JP3536871B2 - 道路トンネル換気自動制御装置 - Google Patents
道路トンネル換気自動制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、道路トンネル換気自動
制御装置に関し、特に渋滞時と通行止めを判別して効率
的な換気制御を行う装置に関する。
制御装置に関し、特に渋滞時と通行止めを判別して効率
的な換気制御を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】道路トンネル内は、多数の車両が通行す
るので、トンネル内の空気は車両の排気ガス等で汚染さ
れる。そこで、換気装置（以下、換気機と略称する）を
運転して汚染の状態に応じた換気自動制御が行われてい
る。
るので、トンネル内の空気は車両の排気ガス等で汚染さ
れる。そこで、換気装置（以下、換気機と略称する）を
運転して汚染の状態に応じた換気自動制御が行われてい
る。
【０００３】図８にこの従来の道路トンネル換気自動制
御装置の基本構成図を示す。
御装置の基本構成図を示す。
【０００４】図８において、Ｎは車両台数を検出するト
ラフィックカウンタから成るセンサで、トンネルの手前
に設置されている。Ｖは車速の検出センサを示す。１２
は所要換気量演算部で、前記センサから車両台数と車速
の信号を取り込み、所要換気量を演算する。
ラフィックカウンタから成るセンサで、トンネルの手前
に設置されている。Ｖは車速の検出センサを示す。１２
は所要換気量演算部で、前記センサから車両台数と車速
の信号を取り込み、所要換気量を演算する。
【０００５】１３は所要風速演算部で、前記の所要換気
量演算部１２で求めた所要換気量Ｑｒをトンネルの断面
積で除して所要風速Ｕｒを演算する。１４は交通換気力
演算部で、車両台数と車速および所要風速演算部１３に
て演算した所要風速Ｕｒから交通換気力△Ｐｔを演算す
る。
量演算部１２で求めた所要換気量Ｑｒをトンネルの断面
積で除して所要風速Ｕｒを演算する。１４は交通換気力
演算部で、車両台数と車速および所要風速演算部１３に
て演算した所要風速Ｕｒから交通換気力△Ｐｔを演算す
る。
【０００６】１５は換気機台数演算部で、所要風速演算
部１３で求めた所要風速Ｕｒ及び交通換気力演算部１４
で求めた交通換気力△Ｐｔと通気抵抗及び抵抗自然風か
ら換気機の運転台数を求め、換気機の運転指令を行う。
部１３で求めた所要風速Ｕｒ及び交通換気力演算部１４
で求めた交通換気力△Ｐｔと通気抵抗及び抵抗自然風か
ら換気機の運転台数を求め、換気機の運転指令を行う。
【０００７】このように交通換気力を車速と車両台数に
よって演算して求め換気機の制御を行っている。
よって演算して求め換気機の制御を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来は、上記のよう
に、交流換気力を演算する際に車速と車両台数によって
演算しているので、次のような課題が生じていた。
に、交流換気力を演算する際に車速と車両台数によって
演算しているので、次のような課題が生じていた。
【０００９】Ａ．トラフィックカウンタから取り込む計
測値の問題点 トラフィックカウンタでの計測は、検知器上を通り過ぎ
る車両の台数とその速度であるため、渋滞時には極端に
台数が少なく、かつ速度も落ちる。一方、通行止めによ
る車両が無くなった場合でも、車両台数、車速共に少な
くなり、渋滞時と同じ状態になるという問題点がある。
測値の問題点 トラフィックカウンタでの計測は、検知器上を通り過ぎ
る車両の台数とその速度であるため、渋滞時には極端に
台数が少なく、かつ速度も落ちる。一方、通行止めによ
る車両が無くなった場合でも、車両台数、車速共に少な
くなり、渋滞時と同じ状態になるという問題点がある。
【００１０】Ｂ．所要換気演算の問題点
一方通行トンネルにおける所要換気量の演算は、（１）
式に示す通りである。
式に示す通りである。
【００１１】
【数１】
【００１２】ここで、Ｑ reg：所要換気量（ｍ3／ｓ）、
ｑ0：基準換気量（ｍ3／ｓ）、Ｎ：トンネル内存在車両
台数（台）、Ｌ：トンネル延長（ｍ）、Ｋｉ：勾配・車
速による補正係数、Ｋｈ：標高による補正係数である。
また、（１）式においては、車速により渋滞時の所要換
気量の補正を行うことが一般的である。
ｑ0：基準換気量（ｍ3／ｓ）、Ｎ：トンネル内存在車両
台数（台）、Ｌ：トンネル延長（ｍ）、Ｋｉ：勾配・車
速による補正係数、Ｋｈ：標高による補正係数である。
また、（１）式においては、車速により渋滞時の所要換
気量の補正を行うことが一般的である。
