JP3487199B2 - トンネル換気制御システム - Google Patents
トンネル換気制御システムInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル換気制御
システムにかかわり、特には車両通行状況の変動に対し
て高速応答性をもって換気制御する技術に関する。
システムにかかわり、特には車両通行状況の変動に対し
て高速応答性をもって換気制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】「排気ガス」とは、エンジン等の熱機関
で仕事をなし終わった不用の燃焼ガスをいう。排ガスと
略される場合もある。多くの場合、水蒸気のほか、人体
生理に有害な一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ
2 ）、前方視認性に影響を与える煤煙（煙霧）なども含
む。ほかに、有害物質として窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭
化水素、アルデヒド類、硫黄酸化物なども含む。
で仕事をなし終わった不用の燃焼ガスをいう。排ガスと
略される場合もある。多くの場合、水蒸気のほか、人体
生理に有害な一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ
2 ）、前方視認性に影響を与える煤煙（煙霧）なども含
む。ほかに、有害物質として窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭
化水素、アルデヒド類、硫黄酸化物なども含む。
【０００３】トンネルでは通風性が悪いために、走行す
る車両が排出する排気ガスが滞留することが避けられな
い。放置しておくと、人体に有害となり、また視認性を
低下させるので、運転操作に支障を与える。したがっ
て、トンネル内を換気する必要がある。
る車両が排出する排気ガスが滞留することが避けられな
い。放置しておくと、人体に有害となり、また視認性を
低下させるので、運転操作に支障を与える。したがっ
て、トンネル内を換気する必要がある。
【０００４】文献『最新道路ハンドブック』（建設産業
調査会）（Ｐ７０５〜Ｐ７０８）には、トンネル換気制
御の所要換気量の求め方が記載されている。以下、簡単
に説明する。排気ガスは上記のように様々な有害物質を
含んでいるが、一酸化炭素および煤煙を対象として必要
な換気を行えば、他の成分は必然的に一応無害な濃度ま
で下がると考えてよいとされている。トンネル１ｋｍ当
たりの所要換気量Ｑ′（ｍ3／sec・ｋｍ）は次の計算式
によって定めるのが基準とされている。
調査会）（Ｐ７０５〜Ｐ７０８）には、トンネル換気制
御の所要換気量の求め方が記載されている。以下、簡単
に説明する。排気ガスは上記のように様々な有害物質を
含んでいるが、一酸化炭素および煤煙を対象として必要
な換気を行えば、他の成分は必然的に一応無害な濃度ま
で下がると考えてよいとされている。トンネル１ｋｍ当
たりの所要換気量Ｑ′（ｍ3／sec・ｋｍ）は次の計算式
によって定めるのが基準とされている。
【０００５】
【数１】
【０００６】Ａ：トンネル１ｋｍ当たりの内容積
（ｍ3） Ｎ：交通量（台／時） Ｔ：平均車頭時間間隔（３６００／Ｎ） Ｋ：煤煙または一酸化炭素の設計濃度 μ：車両１台が１ｋｍ当たりに発生する煤煙濃度または
一酸化炭素濃度の平均値 σ：車両１台が１ｋｍ当たりに発生する煤煙濃度の標準
偏差 煤煙についての所要換気量をＱB′、μ値をμB 、σ値
をσB 、設計濃度をＫBで表し、一酸化炭素についての
所要換気量をＱC′、μ値をμC 、設計濃度をＫC で表
す。サフィックスの“Ｂ”は「煤煙」を表し、“Ｃ”は
「一酸化炭素」を表す。なお、一酸化炭素についてのσ
C ＝０である。Ａは固定値となる。Ｎは測定によって求
められる。ＴはＮから求めることができる。
（ｍ3） Ｎ：交通量（台／時） Ｔ：平均車頭時間間隔（３６００／Ｎ） Ｋ：煤煙または一酸化炭素の設計濃度 μ：車両１台が１ｋｍ当たりに発生する煤煙濃度または
一酸化炭素濃度の平均値 σ：車両１台が１ｋｍ当たりに発生する煤煙濃度の標準
偏差 煤煙についての所要換気量をＱB′、μ値をμB 、σ値
をσB 、設計濃度をＫBで表し、一酸化炭素についての
所要換気量をＱC′、μ値をμC 、設計濃度をＫC で表
す。サフィックスの“Ｂ”は「煤煙」を表し、“Ｃ”は
「一酸化炭素」を表す。なお、一酸化炭素についてのσ
C ＝０である。Ａは固定値となる。Ｎは測定によって求
められる。ＴはＮから求めることができる。
【０００７】一酸化炭素は生理的影響を与えるもので、
暴露される時間と経過時間が重要であり、主としてトン
ネル内の平均値が問題となる。標準偏差は考えなくてよ
い。煤煙は視認性に影響を与えるもので、短時間でも必
要な条件を満たす必要がある。そのため、平均値だけで
なくばらつきすなわち標準偏差も問題となる。
暴露される時間と経過時間が重要であり、主としてトン
ネル内の平均値が問題となる。標準偏差は考えなくてよ
い。煤煙は視認性に影響を与えるもので、短時間でも必
要な条件を満たす必要がある。そのため、平均値だけで
なくばらつきすなわち標準偏差も問題となる。
【０００８】煤煙についてのトンネル１ｋｍ当たりの所
要換気量ＱB′は、
要換気量ＱB′は、
【０００９】
【数２】
【００１０】によって求められる。一酸化炭素について
の所要換気量ＱC′は、
の所要換気量ＱC′は、
【００１１】
【数３】
【００１２】によって求められる。式（３）において
は、σC ＝０としてある。
は、σC ＝０としてある。
【００１３】次に、μB ，σB ，μC が固定値であるこ
とについて、その背景を説明する。車両１台当たり１ｋ
ｍ走行で排出する煤煙発生量の平均値はディーゼル車と
ガソリン車とで異なる。ディーゼル車についてのサフィ
ックスを“１”とし、ガソリン車についてのサフィック
スを“２”とする。ディーゼル車の場合において、１台
１ｋｍ走行の平均排気ガス量をＶ1 （ｍ3／ｋｍ）、煤
煙濃度の平均値をμ1′とすると、ディーゼル車１台１
ｋｍ走行の煤煙発生量の平均値μ1 は、
とについて、その背景を説明する。車両１台当たり１ｋ
ｍ走行で排出する煤煙発生量の平均値はディーゼル車と
ガソリン車とで異なる。ディーゼル車についてのサフィ
ックスを“１”とし、ガソリン車についてのサフィック
スを“２”とする。ディーゼル車の場合において、１台
１ｋｍ走行の平均排気ガス量をＶ1 （ｍ3／ｋｍ）、煤
煙濃度の平均値をμ1′とすると、ディーゼル車１台１
ｋｍ走行の煤煙発生量の平均値μ1 は、
【００１４】
【数４】
【００１５】である。経験値として、μ1′＝０．６、
Ｖ1 ＝５．６であるから、μ1 ＝３．３６となる。ガソ
リン車の場合において、１台１ｋｍ走行の平均排気ガス
量をＶ2 （ｍ3／ｋｍ）、煤煙濃度の平均値をμ2′とす
ると、ガソリン車１台１ｋｍ走行の煤煙発生量の平均値
μ2 は、
Ｖ1 ＝５．６であるから、μ1 ＝３．３６となる。ガソ
リン車の場合において、１台１ｋｍ走行の平均排気ガス
量をＶ2 （ｍ3／ｋｍ）、煤煙濃度の平均値をμ2′とす
ると、ガソリン車１台１ｋｍ走行の煤煙発生量の平均値
μ2 は、
【００１６】
【数５】
【００１７】である。経験値として、μ2′＝０．０
５、Ｖ2 ＝１．３であるから、μ2 ＝０．０６５とな
る。
５、Ｖ2 ＝１．３であるから、μ2 ＝０．０６５とな
る。
【００１８】また、車両１台当たり１ｋｍ走行で排出す
る煤煙発生量の標準偏差はディーゼル車とガソリン車と
で異なる。ディーゼル車の場合において、煤煙濃度の標
準偏差をσ1′とすると、ディーゼル車１台１ｋｍ走行
の煤煙発生量の標準偏差σ1は、
る煤煙発生量の標準偏差はディーゼル車とガソリン車と
で異なる。ディーゼル車の場合において、煤煙濃度の標
準偏差をσ1′とすると、ディーゼル車１台１ｋｍ走行
の煤煙発生量の標準偏差σ1は、
【００１９】
【数６】
【００２０】である。経験値として、σ1′＝０．５、
Ｖ1 ＝５．６であるから、σ1 ＝２．８となる。ガソリ
ン車の場合においては標準偏差σ2 は考えないでよい。
したがって、
Ｖ1 ＝５．６であるから、σ1 ＝２．８となる。ガソリ
ン車の場合においては標準偏差σ2 は考えないでよい。
したがって、
【００２１】
【数７】
【００２２】となる。
【００２３】以上によって、経験値として、ディーゼル
車１台１ｋｍ走行の煤煙発生量の平均値μ1 と標準偏差
σ1 と、ガソリン車１台１ｋｍ走行の煤煙発生量の平均
値μ2 が定まる。
車１台１ｋｍ走行の煤煙発生量の平均値μ1 と標準偏差
σ1 と、ガソリン車１台１ｋｍ走行の煤煙発生量の平均
値μ2 が定まる。
【００２４】全交通量のうちに占めるディーゼル車の割
合をｐ1 、ガソリン車の割合をｐ2とすると、車両１台
１ｋｍ走行の煤煙発生量の平均値μB および標準偏差σ
B は、
合をｐ1 、ガソリン車の割合をｐ2とすると、車両１台
１ｋｍ走行の煤煙発生量の平均値μB および標準偏差σ
B は、
【００２５】
【数８】
【００２６】
【数９】
【００２７】ディーゼル車の割合ｐ1 およびガソリン車
の割合ｐ2 はトンネルごとに経験値として定めることが
できる。μ1 ，μ2 が上記のように既知であるから、μ
B はある値に定まる。σ1 ，σ2 も上記のように既知で
あるから、σB もある値に定まる。
の割合ｐ2 はトンネルごとに経験値として定めることが
できる。μ1 ，μ2 が上記のように既知であるから、μ
B はある値に定まる。σ1 ，σ2 も上記のように既知で
あるから、σB もある値に定まる。
【００２８】また、車両１台１ｋｍ走行の一酸化炭素発
生量の平均値μC も経験値として定まっており、μC ＝
７である。一酸化炭素発生量の標準偏差は考えないでよ
い（σC ＝０）。
生量の平均値μC も経験値として定まっており、μC ＝
７である。一酸化炭素発生量の標準偏差は考えないでよ
い（σC ＝０）。
【００２９】また、煤煙についての設計濃度ＫB は、設
計速度を８０ｋｍ／ｈ以上とするときは１００ｍ透過率
で５０％であり、設計速度を８０ｋｍ／ｈ未満とすると
きは１００ｍ透過率で４０％である。１００ｍ透過率τ
を濃度ＫB に換算するには、ランベルト・ビアの法則が
用いられ、
計速度を８０ｋｍ／ｈ以上とするときは１００ｍ透過率
で５０％であり、設計速度を８０ｋｍ／ｈ未満とすると
きは１００ｍ透過率で４０％である。１００ｍ透過率τ
を濃度ＫB に換算するには、ランベルト・ビアの法則が
用いられ、
【００３０】
【数１０】
【００３１】となる。τ＝５０のときは、ＫB ＝３．０
１０×１０-3＝３０１０×１０-6＝３０１０ｐｐｍとな
る。τ＝４０のときは、ＫB ＝３９７９ｐｐｍとなる。
一酸化炭素についての設計濃度ＫC は、ＫC ＝１００ｐ
ｐｍである。以上のことから、式（２），（３）におい
て、交通量Ｎと平均車頭時間間隔Ｔ以外は経験に基づく
固定値としてある。
１０×１０-3＝３０１０×１０-6＝３０１０ｐｐｍとな
る。τ＝４０のときは、ＫB ＝３９７９ｐｐｍとなる。
一酸化炭素についての設計濃度ＫC は、ＫC ＝１００ｐ
ｐｍである。以上のことから、式（２），（３）におい
て、交通量Ｎと平均車頭時間間隔Ｔ以外は経験に基づく
固定値としてある。
【００３２】トンネル換気制御システムを実際に稼働す
るときには、車両検知器に基づいて交通量Ｎを測定し、
交通量Ｎから平均車頭時間間隔Ｔを算出し、式（２），
（３）に基づいて、煤煙についての所要換気量ＱB′お
よび一酸化炭素についての所要換気量ＱC′を求める。
トンネルの全長をＬ（ｋｍ）とすると、トンネル全体に
ついてのトータルな煤煙についての所要換気量ＱB は、
るときには、車両検知器に基づいて交通量Ｎを測定し、
交通量Ｎから平均車頭時間間隔Ｔを算出し、式（２），
（３）に基づいて、煤煙についての所要換気量ＱB′お
よび一酸化炭素についての所要換気量ＱC′を求める。
トンネルの全長をＬ（ｋｍ）とすると、トンネル全体に
ついてのトータルな煤煙についての所要換気量ＱB は、
【００３３】
【数１１】
【００３４】となり、トータルな一酸化炭素についての
所要換気量ＱC は、
所要換気量ＱC は、
【００３５】
【数１２】
【００３６】となる。そして、求めたＱB とＱC のうち
大きい方を採用する。このようにして採用された所要換
気量Ｑに基づいて換気制御するのが従来方式である。
大きい方を採用する。このようにして採用された所要換
気量Ｑに基づいて換気制御するのが従来方式である。
【００３７】ＱB ，ＱC のいずれが採用されるにして
も、それに代入されるＫB またはＫC、μB またはμ
C 、σB またはσC はトンネルごとに固定値（経験値）
である。トンネル１ｋｍ当たりの内容積Ａも固定値であ
る。したがって、変化するパラメータは交通量Ｎだけで
ある。交通量Ｎを測定し、それに基づいてその時々の目
標値としての所要換気量Ｑが決定され、これに基づいて
換気制御が行われる。
も、それに代入されるＫB またはＫC、μB またはμ
C 、σB またはσC はトンネルごとに固定値（経験値）
である。トンネル１ｋｍ当たりの内容積Ａも固定値であ
る。したがって、変化するパラメータは交通量Ｎだけで
ある。交通量Ｎを測定し、それに基づいてその時々の目
標値としての所要換気量Ｑが決定され、これに基づいて
換気制御が行われる。
【００３８】すなわち、式（２），（３）において、σ
B ，μB ，σC ，μC に上記の固定値を代入し、さらに
Ｔ1/2 をくくり出し、Ｔ＝３６００／Ｎを代入すると、
式（２）は、
B ，μB ，σC ，μC に上記の固定値を代入し、さらに
Ｔ1/2 をくくり出し、Ｔ＝３６００／Ｎを代入すると、
式（２）は、
【００３９】
【数１３】
【００４０】となり、式（３）は、
【００４１】
【数１４】
【００４２】となる。定数ａB ，ａC を、
【００４３】
【数１５】
【００４４】
【数１６】
【００４５】と置いて、結局、式（２），（３）はそれ
ぞれ、
ぞれ、
【００４６】
【数１７】
【００４７】
【数１８】
【００４８】となる。全長Ｌ（ｋｍ）のトンネル全体に
ついての所要換気量ＱB ，ＱC は、
ついての所要換気量ＱB ，ＱC は、
【００４９】
【数１９】
【００５０】
【数２０】
【００５１】となる。すなわち、ＱB ，ＱC はともに交
通量Ｎのみをパラメータとする単純な関数に変形でき
る。従来のトンネル換気制御システムにおいては、車両
検知器によって交通量Ｎを計測し、式（１９），（２
０）に基づいて、煤煙についての所要換気量ＱB と一酸
化炭素についての所要換気量ＱC を算出し、大きい方を
採用して、目標値としての所要換気量Ｑを決定し、この
所要換気量Ｑにおいて換気制御を行っている。
通量Ｎのみをパラメータとする単純な関数に変形でき
る。従来のトンネル換気制御システムにおいては、車両
検知器によって交通量Ｎを計測し、式（１９），（２
０）に基づいて、煤煙についての所要換気量ＱB と一酸
化炭素についての所要換気量ＱC を算出し、大きい方を
採用して、目標値としての所要換気量Ｑを決定し、この
所要換気量Ｑにおいて換気制御を行っている。
【００５２】しかしながら、実際には排気ガス有害成分
の濃度、具体的には煤煙濃度または一酸化炭素濃度はリ
アルタイムで微妙にまた大きく変動し、車両通行状況に
よっては適切な換気制御のための望ましい目標値になっ
ていない場合が起こる。そうなると、交通量Ｎ（台／
時）のパラメータだけでは最適な換気制御ができなくな
り、場合によってはトンネルに滞留する煤煙濃度が大き
くなりすぎて視認性が異常に悪化したり、一酸化炭素濃
度が高くなりすぎて生理的に危険な事態を招くおそれが
ある。トンネルで渋滞が発生したときにはそのようなお
それが増大する。逆に、交通量Ｎのパラメータだけでは
目標値としての所要換気量Ｑが必要以上に大きくなって
省エネルギーに反する場面も生じ得る。
の濃度、具体的には煤煙濃度または一酸化炭素濃度はリ
アルタイムで微妙にまた大きく変動し、車両通行状況に
よっては適切な換気制御のための望ましい目標値になっ
ていない場合が起こる。そうなると、交通量Ｎ（台／
時）のパラメータだけでは最適な換気制御ができなくな
り、場合によってはトンネルに滞留する煤煙濃度が大き
くなりすぎて視認性が異常に悪化したり、一酸化炭素濃
度が高くなりすぎて生理的に危険な事態を招くおそれが
ある。トンネルで渋滞が発生したときにはそのようなお
それが増大する。逆に、交通量Ｎのパラメータだけでは
目標値としての所要換気量Ｑが必要以上に大きくなって
省エネルギーに反する場面も生じ得る。
【００５３】より的確な換気制御を目指して、従来より
次のような様々な提案がなされている。
次のような様々な提案がなされている。
【００５４】（１）特開平５−２１４９００号公報
トンネルの出口に車両検知器を設ける。車両検知器によ
