JP3640889B2

JP3640889B2 - Tunnel ventilation control device

Info

Publication number: JP3640889B2
Application number: JP2001005406A
Authority: JP
Inventors: 橋裕之大; 邊泰男渡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: JP2002206400A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集中排気式トンネルに適用されるトンネル換気制御装置に係り、とりわけ、道路トンネル内にて火災が発生した際にジェットファン等の換気機を用いてトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制するトンネル換気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路トンネル内にて火災が発生した際には、延焼を防止し、かつ避難環境を確保する目的で、火災発生地点近傍のトンネル内風速を速やかに抑制する必要がある。このため、ジェットファン等の換気機を用いて風速抑制制御が行われる。
【０００３】
図１７は日本で最も採用例の多い縦流式トンネルの概要を示す図である。図１７に示すように、縦流式トンネル１１では、トンネル内を換気するためにジェットファン（ＪＦ）５と呼ばれる換気機が設置されている場合が多い。トンネル内で火災が発生した際には、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１の計測値に基づいてジェットファン５の運転が制御され、トンネル内風速を目標風速に近付けるための風速抑制制御が行われる。
【０００４】
縦流式トンネル１１における火災時の風速抑制制御を行うための制御方式として様々な方式が提案されており、既に実用化されている。
【０００５】
図１８は火災時の風速抑制制御を行う従来の制御方式を説明するための図である。図１８において、風向風速計１にてトンネル内風速が計測され、その計測値（風速計測値）がジェットファン制御部４に入力される。ここで、トンネル内に風向風速計が複数設置されている場合には、正常に動作している風向風速計のうち火災発生地点に最も近い風向風速計の計測値を用いる。
【０００６】
また、目標風速設定部２では、火災時におけるトンネル内風速の目標値（風速目標値）が設定される。この風速目標値は、トンネルの諸条件に応じて設定する必要があるが、通常、対面通行トンネルの場合は０［ｍ／ｓ］、一方通行トンネルの場合には交通方向に＋２．０［ｍ／ｓ］程度の値が設定される。
【０００７】
さらに、ジェットファン制御部４では、風向風速計１の計測値（風速計測値）が目標風速設定部２の設定値（風速目標値）に近付くようにジェットファン５の運転台数が決定される。なお、このような決定手法としては様々な方式が提案されており、既に実用化されている。実用化されている方式のうち最も一般的なものは、ＰＩ制御を用いる方式である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の縦流式トンネル１１は、建設費が比較的安価であるという利点があることから多く採用されてきたが、構造上の理由によりどちらかのトンネル坑口から汚染空気が排出されることが避けられない。このため、トンネル坑口付近に民家等がある場合には、環境上の観点から問題があった。
【０００９】
このような背景から、近年、集中排気式と呼ばれる換気方式を採用するトンネルが増加している。
【００１０】
集中排気式トンネルの概要を図３（本発明を示す図）に示す。図３に示すように、集中排気式トンネル１０においては、トンネル内の排気口１３に排風機６が設置されており、両側のトンネル坑口１２ａ，１２ｂから取り込まれた外部の新鮮な空気を排風機６によって排気口１３に送り込むことにより、トンネル内の汚染空気を排気口１３を介してトンネル外に排出することができるようになっている。
【００１１】
ここで、このような集中排気式トンネル１０内にて火災が発生した際には、トンネル内風速を抑制するために排風機６を急停止する必要があるが、その際に、空気の圧縮に起因する風速振動現象が発生する場合がある。この風速振動現象を実際のトンネルで計測した結果を図１９に示す。図１９に示すグラフにおいて、時間０［ｓ］の時点が排風機６を急停止した時点である。排風機６を停止する前には約７．０［ｍ／ｓ］程度の風速であったものが、排風機６を停止した後、風速が激しく振動しながら急激に低下していることが分かる。この風速振動現象は、空気の圧縮に起因するものであり、図３に示すような集中排気式トンネル１０に特有の現象である。この風速振動の周期はトンネルの長さに依存し、十数秒から数十秒の範囲であることが判明している。一方、図３に示すような集中排気式トンネル１０において、ジェットファン５の運転台数を変更した影響がトンネル内風速に反映されるまでには、早くても数分、長ければ十数分程度を要する。
【００１２】
従って、このような風速振動現象はジェットファン５を単純に運転するのみでは除去することが困難である。従来、図１７に示すような縦流式トンネル１１で実用化されていた火災時の風速抑制制御では、このような風速振動現象を考慮しておらず、図１８に示すような従来の制御方式をそのまま図３に示すような集中排気式トンネル１０に適用すると、発生した風速振動現象の影響でジェットファン５の運転台数の増減が非常に激しくなり、機器保護上ジェットファン５を緊急停止せざるを得ない事態が発生したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題が生じるおそれがあり、安全上問題があった。