【００１３】このため、渋滞時でも通行止めによる車両
がいない場合であっても区別をする方法がないため、式
におけるトンネル内車両存在台数は換気制御の安全性を
配慮して渋滞時の値とせざるを得なく、通行止時の所要
換気量Ｑregの演算結果は過大な所要換気量になること
が避けられなかった。
がいない場合であっても区別をする方法がないため、式
におけるトンネル内車両存在台数は換気制御の安全性を
配慮して渋滞時の値とせざるを得なく、通行止時の所要
換気量Ｑregの演算結果は過大な所要換気量になること
が避けられなかった。
【００１４】Ｃ．交通換気力演算上の問題点
一方通行トンネルにおける交通換気力の演算は（２）式
に示す通りである。
に示す通りである。
【００１５】
【数２】
【００１６】ここで、△Ｐｔ：交通換気力（ｍｍＡ
ｇ）、Ａｍ：自動車等価抵抗面積（ｍ2）、Ａｒ：車道
断面積（ｍ2）、ρ：（ｋｇｆｓ２／ｍ4）、ｎ＋：存在
車両台数（台）、Ｖｔ(+)：平均車速（ｍ／ｓ）、Ｕ
ｒ：所要風速（ｍ／ｓ）である。
ｇ）、Ａｍ：自動車等価抵抗面積（ｍ2）、Ａｒ：車道
断面積（ｍ2）、ρ：（ｋｇｆｓ２／ｍ4）、ｎ＋：存在
車両台数（台）、Ｖｔ(+)：平均車速（ｍ／ｓ）、Ｕ
ｒ：所要風速（ｍ／ｓ）である。
【００１７】このため、（１）式と同様に渋滞と通交止
とを区別できないため、（２）式における存在車両台数
は渋滞時の値とせざるを得ない。渋滞時であれば、車速
が所要風速よりも低い値となり換気抵抗としての演算結
果になる。しかし、通行止時の交通換気力はゼロになる
わけであるが、渋滞時と同じ演算を行うために抵抗とし
ての過大な（換気抵抗としての）交通換気力になること
が避けられなかった。
とを区別できないため、（２）式における存在車両台数
は渋滞時の値とせざるを得ない。渋滞時であれば、車速
が所要風速よりも低い値となり換気抵抗としての演算結
果になる。しかし、通行止時の交通換気力はゼロになる
わけであるが、渋滞時と同じ演算を行うために抵抗とし
ての過大な（換気抵抗としての）交通換気力になること
が避けられなかった。
【００１８】Ｄ．換気制御への影響
所要換気量の計算を（１）式に、交通換気力の計算を式
に示した通りであるが、換気制御の立場から考えると、
渋滞時と通行止時には大きな違いがある。まず、渋滞時
の換気制御は、所要換気量が存在しかつ交通換気力が抵
抗でありトンネル内の環境悪化を防ぐために、換気量を
確保するための換気機運転を行うことが必要である。し
かし一方、通行止めでは換気機の運転は全く必要がない
が、従来の換気制御装置には渋滞と通行止めという２つ
の状態を区別して制御量を決めることができなかった。
このため、工事が頻繁に行われる路線においては、通過
車両がないにもかかわらず換気機の運転を行うことにな
り、無駄な運転が避けられず、電力エネルギーの浪費が
行われていた。
に示した通りであるが、換気制御の立場から考えると、
渋滞時と通行止時には大きな違いがある。まず、渋滞時
の換気制御は、所要換気量が存在しかつ交通換気力が抵
抗でありトンネル内の環境悪化を防ぐために、換気量を
確保するための換気機運転を行うことが必要である。し
かし一方、通行止めでは換気機の運転は全く必要がない
が、従来の換気制御装置には渋滞と通行止めという２つ
の状態を区別して制御量を決めることができなかった。
このため、工事が頻繁に行われる路線においては、通過
車両がないにもかかわらず換気機の運転を行うことにな
り、無駄な運転が避けられず、電力エネルギーの浪費が
行われていた。
【００１９】そこで、本発明はこれら従来の記述の有す
る課題を解決することを目的とするものである。
る課題を解決することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】センサから取り込んだ車
両台数と車速から、所要換気量を演算する所要換気量演
算手段と、該所要換気量演算手段で求めた所要換気量を
トンネル断面積で除して所要風速を演算する所要風速演
算手段と、この所要風速演算手段にて求められた所要風
速と車両台数および車速から交通換気力を演算する交通
換気力演算手段と、少なくとも前記所要風速演算手段で
求めた所要風速および交通換気力演算手段で求めた交通
換気力を基に換気機の運転台数を求めて換気機の運転指
令を行う換気機台数演算手段を備えたトンネル換気自動
制御装置において、前記センサから車両台数および車速
に加え占有率を取り込み、トンネル内存在車両台数の補
正演算を行う車両存在台数補正演算手段を設け、この車
両存在台数補正演算手段は少なくとも車両台数が少な
く、車速及び占有率が低い条件を演算するためのファジ
