JP3304599B2 - トンネル換気制御装置 - Google Patents

トンネル換気制御装置

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JP3304599B2
JP3304599B2 JP05309194A JP5309194A JP3304599B2 JP 3304599 B2 JP3304599 B2 JP 3304599B2 JP 05309194 A JP05309194 A JP 05309194A JP 5309194 A JP5309194 A JP 5309194A JP 3304599 B2 JP3304599 B2 JP 3304599B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速道路等の道路トン
ネル内を換気して車より発生する煤煙等による空気の汚
染濃度を基準値に制御するトンネル換気制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種トンネル換気制御装置
においては、その制御方式として、交通量予測制御,プ
ログラム制御,フィードバック制御等が提案されている
が、この中でプログラム制御方式による換気制御装置が
最も多く実用化されている。
【0003】このプログラム制御方式は、一定時間毎,
例えば1時間毎の交通量を推定し、この時間パターンに
応じてトンネル内の空気の汚染濃度を基準値に保持する
ために必要な換気風量あるいはこの換気風量を形成する
ためのファンの運転台数を求め、これをピンボード,マ
イクロコンピュータ等に設定,記憶しておくものであ
り、この時間毎に設定した換気風量,運転台数に従っ
て、トンネル内に設置された複数台のジェットファンを
駆動制御するものである。図5は、ジェットファンの運
転台数の設定例を示したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のプログラム制御
方式によるトンネル換気制御装置にあっては、比較的交
通パターンが曜日毎に固定している場合、時間交通量が
設定パターンと一致している時には有効な換気が実現す
るが、設定パターンが実交通量と相違した場合には、ト
ンネル内の汚染濃度が基準値より大きく逸脱してしま
い、結果的に制御が失敗することになる。
【0005】しかも、設定時点において設定パターンが
実交通量と一致していても、この実交通量は季節毎に変
動し、年毎によっても変動するため、設定パターンと実
交通量とが一致し続けることはなく、その度に、設定パ
ターンを設定し直さねばならない問題がある。
【0006】又、設定パターンの設定に際しては、推定
した交通量に対して必要換気風量を計算により求める
が、現在では、交通量と車の通行に伴なって生じるトン
ネル内の交通風及び煤煙発生量との関係が明確でないた
め、最適換気風量を求めることは非常に困難であり、設
定パターンが実交通量と一致した場合でも、最適な換気
制御とは言い難い欠点がある。更に、人為的な設定ミス
により汚染濃度が基準値から大きくずれてしまっても容
易にはわからない問題がある。
【0006】このため、実際の適用に際しては、トンネ
ル内の汚染濃度を計測し、汚染濃度の悪化を検出した場
合に平常時制御とは異なる緊急の割込み制御を人為的に
かける等の対処が必要となり、制御の自動化が困難にな
る結果となる。本発明は、従来の技術の有するこのよう
な問題点に留意してなされたものであり、その目的とす
るところは、過去の実績を踏まえた最適な換気制御が実
現できるプログラム制御方式によるトンネル換気制御装
置を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のトンネル換気制御装置においては、道路ト
ンネル内を縦流換気する複数台のファンと、このトンネ
ル内の空気の汚染濃度を計測する汚染濃度検出手段と、
予め一定時間毎に設定されたファン台数Nをそれぞれ記