【００１３】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、集中排気式トンネルにおける火災時の風速抑制制御を改良し、排風機の急停止に起因して発生する風速振動現象にかかわらず、トンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができるトンネル換気制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その第１の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段と、前記排風機が停止してから所定の時間が経過した時点で、前記換気機制御手段に対して前記換気機による風速抑制制御の開始タイミングを与える換気機起動タイミング設定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を提供する。
【００１５】
本発明は、その第２の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段と、前記排風機が停止した後、前記風向風速計により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの最大値と最小値との差を随時演算し、この差が所定の範囲に収まった時点で、前記換気機制御手段に対して前記換気機による風速抑制制御の開始タイミングを与える換気機起動タイミング判断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を提供する。
【００１６】
本発明は、その第３の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、前記風向風速計により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御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を提供する。
【００１７】
本発明は、その第４の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された複数の風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、所定の重み係数に従って前記各風向風速計により計測された風速計測値の重み付け平均値を随時演算する重み付け平均手段と、前記重み付け平均手段により演算された風速計測値の重み付け平均値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御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を提供する。
【００１８】
本発明は、その第５の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段とを備え、前記換気機制御手段は前記換気機の１回の制御周期において前記換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するよう前記換気機の運転台数を制御することを特徴とするトンネル換気制御装置を提供する。
【００１９】
なお、上述した第１乃至第４の解決手段において、前記換気機制御手段は前記換気機の１回の制御周期において前記換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するよう前記換気機の運転台数を制御することが好ましい。
【００２０】
本発明の第１の解決手段によれば、集中排気式トンネルにおいて、火災時に排風機が急停止した際に発生する風速振動現象が収まった時点で、換気機による風速抑制制御を開始するので、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２１】
本発明の第２の解決手段によれば、集中排気式トンネルにおいて、火災時に排風機が急停止した際に発生する風速振動の振動幅を随時演算し、この振動幅があらかじめ設定した範囲に収まった時点で、換気機による風速抑制制御を開始するので、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。また、風速振動の減衰状況に応じた風速抑制制御が可能になるので、上述した第１の解決手段に比べて、トンネル内風速をより安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２２】
本発明の第３の解決手段によれば、集中排気式トンネルにおいて、所定の時点数分の風速計測値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値に基づいて換気機による風速抑制制御を行うので、火災時に排風機が急停止した際に発生する風速振動現象の影響を除去し、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を容易な方法で防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２３】