イテーブルを有して補正車両台数を求め、この補正した
補正車両台数と車速から前記の所要換気量と所要風速を
演算し、補正した存在車両台数と所要風速および車速か
ら交通換気力の演算を行うようにしたことを特徴とする
ものである。
両台数と車速から、所要換気量を演算する所要換気量演
算手段と、該所要換気量演算手段で求めた所要換気量を
トンネル断面積で除して所要風速を演算する所要風速演
算手段と、この所要風速演算手段にて求められた所要風
速と車両台数および車速から交通換気力を演算する交通
換気力演算手段と、少なくとも前記所要風速演算手段で
求めた所要風速および交通換気力演算手段で求めた交通
換気力を基に換気機の運転台数を求めて換気機の運転指
令を行う換気機台数演算手段を備えたトンネル換気自動
制御装置において、前記センサから車両台数および車速
に加え占有率を取り込み、トンネル内存在車両台数の補
正演算を行う車両存在台数補正演算手段を設け、この車
両存在台数補正演算手段は少なくとも車両台数が少な
く、車速及び占有率が低い条件を演算するためのファジ
イテーブルを有して補正車両台数を求め、この補正した
補正車両台数と車速から前記の所要換気量と所要風速を
演算し、補正した存在車両台数と所要風速および車速か
ら交通換気力の演算を行うようにしたことを特徴とする
ものである。
【００２１】
【作用】本発明は上記のように構成しているので、占有
率と車両台数・車速から渋滞時と通行止時を判別してト
ンネル内車両存在台数を補正し、この補正した存在車両
台数から所要換気量を演算し所要風速を求め、この所要
風速から交通換気力を演算し、所要風速と交通換気力か
ら換気機の運転台数を演算することにより、無駄な換気
機の運転を無くすことが出来る。
率と車両台数・車速から渋滞時と通行止時を判別してト
ンネル内車両存在台数を補正し、この補正した存在車両
台数から所要換気量を演算し所要風速を求め、この所要
風速から交通換気力を演算し、所要風速と交通換気力か
ら換気機の運転台数を演算することにより、無駄な換気
機の運転を無くすことが出来る。
【００２２】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。
説明する。
【００２３】図１は本発明の一実施例の基本構成図を示
す。同図において、１は車両存在台数補正部でトンネル
手前に設置したセンサＴSのトラフィックカウンタから
従来と同様の車両台数Ｎ，車速Ｖに加え占有率Ｏを取り
込み、トンネル内存在車両台数の補正演算を行う。
す。同図において、１は車両存在台数補正部でトンネル
手前に設置したセンサＴSのトラフィックカウンタから
従来と同様の車両台数Ｎ，車速Ｖに加え占有率Ｏを取り
込み、トンネル内存在車両台数の補正演算を行う。
【００２４】２は所要換気量演算部で、車両存在台数補
正部１で演算した補正済みの存在車両台数Ｎｈ、および
車速Ｖを入力し所要換気量Ｑｒを演算する。
正部１で演算した補正済みの存在車両台数Ｎｈ、および
車速Ｖを入力し所要換気量Ｑｒを演算する。
【００２５】３は所要風速演算部で、所要換気量Ｑｒを
トンネル断面積で除して所要風速Ｕｒを演算する。４は
交通換気力演算部で、補正存在車両台数Ｎｈと車速およ
び所要風速演算部１３にて演算した所要風速Ｕｒから交
通換気力を演算する。
トンネル断面積で除して所要風速Ｕｒを演算する。４は
交通換気力演算部で、補正存在車両台数Ｎｈと車速およ
び所要風速演算部１３にて演算した所要風速Ｕｒから交
通換気力を演算する。
【００２６】５は換気機台数演算部で、所要風速演算部
３で求めた所要風速Ｕｒ及び交通換気力演算部４で求め
た、交通換気力△Ｐｔと通気抵抗及び抵抗自然風から換
気機の運転台数を求め、換気機の運転指令を行う。
３で求めた所要風速Ｕｒ及び交通換気力演算部４で求め
た、交通換気力△Ｐｔと通気抵抗及び抵抗自然風から換
気機の運転台数を求め、換気機の運転指令を行う。
【００２７】図２は車両存在台数補正部１の内部説明図
で、補正演算部１ａと、ファジィルールベース部１ｂと
を有し、補正演算部１ａは、センサＴSのトラフィック
カウンタから取り込んだ車両台数Ｎ，車速Ｖ，占有率Ｏ
から存在車両台数の補正演算を行う。
で、補正演算部１ａと、ファジィルールベース部１ｂと
を有し、補正演算部１ａは、センサＴSのトラフィック
カウンタから取り込んだ車両台数Ｎ，車速Ｖ，占有率Ｏ
から存在車両台数の補正演算を行う。
【００２８】ファジィルールベース１ｂ内には、ファジ
ィ推論に用いるための各種データがあらかじめ設定され
ている。そのうちの一つがメンバシップ関数である。本
実施例においては、車両台数Ｎ，車速Ｖ，占有率Ｏにつ