る車両検知に基づいて一定時間（１５分間）での走行速
度平均値と車両占有率平均値を求める。車両占有率は交
通量に相当する。トンネルの内部に煤煙検知器（煙霧透
過率計：ＶＩ計：Visibility Instrument）を設ける。
煙霧透過率は煤煙濃度に換算される（ランベルト・ビア
の法則：式（１０）参照）。煤煙検知器による煤煙検知
に基づいて一定時間（１５分間）での煤煙濃度平均値
（煙霧透過率）を求める。換気ＯＮの必要性の判定にお
いては、煤煙濃度平均値での判定が走行速度平均値での
判定や車両占有率平均値での判定よりも優先する。煤煙
濃度平均値が基準値以上に濃いときは換気ＯＮを指令す
る。煤煙濃度平均値が基準値未満に薄いときは、走行速
度平均値が基準値以下に遅いか否かを判定し、遅いとき
は換気ＯＮを指令する。走行速度平均値が基準値を超え
て速いときは車両占有率平均値が基準値以上に多いか否
かを判定し、多いときは換気ＯＮを指令するが、少ない
ときは換気ＯＦＦを指令する。これは、煤煙濃度平均値
が基準値以上に濃いときは走行速度平均値や車両占有率
平均値のいかんにかかわらず優先的に換気ＯＮするもの
である。あとは予防措置として、走行速度平均値が遅す
ぎるときや車両占有率平均値が高すぎるときには換気Ｏ
Ｎするものである。平均値はいずれも、直近１５分前の
計測値と直近１０分前の計測値と直近５分前の計測値と
の３値の平均値である。
る車両検知に基づいて一定時間（１５分間）での走行速
度平均値と車両占有率平均値を求める。車両占有率は交
通量に相当する。トンネルの内部に煤煙検知器（煙霧透
過率計：ＶＩ計：Visibility Instrument）を設ける。
煙霧透過率は煤煙濃度に換算される（ランベルト・ビア
の法則：式（１０）参照）。煤煙検知器による煤煙検知
に基づいて一定時間（１５分間）での煤煙濃度平均値
（煙霧透過率）を求める。換気ＯＮの必要性の判定にお
いては、煤煙濃度平均値での判定が走行速度平均値での
判定や車両占有率平均値での判定よりも優先する。煤煙
濃度平均値が基準値以上に濃いときは換気ＯＮを指令す
る。煤煙濃度平均値が基準値未満に薄いときは、走行速
度平均値が基準値以下に遅いか否かを判定し、遅いとき
は換気ＯＮを指令する。走行速度平均値が基準値を超え
て速いときは車両占有率平均値が基準値以上に多いか否
かを判定し、多いときは換気ＯＮを指令するが、少ない
ときは換気ＯＦＦを指令する。これは、煤煙濃度平均値
が基準値以上に濃いときは走行速度平均値や車両占有率
平均値のいかんにかかわらず優先的に換気ＯＮするもの
である。あとは予防措置として、走行速度平均値が遅す
ぎるときや車両占有率平均値が高すぎるときには換気Ｏ
Ｎするものである。平均値はいずれも、直近１５分前の
計測値と直近１０分前の計測値と直近５分前の計測値と
の３値の平均値である。
【００５５】この場合、煤煙濃度を換気制御に用いるに
当たって、一定時間（１５分間）での煤煙濃度平均値を
採用している。リアルタイムでの煤煙濃度ではない。
当たって、一定時間（１５分間）での煤煙濃度平均値を
採用している。リアルタイムでの煤煙濃度ではない。
【００５６】この公報は別構成も提案している。それ
は、一酸化炭素濃度を判定基準とすることである。トン
ネルの内部に設けた一酸化炭素検知器による一酸化炭素
検知に基づいて一定時間（１５分間）での一酸化炭素濃
度平均値を求める。この平均値も、直近１５分前の計測
値と直近１０分前の計測値と直近５分前の計測値との３
値の平均値である。換気ＯＮの必要性の判定において
は、一酸化炭素濃度平均値での判定が走行速度平均値で
の判定や車両占有率平均値での判定よりも優先する。一
酸化炭素濃度平均値が基準値以上に濃いときは換気ＯＮ
を指令する。一酸化炭素濃度平均値が基準値未満に薄い
ときは、走行速度平均値が基準値以下に遅いか否かを判
定し、遅いときは換気ＯＮを指令する。走行速度平均値
が基準値を超えて速いときは車両占有率平均値が基準値
以上に多いか否かを判定し、多いときは換気ＯＮを指令
するが、少ないときは換気ＯＦＦを指令する。これは、
一酸化炭素濃度平均値が基準値以上に濃いときは走行速
度平均値や車両占有率平均値のいかんにかかわらず優先
的に換気ＯＮするものである。あとは予防措置として、
走行速度平均値が遅すぎるときや車両占有率平均値が高
すぎるときには換気ＯＮするものである。
は、一酸化炭素濃度を判定基準とすることである。トン
ネルの内部に設けた一酸化炭素検知器による一酸化炭素
検知に基づいて一定時間（１５分間）での一酸化炭素濃
度平均値を求める。この平均値も、直近１５分前の計測
値と直近１０分前の計測値と直近５分前の計測値との３
値の平均値である。換気ＯＮの必要性の判定において
は、一酸化炭素濃度平均値での判定が走行速度平均値で
の判定や車両占有率平均値での判定よりも優先する。一
酸化炭素濃度平均値が基準値以上に濃いときは換気ＯＮ
を指令する。一酸化炭素濃度平均値が基準値未満に薄い
ときは、走行速度平均値が基準値以下に遅いか否かを判
定し、遅いときは換気ＯＮを指令する。走行速度平均値
が基準値を超えて速いときは車両占有率平均値が基準値
以上に多いか否かを判定し、多いときは換気ＯＮを指令
するが、少ないときは換気ＯＦＦを指令する。これは、
一酸化炭素濃度平均値が基準値以上に濃いときは走行速
度平均値や車両占有率平均値のいかんにかかわらず優先
的に換気ＯＮするものである。あとは予防措置として、
走行速度平均値が遅すぎるときや車両占有率平均値が高
すぎるときには換気ＯＮするものである。
【００５７】この場合、一酸化炭素濃度を換気制御に用
いるに当たって、一定時間（１５分間）での一酸化炭素
濃度平均値を採用している。リアルタイムでの一酸化炭
素濃度ではない。
いるに当たって、一定時間（１５分間）での一酸化炭素
濃度平均値を採用している。リアルタイムでの一酸化炭
素濃度ではない。
【００５８】（２）特開平７−２３８７９８号公報
交通量計数装置（トラフィックカウンタ）を設けないで
煤煙発生量を高精度に予測しようとするものである。煤
煙検知器（煙霧透過率計：ＶＩ計）をトンネルの出口に
設ける。トンネル内に風向風速計を設ける。風向風速計
により求めた風速に基づいてトンネル内の一定時間後に
おける空気移動量を求める。煤煙検知器によりトンネル
出口の煤煙濃度を求める。出口の煤煙濃度を求めるのは
出口がトンネル内の煤煙濃度の最も高い領域であると考
えられるためである。空気移動量と煤煙濃度に基づいて
トンネル内の煤煙分布モデルを作成する。煤煙分布モデ
ルにおける出口での煤煙濃度と煤煙検知器による実測の
煤煙濃度との差分を求める。この差分から一定時間内の
進入車両による煤煙排出量が求まる。繰り返しにより時
間を追った形での煤煙分布モデルが作成される。煤煙分
布モデルに基づいたより高精度な煤煙発生パターンを日
毎に作成する。平日用、土曜日用、日曜日用、祝祭日用
の各煤煙発生パターンが学習によって求められ蓄積され
ていく。当日当時刻での煤煙発生パターンを検索して煤
煙発生量を読み出す。実測された現在の煤煙分布モデル
と風速と予測された煤煙発生量とに基づいて目標値とす
る所要換気量を算出する。すなわち、煤煙発生量の予測
について過去の実績を利用することにより、予測の的中
率を向上させ、その結果として、換気制御の精度を上げ
るものである。
煤煙発生量を高精度に予測しようとするものである。煤
煙検知器（煙霧透過率計：ＶＩ計）をトンネルの出口に
設ける。トンネル内に風向風速計を設ける。風向風速計
により求めた風速に基づいてトンネル内の一定時間後に
おける空気移動量を求める。煤煙検知器によりトンネル
出口の煤煙濃度を求める。出口の煤煙濃度を求めるのは
出口がトンネル内の煤煙濃度の最も高い領域であると考
えられるためである。空気移動量と煤煙濃度に基づいて
トンネル内の煤煙分布モデルを作成する。煤煙分布モデ
ルにおける出口での煤煙濃度と煤煙検知器による実測の
煤煙濃度との差分を求める。この差分から一定時間内の
進入車両による煤煙排出量が求まる。繰り返しにより時
間を追った形での煤煙分布モデルが作成される。煤煙分
布モデルに基づいたより高精度な煤煙発生パターンを日
毎に作成する。平日用、土曜日用、日曜日用、祝祭日用
の各煤煙発生パターンが学習によって求められ蓄積され
ていく。当日当時刻での煤煙発生パターンを検索して煤
煙発生量を読み出す。実測された現在の煤煙分布モデル
と風速と予測された煤煙発生量とに基づいて目標値とす
る所要換気量を算出する。すなわち、煤煙発生量の予測
について過去の実績を利用することにより、予測の的中
率を向上させ、その結果として、換気制御の精度を上げ
るものである。
【００５９】この場合、煤煙濃度を換気制御に用いるに
当たって、トンネル内のトータルな煤煙濃度を用いてお
り、車両１台ずつのリアルタイムな煤煙濃度ではない。
また、煤煙濃度を直接に換気制御の所要換気量に反映し
ているものではなく、複雑なモデル形成とパターンマッ
チングの手法を用いている。
当たって、トンネル内のトータルな煤煙濃度を用いてお
り、車両１台ずつのリアルタイムな煤煙濃度ではない。
また、煤煙濃度を直接に換気制御の所要換気量に反映し
ているものではなく、複雑なモデル形成とパターンマッ
チングの手法を用いている。
【００６０】（３）特開平９−２６９９９４号公報
煤煙検知器をトンネルの出口に設ける。入口側の手前に
交通量計を設け、トンネルに進入する車両の台数と平均
車速を求める。交通量計を通過した車両はトンネルの入
口に近づくにつれて次第に減速するため、平均車速で求
めた時刻よりも遅れてトンネル入口に入る。したがっ
て、トンネルに進入した実際の車両台数と計算上での台
数との間に誤差が生じる。特別なアルゴリズムによって
その台数誤差を補正する。トンネルを走行方向に沿って
いくつかの区画に区分する。総合により、各区画での平
均車速における煤煙濃度を予測する。一酸化炭素濃度も
同様に予測する。前記の補正により各時刻に実際にトン
ネル内に進入している車両台数をより高精度に把握で
き、また各区間での車両台数も正確に把握できる。すな
わち、トンネル内の汚染濃度分布を正確に把握し、それ
に対応した的確な換気制御を可能となす。
交通量計を設け、トンネルに進入する車両の台数と平均
車速を求める。交通量計を通過した車両はトンネルの入
口に近づくにつれて次第に減速するため、平均車速で求
めた時刻よりも遅れてトンネル入口に入る。したがっ
て、トンネルに進入した実際の車両台数と計算上での台
数との間に誤差が生じる。特別なアルゴリズムによって
その台数誤差を補正する。トンネルを走行方向に沿って
いくつかの区画に区分する。総合により、各区画での平
均車速における煤煙濃度を予測する。一酸化炭素濃度も
同様に予測する。前記の補正により各時刻に実際にトン
ネル内に進入している車両台数をより高精度に把握で
き、また各区間での車両台数も正確に把握できる。すな
わち、トンネル内の汚染濃度分布を正確に把握し、それ
に対応した的確な換気制御を可能となす。
【００６１】この場合、煤煙濃度や一酸化炭素濃度を換
気制御に用いるに当たって、トンネル内のトータルな煤
煙濃度や一酸化炭素濃度を用いている。車両１台ずつの
リアルタイムな煤煙濃度や一酸化炭素濃度ではない。ま
た、煤煙濃度や一酸化炭素濃度を直接に換気制御の所要
換気量に反映しているものではなく、複雑な計算に基づ
く補正の手法を用いている。
気制御に用いるに当たって、トンネル内のトータルな煤
煙濃度や一酸化炭素濃度を用いている。車両１台ずつの
リアルタイムな煤煙濃度や一酸化炭素濃度ではない。ま
た、煤煙濃度や一酸化炭素濃度を直接に換気制御の所要
換気量に反映しているものではなく、複雑な計算に基づ
く補正の手法を用いている。
【００６２】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術に
は次のような問題点がある。
は次のような問題点がある。
【００６３】（１）特開平５−２１４９００号公報の場
合は、煤煙濃度や一酸化炭素濃度を換気制御判定のパラ
メータとして用いているが、それらは一定時間間隔で複
数回計測した値の平均値であり、リアルタイムでのもの
ではない。したがって、実際のリアルタイムに大きく変
動する車両通行状況に高精度に対応した換気制御はむず
かしい。また、煤煙濃度や一酸化炭素濃度はトンネルの
内部で計測しており、トンネル内ですでに汚れた空気を
対象として換気制御を行うものであるから、応答性が悪
い。汚れてしまったものを清浄化するのと、汚れが予想
されるときに前もって適切な換気制御を行うことで汚れ
進行を予防することとは次元の異なることであることは
明らかである。つまり、この公報の技術では、高精度で
高速な換気制御が期待できない。場合によってはトンネ
ルに滞留する煤煙濃度が大きくなりすぎて視認性が異常
に悪化したり、一酸化炭素濃度が高くなりすぎて生理的
に危険な事態を招くおそれがある。トンネルで渋滞が発
生したときにはそのようなおそれが増大する。
合は、煤煙濃度や一酸化炭素濃度を換気制御判定のパラ
メータとして用いているが、それらは一定時間間隔で複
数回計測した値の平均値であり、リアルタイムでのもの
ではない。したがって、実際のリアルタイムに大きく変
動する車両通行状況に高精度に対応した換気制御はむず
かしい。また、煤煙濃度や一酸化炭素濃度はトンネルの
内部で計測しており、トンネル内ですでに汚れた空気を
対象として換気制御を行うものであるから、応答性が悪
い。汚れてしまったものを清浄化するのと、汚れが予想
されるときに前もって適切な換気制御を行うことで汚れ
進行を予防することとは次元の異なることであることは
明らかである。つまり、この公報の技術では、高精度で
高速な換気制御が期待できない。場合によってはトンネ
ルに滞留する煤煙濃度が大きくなりすぎて視認性が異常
に悪化したり、一酸化炭素濃度が高くなりすぎて生理的
に危険な事態を招くおそれがある。トンネルで渋滞が発
生したときにはそのようなおそれが増大する。
【００６４】（２）特開平７−２３８７９８号公報の場
合、換気制御の所要換気量の算出に当たって用いる煤煙
濃度として、トンネル内のトータルな煤煙濃度を用いて
おり、車両１台ずつのリアルタイムな煤煙濃度ではな
い。また、煤煙濃度を直接に換気制御の所要換気量に反
映しているものではなく、複雑なモデル形成とパターン
マッチングの手法を用いており、あくまで推測に過ぎな
いものとなっている。したがって、実際のリアルタイム
に大きく変動する車両通行状況に高精度に対応した換気
制御はむずかしい。また、煤煙濃度の計測においてトン
ネル内ですでに汚れた空気を対象として換気制御を行う
ものであるから、応答性が悪い。この結果として、結
局、上記（１）と同じ問題が残る。
合、換気制御の所要換気量の算出に当たって用いる煤煙
濃度として、トンネル内のトータルな煤煙濃度を用いて
おり、車両１台ずつのリアルタイムな煤煙濃度ではな
い。また、煤煙濃度を直接に換気制御の所要換気量に反
映しているものではなく、複雑なモデル形成とパターン
マッチングの手法を用いており、あくまで推測に過ぎな
いものとなっている。したがって、実際のリアルタイム
に大きく変動する車両通行状況に高精度に対応した換気
制御はむずかしい。また、煤煙濃度の計測においてトン
ネル内ですでに汚れた空気を対象として換気制御を行う
ものであるから、応答性が悪い。この結果として、結
局、上記（１）と同じ問題が残る。
【００６５】（３）特開平９−２６９９９４号公報の場
合、換気制御の所要換気量の算出に当たって用いる煤煙
濃度・一酸化炭素濃度として、トンネル内のトータルな
煤煙濃度・一酸化炭素濃度を用いており、車両１台ずつ
のリアルタイムな煤煙濃度・一酸化炭素濃度ではない。
また、煤煙濃度・一酸化炭素濃度を直接に換気制御の所
要換気量に反映しているものではなく、複雑な計算に基
づく補正の手法を用いており、あくまで推測に過ぎない
ものとなっている。したがって、実際のリアルタイムに
大きく変動する車両通行状況に高精度に対応した換気制
御はむずかしい。また、煤煙濃度・一酸化炭素濃度の計
測においてトンネル内ですでに汚れた空気を対象として
換気制御を行うものであるから、応答性が悪い。この結
果として、結局、上記（１）と同じ問題が残る。
合、換気制御の所要換気量の算出に当たって用いる煤煙
濃度・一酸化炭素濃度として、トンネル内のトータルな
煤煙濃度・一酸化炭素濃度を用いており、車両１台ずつ
のリアルタイムな煤煙濃度・一酸化炭素濃度ではない。
また、煤煙濃度・一酸化炭素濃度を直接に換気制御の所
要換気量に反映しているものではなく、複雑な計算に基
づく補正の手法を用いており、あくまで推測に過ぎない
ものとなっている。したがって、実際のリアルタイムに
大きく変動する車両通行状況に高精度に対応した換気制
御はむずかしい。また、煤煙濃度・一酸化炭素濃度の計
測においてトンネル内ですでに汚れた空気を対象として