本発明の第４の解決手段によれば、複数の風向風速計が設置された集中排気式トンネルにおいて、風速振動現象の影響を受けないように選定した重み係数を用いて、各風向風速計の計測値（風速計測値）の重み付け平均値を随時演算し、この風速計測値の重み付け平均値に基づいて換気機による風速抑制制御を行うので、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。また、風速計測値の平均処理による遅れが発生しないので、上述した第３の解決手段に比べて、トンネル内風速をより安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２４】
本発明の第５の解決手段によれば、集中排気式トンネルにおいて、火災時に換気機による風速抑制制御を行う際に、換気機の１回の制御周期において換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するので、風速振動現象が発生した場合においても、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止してしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２５】
なお、上述した第１乃至第４の解決手段において、火災時に換気機による風速抑制制御を行う際に、換気機の１回の制御周期において換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減することにより、風速振動が収まりきらない時点で風速抑制制御を開始した場合や、風速振動が除去しきれなかった場合にも、ジェットファンの運転台数の急激な増減による緊急停止を防止することができる、という作用効果を奏する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
第１の実施の形態
まず、図１乃至図４により、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２８】
図３は本発明の第１の実施の形態に係るトンネル換気制御装置が適用される集中排気式トンネルの一例を示す図である。図３に示すように、集中排気式トンネル１０においては、トンネル内の排気口１３に排風機６が設置されており、両側のトンネル坑口１２ａ，１２ｂから取り込まれた外部の新鮮な空気を排風機６によって排気口１３に送り込むことにより、トンネル内の汚染空気を排気口１３を介してトンネル外に排出することができるようになっている。
【００２９】
ここで、本発明の第１の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内にて火災が発生した際に排風機６を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うものであり、図１に示すように、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１と、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、風向風速計１により計測された風速計測値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４と、排風機６が停止してから所定の時間が経過した時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与えるジェットファン起動タイミング設定部（換気機起動タイミング設定手段）３とを備えている。
【００３０】
図２は図１に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部４の詳細を示すブロック図である。図２に示すように、ジェットファン制御部４は、平均処理部４２、積分演算部４３、比例演算部４４、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６を有している。
【００３１】
次に、このような構成からなる本発明の第１の実施の形態の作用について説明する。
【００３２】
図３に示す集中排気式トンネル１０内にて火災が発生した際には、トンネル内に設置された風向風速計１によってトンネル内風速を計測する。ここで、トンネル内に風向風速計が複数設置されている場合には、正常に動作している風向風速計のうち火災発生地点に最も近い風向風速計の計測値を用いる。
【００３３】
また、目標風速設定部２では、火災時におけるトンネル内風速の目標値（風速目標値）を設定する。この風速目標値は、トンネルの諸条件に応じて設定する必要があるが、ここでは、対面通行トンネルの場合は０［ｍ／ｓ］、一方通行トンネルの場合には交通方向に＋２．０［ｍ／ｓ］程度の値を設定する。
【００３４】
さらに、ジェットファン起動タイミング設定部３では、火災が発生した後におけるジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを設定する。上述したように、集中排気式トンネル１０では、トンネル内風速を抑制するために排風機６を急停止すると、空気の圧縮に起因して風速振動現象が発生する場合がある（図４参照）。この風速振動の周期はトンネルの長さと音速とから容易に概算できることが知られている。例えば、文献（白倉、大橋共著、『流体力学（２）』、コロナ社、Ｐ２２５）等に記載されている。