いてそれぞれメンバシップ関数を定義している。一例と
して、図３に車両台数Ｎ，図４に車速Ｖ，図５に占有率
Ｏ，図６に補正存在車両台数Ｎｈのメンバシップ関数を
示す。
ィ推論に用いるための各種データがあらかじめ設定され
ている。そのうちの一つがメンバシップ関数である。本
実施例においては、車両台数Ｎ，車速Ｖ，占有率Ｏにつ
いてそれぞれメンバシップ関数を定義している。一例と
して、図３に車両台数Ｎ，図４に車速Ｖ，図５に占有率
Ｏ，図６に補正存在車両台数Ｎｈのメンバシップ関数を
示す。
【００２９】次に、図５の占有率Ｏについて詳述する。
図５は、横軸に占有率の値（％）に対応し、縦軸にメン
バシップ関数の成立度合を示し、占有率Ｏには３つのフ
ァジィラベル（集合）が定義されている。
図５は、横軸に占有率の値（％）に対応し、縦軸にメン
バシップ関数の成立度合を示し、占有率Ｏには３つのフ
ァジィラベル（集合）が定義されている。
【００３０】各ファジィラベルの意味は次の通りであ
る。
る。
【００３１】・Ｓ：占有率が低い（車両が少ない状態）
・Ｍ：占有率は普通（通常の走行状態）
・Ｂ：占有率が大きい（混雑や渋滞の状態）
例えば、Ｏ＝０（％）のときは、メンバシップ関数のＳ
にだけに所属しその成立度合は１．０である。またＯ＝
５０（％）ではメンバシップ関数のＭとＢの両方に所属
し、Ｍの成立度合は０．３５、Ｂの成立度合は０．６５
である。このようなメンバシップ関数が、車両台数Ｎ，
車速Ｖ，補正存在車両台数Ｎｈにも同様にすべて定義さ
れている。
にだけに所属しその成立度合は１．０である。またＯ＝
５０（％）ではメンバシップ関数のＭとＢの両方に所属
し、Ｍの成立度合は０．３５、Ｂの成立度合は０．６５
である。このようなメンバシップ関数が、車両台数Ｎ，
車速Ｖ，補正存在車両台数Ｎｈにも同様にすべて定義さ
れている。
【００３２】第７図に存在車両台数の補正演算を行うた
めの取り決め（ファジィルール）のテーブルの一例を示
す。このテーブルは、車両台数Ｎ，車速Ｖ，占有率Ｏを
条件部とし、結論部Ｎｈ（補正車両台数）を求めるもの
である。条件部から、Ｎ，Ｖ，Ｏに属するメンバシップ
関数のファジィラベルを組み合わせ、この組み合わせに
対応する結論部の補正車両台数Ｎｈのメンバシップ関数
のファジィラベルから補正車両台数を推論することがで
きる。
めの取り決め（ファジィルール）のテーブルの一例を示
す。このテーブルは、車両台数Ｎ，車速Ｖ，占有率Ｏを
条件部とし、結論部Ｎｈ（補正車両台数）を求めるもの
である。条件部から、Ｎ，Ｖ，Ｏに属するメンバシップ
関数のファジィラベルを組み合わせ、この組み合わせに
対応する結論部の補正車両台数Ｎｈのメンバシップ関数
のファジィラベルから補正車両台数を推論することがで
きる。
【００３３】図７は、本発明による特徴（渋滞時と通行
止時を判断し存在車両台数の補正を行う）を顕著に表せ
る組み合わせについてのみ記述してある。ここで組み合
わせＮＯ．１は、車両台数が少なく（ＳＳ）、車速が高
く（Ｆ）、占有率が低い（Ｓ）、という条件であり、通
常走行時であると判断でき、従来通りに存在車両台数を
演算して構わない場合である。ＮＯ．２は、車両台数が
少なく（ＳＳ）、車速が低く（Ｓ）、占有率が高い
（Ｂ）、という条件であり、渋滞時と判断でき従来通り
に存在車両台数を演算して構わない場合である。ＮＯ．
３は、車両台数が少なく（ＳＳ）、車速が低く（Ｓ）、
占有率が低い（Ｓ）、という条件であり、通行止めや何
らかの理由により車両が走行していない状態と判断でき
存在車両台数をゼロと演算して構わない場合である。こ
のように占有率を追加することにより、従来は判断が出
来なかった渋滞時と通行止時の判断が可能となり、実状
に見合った存在車両台数を演算することができる。
止時を判断し存在車両台数の補正を行う）を顕著に表せ
る組み合わせについてのみ記述してある。ここで組み合
わせＮＯ．１は、車両台数が少なく（ＳＳ）、車速が高
く（Ｆ）、占有率が低い（Ｓ）、という条件であり、通
常走行時であると判断でき、従来通りに存在車両台数を
演算して構わない場合である。ＮＯ．２は、車両台数が
少なく（ＳＳ）、車速が低く（Ｓ）、占有率が高い
（Ｂ）、という条件であり、渋滞時と判断でき従来通り
に存在車両台数を演算して構わない場合である。ＮＯ．
３は、車両台数が少なく（ＳＳ）、車速が低く（Ｓ）、
占有率が低い（Ｓ）、という条件であり、通行止めや何
らかの理由により車両が走行していない状態と判断でき
存在車両台数をゼロと演算して構わない場合である。こ
のように占有率を追加することにより、従来は判断が出
来なかった渋滞時と通行止時の判断が可能となり、実状