換気制御を行うものであるから、応答性が悪い。この結
果として、結局、上記（１）と同じ問題が残る。
【００６６】本発明は上記した課題の解決を図るべく創
案したものであって、車両が排出する排気ガスに含まれ
る煤煙や一酸化炭素などのトンネル内走行車両の通常の
走行にとって支障をきたすおそれのある特定の物質の量
を換気制御に直接的に反映させることにより、車両通行
状況の変動に対してリアルタイムの高速応答性をもち、
より高精度で的確な換気制御を行えるようにすることを
目的としている。
案したものであって、車両が排出する排気ガスに含まれ
る煤煙や一酸化炭素などのトンネル内走行車両の通常の
走行にとって支障をきたすおそれのある特定の物質の量
を換気制御に直接的に反映させることにより、車両通行
状況の変動に対してリアルタイムの高速応答性をもち、
より高精度で的確な換気制御を行えるようにすることを
目的としている。
【００６７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかわる請求項
１のトンネル換気制御システムは、トンネルの入口付近
に設置されトンネルに進入する車両の排気ガス中の煤煙
の量を検出する煤煙検出手段と、検出した煤煙の量に基
づいて所要換気量を算出する手段と、算出した煤煙につ
いての所要換気量に基づいてトンネル内の換気手段を制
御する換気制御手段とを備えている。トンネル内での通
常の車両走行にとって支障をきたすおそれのたる車両の
排気ガス中の煤煙の量を実測し、その実測した煤煙の量
に基づいてダイレクトにトンネル内換気制御を実行する
ので、微妙に変動する車両通行状況に対してリアルタイ
ムで高精度で高応答性の換気制御が行われることにな
る。
１のトンネル換気制御システムは、トンネルの入口付近
に設置されトンネルに進入する車両の排気ガス中の煤煙
の量を検出する煤煙検出手段と、検出した煤煙の量に基
づいて所要換気量を算出する手段と、算出した煤煙につ
いての所要換気量に基づいてトンネル内の換気手段を制
御する換気制御手段とを備えている。トンネル内での通
常の車両走行にとって支障をきたすおそれのたる車両の
排気ガス中の煤煙の量を実測し、その実測した煤煙の量
に基づいてダイレクトにトンネル内換気制御を実行する
ので、微妙に変動する車両通行状況に対してリアルタイ
ムで高精度で高応答性の換気制御が行われることにな
る。
【００６８】本発明にかかわる請求項２のトンネル換気
制御システムは、上記請求項１において、トンネルの入
口付近にトンネルに進入する車両の通過を検出する車両
検知手段を設け、前記車両検知手段が車両の通過を検知
した時点で前記煤煙検出手段を駆動し、その結果に基づ
いて換気制御を行うものである。
制御システムは、上記請求項１において、トンネルの入
口付近にトンネルに進入する車両の通過を検出する車両
検知手段を設け、前記車両検知手段が車両の通過を検知
した時点で前記煤煙検出手段を駆動し、その結果に基づ
いて換気制御を行うものである。
【００６９】本発明にかかわる請求項３のトンネル換気
制御システムは、トンネルの入口付近に設置されトンネ
ルに進入する車両の排気ガス中の一酸化炭素の量を検出
する一酸化炭素検出手段と、検出した一酸化炭素の量に
基づいて所要換気量を算出する手段と、算出した一酸化
炭素についての所要換気量に基づいてトンネル内の換気
手段を制御する換気制御手段とを備えている。
制御システムは、トンネルの入口付近に設置されトンネ
ルに進入する車両の排気ガス中の一酸化炭素の量を検出
する一酸化炭素検出手段と、検出した一酸化炭素の量に
基づいて所要換気量を算出する手段と、算出した一酸化
炭素についての所要換気量に基づいてトンネル内の換気
手段を制御する換気制御手段とを備えている。
【００７０】本発明にかかわる請求項４のトンネル換気
制御システムは、上記請求項３において、トンネルの入
口付近にトンネルに進入する車両の通過を検出する車両
検知手段を設け、前記車両検知手段が車両の通過を検知
した時点で一酸化炭素検出手段を駆動し、その結果に基
づいて換気制御を行う。
制御システムは、上記請求項３において、トンネルの入
口付近にトンネルに進入する車両の通過を検出する車両
検知手段を設け、前記車両検知手段が車両の通過を検知
した時点で一酸化炭素検出手段を駆動し、その結果に基
づいて換気制御を行う。
【００７１】本発明にかかわる請求項５のトンネル換気
制御システムは、トンネルの入口付近に設置されトンネ
ルに進入する車両の排気ガス中の煤煙の量を検出する煤
煙検出手段と、トンネルの入口付近に設置されトンネル
に進入する車両の排気ガス中の一酸化炭素の量を検出す
る一酸化炭素検出手段と、検出した煤煙の量に基づいて
所要換気量を算出する手段と、検出した一酸化炭素の量
に基づいて所要換気量を算出する手段と、算出した煤煙
についての所要換気量と算出した一酸化炭素についての
所要換気量とのうち大きい方を最終の所要換気量として
決定する手段と、決定した所要換気量に基づいてトンネ
ル内の換気手段を制御する換気制御手段とを備えてい
る。
制御システムは、トンネルの入口付近に設置されトンネ
ルに進入する車両の排気ガス中の煤煙の量を検出する煤
煙検出手段と、トンネルの入口付近に設置されトンネル
に進入する車両の排気ガス中の一酸化炭素の量を検出す
る一酸化炭素検出手段と、検出した煤煙の量に基づいて
所要換気量を算出する手段と、検出した一酸化炭素の量
に基づいて所要換気量を算出する手段と、算出した煤煙
についての所要換気量と算出した一酸化炭素についての
所要換気量とのうち大きい方を最終の所要換気量として
決定する手段と、決定した所要換気量に基づいてトンネ
ル内の換気手段を制御する換気制御手段とを備えてい
る。
【００７２】本発明にかかわる請求項６のトンネル換気
制御システムは、上記請求項５において、トンネルの入
口付近にトンネルに進入する車両の通過を検出する車両
検知手段を設け、前記車両検知手段が車両の通過を検知
した時点で煤煙検出手段および一酸化炭素検出手段を駆
動し、その結果に基づいて換気制御を行う。
制御システムは、上記請求項５において、トンネルの入
口付近にトンネルに進入する車両の通過を検出する車両
検知手段を設け、前記車両検知手段が車両の通過を検知
した時点で煤煙検出手段および一酸化炭素検出手段を駆
動し、その結果に基づいて換気制御を行う。
【００７３】トンネル内が汚染されてしまった結果に基
づいて換気制御を行うのではなく、汚染される前に、予
想される汚染の程度を予測しすなわち煤煙量および一酸
化炭素量を検出しその検出量に基づいてトンネル内換気
制御を行うので、トンネル内の汚染進行を確実に抑え
る。なお、片方通行の入口・出口の定義は説明するまで
もなく明らかである。対面通行のトンネルの場合には、
同じ坑口でも入口と出口の両方をもている。車両が進入
していく箇所に相当する坑口部分を「入口」と定義し、
車両が出ていく箇所に相当する坑口部分を「出口」と定
義する。
づいて換気制御を行うのではなく、汚染される前に、予
想される汚染の程度を予測しすなわち煤煙量および一酸
化炭素量を検出しその検出量に基づいてトンネル内換気
制御を行うので、トンネル内の汚染進行を確実に抑え
る。なお、片方通行の入口・出口の定義は説明するまで
もなく明らかである。対面通行のトンネルの場合には、
同じ坑口でも入口と出口の両方をもている。車両が進入
していく箇所に相当する坑口部分を「入口」と定義し、
車両が出ていく箇所に相当する坑口部分を「出口」と定
義する。
【００７４】本発明にかかわる請求項７のトンネル換気
制御システムは、請求項１〜６において、車両１台ごと
に換気制御を行うものである。車両１台ごとに排気ガス
中の煤煙量、または、一酸化炭素量を実測するから、そ
の車両がディーゼル車であるとかガソリン車であるとか
の車種のいかんにかかわらず、実情に応じた換気制御が
可能となる。従来技術であれば、ディーゼル車とガソリ
ン車の割合を経験に基づいて推定し、その割合を固定的
にとらえて所要換気量の計算式を構築しているが、これ
はあくまで推定にすぎず、車両走行状況によっては実情
に沿わなくなることが起こり得る。本請求項７によれば
そのような不都合は解消される。
制御システムは、請求項１〜６において、車両１台ごと
に換気制御を行うものである。車両１台ごとに排気ガス
中の煤煙量、または、一酸化炭素量を実測するから、そ
の車両がディーゼル車であるとかガソリン車であるとか
の車種のいかんにかかわらず、実情に応じた換気制御が
可能となる。従来技術であれば、ディーゼル車とガソリ
ン車の割合を経験に基づいて推定し、その割合を固定的
にとらえて所要換気量の計算式を構築しているが、これ
はあくまで推定にすぎず、車両走行状況によっては実情
に沿わなくなることが起こり得る。本請求項７によれば
そのような不都合は解消される。
【００７５】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかわるトンネル
換気制御システムの実施の形態について詳細に説明す
る。
換気制御システムの実施の形態について詳細に説明す
る。
【００７６】〔原理〕本発明におけるトンネル換気制御
の原理すなわち汚染物質濃度を検知し、その検知した汚
染物質濃度に基づいてダイレクトに換気制御を行う原理
を説明する。図１に示すように、１台の車両Ａが１秒間
に排出する排気ガス１００の流量（全体）の平均値をＲ
ｏ（ｍ3／sec）とする。排気ガスには水蒸気その他の無
害物質のほか、煤煙、一酸化炭素その他様々の有害物質
も含まれている。有害物質のうち検知対象とするものを
汚染物質と規定する。排気ガスに含まれている汚染物質
の濃度をδ（ノーディメンジョン）とすると、１秒当た
りの汚染物質発生流量α（ｍ3／sec）は、
の原理すなわち汚染物質濃度を検知し、その検知した汚
染物質濃度に基づいてダイレクトに換気制御を行う原理
を説明する。図１に示すように、１台の車両Ａが１秒間
に排出する排気ガス１００の流量（全体）の平均値をＲ
ｏ（ｍ3／sec）とする。排気ガスには水蒸気その他の無
害物質のほか、煤煙、一酸化炭素その他様々の有害物質
も含まれている。有害物質のうち検知対象とするものを
汚染物質と規定する。排気ガスに含まれている汚染物質
の濃度をδ（ノーディメンジョン）とすると、１秒当た
りの汚染物質発生流量α（ｍ3／sec）は、
【００７７】
【数２１】
【００７８】となる。「流量」とするのは単位時間当た
りの量という意味である。ここでは、平均排気ガス流量
Ｒｏはディーゼル車もガソリン車も同じと規定する。そ
の理由は次のとおりである。従来の技術の項でディーゼ
ル車の平均排気ガス量Ｖ1 ＝５．６（ｍ3／ｋｍ）、ガ
ソリン車の平均排気ガス量Ｖ2 ＝１．３（ｍ3／ｋｍ）
と紹介した。およそ４．３倍の開きがある。ただし、こ
れは１ｋｍ当たりのものである。時速８０ｋｍとする
と、１ｋｍの走行に要する時間は４５秒である。本発明
の原理では１秒を単位時間としているので、４５分の１
と充分に短い。このことから、平均排気ガス流量Ｒｏに
ついてディーゼル車とガソリン車との開きがより少なく
なると考えられる。また、直接的に汚染物質濃度δを測
定していることから、その汚染物質濃度δの中にディー
ゼル車とガソリン車の違いが組み込まれていると考え
る。
りの量という意味である。ここでは、平均排気ガス流量
Ｒｏはディーゼル車もガソリン車も同じと規定する。そ
の理由は次のとおりである。従来の技術の項でディーゼ
ル車の平均排気ガス量Ｖ1 ＝５．６（ｍ3／ｋｍ）、ガ
ソリン車の平均排気ガス量Ｖ2 ＝１．３（ｍ3／ｋｍ）
と紹介した。およそ４．３倍の開きがある。ただし、こ
れは１ｋｍ当たりのものである。時速８０ｋｍとする
と、１ｋｍの走行に要する時間は４５秒である。本発明
の原理では１秒を単位時間としているので、４５分の１
と充分に短い。このことから、平均排気ガス流量Ｒｏに
ついてディーゼル車とガソリン車との開きがより少なく
なると考えられる。また、直接的に汚染物質濃度δを測
定していることから、その汚染物質濃度δの中にディー
ゼル車とガソリン車の違いが組み込まれていると考え
る。
【００７９】図２（ａ）はトンネル１内をただ１台の車
両Ａが通過する場合を想定している。１ａはトンネル１
の入口、１ｂは出口である。トンネル１の長さをＬ（ｋ
ｍ）、トンネル１内での車両Ａの平均走行速度をＵｏ
（ｋｍ／ｈ）とすると、車両Ａがトンネル１を通過する
のに要する平均通過所要時間Ｔｏ（sec）は、
両Ａが通過する場合を想定している。１ａはトンネル１
の入口、１ｂは出口である。トンネル１の長さをＬ（ｋ
ｍ）、トンネル１内での車両Ａの平均走行速度をＵｏ
（ｋｍ／ｈ）とすると、車両Ａがトンネル１を通過する
のに要する平均通過所要時間Ｔｏ（sec）は、
【００８０】
【数２２】
【００８１】で、一定値となる。車両Ａがトンネル入口
１ａに進入したタイミングを時刻ｔ＝０として、入口進
入から時刻ｔ（＜Ｔｏ）までに発生した汚染物質発生量
β(t)（ｍ3）は、
１ａに進入したタイミングを時刻ｔ＝０として、入口進
入から時刻ｔ（＜Ｔｏ）までに発生した汚染物質発生量
β(t)（ｍ3）は、
【００８２】
【数２３】
【００８３】となる。このｔ秒間に発生した汚染物質発
生量β(t) をトンネル外に換気排出し切るのにｔ秒を超
える時間がかかるとすると、トンネル内の汚染が次第に
増大することになる。ｔ秒を下回る時間で換気排出し切
るとすると、無駄なエネルギーを消費することになる。
したがって、ｔ秒間に発生した汚染物質発生量β(t) は
同じｔ秒間でトンネル外に換気排出し切るのが理想的で
あり、それに必要な所要換気量をＱｓ(t) （ｍ3）とす
る。この所要換気量Ｑｓ(t) は汚染物質発生量β(t) に
比例するはずである。その比例定数をｋとすると、この
比例定数は汚染物質の種類によって差異が認められると
想定される。
生量β(t) をトンネル外に換気排出し切るのにｔ秒を超
える時間がかかるとすると、トンネル内の汚染が次第に
増大することになる。ｔ秒を下回る時間で換気排出し切
るとすると、無駄なエネルギーを消費することになる。
したがって、ｔ秒間に発生した汚染物質発生量β(t) は
同じｔ秒間でトンネル外に換気排出し切るのが理想的で
あり、それに必要な所要換気量をＱｓ(t) （ｍ3）とす
る。この所要換気量Ｑｓ(t) は汚染物質発生量β(t) に
比例するはずである。その比例定数をｋとすると、この
比例定数は汚染物質の種類によって差異が認められると
想定される。
【００８４】
【数２４】
【００８５】となる。したがって、トンネル全長につい
ての１秒当たりの所要換気量Ｑ（ｍ3／sec）は、
ての１秒当たりの所要換気量Ｑ（ｍ3／sec）は、
【００８６】
【数２５】
【００８７】となり、これは単純に１秒当たりの汚染物
質発生流量αに比例している。また、比例定数のｋおよ
び平均排気ガス流量のＲｏは一定値であるから、トンネ
ル全長についての１秒当たりの所要換気量Ｑは汚染物質
濃度δのみに比例していることになる。
質発生流量αに比例している。また、比例定数のｋおよ
び平均排気ガス流量のＲｏは一定値であるから、トンネ
ル全長についての１秒当たりの所要換気量Ｑは汚染物質
濃度δのみに比例していることになる。
【００８８】次に、図２（ｂ）のようにトンネル１内に
２台の車両Ａ１，Ａ２が通過している場合を想定する。
車両Ａ１についての汚染物質濃度をδ1 、車両Ａ２につ
いての汚染物質濃度をδ2 とし、車両Ａ１のトンネル内
走行時間をｔ1 、車両Ａ２のトンネル内走行時間をｔ2
とすると、車両Ａ１による汚染物質発生量β(t1)、車両
Ａ２による汚染物質発生量β(t2)はそれぞれ、
２台の車両Ａ１，Ａ２が通過している場合を想定する。
車両Ａ１についての汚染物質濃度をδ1 、車両Ａ２につ
いての汚染物質濃度をδ2 とし、車両Ａ１のトンネル内
走行時間をｔ1 、車両Ａ２のトンネル内走行時間をｔ2
とすると、車両Ａ１による汚染物質発生量β(t1)、車両
Ａ２による汚染物質発生量β(t2)はそれぞれ、
【００８９】
【数２６】
【００９０】
【数２７】
【００９１】となる。このうち、車両Ａ１による汚染物
質発生量β(t1)をそのトンネル内走行時間ｔ1 で換気排
出し切るのに必要な１秒当たりの所要換気量Ｑ1 は、
質発生量β(t1)をそのトンネル内走行時間ｔ1 で換気排
出し切るのに必要な１秒当たりの所要換気量Ｑ1 は、
【００９２】
【数２８】
【００９３】であり、車両Ａ２による汚染物質発生量β
(t2)をそのトンネル内走行時間ｔ2 で換気排出し切るの
に必要な１秒当たりの所要換気量Ｑ2 は、
(t2)をそのトンネル内走行時間ｔ2 で換気排出し切るの
に必要な１秒当たりの所要換気量Ｑ2 は、
【００９４】
【数２９】
【００９５】である。したがって、トータルの所要換気
量Ｑは、単純に足し算して、
量Ｑは、単純に足し算して、
【００９６】
【数３０】
【００９７】となる。
【００９８】図２（ｃ）は車両Ａ１がトンネル出口１ｂ
