における運用データの一例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing an example of operation data in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…道路トンネル、2,3…電気集塵機、4…立坑、5
…排風機、6…送風機、7,8…交通量計測器、9〜1
2…煤煙透過率計(VI計)、13…ジェットファン、
14,15…気圧計、16…換気制御装置、19…交通
量予測手段、20…換気機運転組合せ決定手段、21…
換気量配分手段、22…運転組合せ切替手段、24…交
通量データ記憶手段、25…気圧データ記憶手段、26
…入出力装置、27…教示データ作成手段、28…教示
データ記憶手段、29…汚染濃度記憶手段、30…換気
機運転実績記憶手段、31…ニューラルネットワーク学
習手段。
1: Road tunnel, 2, 3: Electric dust collector, 4: Vertical shaft, 5
... exhaust fan, 6 ... blower, 7, 8 ... traffic meter, 9-1
2: soot transmittance meter (VI meter), 13: jet fan,
14, 15: barometer, 16: ventilation control device, 19: traffic volume prediction means, 20: ventilator operation combination determination means, 21 ...
Ventilation volume distribution means, 22 ... driving combination switching means, 24 ... traffic data storage means, 25 ... atmospheric pressure data storage means, 26
... input / output device, 27 ... teaching data creation means, 28 ... teaching data storage means, 29 ... pollution concentration storage means, 30 ... ventilator operation result storage means, 31 ... neural network learning means.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 トンネル内に設置された複数の換気機を
操作して、前記トンネル内の汚染濃度を許容値以下に維
持するトンネル換気制御装置において、 前記トンネルを通過する交通量を計測する交通量計測手
段と、 前記交通量計測手段からの計測値を保存しておく交通量
データ記憶手段と、 前記交通量データ記憶手段に保存されているデータに基
づいて、前記トンネルを通過する交通量を予測する交通
量予測手段と、 前記交通量予測手段により予測された交通量を入力し、
前記換気機の運転組合せパターンをニューラルネットワ
ークにより決定する換気機運転組合せ決定手段と、 前記交通量予測手段により予測された交通量と、前記換
気機運転組合せ決定手段により決定された換気機の運転
組合せパターンとに基づいて、前記トンネル内の汚染濃
度を許容値以下に維持するのに必要な各換気機の風量を
演算する換気量配分手段と、 前記換気機の運転実績を保存しておくための換気機運転
実績記憶手段と、 前記トンネル内に設置されている汚染濃度計からの計測
値を保存しておくための汚染濃度記憶手段と、 前記交通量データ記憶手段に保存されている交通量計測
データと、前記換気機運転実績記憶手段に保存されてい
る換気機運転組合せの実績パターンと、前記汚染濃度記
憶手段に保存されている汚染濃度データとに基づいて、
前記換気機運転組合せ決定手段に使用されるニューラル
ネットワークの学習を行なうための教示データを作成す
る教示データ作成手段と、 前記教示データ作成手段により作成された教示データに
基づいて、前記ニューラルネットワークのパラメータを
学習するニューラルネットワーク学習手段と、 を備えて成ることを特徴とするトンネル換気制御装置。
1. A tunnel ventilation control device for operating a plurality of ventilators installed in a tunnel to maintain the concentration of contamination in the tunnel below an allowable value, wherein the traffic measuring the traffic passing through the tunnel is controlled. Traffic measuring means, a traffic data storing means for storing the measured value from the traffic measuring means, and a traffic passing through the tunnel based on the data stored in the traffic data storing means. Traffic volume prediction means to predict, input the traffic volume predicted by the traffic volume prediction means,
A ventilator operation combination determining means for determining an operation combination pattern of the ventilator by a neural network; a traffic volume predicted by the traffic volume prediction means; and a ventilator operation combination determined by the ventilator operation combination determination means. Based on the pattern, ventilation volume distribution means for calculating the air volume of each ventilator required to maintain the concentration of contamination in the tunnel below an allowable value, and for storing the operation results of the ventilator Ventilator operation result storage means, pollution concentration storage means for storing a measured value from a pollution concentration meter installed in the tunnel, traffic volume measurement stored in the traffic volume data storage unit Data, the actual pattern of the ventilator operation combination stored in the ventilator operation result storage means, and the contamination concentration data stored in the contamination concentration storage means. Based on
Teaching data creating means for creating teaching data for learning the neural network used in the ventilator operation combination determining means; and a parameter of the neural network based on the teaching data created by the teaching data creating means. And a neural network learning means for learning.
【請求項2】 請求項1に記載のトンネル換気制御装置
において、前記換気量配分手段により演算された配分換
気量に基づいて、前記換気機の運転組合せを切り替える
運転組合せ切替手段を付加して成ることを特徴とするト
ンネル換気制御装置。
2. The tunnel ventilation control device according to claim 1, further comprising an operation combination switching unit that switches an operation combination of the ventilator based on the distributed ventilation calculated by the ventilation distribution unit. A tunnel ventilation control device, characterized in that:
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