憶したメモリと、一定時間毎に前記メモリより読み出し
たファン台数Nに従って各ファンを駆動制御する駆動制
御手段と、前記検出手段からの汚染濃度と基準濃度との
偏差から換気補正量を算出してファンの増減台数ΔN1
を求める第1補正演算手段と、前記検出手段からの汚染
濃度が目標濃度の上下限からそれぞれ逸脱した上限逸脱
時間と下限逸脱時間との差により前記ファンの増減台数
ΔN2 を求める第2補正演算手段と、前記両補正演算手
段でそれぞれ得られた増減台数ΔN1 ,ΔN2 を合成し
て出力する補正演算合成手段と、前記ファン台数Nと,
前記合成手段より出力された増減台数ΔNと,予め設定
されたプログラム修正重み係数α(=0〜1)とにより
新ファン台数Np(=N+α・ΔN)を算出し前記メモ
リの前記ファン台数Nを新ファン台数Npに変更するプ
ログラム修正手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【0008】
【作用】前述のように構成されたトンネル換気制御装置
にあっては、ある一定時間においてメモリより読み出さ
れたファン台数Nに基いてファンが駆動制御された際、
この一定時間にトンネル内の汚染濃度が基準濃度に対し
偏差を生じると、第1補正演算手段において、この偏差
を解消するに必要な換気補正量が算出されると共に,こ
の換気補正量からファンの増減台数ΔN1 が求められ、
他方、前記一定時間にトンネル内の汚染濃度が目標濃度
の上下限から逸脱すると、第2補正手段において、この
上限逸脱時間T1と下限逸脱時間T2との差からファン
の増減台数ΔN2 が求められる。 ΔN2 =a・(T2−T1), aは正定数
【0009】次に、第1補正演算手段による増減台数Δ
1 もしくは第2補正演算手段による増減台数ΔN2
補正演算合成手段によって合成され、増減台数ΔNとし
てプログラム修正手段に渡される。ここで、合成手段の
合成方法は、あらかじめ設定された定数bを用いてΔN
=b・ΔN1 +(1−b)・ΔN2 ,0≦b≦1で与え
られる。
【0010】そして、プログラム修正手段において、予
め設定されたプログラム修正重み係数αを用いて新ファ
ン台数Np(=N+α・ΔN)が算出され、メモリの前
記一定時間におけるファン台数Nが新ファン台数Npに
書き換えられる。従って、次回の前記一定時間において
は、過去の実績を反映した新ファン台数Npでトンネル
換気が行われることになる。
【0011】
【実施例】本発明の1実施例につき、図1ないし図4を
用いて説明する。図1は全体のブロック構成を示したも
のであり、1はトンネルプロセスを示し、トンネル内に
複数台のジェットファン2が配設されると共に、トンネ
ル内に空気の汚染濃度を計測する煙霧透過率計(以下V
I計という)3が取り付けられている。
【0012】前記VI計3は、投光部とこの光を受光す
る受光部とからなり、光の透過率によって設置されてい
る区間の汚染濃度を検出する構成であり、例えばトンネ
ル内の出口付近に配置されている。
【0013】4は予め各曜日の0時から24時までの例
えば1時間毎に設定されたファン台数,すなわち1時間
毎に予想される交通量に対してトンネル内の空気の汚染
濃度を基準値に保持するために必要なファン台数をそれ
ぞれ記憶したメモリ、5はメモリ4より1時間毎に該当
曜日の該当時間のファン台数Nを読み出すプログラム読
出手段、6は読出手段5からのファン台数Nに従って複
数台のジェットファン2をそれぞれ運転,停止に制御す
る駆動制御手段であり、前記メモリ4に記憶されたファ
ン台数Nは有効桁数が小数点以下1桁となっており、駆
動制御手段6では、このファン台数Nの小数点以下を四
捨五入または切り捨てもしくは切り上げして整数化し、
得られたファン台数を運転するようにしている。
【0014】7は所定時間毎にVI計3より汚染濃度を
読み取る汚染濃度読取手段、8は読み取られた汚染濃度
を1時間毎あるいは30分毎に平均化しこれと汚染濃度
の基準値,つまり基準濃度との偏差を算出する平均偏差