をちょうど通過した時点の状態を示す。車両Ａ２はまだ
トンネル１内を走行中である。車両Ａ１がトンネル出口
１ｂを通過した時点から車両Ａ１による排気ガスはトン
ネル１内には流入しないものとする。車両Ａ１がトンネ
ル１内を走行することによりトンネル１内で増加する汚
染物質を所要換気量Ｑ1 によって換気排出し切ってい
る。図２（（ａ），（ｂ），（ｃ）とも）においてエキ
ゾーストパイプからの排気ガスを示してあるが、これは
トンネル１内が汚染されていることを示すものではな
く、単に排出された排気ガスを示しているだけであっ
て、リアルタイムの換気制御によりトンネル１内の汚染
は進行していないのである。図はそのように解釈しなけ
ればならない。車両Ａ１が出口１ｂを出たときにはその
車両Ａ１によってトンネル１内に排出された汚染物質発
生量β(t1)はなくなっている。
をちょうど通過した時点の状態を示す。車両Ａ２はまだ
トンネル１内を走行中である。車両Ａ１がトンネル出口
１ｂを通過した時点から車両Ａ１による排気ガスはトン
ネル１内には流入しないものとする。車両Ａ１がトンネ
ル１内を走行することによりトンネル１内で増加する汚
染物質を所要換気量Ｑ1 によって換気排出し切ってい
る。図２（（ａ），（ｂ），（ｃ）とも）においてエキ
ゾーストパイプからの排気ガスを示してあるが、これは
トンネル１内が汚染されていることを示すものではな
く、単に排出された排気ガスを示しているだけであっ
て、リアルタイムの換気制御によりトンネル１内の汚染
は進行していないのである。図はそのように解釈しなけ
ればならない。車両Ａ１が出口１ｂを出たときにはその
車両Ａ１によってトンネル１内に排出された汚染物質発
生量β(t1)はなくなっている。
【００９９】車両Ａ１がトンネル１から出たあとは所要
換気量Ｑ1 をゼロにしてもかまわない。すでに、車両Ａ
１が排出した汚染物質はすべてすでに換気排出されてし
まっているからである。したがって、所要換気量Ｑは車
両Ａ２についてのものだけとなり、Ｑ＝Ｑ2 ＝ｋ・Ｒｏ
・δ2 となる。つまり、車両Ａ１がトンネル入口１ａに
進入した時点から経過時間をカウントし、式（２２）の
平均通過所要時間Ｔｏが経過した時点でその車両Ａ１に
ついての所要換気量Ｑ1 をゼロとすればよい。このこと
は、トンネル１内の走行車両の台数に関係なく当てはま
ることである。そのことを次に説明する。
換気量Ｑ1 をゼロにしてもかまわない。すでに、車両Ａ
１が排出した汚染物質はすべてすでに換気排出されてし
まっているからである。したがって、所要換気量Ｑは車
両Ａ２についてのものだけとなり、Ｑ＝Ｑ2 ＝ｋ・Ｒｏ
・δ2 となる。つまり、車両Ａ１がトンネル入口１ａに
進入した時点から経過時間をカウントし、式（２２）の
平均通過所要時間Ｔｏが経過した時点でその車両Ａ１に
ついての所要換気量Ｑ1 をゼロとすればよい。このこと
は、トンネル１内の走行車両の台数に関係なく当てはま
ることである。そのことを次に説明する。
【０１００】図３（ａ）に示すように、いまトンネル１
内に６台の車両Ａ１〜Ａ６が走行しているとする。それ
ぞれの汚染物質濃度をδ1 〜δ6 とする。トータルの１
秒当たりの所要換気量Ｑは、
内に６台の車両Ａ１〜Ａ６が走行しているとする。それ
ぞれの汚染物質濃度をδ1 〜δ6 とする。トータルの１
秒当たりの所要換気量Ｑは、
【０１０１】
【数３１】
【０１０２】となる。図３（ｂ）に示すように、もう１
台の車両Ａ７がトンネル１内に進入してきたときは、ト
ータルの１秒当たりの所要換気量Ｑは、
台の車両Ａ７がトンネル１内に進入してきたときは、ト
ータルの１秒当たりの所要換気量Ｑは、
【０１０３】
【数３２】
【０１０４】となる。また、図３（ｃ）に示すように、
先頭の車両Ａ１がトンネル出口１ｂを通り抜けたのち、
すなわちその車両Ａ１がトンネル入口１ａに達してから
平均通過所要時間Ｔｏが経過したのちは、トータルの１
秒当たりの所要換気量Ｑは、
先頭の車両Ａ１がトンネル出口１ｂを通り抜けたのち、
すなわちその車両Ａ１がトンネル入口１ａに達してから
平均通過所要時間Ｔｏが経過したのちは、トータルの１
秒当たりの所要換気量Ｑは、
【０１０５】
【数３３】
【０１０６】となる。ここでは、ｉ＝２となっている。
【０１０７】以上のことをまとめると、トンネル入口に
進入するすべての車両について汚染物質濃度δi を計測
し、その車両がトンネル内に存在していること（平均通
過所要時間Ｔｏに達しないこと）を条件にして、トンネ
ル内車両の汚染物質濃度総和Σδi に比例するかたちで
トータルの１秒当たりの所要換気量Ｑを決定すればよい
ということである。これが、本発明によるトンネル換気
制御システムの基本的原理である。
進入するすべての車両について汚染物質濃度δi を計測
し、その車両がトンネル内に存在していること（平均通
過所要時間Ｔｏに達しないこと）を条件にして、トンネ
ル内車両の汚染物質濃度総和Σδi に比例するかたちで
トータルの１秒当たりの所要換気量Ｑを決定すればよい
ということである。これが、本発明によるトンネル換気
制御システムの基本的原理である。
【０１０８】以下、具体的な実施の形態について図面に
基づいて詳細に説明する。
基づいて詳細に説明する。
【０１０９】〔実施の形態１〕
実施の形態１は排気ガス中の計測すべき汚染物質として
煤煙を対象とするものである。図４は実施の形態１のト
ンネル換気制御システムを説明するためのシステム構成
図である。図４はトンネルの入口付近の様子を概念的に
示している。破線で示す符号の１が道路におけるトンネ
ル、１ａがトンネル１の入口である。入口１ａよりも車
両走行方向の上流側における車線２の脇に車両Ａの進入
を検知するための車両検知器３が設けられている。車両
検知器３としては公知の任意のものが適用可能であり、
その具体的構成については本発明の要旨とは直接には関
係しないので説明を省略する。車両検知器３に対してさ
らにやや上流側の近傍において車線２の脇に煤煙検知器
４が設けられている。煤煙検知器４としては例えば赤外
線ＬＥＤ（発光ダイオード）等の投光部から赤外線をエ
キゾーストパイプ（排気管）９１から排出される排気ガ
ス１００に向けて出射し、排気ガスからの散乱光をフォ
トダイオードなどの受光部で受光して電気信号に変換す
るものがある。煤煙濃度が高いほど散乱光が多くなり、
受光部で発生する電圧が高くなる。この反射型に代えて
透過型でもよい。透過型の場合は煤煙濃度が高いほど受
光部で発生する電圧が低くなる。ただし、これも本発明
の要旨とは直接には関係せず、煤煙検知器４としては公
知の任意のものが適用可能であり、その具体的構成につ
いては説明を省略する。
煤煙を対象とするものである。図４は実施の形態１のト
ンネル換気制御システムを説明するためのシステム構成
図である。図４はトンネルの入口付近の様子を概念的に
示している。破線で示す符号の１が道路におけるトンネ
ル、１ａがトンネル１の入口である。入口１ａよりも車
両走行方向の上流側における車線２の脇に車両Ａの進入
を検知するための車両検知器３が設けられている。車両
検知器３としては公知の任意のものが適用可能であり、
その具体的構成については本発明の要旨とは直接には関
係しないので説明を省略する。車両検知器３に対してさ
らにやや上流側の近傍において車線２の脇に煤煙検知器
４が設けられている。煤煙検知器４としては例えば赤外
線ＬＥＤ（発光ダイオード）等の投光部から赤外線をエ
キゾーストパイプ（排気管）９１から排出される排気ガ
ス１００に向けて出射し、排気ガスからの散乱光をフォ
トダイオードなどの受光部で受光して電気信号に変換す
るものがある。煤煙濃度が高いほど散乱光が多くなり、
受光部で発生する電圧が高くなる。この反射型に代えて
透過型でもよい。透過型の場合は煤煙濃度が高いほど受
光部で発生する電圧が低くなる。ただし、これも本発明
の要旨とは直接には関係せず、煤煙検知器４としては公
知の任意のものが適用可能であり、その具体的構成につ
いては説明を省略する。
【０１１０】車両検知器３に対する煤煙検知器４の位置
関係は次のとおりである。図５はその位置関係を説明す
るための模式図である。Ａ１は小型車両を表し、Ａ２は
大型車両を表す。それぞれが，，の３つの状態に
分けられて表示されている。これは車両移動の推移を示
すためであり、図５はそのように解釈されなければなら
ない。小型車両Ａ１も大型車両Ａ２もともにの状態の
ようにその先頭９２が車両検知器３の検知ラインＤＬ１
に達すると車両検知器３によってその進入が検知され
る。の状態のように車体が検知ラインＤＬ１を横切っ
ている間はその検知状態が継続する。そして、の状態
のように小型車両Ａ１も大型車両Ａ２も最終的にはその
後端９３が車両検知器３の検知ラインＤＬ１を通過した
時点で車両検知器３が非検知状態に反転することにな
る。このタイミングは小型車両、大型車両の区別なく、
そのエキゾーストパイプ９１が車両検知器３の検知ライ
ンＤＬ１をちょうど通過しようとするタイミングであ
る。したがって、その位置でのエキゾーストパイプ９１
から排出される排気ガス１００を最も的確に捕捉し得る
最も適切な位置に煤煙検知器４の検知ラインＤＬ２がく
るように煤煙検知器４を配置すればよい。
関係は次のとおりである。図５はその位置関係を説明す
るための模式図である。Ａ１は小型車両を表し、Ａ２は
大型車両を表す。それぞれが，，の３つの状態に
分けられて表示されている。これは車両移動の推移を示
すためであり、図５はそのように解釈されなければなら
ない。小型車両Ａ１も大型車両Ａ２もともにの状態の
ようにその先頭９２が車両検知器３の検知ラインＤＬ１
に達すると車両検知器３によってその進入が検知され
る。の状態のように車体が検知ラインＤＬ１を横切っ
ている間はその検知状態が継続する。そして、の状態
のように小型車両Ａ１も大型車両Ａ２も最終的にはその
後端９３が車両検知器３の検知ラインＤＬ１を通過した
時点で車両検知器３が非検知状態に反転することにな
る。このタイミングは小型車両、大型車両の区別なく、
そのエキゾーストパイプ９１が車両検知器３の検知ライ
ンＤＬ１をちょうど通過しようとするタイミングであ
る。したがって、その位置でのエキゾーストパイプ９１
から排出される排気ガス１００を最も的確に捕捉し得る
最も適切な位置に煤煙検知器４の検知ラインＤＬ２がく
るように煤煙検知器４を配置すればよい。
【０１１１】図４に示すようにトンネル入口１ａの付近
において車線２の脇に換気制御装置５が設置されてい
る。この換気制御装置５は少なくともマイクロコンピュ
ータを主要部とする演算処理部６と入力部７を備えてい
る。演算処理部６はＭＰＵ（マイクロ・プロセシング・
ユニット）とＭＰＵによる演算・制御等のためのプログ
ラムを格納しているＲＯＭ（リードオンリーメモリ）と
演算・制御等を補助するとともにデータを格納するＲＡ
Ｍ（ランダムアクセスメモリ）とからなっている。入力
部７はテンキーなどであり、当該のトンネル１にかかわ
って定める必要のある比例定数ｋB （式（２４）のｋに
煤煙用の値ｋB を適用）や平均排気ガス流量Ｒｏの値を
デフォールト値として入力するためのものである。な
お、このほかにデータ入力を確認するための表示部（図
示せず）が備えられている。車両検知器３および煤煙検
知器４はそれぞれケーブルと所要のインターフェイスを
介して演算処理部６に接続されている。この換気制御装
置５が請求の範囲に記載の「換気制御手段」に対応す
る。換気制御手段の具体的内容については次に説明する
動作にかかわるフローチャートにおいてより明確となる
はずである。トンネル１の内部にはトンネル１内の換気
を行うための換気装置８が設けられている。この換気装
置８として例えばジェットファンがある。ジェットファ
ンの台数はトンネル１の長さや内容積などの条件に応じ
て定められる。この換気装置８が請求の範囲に記載の
「換気手段」に対応する。換気装置８が入口１ａの近く
でトンネル１に設けられたような図示となっているが、
それは表現上の都合のためであり、換気装置８の設置条
件（位置・個数・種類等）は個々のトンネルごとの状況
に応じて適宜に定められるものである。
において車線２の脇に換気制御装置５が設置されてい
る。この換気制御装置５は少なくともマイクロコンピュ
ータを主要部とする演算処理部６と入力部７を備えてい
る。演算処理部６はＭＰＵ（マイクロ・プロセシング・
ユニット）とＭＰＵによる演算・制御等のためのプログ
ラムを格納しているＲＯＭ（リードオンリーメモリ）と
演算・制御等を補助するとともにデータを格納するＲＡ
Ｍ（ランダムアクセスメモリ）とからなっている。入力
部７はテンキーなどであり、当該のトンネル１にかかわ
って定める必要のある比例定数ｋB （式（２４）のｋに
煤煙用の値ｋB を適用）や平均排気ガス流量Ｒｏの値を
デフォールト値として入力するためのものである。な
お、このほかにデータ入力を確認するための表示部（図
示せず）が備えられている。車両検知器３および煤煙検
知器４はそれぞれケーブルと所要のインターフェイスを
介して演算処理部６に接続されている。この換気制御装
置５が請求の範囲に記載の「換気制御手段」に対応す
る。換気制御手段の具体的内容については次に説明する
動作にかかわるフローチャートにおいてより明確となる
はずである。トンネル１の内部にはトンネル１内の換気
を行うための換気装置８が設けられている。この換気装
置８として例えばジェットファンがある。ジェットファ
ンの台数はトンネル１の長さや内容積などの条件に応じ
て定められる。この換気装置８が請求の範囲に記載の
「換気手段」に対応する。換気装置８が入口１ａの近く
でトンネル１に設けられたような図示となっているが、
それは表現上の都合のためであり、換気装置８の設置条
件（位置・個数・種類等）は個々のトンネルごとの状況
に応じて適宜に定められるものである。
【０１１２】次に、上記のように構成された実施の形態
１のトンネル換気制御システムの動作を図６のフローチ
ャートに基づいて説明する。演算処理部６におけるＭＰ
ＵはＲＯＭに格納されているプログラムに従って次のよ
うな演算処理を実行する。車両Ａがトンネル１の入口１
ａに近づいてくると、その接近を車両検知器３が検知す
ることになる。ＭＰＵはステップＳ１においてトンネル
１に対する車両の進入検知を待ってすなわち車両検知器
３による車両検知ＯＮの動作を待ってステップＳ１１以
下の車両進入に伴う換気制御のルーチンに進む。また、
ＭＰＵはステップＳ２においてトンネル１からの車両の
通過検知を待ってすなわち現在時刻をｔとして図７に示
すＲＡＭにおける煤煙濃度バッファメモリ９に、ｔ−ｔ
i ≧Ｔｏとなる車両が存在する状態になることを待って
ステップＳ３１以下の車両通過に伴う換気制御のルーチ
ンに進む。なお、ｔi については後述する。ＭＰＵは車
両進入のイベントまたは車両通過のイベントがないとき
は、アイドリング状態となるか、または図示しない必要
な処理を実行するものとする。
１のトンネル換気制御システムの動作を図６のフローチ
ャートに基づいて説明する。演算処理部６におけるＭＰ
ＵはＲＯＭに格納されているプログラムに従って次のよ
うな演算処理を実行する。車両Ａがトンネル１の入口１
ａに近づいてくると、その接近を車両検知器３が検知す
ることになる。ＭＰＵはステップＳ１においてトンネル
１に対する車両の進入検知を待ってすなわち車両検知器
３による車両検知ＯＮの動作を待ってステップＳ１１以
下の車両進入に伴う換気制御のルーチンに進む。また、
ＭＰＵはステップＳ２においてトンネル１からの車両の
通過検知を待ってすなわち現在時刻をｔとして図７に示
すＲＡＭにおける煤煙濃度バッファメモリ９に、ｔ−ｔ
i ≧Ｔｏとなる車両が存在する状態になることを待って
ステップＳ３１以下の車両通過に伴う換気制御のルーチ
ンに進む。なお、ｔi については後述する。ＭＰＵは車
両進入のイベントまたは車両通過のイベントがないとき
は、アイドリング状態となるか、または図示しない必要
な処理を実行するものとする。
【０１１３】まず、車両進入に伴う換気制御のルーチン
について説明する。ステップＳ１の判断において車両検
知ＯＮの動作があったときは、ステップＳ１１に進んで
サフィックス用変数ｉをインクリメントする（ｉ←ｉ＋
１）。ステップＳ１２において煤煙検知器４の駆動を開
始し、ステップＳ１３においてタイマーをスタートさ
せ、ステップＳ１４において車両Ａが車両検知器３を通
過した瞬間の検知すなわち車両検知器３による車両検知
ＯＦＦの動作を待つ。この車両検知ＯＦＦの動作がない
ときはステップＳ１５に進んでタイムアップしたかどう
かを判断し、タイムアップするまでは車両検知ＯＦＦの
判断を繰り返す。車両検知ＯＦＦがないまま所定時間の
タイムアップがなされたときは、煤煙濃度計測がエラー
となるのでエラー補償のためのステップＳ２１に進む。
タイムアップするまでに車両検知ＯＦＦの動作があると
ステップＳ１６に進んで煤煙検知器４からの受光光量Ｖ