に見合った存在車両台数を演算することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明は、渋滞時と通行止
の区別ができ、渋滞時には従来通りの換気機の運転を行
い、通行止め時には、換気機の運転を行わずに済ませる
ことが出来るため、効率的な換気自動制御が可能とな
る。
の区別ができ、渋滞時には従来通りの換気機の運転を行
い、通行止め時には、換気機の運転を行わずに済ませる
ことが出来るため、効率的な換気自動制御が可能とな
る。
【図１】本発明の一実施例の基本構成図。
【図２】本発明の存在車両台数補正演算部の説明図。
【図３】車両台数のメンバシップ関数。
【図４】車速のメンバシップ関数。
【図５】占有率のメンバシップ関数。
【図６】存在車両台数のメンバシップ関数。
【図７】存在車両台数の補正演算を行うためのファジィ
ルールテーブルの説明図。
ルールテーブルの説明図。
【図８】従来の換気自動制御装置の基本構成図。
１…車両存在台数補正部
２，１２…所要換気量演算部
３，１３…所要風速演算部
４，１４…交通換気力演算部
５，１５…換気機台数演算部
Claims (1)
- 【請求項１】 センサから取り込んだ車両台数と車速か
ら、所要換気量を演算する所要換気量演算手段と、該所
要換気量演算手段で求めた所要換気量をトンネル断面積
で除して所要風速を演算する所要風速演算手段と、この
所要風速演算手段にて求められた所要風速と車両台数お
よび車速から交通換気力を演算する交通換気力演算手段
と、少なくとも前記所要風速演算手段で求めた所要風速
および交通換気力演算手段で求めた交通換気力を基に換
気機の運転台数を求めて換気機の運転指令を行う換気機
台数演算手段を備えたトンネル換気自動制御装置におい
て、 前記センサから車両台数および車速に加え占有率
を取り込み、トンネル内存在車両台数の補正演算を行う
車両存在台数補正演算手段を設け、この車両存在台数補
正演算手段は少なくとも車両台数が少なく、車速及び占
有率が低い条件を演算するためのファジイテーブルを有
して補正車両台数を求め、この補正した補正車両台数と
車速から前記の所要換気量と所要風速を演算し、補正し
た存在車両台数と所要風速および車速から交通換気力の
演算を行うようにしたことを特徴とする道路トンネル換
気自動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15416895A JP3536871B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 道路トンネル換気自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15416895A JP3536871B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 道路トンネル換気自動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH094398A JPH094398A (ja) | 1997-01-07 |
| JP3536871B2 true JP3536871B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=15578324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15416895A Expired - Fee Related JP3536871B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 道路トンネル換気自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3536871B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113482723A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-08 | 北京科技大学 | 一种煤矿井下巷道风量智能实时监测装置及方法 |
-
1995
- 1995-06-21 JP JP15416895A patent/JP3536871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH094398A (ja) | 1997-01-07 |
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