算出手段、9は算出手段8からの偏差からこの偏差をな
くすために必要な風量増分(マイナスを含む)を算出す
ると共にこれに対応するファン増減台数ΔN1 を求める
第1補正演算手段である。
【0015】10は目標域逸脱時間計測手段であり、図
2に示すように、前記基準濃度xに上下限値+Δx,−
Δxを設定して目標濃度(x−Δx)〜(x+Δx)を
形成し、読取手段7からの汚染濃度が目標濃度から逸脱
した上限逸脱時間T1及び下限逸脱時間T2をそれぞれ
計測すると共に、この両逸脱時間の差を出力する。
【0016】例えば、図2の場合、汚染濃度が目標濃度
の上限値(x+Δx)を上回った上限逸脱時間が1分、
下限値(x−Δx)を下回った下限逸脱時間が6分であ
るため、計測手段10は、差K=1−6=−5(分)を
出力する。
【0017】11は計測手段10からの逸脱時間の差を
基にこの差を減らすために必要なファン増減台数ΔN2
を求める第2補正演算手段であり、図2の場合のように
汚染濃度が下限値(x−Δx)を下回った時間の方が長
い場合、設定されているファン台数N1 が最適値より小
さいためであると考え、補正係数βを0.1とし、ΔN
2 =−β・K=−0.1・(−5)=0.5としてファ
ン増減台数ΔN2 を出力する。
【0018】12は両補正演算手段9,11のファン増
減台数ΔN1 ,ΔN2 を合成し増減台数ΔNとして出力
する補正演算合成手段である。合成方法は、あらかじめ
設定された定数bによりΔN=b・N1 +(1−b)・
ΔN2 ,0≦b≦1で与えられる。
【0019】13はプログラム修正手段であり、読取手
段5からのファン台数Nと,合成手段12からのファン
増減台数ΔNと,予め設定されたプログラム修正重み係
数αとにより、次式に基いて新ファン台数Npを算出す
る。 Np=N+α・ΔN
【0020】修正手段13は、新ファン台数Npの算出
後,これをメモリ4に入力して該当メモリ番地の前記フ
ァン台数Nを新ファン台数Npに変更させる。尚、図
中、5,7〜13の記号で示すものは、例えばマイクロ
コンピュータにより構成されている。
【0021】そして、ある曜日のある時間になると、読
出手段5はメモリ4の該当番地に格納されているこの時
間のファン台数Nを読み出し、これを駆動制御手段6及
び修正手段13に入力する。
【0022】駆動制御手段6では、前述したように、入
力されたファン台数Nを整数化した後,この台数のジェ
ットファン2を駆動制御し、トンネル内がこのジェット
ファン2の運転台数に応じた換気状態に制御される。
【0023】一方、読取手段7では、VI計3よりトン
ネル内の汚染濃度を所定時間毎に順次読み取っており、
ここで、切換手段12が第1補正演算手段9側に切り換
えられている場合、読取手段7で順次読み取られた汚染
濃度から、算出手段8で例えば1時間における汚染濃度
の平均値が算出されると共に、基準濃度に対する偏差が
求められ、この偏差より第1補正演算手段9においてフ
ァン増減台数ΔN1 が求められる。
【0024】更に、このようにして得られた増減台数Δ
1 は切換手段12を通して修正手段13に入力され、
新ファン台数Npの算出及びメモリ4に対する設定値の
修正が行われる。
【0025】例えば、図3に示すように、平日の12〜
13時の設定ファン台数が5.4台であり、四捨五入に
よってファン台数5台で換気運転した結果、図4に示す
ように、この1時間の汚染濃度の平均値が基準値40%
に対し35%であった場合、この時の偏差5%に対する
換算増減台数ΔN1 を2.0台,プログラム修正重み係
数αを0.1とすると、今回の換気に必要であったファ
ン台数は5.4+2.0=7.4であるが、重み係数α
を考慮すると、新ファン台数Npは、 Np=5.4+0.1×2.0=5.6 となり、過去の実績を反映しつつ実際の汚染状況に基い
たファン台数が得られる。尚、この例ではトンネル内の
風速は無視してある。更に、修正手段13は、前記一定
時間におけるメモリ4の設定値をファン台数N(=5.