B のデータの入力を行う。サフィックスの“Ｂ”は「煤
煙」を表し、一酸化炭素の場合のサフィックス“Ｃ”と
区別している。受光光量ＶB のデータの入力が完了する
とステップＳ１７において煤煙検知器４の駆動を停止す
る。ステップＳ１８において受光光量ＶB に基づいて煤
煙濃度δBiを算出する。煤煙濃度δBiは例えば受光光量
ＶB に比例する。ここで煤煙濃度δBiにサフィックスｉ
を付ける必要は特にはないのであるが、動作説明を理解
しやすくするために付けてある。ステップＳ１９におい
て煤煙濃度δBiの値が適切か否かつまり煤煙濃度検出に
成功したか否かを判断する。これは所定の基準値と比較
して基準値以上になっているかどうかで判定すればよ
い。煤煙濃度値が不適切（エラー）の場合には煤煙濃度
計測がエラーとなるのでエラー補償のためのステップＳ
２１に進む。煤煙濃度値が適切であるときはステップＳ
２０に進んでＲＡＭ上に設定する煤煙濃度バッファδB
に算出した煤煙濃度δBiをセットする（δB ←δBi）。
ステップＳ２１ではエラー補償のために煤煙濃度バッフ
ァδB に標準煤煙濃度δB0をセットする（δB←
δB0）。この標準煤煙濃度δB0はディーゼル車とガソリ
ン車のうち濃度の濃いディーゼル車の方に対応したもの
である。もし、このステップがないと、δB ←０となっ
てあとの処理に不都合を来す。以上のようにして煤煙濃
度バッファδBの内容が決定されるとステップＳ２２に
進んで車両Ａがトンネル入口１ａに達する入口進入時刻
ｔi を算出する。図４に示す煤煙検知器４の検知ライン
とトンネル入口１ａとの距離ｄｏを車両平均走行速度で
割って得られる時間をステップＳ１のタイミングからカ
ウントすればよい。ステップＳ２３において入口進入時
刻ｔi と煤煙濃度バッファδB の内容（δBiまたは
δB0）とを対応付けて図７に示すＲＡＭの煤煙濃度バッ
ファメモリ９のアドレスＡi にストアする（Ａi ……
（ｔi ：δBi（δB0））。ステップＳ２４においてＲＡ
Ｍ上に設定する１台換気量バッファｑB に、式（２４）
における比例定数ｋB と平均排気ガス流量Ｒｏと煤煙濃
度バッファδB の値とを乗算した結果をセットする（ｑ
B ←ｋB ・Ｒｏ・δB ）。比例定数ｋB については式
（２４）の比例定数ｋにおいて煤煙用の比例定数ｋB を
適用する。ステップＳ２５においてＲＡＭ上に設定する
所要換気量バッファＱB の内容に１台換気量バッファｑ
B の内容を加算し、その結果を新たに所要換気量バッフ
ァＱB にセットする（ＱB ←ＱB ＋ｑB ）。次いで、ス
テップＳ４１に進んで所要換気量バッファＱB の内容で
ある所要換気量ＱB に基づいて換気装置８を制御する。
ステップＳ４１の次はステップＳ１に戻る。
について説明する。ステップＳ１の判断において車両検
知ＯＮの動作があったときは、ステップＳ１１に進んで
サフィックス用変数ｉをインクリメントする（ｉ←ｉ＋
１）。ステップＳ１２において煤煙検知器４の駆動を開
始し、ステップＳ１３においてタイマーをスタートさ
せ、ステップＳ１４において車両Ａが車両検知器３を通
過した瞬間の検知すなわち車両検知器３による車両検知
ＯＦＦの動作を待つ。この車両検知ＯＦＦの動作がない
ときはステップＳ１５に進んでタイムアップしたかどう
かを判断し、タイムアップするまでは車両検知ＯＦＦの
判断を繰り返す。車両検知ＯＦＦがないまま所定時間の
タイムアップがなされたときは、煤煙濃度計測がエラー
となるのでエラー補償のためのステップＳ２１に進む。
タイムアップするまでに車両検知ＯＦＦの動作があると
ステップＳ１６に進んで煤煙検知器４からの受光光量Ｖ
B のデータの入力を行う。サフィックスの“Ｂ”は「煤
煙」を表し、一酸化炭素の場合のサフィックス“Ｃ”と
区別している。受光光量ＶB のデータの入力が完了する
とステップＳ１７において煤煙検知器４の駆動を停止す
る。ステップＳ１８において受光光量ＶB に基づいて煤
煙濃度δBiを算出する。煤煙濃度δBiは例えば受光光量
ＶB に比例する。ここで煤煙濃度δBiにサフィックスｉ
を付ける必要は特にはないのであるが、動作説明を理解
しやすくするために付けてある。ステップＳ１９におい
て煤煙濃度δBiの値が適切か否かつまり煤煙濃度検出に
成功したか否かを判断する。これは所定の基準値と比較
して基準値以上になっているかどうかで判定すればよ
い。煤煙濃度値が不適切（エラー）の場合には煤煙濃度
計測がエラーとなるのでエラー補償のためのステップＳ
２１に進む。煤煙濃度値が適切であるときはステップＳ
２０に進んでＲＡＭ上に設定する煤煙濃度バッファδB
に算出した煤煙濃度δBiをセットする（δB ←δBi）。
ステップＳ２１ではエラー補償のために煤煙濃度バッフ
ァδB に標準煤煙濃度δB0をセットする（δB←
δB0）。この標準煤煙濃度δB0はディーゼル車とガソリ
ン車のうち濃度の濃いディーゼル車の方に対応したもの
である。もし、このステップがないと、δB ←０となっ
てあとの処理に不都合を来す。以上のようにして煤煙濃
度バッファδBの内容が決定されるとステップＳ２２に
進んで車両Ａがトンネル入口１ａに達する入口進入時刻
ｔi を算出する。図４に示す煤煙検知器４の検知ライン
とトンネル入口１ａとの距離ｄｏを車両平均走行速度で
割って得られる時間をステップＳ１のタイミングからカ
ウントすればよい。ステップＳ２３において入口進入時
刻ｔi と煤煙濃度バッファδB の内容（δBiまたは
δB0）とを対応付けて図７に示すＲＡＭの煤煙濃度バッ
ファメモリ９のアドレスＡi にストアする（Ａi ……
（ｔi ：δBi（δB0））。ステップＳ２４においてＲＡ
Ｍ上に設定する１台換気量バッファｑB に、式（２４）
における比例定数ｋB と平均排気ガス流量Ｒｏと煤煙濃
度バッファδB の値とを乗算した結果をセットする（ｑ
B ←ｋB ・Ｒｏ・δB ）。比例定数ｋB については式
（２４）の比例定数ｋにおいて煤煙用の比例定数ｋB を
適用する。ステップＳ２５においてＲＡＭ上に設定する
所要換気量バッファＱB の内容に１台換気量バッファｑ
B の内容を加算し、その結果を新たに所要換気量バッフ
ァＱB にセットする（ＱB ←ＱB ＋ｑB ）。次いで、ス
テップＳ４１に進んで所要換気量バッファＱB の内容で
ある所要換気量ＱB に基づいて換気装置８を制御する。
ステップＳ４１の次はステップＳ１に戻る。
【０１１４】次に、車両通過に伴う換気制御のルーチン
について説明する。ステップＳ２はトンネル１からの車
両通過があるか否かを判断している。すなわち、図７に
示すＲＡＭの煤煙濃度バッファメモリ９に格納されてい
るデータのうちに、入口進入時刻ｔi から平均通過所要
時間Ｔｏが経過したものがあるか否かを、現在時刻をｔ
として、ｔ−ｔi ≧Ｔｏとなるか否かをもって判断す
る。トンネルからの車両通過がないときはステップＳ１
に戻る。ＭＰＵは車両進入のイベントまたは車両通過の
イベントがないときは、アイドリング状態となるか、ま
たは図示しない必要な処理を実行するものとする。ステ
ップＳ２の判断が肯定的となったときはステップＳ３１
以下の車両通過に伴う換気制御のルーチンに進む。ステ
ップＳ３１において比例定数ｋB と平均排気ガス流量Ｒ
ｏとステップＳ２の判定に該当するサフィックスｉのア
ドレスＡi に基づいて煤煙濃度バッファメモリ９から読
み出した入口進入時刻ｔi に対応した煤煙濃度δBiとを
乗算した結果（ｋB ・Ｒｏ・δBi）を所要換気量バッフ
ァＱB から減算し、その減算の結果を新たに所要換気量
バッファＱB にセットする（ＱB ←ＱB −ｋB ・Ｒｏ・
δBi）。なお、δBiがステップＳ２１を経由した場合の
δB0となっている場合もある。ステップＳ３２において
煤煙濃度バッファメモリ９のアドレスＡi からデータを
消去する。そして、ステップＳ４１に進んで所要換気量
バッファＱB の内容である所要換気量ＱB に基づいて換
気装置８を制御する。ステップＳ４１の次はステップＳ
１に戻る。
について説明する。ステップＳ２はトンネル１からの車
両通過があるか否かを判断している。すなわち、図７に
示すＲＡＭの煤煙濃度バッファメモリ９に格納されてい
るデータのうちに、入口進入時刻ｔi から平均通過所要
時間Ｔｏが経過したものがあるか否かを、現在時刻をｔ
として、ｔ−ｔi ≧Ｔｏとなるか否かをもって判断す
る。トンネルからの車両通過がないときはステップＳ１
に戻る。ＭＰＵは車両進入のイベントまたは車両通過の
イベントがないときは、アイドリング状態となるか、ま
たは図示しない必要な処理を実行するものとする。ステ
ップＳ２の判断が肯定的となったときはステップＳ３１
以下の車両通過に伴う換気制御のルーチンに進む。ステ
ップＳ３１において比例定数ｋB と平均排気ガス流量Ｒ
ｏとステップＳ２の判定に該当するサフィックスｉのア
ドレスＡi に基づいて煤煙濃度バッファメモリ９から読
み出した入口進入時刻ｔi に対応した煤煙濃度δBiとを
乗算した結果（ｋB ・Ｒｏ・δBi）を所要換気量バッフ
ァＱB から減算し、その減算の結果を新たに所要換気量
バッファＱB にセットする（ＱB ←ＱB −ｋB ・Ｒｏ・
δBi）。なお、δBiがステップＳ２１を経由した場合の
δB0となっている場合もある。ステップＳ３２において
煤煙濃度バッファメモリ９のアドレスＡi からデータを
消去する。そして、ステップＳ４１に進んで所要換気量
バッファＱB の内容である所要換気量ＱB に基づいて換
気装置８を制御する。ステップＳ４１の次はステップＳ
１に戻る。
【０１１５】以上の動作の繰り返しによりＲＡＭにおけ
る煤煙濃度バッファメモリ９には図７のようにデータが
ストアされていく。また、適宜データが消去されてい
く。
る煤煙濃度バッファメモリ９には図７のようにデータが
ストアされていく。また、適宜データが消去されてい
く。
【０１１６】以上のように本実施の形態１においては、
トンネル１に進入する車両Ａの１台ずつにつき進入直前
に煤煙濃度δBiを計測し、その煤煙濃度δBiに基づいて
所要換気量ＱB を直ちにかつダイレクトに算出し、直ち
に換言すればシーケンス制御（フィードフォワード制
御）をもってトンネルの換気制御に反映させているか
ら、トンネル内でこれから増えようとする煤煙発生量を
リアルタイムに相殺するような換気制御が行える。決し
てトンネル内が汚染されてしまった結果に基づいて換気
制御を行うのではない。車両通行状況はリアルタイムか
つ微妙に変動するが、それに対しての応答性がきわめて
高いのである。もちろん換気制御の精度も高精度とな
る。したがって、トンネルに滞留する煤煙濃度が大きく
なりすぎて視認性が悪化することはない。目標値として
の所要換気量ＱB は必要以上に大きすぎるということも
なく、無駄なエネルギー消費も生じない。
トンネル１に進入する車両Ａの１台ずつにつき進入直前
に煤煙濃度δBiを計測し、その煤煙濃度δBiに基づいて
所要換気量ＱB を直ちにかつダイレクトに算出し、直ち
に換言すればシーケンス制御（フィードフォワード制
御）をもってトンネルの換気制御に反映させているか
ら、トンネル内でこれから増えようとする煤煙発生量を
リアルタイムに相殺するような換気制御が行える。決し
てトンネル内が汚染されてしまった結果に基づいて換気
制御を行うのではない。車両通行状況はリアルタイムか
つ微妙に変動するが、それに対しての応答性がきわめて
高いのである。もちろん換気制御の精度も高精度とな
る。したがって、トンネルに滞留する煤煙濃度が大きく
なりすぎて視認性が悪化することはない。目標値として
の所要換気量ＱB は必要以上に大きすぎるということも
なく、無駄なエネルギー消費も生じない。
【０１１７】
【０１１８】〔実施の形態２〕
実施の形態２は排気ガス中の計測すべき汚染物質として
一酸化炭素を対象とするものである。図８は実施の形態
２のトンネル換気制御システムを説明するためのシステ
ム構成図である。実施の形態１の場合の図４におけるの
と同じ符号については実施の形態２についての図８にお
いても同一要素を示しており、簡単に説明すると、１は
トンネル、１ａはトンネル入口、２は車線、３は車両検
知器、５は換気制御装置、６は演算処理部、７は入力
部、Ａは車両、９１はエキゾーストパイプ、１００は排
気ガスである。実施の形態２に特有の構成は、車両検知
器３に対してさらにやや上流側の近傍において車線２の
脇に一酸化炭素検知器１０が設けられているということ
である。
一酸化炭素を対象とするものである。図８は実施の形態
２のトンネル換気制御システムを説明するためのシステ
ム構成図である。実施の形態１の場合の図４におけるの
と同じ符号については実施の形態２についての図８にお
いても同一要素を示しており、簡単に説明すると、１は
トンネル、１ａはトンネル入口、２は車線、３は車両検
知器、５は換気制御装置、６は演算処理部、７は入力
部、Ａは車両、９１はエキゾーストパイプ、１００は排
気ガスである。実施の形態２に特有の構成は、車両検知
器３に対してさらにやや上流側の近傍において車線２の
脇に一酸化炭素検知器１０が設けられているということ
である。
【０１１９】一酸化炭素検知機１０は例えば図９のよう
に構成されている。エキゾーストパイプ９１から噴出さ
れる排気ガス１００に向けて赤外線を出射する赤外線Ｌ
ＥＤなどの赤外線投光部１１と、排気ガス１００から反
射した赤外線を入射しその受けた熱量を電気信号に変換
する検出用のサーモパイル１２と参照用のサーモパイル
１３と、検出用サーモパイル１２の前面に設けられて一
酸化炭素相当の波長帯域の赤外線成分を透過するＣＯフ
ィルタ１４と、参照用サーモパイル１３の前面に設けら
れて参照赤外線成分を透過する参照フィルタ１５と、増
幅器１６，１７と、差動増幅器１８とから構成されてい
る。サーモパイルは熱型（焦電型）赤外線センサとも呼
ばれるもので、波長依存性がないことから、一酸化炭素
検出のためにＣＯフィルタ１４を設けている。また、サ
ーモパイルは一酸化炭素がなくて単に雰囲気温度の変動
だけでも出力が生じるので、そのオフセット調整を行う
ために参照用サーモパイル１３と参照フィルタ１５とを
設けている。参照フィルタ１５の通過波長帯域はＣＯフ
ィルタ１４の通過波長帯域の近傍でかつ重ならないよう
に設定されている。検出用サーモパイル１２で起電され
増幅器１６で増幅された電圧Ｖｄと参照用サーモパイル
１３で起電され増幅器１７で増幅された電圧Ｖref との
差分（Ｖｄ−Ｖref ）を一酸化炭素濃度検出電圧Ｖｃと
して差動増幅器１８から出力する。車両検知器３と一酸
化炭素検知器１０との位置関係は実施の形態１（図５）
の車両検知器３と排気ガス検知器４との位置関係と同じ
である。一酸化炭素検知器１０は車両検知器３と同様に
ケーブルと所要のインターフェイスを介して演算処理部
６に接続されている。なお、一酸化炭素検知器１０とし
ては光導電型や光起電力型の量子型赤外線センサを用い
るものでもよい。要するに、一酸化炭素検知器１０とし
ては公知の任意のものが適用可能であり、その具体的構
成については本発明の要旨とは直接には関係しないので
説明を省略する。
に構成されている。エキゾーストパイプ９１から噴出さ
れる排気ガス１００に向けて赤外線を出射する赤外線Ｌ
ＥＤなどの赤外線投光部１１と、排気ガス１００から反
射した赤外線を入射しその受けた熱量を電気信号に変換
する検出用のサーモパイル１２と参照用のサーモパイル
１３と、検出用サーモパイル１２の前面に設けられて一
酸化炭素相当の波長帯域の赤外線成分を透過するＣＯフ
ィルタ１４と、参照用サーモパイル１３の前面に設けら
れて参照赤外線成分を透過する参照フィルタ１５と、増
幅器１６，１７と、差動増幅器１８とから構成されてい
る。サーモパイルは熱型（焦電型）赤外線センサとも呼
ばれるもので、波長依存性がないことから、一酸化炭素
検出のためにＣＯフィルタ１４を設けている。また、サ
ーモパイルは一酸化炭素がなくて単に雰囲気温度の変動
だけでも出力が生じるので、そのオフセット調整を行う
ために参照用サーモパイル１３と参照フィルタ１５とを
設けている。参照フィルタ１５の通過波長帯域はＣＯフ
ィルタ１４の通過波長帯域の近傍でかつ重ならないよう
に設定されている。検出用サーモパイル１２で起電され
増幅器１６で増幅された電圧Ｖｄと参照用サーモパイル
１３で起電され増幅器１７で増幅された電圧Ｖref との
差分（Ｖｄ−Ｖref ）を一酸化炭素濃度検出電圧Ｖｃと
して差動増幅器１８から出力する。車両検知器３と一酸
化炭素検知器１０との位置関係は実施の形態１（図５）
の車両検知器３と排気ガス検知器４との位置関係と同じ
である。一酸化炭素検知器１０は車両検知器３と同様に
ケーブルと所要のインターフェイスを介して演算処理部
６に接続されている。なお、一酸化炭素検知器１０とし
ては光導電型や光起電力型の量子型赤外線センサを用い
るものでもよい。要するに、一酸化炭素検知器１０とし
ては公知の任意のものが適用可能であり、その具体的構
成については本発明の要旨とは直接には関係しないので
説明を省略する。
【０１２０】次に、上記のように構成された実施の形態
２のトンネル換気制御システムの動作を図１０のフロー
チャートに基づいて説明する。演算処理部６におけるＭ
ＰＵはＲＯＭに格納されているプログラムに従って次の
ような演算処理を実行する。ステップＴ１においてトン
ネル１に対する車両の進入検知を待ってすなわち車両検
知器３による車両検知ＯＮの動作を待ってステップＴ１
１以下の車両進入に伴う換気制御のルーチンに進む。ま
た、ステップＴ２においてトンネル１からの車両の通過
検知を待ってすなわち現在時刻をｔとして図１１に示す
ＲＡＭにおける煤煙濃度バッファメモリ１９に、ｔ−ｔ
ｉ≧Ｔｏとなる車両が存在する状態になることを待って
ステップＴ３１以下の車両通過に伴う換気制御のルーチ
ンに進む。ＭＰＵは車両進入のイベントまたは車両通過
のイベントがないときは、アイドリング状態となるか、
または図示しない必要な処理を実行するものとする。
２のトンネル換気制御システムの動作を図１０のフロー
チャートに基づいて説明する。演算処理部６におけるＭ
ＰＵはＲＯＭに格納されているプログラムに従って次の
ような演算処理を実行する。ステップＴ１においてトン
ネル１に対する車両の進入検知を待ってすなわち車両検
知器３による車両検知ＯＮの動作を待ってステップＴ１
１以下の車両進入に伴う換気制御のルーチンに進む。ま
た、ステップＴ２においてトンネル１からの車両の通過
検知を待ってすなわち現在時刻をｔとして図１１に示す
ＲＡＭにおける煤煙濃度バッファメモリ１９に、ｔ−ｔ
ｉ≧Ｔｏとなる車両が存在する状態になることを待って
ステップＴ３１以下の車両通過に伴う換気制御のルーチ
ンに進む。ＭＰＵは車両進入のイベントまたは車両通過
のイベントがないときは、アイドリング状態となるか、
または図示しない必要な処理を実行するものとする。
【０１２１】まず、車両進入に伴う換気制御のルーチン
について説明する。ステップＴ１の判断において車両検
知ＯＮの動作があったときは、ステップＴ１１に進んで
サフィックス用変数ｉをインクリメントする（ｉ←ｉ＋
１）。ステップＴ１２において一酸化炭素検知器１０の
駆動を開始し、ステップＴ１３においてタイマーをスタ
ートさせ、ステップＴ１４において車両Ａが車両検知器
３を通過した瞬間の検知すなわち車両検知器３による車
両検知ＯＦＦの動作を待つ。この車両検知ＯＦＦの動作
がないときはステップＴ１５に進んでタイムアップした
かどうかを判断し、タイムアップするまでは車両検知Ｏ
ＦＦの判断を繰り返す。車両検知ＯＦＦがないまま所定
時間のタイムアップがなされたときは、一酸化炭素濃度
計測がエラーとなるのでエラー補償のためのステップＴ
２１に進む。タイムアップするまでに車両検知ＯＦＦの
動作があるとステップＴ１６に進んで一酸化炭素検知器
１０からの一酸化炭素濃度検出電圧ＶC のデータの入力
を行う。サフィックスの“Ｃ”は「一酸化炭素」を表し
ている。一酸化炭素濃度検出電圧ＶC のデータの入力が
完了するとステップＴ１７において一酸化炭素検知器１
０の駆動を停止する。ステップＴ１８において一酸化炭
素濃度検出電圧ＶC に基づいて一酸化炭素濃度δCiを算
出する。一酸化炭素濃度δCiは例えば一酸化炭素濃度検
出電圧ＶC に比例する。ここで一酸化炭素濃度δCiにサ
フィックスｉを付ける必要は特にはないのであるが、動
作説明を理解しやすくするために付けてある。ステップ
Ｔ１９において一酸化炭素濃度δCiの値が適切か否かつ
まり一酸化炭素濃度検出に成功したか否かを判断する。
これは所定の基準値と比較して基準値以上になっている
かどうかで判定すればよい。一酸化炭素濃度値が不適切
（エラー）の場合には一酸化炭素濃度計測がエラーとな
るのでエラー補償のためのステップＴ２１に進む。一酸
化炭素濃度値が適切であるときはステップＴ２０に進ん
でＲＡＭ上に設定する一酸化炭素濃度バッファδC に算
出した一酸化炭素濃度δCiをセットする（δC ←
δCi）。ステップＴ２１ではエラー補償のために一酸化
炭素濃度バッファδC に標準一酸化炭素濃度δC0をセッ
トする（δC ←δC0）。この標準一酸化炭素濃度δC0に
ついてはディーゼル車とガソリン車とでいずれが大きい
かといったことはない。もし、このステップがないと、
δC ←０となってあとの処理に不都合を来す。以上のよ
うにして一酸化炭素濃度バッファδC の内容が決定され
るとステップＴ２２に進んで車両Ａがトンネル入口１ａ
に達する入口進入時刻ｔi を算出し、ステップＴ２３に
おいて入口進入時刻ｔi と一酸化炭素濃度バッファδC
の内容（δCiまたはδC0）とを対応付けて図１１に示す
ＲＡＭの一酸化炭素濃度バッファメモリ１９のアドレス
Ａi にストアする（Ａi ……（ｔi ：δCi（δC0））。
ステップＴ２４においてＲＡＭ上に設定する１台換気量
バッファｑC に、式（２４）における比例定数ｋC と平
均排気ガス流量Ｒｏと一酸化炭素濃度バッファδC の値
とを乗算した結果をセットする（ｑC ←ｋC ・Ｒｏ・δ
C ）。比例定数ｋC については式（２４）の比例定数ｋ
において一酸化炭素用の比例定数ｋC を適用する。ステ
ップＴ２５においてＲＡＭ上に設定する所要換気量バッ
ファＱC の内容に１台換気量バッファｑC の内容を加算
し、その結果を新たに所要換気量バッファＱC にセット
する（ＱC ←ＱC ＋ｑC ）。次いで、ステップＴ４１に
進んで所要換気量バッファＱC の内容である所要換気量
ＱC に基づいて換気装置８を制御する。ステップＴ４１
の次はステップＴ１に戻る。
について説明する。ステップＴ１の判断において車両検
知ＯＮの動作があったときは、ステップＴ１１に進んで
サフィックス用変数ｉをインクリメントする（ｉ←ｉ＋
１）。ステップＴ１２において一酸化炭素検知器１０の
駆動を開始し、ステップＴ１３においてタイマーをスタ
ートさせ、ステップＴ１４において車両Ａが車両検知器
３を通過した瞬間の検知すなわち車両検知器３による車
両検知ＯＦＦの動作を待つ。この車両検知ＯＦＦの動作
がないときはステップＴ１５に進んでタイムアップした
かどうかを判断し、タイムアップするまでは車両検知Ｏ
ＦＦの判断を繰り返す。車両検知ＯＦＦがないまま所定
時間のタイムアップがなされたときは、一酸化炭素濃度
計測がエラーとなるのでエラー補償のためのステップＴ
２１に進む。タイムアップするまでに車両検知ＯＦＦの
動作があるとステップＴ１６に進んで一酸化炭素検知器
１０からの一酸化炭素濃度検出電圧ＶC のデータの入力
を行う。サフィックスの“Ｃ”は「一酸化炭素」を表し
ている。一酸化炭素濃度検出電圧ＶC のデータの入力が
完了するとステップＴ１７において一酸化炭素検知器１
０の駆動を停止する。ステップＴ１８において一酸化炭
素濃度検出電圧ＶC に基づいて一酸化炭素濃度δCiを算
出する。一酸化炭素濃度δCiは例えば一酸化炭素濃度検
出電圧ＶC に比例する。ここで一酸化炭素濃度δCiにサ
フィックスｉを付ける必要は特にはないのであるが、動
作説明を理解しやすくするために付けてある。ステップ
Ｔ１９において一酸化炭素濃度δCiの値が適切か否かつ
まり一酸化炭素濃度検出に成功したか否かを判断する。
これは所定の基準値と比較して基準値以上になっている
かどうかで判定すればよい。一酸化炭素濃度値が不適切
（エラー）の場合には一酸化炭素濃度計測がエラーとな
るのでエラー補償のためのステップＴ２１に進む。一酸
化炭素濃度値が適切であるときはステップＴ２０に進ん
でＲＡＭ上に設定する一酸化炭素濃度バッファδC に算
出した一酸化炭素濃度δCiをセットする（δC ←
δCi）。ステップＴ２１ではエラー補償のために一酸化
炭素濃度バッファδC に標準一酸化炭素濃度δC0をセッ
トする（δC ←δC0）。この標準一酸化炭素濃度δC0に
ついてはディーゼル車とガソリン車とでいずれが大きい
かといったことはない。もし、このステップがないと、
δC ←０となってあとの処理に不都合を来す。以上のよ
うにして一酸化炭素濃度バッファδC の内容が決定され
るとステップＴ２２に進んで車両Ａがトンネル入口１ａ
に達する入口進入時刻ｔi を算出し、ステップＴ２３に
おいて入口進入時刻ｔi と一酸化炭素濃度バッファδC
の内容（δCiまたはδC0）とを対応付けて図１１に示す
ＲＡＭの一酸化炭素濃度バッファメモリ１９のアドレス
Ａi にストアする（Ａi ……（ｔi ：δCi（δC0））。
ステップＴ２４においてＲＡＭ上に設定する１台換気量
バッファｑC に、式（２４）における比例定数ｋC と平
均排気ガス流量Ｒｏと一酸化炭素濃度バッファδC の値
とを乗算した結果をセットする（ｑC ←ｋC ・Ｒｏ・δ
C ）。比例定数ｋC については式（２４）の比例定数ｋ
において一酸化炭素用の比例定数ｋC を適用する。ステ
ップＴ２５においてＲＡＭ上に設定する所要換気量バッ
ファＱC の内容に１台換気量バッファｑC の内容を加算
し、その結果を新たに所要換気量バッファＱC にセット
する（ＱC ←ＱC ＋ｑC ）。次いで、ステップＴ４１に
進んで所要換気量バッファＱC の内容である所要換気量
ＱC に基づいて換気装置８を制御する。ステップＴ４１
の次はステップＴ１に戻る。
【０１２２】次に、車両通過に伴う換気制御のルーチン
について説明する。ステップＴ２はトンネル１からの車
両の通過があるか否かを判断している。すなわち、図１
１に示すＲＡＭの一酸化炭素濃度バッファメモリ１９に
格納されているデータのうちに、入口進入時刻ｔi から
平均通過所要時間Ｔｏが経過したものがあるか否かを、
現在時刻をｔとして、ｔ−ｔi ≧Ｔｏとなるか否かをも
って判断する。トンネルからの車両通過がないときはス
テップＴ１に戻る。ＭＰＵは車両進入のイベントまたは
車両通過のイベントがないときは、アイドリング状態と
なるか、または図示しない必要な処理を実行するものと
する。ステップＴ２の判断が肯定的となったときはステ
ップＴ３１以下の車両通過に伴う換気制御のルーチンに
進む。ステップＴ３１において比例定数ｋB と平均排気
ガス流量ＲｏとステップＴ２の判定に該当するサフィッ
クスｉのアドレスＡi に基づいて一酸化炭素濃度バッフ
ァメモリ１９から読み出した入口進入時刻ｔi に対応し
た一酸化炭素濃度δCiとを乗算した結果（ｋC ・Ｒｏ・
δCi）を所要換気量バッファＱC から減算し、その減算
の結果を新たに所要換気量バッファＱC にセットする
（ＱC ←ＱC −ｋC ・Ｒｏ・δCi）。なお、δCiがステ
ップＴ２１を経由した場合のδC0となっている場合もあ
る。ステップＴ３２において一酸化炭素濃度バッファメ
モリ１９のアドレスＡi からデータを消去する。そし
て、ステップＴ４１に進んで所要換気量バッファＱC の
内容である所要換気量ＱC に基づいて換気装置８を制御
する。ステップＴ４１の次はステップＴ１に戻る。
について説明する。ステップＴ２はトンネル１からの車
両の通過があるか否かを判断している。すなわち、図１
１に示すＲＡＭの一酸化炭素濃度バッファメモリ１９に
格納されているデータのうちに、入口進入時刻ｔi から
平均通過所要時間Ｔｏが経過したものがあるか否かを、
現在時刻をｔとして、ｔ−ｔi ≧Ｔｏとなるか否かをも
って判断する。トンネルからの車両通過がないときはス
テップＴ１に戻る。ＭＰＵは車両進入のイベントまたは
車両通過のイベントがないときは、アイドリング状態と
なるか、または図示しない必要な処理を実行するものと
する。ステップＴ２の判断が肯定的となったときはステ
ップＴ３１以下の車両通過に伴う換気制御のルーチンに
進む。ステップＴ３１において比例定数ｋB と平均排気
ガス流量ＲｏとステップＴ２の判定に該当するサフィッ
クスｉのアドレスＡi に基づいて一酸化炭素濃度バッフ
ァメモリ１９から読み出した入口進入時刻ｔi に対応し
た一酸化炭素濃度δCiとを乗算した結果（ｋC ・Ｒｏ・
δCi）を所要換気量バッファＱC から減算し、その減算
の結果を新たに所要換気量バッファＱC にセットする
（ＱC ←ＱC −ｋC ・Ｒｏ・δCi）。なお、δCiがステ
ップＴ２１を経由した場合のδC0となっている場合もあ
る。ステップＴ３２において一酸化炭素濃度バッファメ
モリ１９のアドレスＡi からデータを消去する。そし
て、ステップＴ４１に進んで所要換気量バッファＱC の
内容である所要換気量ＱC に基づいて換気装置８を制御
する。ステップＴ４１の次はステップＴ１に戻る。
【０１２３】以上の動作の繰り返しによりＲＡＭにおけ
る一酸化炭素濃度バッファメモリ１９には図１１のよう
にデータがストアされていく。また、適宜データが消去
されていく。
る一酸化炭素濃度バッファメモリ１９には図１１のよう
にデータがストアされていく。また、適宜データが消去
されていく。
【０１２４】以上のように本実施の形態２においては、
トンネル１に進入する車両Ａの１台ずつにつき進入直前
に一酸化炭素濃度δCiを計測し、その一酸化炭素濃度δ
Ciに基づいて所要換気量ＱC を直ちにかつダイレクトに
算出し、シーケンス制御（フィードフォワード制御）を
もってトンネルの換気制御に反映させているから、トン
ネル内でこれから増えようとする一酸化炭素発生量をリ
アルタイムに相殺するような換気制御が行える。決して
トンネル内が汚染されてしまった結果に基づいて換気制
御を行うのではない。車両通行状況はリアルタイムかつ
微妙に変動するが、それに対しての応答性がきわめて高
いのである。もちろん換気制御の精度も高精度となる。
したがって、トンネルに滞留する一酸化炭素濃度が高く
なりすぎて生理的に危険な事態を招くといったことはな
くなる。目標値としての所要換気量ＱC は必要以上に大
きすぎるということもなく、無駄なエネルギー消費も生
じない。
トンネル１に進入する車両Ａの１台ずつにつき進入直前
に一酸化炭素濃度δCiを計測し、その一酸化炭素濃度δ
Ciに基づいて所要換気量ＱC を直ちにかつダイレクトに
算出し、シーケンス制御（フィードフォワード制御）を
もってトンネルの換気制御に反映させているから、トン
ネル内でこれから増えようとする一酸化炭素発生量をリ
アルタイムに相殺するような換気制御が行える。決して
トンネル内が汚染されてしまった結果に基づいて換気制
御を行うのではない。車両通行状況はリアルタイムかつ
微妙に変動するが、それに対しての応答性がきわめて高
いのである。もちろん換気制御の精度も高精度となる。
したがって、トンネルに滞留する一酸化炭素濃度が高く
なりすぎて生理的に危険な事態を招くといったことはな
くなる。目標値としての所要換気量ＱC は必要以上に大
きすぎるということもなく、無駄なエネルギー消費も生
じない。
【０１２５】
【０１２６】〔実施の形態３〕実施の形態３は排気ガス
中の計測すべき汚染物質として煤煙と一酸化炭素を対象
とするものである。図１２は実施の形態３のトンネル換
気制御システムを説明するためのシステム構成図であ
る。実施の形態１の場合の図４、実施の形態２の場合の
図８におけるのと同じ符号については実施の形態３につ
いての図１２においても同一要素を示しており、簡単に
説明すると、１はトンネル、１ａはトンネル入口、２は
車線、３は車両検知器、４は煤煙検知器、１０は一酸化
炭素検知器、５は換気制御装置、６は演算処理部、７は
入力部、Ａは車両、９１はエキゾーストパイプ、１００
は排気ガスである。実施の形態３に特有の構成は、排気
ガス１００中の汚染物質の検知器として煤煙検知器４と
一酸化炭素検知器１０との２つが設けられ、それぞれが
ケーブルおよびインターフェイスを介して演算処理部６
に接続されていることである。車両検知器３と煤煙検知
器４との位置関係は実施の形態１（図５）の場合と同じ
であり、かつ車両検知器３と一酸化炭素検知器１０との
位置関係も同じである。図１２では表現の都合上の制約
から煤煙検知器４と一酸化炭素検知器１０とは別の場所
に書かれているが、位置関係は等価的であり、そのこと
を二点鎖線をもって表している。
中の計測すべき汚染物質として煤煙と一酸化炭素を対象
とするものである。図１２は実施の形態３のトンネル換
気制御システムを説明するためのシステム構成図であ
る。実施の形態１の場合の図４、実施の形態２の場合の
図８におけるのと同じ符号については実施の形態３につ
いての図１２においても同一要素を示しており、簡単に
説明すると、１はトンネル、１ａはトンネル入口、２は
車線、３は車両検知器、４は煤煙検知器、１０は一酸化
炭素検知器、５は換気制御装置、６は演算処理部、７は
入力部、Ａは車両、９１はエキゾーストパイプ、１００
は排気ガスである。実施の形態３に特有の構成は、排気
ガス１００中の汚染物質の検知器として煤煙検知器４と
一酸化炭素検知器１０との２つが設けられ、それぞれが
ケーブルおよびインターフェイスを介して演算処理部６
に接続されていることである。車両検知器３と煤煙検知