4台)から新ファン台数Np(=5.6台)に変更す
る。
【0026】従って、次回の前記一定時間においては、
この変更後のファン台数5.6台が読み出され、四捨五
入して6台のジェットファン2が駆動されることにな
る。そして、前述した動作は、各曜日の各時間毎に行わ
れ、自動的に設定風量の修正がなされる。
【0027】又、前記切換手段12が第2補正演算手段
11側に切り換えられている場合には、前述したよう
に、計測手段10において、読取手段7からの汚染濃度
と目標濃度とを比較してその上下限値からの逸脱回数の
差が計測されると共に、第2補正演算手段11におい
て、この差と補正係数βとによりファン増減台数ΔN2
が求められ、これが切換手段12を介して修正手段13
に入力され、前述と同様にして、新ファン台数Npの算
出及びメモリ4に対するファン台数の設定変更が行われ
る。
【0028】ここで、実際のトンネルでは、交通量と交
通風及び煙煤発生量との関係が明確でなく、最適換気状
態を特定することは困難であるが、前記実施例のよう
に、異なる方式の補正演算手段9,11を備えれば、こ
のトンネルに対しより最適なファン増減台数ΔNを適宜
選択できることになる。
【0029】尚、前記実施例において、一定時間毎に設
定される換気風量は、曜日毎だけでなく、平日と休日と
に応じて設定してもよく、又、設定時間間隔も1時間に
限るものではなく、30分等,任意に設定することが可
能である。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、次に記載する効果を奏する。予め一定時間
毎に設定されたファン台数を実際のトンネル内の汚染濃
度と過去の実績とに基いて自動的に修正するようにした
ため、従来のような実交通量と設定パターンとの相違に
よる制御の失敗がなくなるばかりでなく、計算によるフ
ァン台数の設定誤差もなく、人為的な割込み制御も必要
とせず、より最適なファン台数に修正して換気制御が行
えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例のブロック構成図である。
【図2】第2補正演算手段によるファン増減台数の算出
例を説明するための汚染濃度の特性図である。
【図3】ファン台数の設定パターン特性図である。
【図4】汚染濃度の特性図である。
【図5】従来例のトンネル換気制御装置におけるファン
台数設定例の特性図である。
【符号の説明】
1 トンネルプロセス 2 ジェットファン 3 VI計 4 メモリ 5 プログラム読出手段 6 駆動制御手段 7 汚染濃度検出手段 9 第1補正演算手段 11 第2補正演算手段 12 補正演算合成手段 13 プログラム修正手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21F 1/00 F24F 7/007 F24F 7/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 道路トンネル内に設置され前記トンネル
    内を縦流換気する複数台のファンと、 前記トンネル内の空気の汚染濃度を計測する汚染濃度検
    出手段と、 予め一定時間毎に設定されたファン台数Nをそれぞれ記
    憶したメモリと、 前記一定時間毎に前記メモリより読み出したファン台数
    Nに従って前記ファンを駆動制御する駆動制御手段と、 前記検出手段からの汚染濃度と基準濃度との偏差から換
    気補正量を算出して前記ファンの増減台数ΔN1 を求め
    る第1補正演算手段と、 前記検出手段からの汚染濃度が目標濃度の上下限からそ
    れぞれ逸脱した上限逸脱時間と下限逸脱時間との差によ
    り前記ファンの増減台数ΔN2 を求める第2補正演算手
    段と、 前記両補正演算手段でそれぞれ得られた増減台数Δ
    1 ,ΔN2 を合成して出力する補正演算合成手段と、 前記ファン台数Nと,前記合成手段より出力された増減
    台数ΔNと,予め設定されたプログラム修正重み係数α
    (=0〜1)とにより新ファン台数Np(=N+α・Δ
    N)を算出し前記メモリの前記ファン台数Nを新ファン
    台数Npに変更するプログラム修正手段とを備えたこと
    を特徴とするトンネル換気制御装置。
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