器４との位置関係は実施の形態１（図５）の場合と同じ
であり、かつ車両検知器３と一酸化炭素検知器１０との
位置関係も同じである。図１２では表現の都合上の制約
から煤煙検知器４と一酸化炭素検知器１０とは別の場所
に書かれているが、位置関係は等価的であり、そのこと
を二点鎖線をもって表している。
【０１２７】次に、上記のように構成された実施の形態
３のトンネル換気制御システムの動作を図１３のフロー
チャートに基づいて説明する。演算処理部６におけるＭ
ＰＵはＲＯＭに格納されているプログラムに従って次の
ような演算処理を実行する。ステップＳ５１においてト
ンネル１に対する車両の進入検知を待ってすなわち車両
検知器３による車両検知ＯＮの動作を待ってステップＳ
６１以下の車両進入に伴う換気制御のルーチンに進む。
また、ステップＳ５２においてトンネル１からの車両の
通過検知を待ってすなわち現在時刻をｔとして図１４に
示すＲＡＭにおける汚染物質濃度バッファメモリ２９
に、ｔ−ｔi ≧Ｔｏとなる車両が存在する状態になるこ
とを待ってステップＳ１１１以下の車両通過に伴う換気
制御のルーチンに進む。ＭＰＵは車両進入のイベントま
たは車両通過のイベントがないときは、アイドリング状
態となるか、または図示しない必要な処理を実行するも
のとする。
３のトンネル換気制御システムの動作を図１３のフロー
チャートに基づいて説明する。演算処理部６におけるＭ
ＰＵはＲＯＭに格納されているプログラムに従って次の
ような演算処理を実行する。ステップＳ５１においてト
ンネル１に対する車両の進入検知を待ってすなわち車両
検知器３による車両検知ＯＮの動作を待ってステップＳ
６１以下の車両進入に伴う換気制御のルーチンに進む。
また、ステップＳ５２においてトンネル１からの車両の
通過検知を待ってすなわち現在時刻をｔとして図１４に
示すＲＡＭにおける汚染物質濃度バッファメモリ２９
に、ｔ−ｔi ≧Ｔｏとなる車両が存在する状態になるこ
とを待ってステップＳ１１１以下の車両通過に伴う換気
制御のルーチンに進む。ＭＰＵは車両進入のイベントま
たは車両通過のイベントがないときは、アイドリング状
態となるか、または図示しない必要な処理を実行するも
のとする。
【０１２８】まず、車両進入に伴う換気制御のルーチン
について説明する。ステップＳ５１の判断において車両
検知ＯＮの動作があったときは、ステップＳ６１に進ん
でサフィックス用変数ｉをインクリメントする（ｉ←ｉ
＋１）。ステップＳ６２において煤煙検知器４の駆動を
開始し、ステップＳ６３において一酸化炭素検知器１０
の駆動を開始し、ステップＳ６４においてタイマーをス
タートさせ、ステップＳ６５において車両Ａが車両検知
器３を通過した瞬間の検知すなわち車両検知器３による
車両検知ＯＦＦの動作を待つ。この車両検知ＯＦＦの動
作がないときはステップＳ６６に進んでタイムアップし
たかどうかを判断し、タイムアップするまでは車両検知
ＯＦＦの判断を繰り返す。車両検知ＯＦＦがないまま所
定時間のタイムアップがなされたときは、煤煙濃度およ
び一酸化炭素濃度の計測がエラーとなるのでエラー補償
のためのステップＳ９１に進む。タイムアップするまで
に車両検知ＯＦＦの動作があると、ステップＳ７１〜Ｓ
７７の煤煙濃度計測処理とステップＳ８１〜Ｓ８７の一
酸化炭素濃度計測処理とを並行処理する。
について説明する。ステップＳ５１の判断において車両
検知ＯＮの動作があったときは、ステップＳ６１に進ん
でサフィックス用変数ｉをインクリメントする（ｉ←ｉ
＋１）。ステップＳ６２において煤煙検知器４の駆動を
開始し、ステップＳ６３において一酸化炭素検知器１０
の駆動を開始し、ステップＳ６４においてタイマーをス
タートさせ、ステップＳ６５において車両Ａが車両検知
器３を通過した瞬間の検知すなわち車両検知器３による
車両検知ＯＦＦの動作を待つ。この車両検知ＯＦＦの動
作がないときはステップＳ６６に進んでタイムアップし
たかどうかを判断し、タイムアップするまでは車両検知
ＯＦＦの判断を繰り返す。車両検知ＯＦＦがないまま所
定時間のタイムアップがなされたときは、煤煙濃度およ
び一酸化炭素濃度の計測がエラーとなるのでエラー補償
のためのステップＳ９１に進む。タイムアップするまで
に車両検知ＯＦＦの動作があると、ステップＳ７１〜Ｓ
７７の煤煙濃度計測処理とステップＳ８１〜Ｓ８７の一
酸化炭素濃度計測処理とを並行処理する。
【０１２９】先に、煤煙濃度計測処理について説明す
る。ステップＳ７１において煤煙検知器４からの受光光
量ＶB のデータの入力を行い、ステップＳ７２において
煤煙検知器４の駆動を停止する。ステップＳ７３におい
て受光光量ＶB に基づいて煤煙濃度δBiを算出する。ス
テップＳ７４において煤煙濃度δBiの値が適切か否かつ
まり煤煙濃度検出に成功したか否かを判断する。煤煙濃
度値が不適切（エラー）の場合には煤煙濃度計測がエラ
ーとなるのでエラー補償のためのステップＳ７７に進
む。煤煙濃度値が適切であるときはステップＳ７５に進
んでＲＡＭ上に設定する煤煙濃度バッファδB に算出し
た煤煙濃度δBiをセットする（δB ←δBi）。ステップ
Ｓ７７ではエラー補償のために煤煙濃度バッファδB に
標準煤煙濃度δB0をセットする（δB ←δB0）。ステッ
プＳ７６において並行処理の他処理である一酸化炭素濃
度計測処理が終了するのを待ってステップＳ１０１に進
む。
る。ステップＳ７１において煤煙検知器４からの受光光
量ＶB のデータの入力を行い、ステップＳ７２において
煤煙検知器４の駆動を停止する。ステップＳ７３におい
て受光光量ＶB に基づいて煤煙濃度δBiを算出する。ス
テップＳ７４において煤煙濃度δBiの値が適切か否かつ
まり煤煙濃度検出に成功したか否かを判断する。煤煙濃
度値が不適切（エラー）の場合には煤煙濃度計測がエラ
ーとなるのでエラー補償のためのステップＳ７７に進
む。煤煙濃度値が適切であるときはステップＳ７５に進
んでＲＡＭ上に設定する煤煙濃度バッファδB に算出し
た煤煙濃度δBiをセットする（δB ←δBi）。ステップ
Ｓ７７ではエラー補償のために煤煙濃度バッファδB に
標準煤煙濃度δB0をセットする（δB ←δB0）。ステッ
プＳ７６において並行処理の他処理である一酸化炭素濃
度計測処理が終了するのを待ってステップＳ１０１に進
む。
【０１３０】次に、一酸化炭素濃度計測処理について説
明する。ステップＳ８１において一酸化炭素検知器１０
からの一酸化炭素濃度検出電圧ＶC のデータの入力を行
い、ステップＳ８２において一酸化炭素検知器１０の駆
動を停止する。ステップＳ８３において一酸化炭素濃度
検出電圧ＶC に基づいて一酸化炭素濃度δCiを算出す
る。ステップＳ８４において一酸化炭素濃度δCiの値が
適切か否かつまり一酸化炭素濃度検出に成功したか否か
を判断する。一酸化炭素濃度値が不適切（エラー）の場
合には一酸化炭素濃度計測がエラーとなるのでエラー補
償のためのステップＳ８７に進む。一酸化炭素濃度値が
適切であるときはステップＳ８５に進んでＲＡＭ上に設
定する一酸化炭素濃度バッファδC に算出した一酸化炭
素濃度δCiをセットする（δC ←δCi）。ステップＳ８
７ではエラー補償のために一酸化炭素濃度バッファδC
に標準一酸化炭素濃度δC0をセットする（δC ←
δC0）。ステップＳ８６において並行処理の他処理であ
る煤煙濃度計測処理が終了するのを待ってステップＳ１
０１に進む。
明する。ステップＳ８１において一酸化炭素検知器１０
からの一酸化炭素濃度検出電圧ＶC のデータの入力を行
い、ステップＳ８２において一酸化炭素検知器１０の駆
動を停止する。ステップＳ８３において一酸化炭素濃度
検出電圧ＶC に基づいて一酸化炭素濃度δCiを算出す
る。ステップＳ８４において一酸化炭素濃度δCiの値が
適切か否かつまり一酸化炭素濃度検出に成功したか否か
を判断する。一酸化炭素濃度値が不適切（エラー）の場
合には一酸化炭素濃度計測がエラーとなるのでエラー補
償のためのステップＳ８７に進む。一酸化炭素濃度値が
適切であるときはステップＳ８５に進んでＲＡＭ上に設
定する一酸化炭素濃度バッファδC に算出した一酸化炭
素濃度δCiをセットする（δC ←δCi）。ステップＳ８
７ではエラー補償のために一酸化炭素濃度バッファδC
に標準一酸化炭素濃度δC0をセットする（δC ←
δC0）。ステップＳ８６において並行処理の他処理であ
る煤煙濃度計測処理が終了するのを待ってステップＳ１
０１に進む。
【０１３１】以上のようにして煤煙濃度バッファδB お
よび一酸化炭素濃度バッファδC の内容が決定されると
ステップＳ１０１に進んで車両Ａがトンネル入口１ａに
達する入口進入時刻ｔi を算出し、ステップＳ１０２に
おいて入口進入時刻ｔi と煤煙濃度バッファδB の内容
（δBiまたはδB0）および一酸化炭素濃度バッファδC
の内容（δCiまたはδC0）とを対応付けて図１４に示す
ＲＡＭの汚染物質濃度バッファメモリ２９のアドレスＡ
i にストアする（Ａi ……（ｔi ：δBi（δB0），δCi
（δC0））。ステップＳ１０３においてＲＡＭ上に設定
する１台換気量バッファｑB に、式（２４）における比
例定数ｋB と平均排気ガス流量Ｒｏと煤煙濃度バッファ
δB の値とを乗算した結果をセットする（ｑB ←ｋB ・
Ｒｏ・δB ）。比例定数ｋB については式（２４）の比
例定数ｋにおいて煤煙用の比例定数ｋB を適用する。ス
テップＳ１０４においてＲＡＭ上に設定する１台換気量
バッファｑC に、式（２４）における比例定数ｋC と平
均排気ガス流量Ｒｏと一酸化炭素濃度バッファδC の値
とを乗算した結果をセットする（ｑC ←ｋC ・Ｒｏ・δ
C ）。比例定数ｋC については式（２４）の比例定数ｋ
において一酸化炭素用の比例定数ｋC を適用する。ステ
ップＳ１０５においてＲＡＭ上に設定する所要換気量バ
ッファＱB の内容に１台換気量バッファｑB の内容を加
算し、その結果を新たに所要換気量バッファＱB にセッ
トする（ＱB ←ＱB ＋ｑB ）。ステップＳ１０６におい
てＲＡＭ上に設定する所要換気量バッファＱC の内容に
１台換気量バッファｑC の内容を加算し、その結果を新
たに所要換気量バッファＱC にセットする（ＱC ←ＱC
＋ｑC ）。次いで、ステップＳ１２１に進んで所要換気
量バッファＱB の内容と所要換気量バッファＱC の内容
とを大小比較し、ＱB ≧ＱC のときはステップＳ１２２
に進んで最終の所要換気量バッファＱに所要換気量バッ
ファＱB の内容をセットし（Ｑ←ＱB ）、そうでないと
きはステップＳ１２３に進んで最終の所要換気量バッフ
ァＱに所要換気量バッファＱC の内容をセットする（Ｑ
←ＱC ）。そし、ステップＳ１２４に進んで最終の所要
換気量バッファＱの内容である所要換気量Ｑ（ＱB とＱ
C のいずれか大きい方）に基づいて換気装置８を制御す
る。ステップＳ１２４の次はステップＳ５１に戻る。
よび一酸化炭素濃度バッファδC の内容が決定されると
ステップＳ１０１に進んで車両Ａがトンネル入口１ａに
達する入口進入時刻ｔi を算出し、ステップＳ１０２に
おいて入口進入時刻ｔi と煤煙濃度バッファδB の内容
（δBiまたはδB0）および一酸化炭素濃度バッファδC
の内容（δCiまたはδC0）とを対応付けて図１４に示す
ＲＡＭの汚染物質濃度バッファメモリ２９のアドレスＡ
i にストアする（Ａi ……（ｔi ：δBi（δB0），δCi
（δC0））。ステップＳ１０３においてＲＡＭ上に設定
する１台換気量バッファｑB に、式（２４）における比
例定数ｋB と平均排気ガス流量Ｒｏと煤煙濃度バッファ
δB の値とを乗算した結果をセットする（ｑB ←ｋB ・
Ｒｏ・δB ）。比例定数ｋB については式（２４）の比
例定数ｋにおいて煤煙用の比例定数ｋB を適用する。ス
テップＳ１０４においてＲＡＭ上に設定する１台換気量
バッファｑC に、式（２４）における比例定数ｋC と平
均排気ガス流量Ｒｏと一酸化炭素濃度バッファδC の値
とを乗算した結果をセットする（ｑC ←ｋC ・Ｒｏ・δ
C ）。比例定数ｋC については式（２４）の比例定数ｋ
において一酸化炭素用の比例定数ｋC を適用する。ステ
ップＳ１０５においてＲＡＭ上に設定する所要換気量バ
ッファＱB の内容に１台換気量バッファｑB の内容を加
算し、その結果を新たに所要換気量バッファＱB にセッ
トする（ＱB ←ＱB ＋ｑB ）。ステップＳ１０６におい
てＲＡＭ上に設定する所要換気量バッファＱC の内容に
１台換気量バッファｑC の内容を加算し、その結果を新
たに所要換気量バッファＱC にセットする（ＱC ←ＱC
＋ｑC ）。次いで、ステップＳ１２１に進んで所要換気
量バッファＱB の内容と所要換気量バッファＱC の内容
とを大小比較し、ＱB ≧ＱC のときはステップＳ１２２
に進んで最終の所要換気量バッファＱに所要換気量バッ
ファＱB の内容をセットし（Ｑ←ＱB ）、そうでないと
きはステップＳ１２３に進んで最終の所要換気量バッフ
ァＱに所要換気量バッファＱC の内容をセットする（Ｑ
←ＱC ）。そし、ステップＳ１２４に進んで最終の所要
換気量バッファＱの内容である所要換気量Ｑ（ＱB とＱ
C のいずれか大きい方）に基づいて換気装置８を制御す
る。ステップＳ１２４の次はステップＳ５１に戻る。
【０１３２】次に、車両通過に伴う換気制御のルーチン
について説明する。ステップＳ５２はトンネル１からの
車両の通過があるか否かを判断している。すなわち、図
１４に示すＲＡＭの汚染物質濃度バッファメモリ２９に
格納されているデータのうちに、入口進入時刻ｔi から
平均通過所要時間Ｔｏが経過したものがあるか否かを、
現在時刻をｔとして、ｔ−ｔi ≧Ｔｏとなるか否かをも
って判断する。トンネルからの車両通過がないときはス
テップＳ５１に戻る。ＭＰＵは車両進入のイベントまた
は車両通過のイベントがないときは、アイドリング状態
となるか、または図示しない必要な処理を実行するもの
とする。ステップＳ５２の判断が肯定的となったときは
ステップＳ１１１以下の車両通過に伴う換気制御のルー
チンに進む。ステップＳ１１１において比例定数ｋB と
平均排気ガス流量ＲｏとステップＳ５２の判定に該当す
るサフィックスｉのアドレスＡi に基づいて汚染物質濃
度バッファメモリ２９から読み出した入口進入時刻ｔi
に対応した煤煙濃度δBiとを乗算した結果（ｋB ・Ｒｏ
・δBi）を所要換気量バッファＱB から減算し、その減
算の結果を新たに所要換気量バッファＱB にセットする
（ＱB ←ＱB −ｋB・Ｒｏ・δBi）。なお、δBiがステ
ップＳ７７を経由した場合のδB0となっている場合もあ
る。ステップＳ１１２において比例定数ｋC と平均排気
ガス流量Ｒｏと当該の入口進入時刻ｔi に対応した一酸
化炭素濃度δCiとを乗算した結果（ｋC ・Ｒｏ・δCi）
を所要換気量バッファＱC から減算し、その減算の結果
を新たに所要換気量バッファＱC にセットする（ＱC ←
ＱC −ｋC ・Ｒｏ・δCi）。なお、δCiがステップＳ８
７を経由した場合のδC0となっている場合もある。ステ
ップＳ１１３において汚染物質濃度バッファメモリ２９
のアドレスＡi からデータを消去する。そして、ステッ
プＳ１２１に進んで所要換気量バッファＱB の内容と所
要換気量バッファＱC の内容とを大小比較し、ＱB ≧Ｑ
C のときはステップＳ１２２に進んで最終の所要換気量
バッファＱに所要換気量バッファＱB の内容をセットし
（Ｑ←ＱB ）、そうでないときはステップＳ１２３に進
んで最終の所要換気量バッファＱに所要換気量バッファ
ＱC の内容をセットする（Ｑ←ＱC）。そして、ステッ
プＳ１２４に進んで最終の所要換気量バッファＱの内容
である所要換気量Ｑ（ＱB とＱC のいずれか大きい方）
に基づいて換気装置８を制御する。ステップＳ１２４の
次はステップＳ５１に戻る。
について説明する。ステップＳ５２はトンネル１からの
車両の通過があるか否かを判断している。すなわち、図
１４に示すＲＡＭの汚染物質濃度バッファメモリ２９に
格納されているデータのうちに、入口進入時刻ｔi から
平均通過所要時間Ｔｏが経過したものがあるか否かを、
現在時刻をｔとして、ｔ−ｔi ≧Ｔｏとなるか否かをも
って判断する。トンネルからの車両通過がないときはス
テップＳ５１に戻る。ＭＰＵは車両進入のイベントまた
は車両通過のイベントがないときは、アイドリング状態
となるか、または図示しない必要な処理を実行するもの
とする。ステップＳ５２の判断が肯定的となったときは
ステップＳ１１１以下の車両通過に伴う換気制御のルー
チンに進む。ステップＳ１１１において比例定数ｋB と
平均排気ガス流量ＲｏとステップＳ５２の判定に該当す
るサフィックスｉのアドレスＡi に基づいて汚染物質濃
度バッファメモリ２９から読み出した入口進入時刻ｔi
に対応した煤煙濃度δBiとを乗算した結果（ｋB ・Ｒｏ
・δBi）を所要換気量バッファＱB から減算し、その減
算の結果を新たに所要換気量バッファＱB にセットする
（ＱB ←ＱB −ｋB・Ｒｏ・δBi）。なお、δBiがステ
ップＳ７７を経由した場合のδB0となっている場合もあ
る。ステップＳ１１２において比例定数ｋC と平均排気
ガス流量Ｒｏと当該の入口進入時刻ｔi に対応した一酸
化炭素濃度δCiとを乗算した結果（ｋC ・Ｒｏ・δCi）
を所要換気量バッファＱC から減算し、その減算の結果
を新たに所要換気量バッファＱC にセットする（ＱC ←
ＱC −ｋC ・Ｒｏ・δCi）。なお、δCiがステップＳ８
７を経由した場合のδC0となっている場合もある。ステ
ップＳ１１３において汚染物質濃度バッファメモリ２９
のアドレスＡi からデータを消去する。そして、ステッ
プＳ１２１に進んで所要換気量バッファＱB の内容と所
要換気量バッファＱC の内容とを大小比較し、ＱB ≧Ｑ
C のときはステップＳ１２２に進んで最終の所要換気量
バッファＱに所要換気量バッファＱB の内容をセットし
（Ｑ←ＱB ）、そうでないときはステップＳ１２３に進
んで最終の所要換気量バッファＱに所要換気量バッファ
ＱC の内容をセットする（Ｑ←ＱC）。そして、ステッ
プＳ１２４に進んで最終の所要換気量バッファＱの内容
である所要換気量Ｑ（ＱB とＱC のいずれか大きい方）
に基づいて換気装置８を制御する。ステップＳ１２４の
次はステップＳ５１に戻る。
【０１３３】以上の動作の繰り返しによりＲＡＭにおけ
る汚染物質濃度バッファメモリ２９には図１４のように
データがストアされていく。また、適宜データが消去さ
れていく。
る汚染物質濃度バッファメモリ２９には図１４のように
データがストアされていく。また、適宜データが消去さ
れていく。
【０１３４】以上のように本実施の形態３においては、
トンネル１に進入する車両Ａの１台ずつにつき進入直前
に煤煙濃度δＢｉおよび一酸化炭素濃度δＣｉを計測
し、煤煙濃度δＢｉに基づいた所要換気量ＱＢと一酸化
炭素濃度δＣｉに基づいた所要換気量ＱＣのうちの大き
い方を最終の所要換気量Ｑとし、その最終の所要換気量
Ｑをもって直ちに換気すればシーケンス制御（フィード
フォワード制御）をもってトンネルの換気制御に反映さ
せているから、トンネル内でこれから増えようとする煤
煙発生量および一酸化炭素発生量をリアルタイムに相殺
するような換気制御が行える。決してトンネル内が汚染
されてしまった結果に基づいて換気制御を行うのではな
い。車両通行状況はリアルタイムかつ微妙に変動する
が、それに対しての応答性がきわめて高いのである。も
ちろん換気制御の精度も高精度となる。したがって、ト
ンネルに滞留する煤煙濃度が大きくなりすぎて視認性が
悪化することはない。またトンネルに滞留する一酸化炭
素濃度が高くなりすぎて生理的に危険な事態を招くとい
ったことはなくなる。目標値としての所要換気量Ｑは必
要以上に大きすぎるということもなく、無駄なエネルギ
ー消費も生じない。
トンネル１に進入する車両Ａの１台ずつにつき進入直前
に煤煙濃度δＢｉおよび一酸化炭素濃度δＣｉを計測
し、煤煙濃度δＢｉに基づいた所要換気量ＱＢと一酸化
炭素濃度δＣｉに基づいた所要換気量ＱＣのうちの大き
い方を最終の所要換気量Ｑとし、その最終の所要換気量
Ｑをもって直ちに換気すればシーケンス制御（フィード
フォワード制御）をもってトンネルの換気制御に反映さ
せているから、トンネル内でこれから増えようとする煤
煙発生量および一酸化炭素発生量をリアルタイムに相殺
するような換気制御が行える。決してトンネル内が汚染
されてしまった結果に基づいて換気制御を行うのではな
い。車両通行状況はリアルタイムかつ微妙に変動する
が、それに対しての応答性がきわめて高いのである。も
ちろん換気制御の精度も高精度となる。したがって、ト
ンネルに滞留する煤煙濃度が大きくなりすぎて視認性が
悪化することはない。またトンネルに滞留する一酸化炭
素濃度が高くなりすぎて生理的に危険な事態を招くとい
ったことはなくなる。目標値としての所要換気量Ｑは必
要以上に大きすぎるということもなく、無駄なエネルギ
ー消費も生じない。
【０１３５】
【０１３６】上記の各実施の形態では車両検知器３に位
置を合わせた煤煙検知器４または一酸化炭素検知器１０
またはその両方をトンネル１の入口１ａの手前に設けた
が、本発明はこれに限定するものではなく、トンネルの
内部の任意の位置に設けてもよく、あるいはトンネルの
出口のやや外側に設けてもよい。入口付近に設けた場合
はトンネル内換気のシーケンス制御（フィードフォワー
ド制御）が可能となり、応答性が高まる。しかし、本発
明の最大のポイントは車両から排出される排気ガスに含
まれている汚染物質濃度を実測し、その汚染物質濃度に
基づいてダイレクトに換気制御を行うことにある。した
がって、必ずしもシーケンス制御を必須するものではな
く、フィードバック制御でもよい。実測した汚染物質濃
度に基づいたダイレクト換気制御による高精度なトンネ
ル内換気が重要である。また、車両１台ごとに所要換気
量を調整することはより好ましいが、必ずしも必須では
なく、車両１台ごとに汚染物質濃度を検出しておき、所
要換気量の調整は所定台数分についてトータルで行うよ
うにしてもよい。また、車両１台につき汚染物質濃度の
検出を１回に限るのではなく、排出された排気ガスに対
して複数回の検出を行って、その平均をとったり、最大
値をとったりするような工夫もある。汚染物質として煤
煙と一酸化炭素を取り上げたが、これ以外にあるいはこ
れとともに、有害物質として窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭
化水素、アルデヒド類、硫黄酸化物などの濃度を検出し
て、その濃度に基づいて所要換気量を定めてもよい。
置を合わせた煤煙検知器４または一酸化炭素検知器１０
またはその両方をトンネル１の入口１ａの手前に設けた
が、本発明はこれに限定するものではなく、トンネルの
内部の任意の位置に設けてもよく、あるいはトンネルの
出口のやや外側に設けてもよい。入口付近に設けた場合
はトンネル内換気のシーケンス制御（フィードフォワー
ド制御）が可能となり、応答性が高まる。しかし、本発
明の最大のポイントは車両から排出される排気ガスに含
まれている汚染物質濃度を実測し、その汚染物質濃度に
基づいてダイレクトに換気制御を行うことにある。した
がって、必ずしもシーケンス制御を必須するものではな
く、フィードバック制御でもよい。実測した汚染物質濃
度に基づいたダイレクト換気制御による高精度なトンネ
ル内換気が重要である。また、車両１台ごとに所要換気
量を調整することはより好ましいが、必ずしも必須では
なく、車両１台ごとに汚染物質濃度を検出しておき、所
要換気量の調整は所定台数分についてトータルで行うよ
うにしてもよい。また、車両１台につき汚染物質濃度の
検出を１回に限るのではなく、排出された排気ガスに対
して複数回の検出を行って、その平均をとったり、最大
値をとったりするような工夫もある。汚染物質として煤
煙と一酸化炭素を取り上げたが、これ以外にあるいはこ
れとともに、有害物質として窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭
化水素、アルデヒド類、硫黄酸化物などの濃度を検出し
て、その濃度に基づいて所要換気量を定めてもよい。
【０１３７】
【発明の効果】トンネル換気制御システムについての本
発明によれば、トンネル内のすでに汚染された空気中で
はなく、車両から排出される排気ガス内に含まれている
煤煙や一酸化炭素などのトンネル内での通常の車両走行
にとって支障をきたすおそれのある特定の物質を実測
し、その実測した特定物質の検出量に基づいてダイレク
トにトンネル内換気制御を実行するので、微妙に変動す
る車両通行状況に対してリアルタイムで高精度で高応答
性の換気制御を行うことができる。煤煙の量を検出する
ときは、トンネル内の良好な視認性を確保することがで
きる。一酸化炭素の量を検出するときは、生理的な安全
性を確実に確保することができる。また、トンネル内が
汚染されてしまった結果に基づいて換気制御を行うので
はなく、シーケンス制御（フィードフォワード制御）に
基づいた換気制御を行うことにより、汚染される前にト
ンネル内の汚染進行を確実に抑えることができる。ま
た、車両１台ごとに換気制御を行うことにより、車種
（例えばディーゼル車とガソリン車）の割合のいかんに
かかわらず、実情に応じた換気制御を実現できる。さら
に、目標値としての所要換気量が必要以上に大きくなり
すぎるということを抑えて、無駄なエネルギー消費を抑
制することができる。
発明によれば、トンネル内のすでに汚染された空気中で
はなく、車両から排出される排気ガス内に含まれている
煤煙や一酸化炭素などのトンネル内での通常の車両走行
にとって支障をきたすおそれのある特定の物質を実測
し、その実測した特定物質の検出量に基づいてダイレク
トにトンネル内換気制御を実行するので、微妙に変動す
る車両通行状況に対してリアルタイムで高精度で高応答
性の換気制御を行うことができる。煤煙の量を検出する
ときは、トンネル内の良好な視認性を確保することがで
きる。一酸化炭素の量を検出するときは、生理的な安全
性を確実に確保することができる。また、トンネル内が
汚染されてしまった結果に基づいて換気制御を行うので
はなく、シーケンス制御（フィードフォワード制御）に
基づいた換気制御を行うことにより、汚染される前にト
ンネル内の汚染進行を確実に抑えることができる。ま
た、車両１台ごとに換気制御を行うことにより、車種
（例えばディーゼル車とガソリン車）の割合のいかんに
かかわらず、実情に応じた換気制御を実現できる。さら
に、目標値としての所要換気量が必要以上に大きくなり
すぎるということを抑えて、無駄なエネルギー消費を抑
制することができる。
【図１】 本発明の原理の説明図
【図２】 本発明の原理の説明図
【図３】 本発明の原理の説明図
【図４】 本発明の実施の形態１のトンネル換気制御シ
ステムの構成図
ステムの構成図
【図５】 実施の形態１の車両検知器に対する煤煙検知
器の位置関係図
器の位置関係図
【図６】 実施の形態１のフローチャート
【図７】 実施の形態１の煤煙濃度バッファメモリの図
【図８】 実施の形態２のトンネル換気制御システムの
構成図
構成図
【図９】 実施の形態２の一酸化炭素検知器の具体的構
成図
成図
【図１０】 実施の形態２のフローチャート
【図１１】 実施の形態２の一酸化炭素濃度バッファメ
モリの図
モリの図
【図１２】 実施の形態３のトンネル換気制御システム
の構成図
の構成図
【図１３】 実施の形態３のフローチャート
【図１４】 実施の形態３の汚染物質濃度バッファメモ
リの図
リの図
１……トンネル、１ａ……トンネル入口、１ｂ……トン
ネル出口、２……車線、３……車両検知器、４……煤煙
検知器、５……換気制御装置、６……演算処理部、７…
…入力部、８……換気装置、９……煤煙濃度バッファメ
モリ、１０……一酸化炭素検知器、１１……赤外線投光
部、１２……検出用のサーモパイル、１３……参照用の
サーモパイル、１４……ＣＯフィルタ、１５……参照フ
ィルタ、１６，１７……増幅器、１８……差動増幅器、
１９……一酸化炭素濃度バッファメモリ、２９……汚染
物質濃度バッファメモリ、９１……エキゾーストパイ
プ、９２……車両の先頭、９３……車両の後端、１００
……排気ガス、Ａ……車両、ＤＬ１……車両検知器の検
知ライン、ＤＬ２……排気ガス検知器の検知ライン
ネル出口、２……車線、３……車両検知器、４……煤煙
検知器、５……換気制御装置、６……演算処理部、７…
…入力部、８……換気装置、９……煤煙濃度バッファメ
モリ、１０……一酸化炭素検知器、１１……赤外線投光
部、１２……検出用のサーモパイル、１３……参照用の
サーモパイル、１４……ＣＯフィルタ、１５……参照フ
ィルタ、１６，１７……増幅器、１８……差動増幅器、
１９……一酸化炭素濃度バッファメモリ、２９……汚染
物質濃度バッファメモリ、９１……エキゾーストパイ
プ、９２……車両の先頭、９３……車両の後端、１００
……排気ガス、Ａ……車両、ＤＬ１……車両検知器の検
知ライン、ＤＬ２……排気ガス検知器の検知ライン
Claims (7)
- 【請求項１】 トンネルの入口付近に設置されトンネル
に進入する車両の排気ガス中の煤煙の量を検出する煤煙
検出手段と、検出した煤煙の量に基づいて所要換気量を
算出する手段と、算出した煤煙についての所要換気量に
基づいてトンネル内の換気手段を制御する換気制御手段
とを備えているトンネル換気制御システム。 - 【請求項２】 トンネルの入口付近にトンネルに進入す
る車両の通過を検出する車両検知手段を設け、前記車両
検知手段が車両の通過を検知した時点で前記煤煙検出手
段を駆動し、その結果に基づいて換気制御を行う請求項
１に記載のトンネル換気制御システム。 - 【請求項３】 トンネルの入口付近に設置されトンネル
に進入する車両の排気ガス中の一酸化炭素の量を検出す
る一酸化炭素検出手段と、検出した一酸化炭素の量に基
づいて所要換気量を算出する手段と、算出した一酸化炭
素についての所要換気量に基づいてトンネル内の換気手
段を制御する換気制御手段とを備えているトンネル換気
制御システム。 - 【請求項４】 トンネルの入口付近にトンネルに進入す
る車両の通過を検出する車両検知手段を設け、前記車両
検知手段が車両の通過を検知した時点で一酸化炭素検出
手段を駆動し、その結果に基づいて換気制御を行う請求
項３に記載のトンネル換気制御システム。 - 【請求項５】 トンネルの入口付近に設置されトンネル
に進入する車両の排気ガス中の煤煙の量を検出する煤煙
検出手段と、トンネルの入口付近に設置されトンネルに
進入する車両の排気ガス中の一酸化炭素の量を検出する
一酸化炭素検出手段と、検出した煤煙の量に基づいて所
要換気量を算出する手段と、検出した一酸化炭素の量に
基づいて所要換気量を算出する手段と、算出した煤煙に
ついての所要換気量と算出した一酸化炭素についての所
要換気量とのうち大きい方を最終の所要換気量として決
定する手段と、決定した所要換気量に基づいてトンネル
内の換気手段を制御する換気制御手段とを備えているト
ンネル換気制御システム。 - 【請求項６】 トンネルの入口付近にトンネルに進入す
る車両の通過を検出する車両検知手段を設け、前記車両
検知手段が車両の通過を検知した時点で煤煙検 出手段お
よび一酸化炭素検出手段を駆動し、その結果に基づいて
換気制御を行う請求項５に記載のトンネル換気制御シス
テム。 - 【請求項７】 車両１台ごとに換気制御を行う請求項１
から請求項６までのいずれかに記載のトンネル換気制御
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33126198A JP3487199B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | トンネル換気制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33126198A JP3487199B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | トンネル換気制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000154699A JP2000154699A (ja) | 2000-06-06 |
| JP3487199B2 true JP3487199B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=18241720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33126198A Expired - Fee Related JP3487199B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | トンネル換気制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3487199B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004302699A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 車両検知器 |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP33126198A patent/JP3487199B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000154699A (ja) | 2000-06-06 |
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