【００３５】
上記の文献によれば、図３に示すように、排風機６からトンネル坑口１２ｂまでの長さをＬ［ｍ］とし、音速をａ［ｍ／ｓ］とすると、風速振動の周期Ｔ［ｓ］は次式（１）により計算することができる。ここで例えば、Ｌ＝４０００［ｍ］、ａ＝３４０［ｍ／ｓ］とすると、Ｔ＝４７［ｓ］程度となる。
【００３６】
Ｔ＝４・Ｌ／ａ …（１）
上式（１）から明らかなように、この風速振動の周期Ｔは十数秒から数十秒の範囲である。一方、ジェットファン５の運転台数を変更した影響がトンネル内風速に反映されるまでには、早くても数分、長ければ十数分を要する。従って、このような風速振動現象はジェットファン５を単純に運転するのみでは除去することは不可能である。このため、風速振動現象に起因した上述したような問題を防止するためには、ジェットファン５が風速振動に過敏に反応しないようにする必要がある。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態においては、風速振動が収まってからジェットファン５を起動するものとする。具体的には、図４に示すように、この風速振動現象はトンネル壁面の摩擦抵抗等により徐々に減衰していくものであり、ある程度の時間が経過すれば風速振動は問題にならないレベルにまで減衰することが判明している。
【００３８】
ジェットファン起動タイミング設定部３は、火災の発生を検知して排風機６を急停止してから、どの程度の時間が経過した時点でジェットファン５による風速抑制制御を開始するかを設定するためのものであり、排風機６を停止してから、あらかじめ設定された時間Ｔｗが経過した時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与える。この時間Ｔｗが短すぎると風速振動が収まらないうちにジェットファン５を起動してしまうおそれがあり、逆に長すぎるとジェットファン５の起動タイミングが遅れるおそれがある。従って、トンネルの諸条件やジェットファン５の性能等を踏まえて、机上検討、計算機シミュレーションおよび現地試験等を行うことにより、適正な値を設定する。図４に示すグラフには、時間Ｔｗの設定例が示されており、この例では、風速振動がかなり収まった時間としてＴｗ＝１５０［ｓ］程度が設定される。
【００３９】
ジェットファン制御部４は、ジェットファン起動タイミング設定部３から開始タイミングを与えられた時点からジェットファン５による風速抑制制御を開始する。
【００４０】
具体的には、図２に示すように、平均処理部４２では、風向風速計１の計測値（風速計測値）の平均処理を行う。風向風速計１の計測周期がＴｓ、ジェットファン５の制御周期がＴｃである場合を考える。通常は、Ｔｓ＜Ｔｃである。ジェットファン５の制御周期Ｔｃに風向風速計１の計測周期Ｔｓがｎ回含まれる場合、制御周期Ｔｃごとに風向風速計１の計測値（風速計測値）のｎ時点分の平均値を出力する。例えば、Ｔｃ＝２０［ｓ］、Ｔｓ＝５［ｓ］の場合、現時点を含めた４時点分の計測値を平均し、２０［ｓ］ごとに出力する。
【００４１】
積分演算部４３、比例演算部４４、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６による以降の演算は、制御周期Ｔｃごとに行われる。
【００４２】
まず、目標風速設定部２により設定された風速目標値と、平均処理部４２から出力された風速平均値との偏差を計算する。風速目標値をＵｒｒｅｆ、ある時点の風速平均値をＵｒ（ｉ）、偏差をｅとすると、次式が成立する。
【００４３】
ｅ＝Ｕｒｒｅｆ−Ｕｒ（ｉ） …（２）
積分演算部４３では積分演算を行う。積分パラメータをｋｉ、積分前回値をｉｎｔｏｌｄとすると、積分演算値ｙ１は次式により計算することができる。積分パラメータｋｉは調整パラメータであり、数値シミュレーションや現地調整により決定することができる。
【００４４】
ｙ１ｎ＝ｅ×ｋｉ×Ｔｃ …（３）
ｙ１＝ｉｎｔｏｌｄ＋ｙ１ｎ …（４）
ｉｎｔｏｌｄ＝ｙ１ …（５）
ｙ１ｎは今周期の増分量である。ｉｎｔｏｌｄは積分前回値で、初期値は０に設定されている。このｉｎｔｏｌｄにｙ１ｎを加えたｙ１が積分演算値である。ｙ１を計算した後に、ｉｎｔｏｌｄにｙ１の値を代入し、次周期のｉｎｔｏｌｄとして用いる。
【００４５】
比例演算部４４では比例演算を行う。比例パラメータをｋｐとすると、比例演算値ｙ２は次式により計算することができる。比例パラメータｋｐは調整パラメータであり、数値シミュレーションや現地調整により決定することができる。
【００４６】
ｙ２＝ｅ×ｋｐ …（６）
積分演算部４３の出力ｙ１と比例演算部４４の出力ｙ２とを合計し、ｙ３を計算する。このｙ３がＰＩ演算によるジェットファン５の運転台数である。
【００４７】
ｙ３＝ｙ１＋ｙ２ …（７）
上記ｙ３は小数であるため、ジェットファン５の運転台数として用いるために整数化部４５によって整数化する。整数化は次式を用いて行うものとする。次式において、ａｂｓ（）は絶対値をとる処理、ｒｏｕｎｄ（）は四捨五入を行う処理を表している。
【００４８】
ｙ３ｉ＝（ｙ３／ａｂｓ（ｙ３））×ｒｏｕｎｄ（ｙ３） …（８）
最後に、ジェットファン５の運転台数がジェットファン５の設置台数を上回ることはできないため、その判定をジェットファン運転台数上下限値チェック部４６によって行う。ジェットファン５の設置台数をｍａｘＪＦ［台］とするとき、今周期のジェットファン５の運転台数ＪＦ（ｉ）は以下のように計算する。
【００４９】
(a)ａｂｓ（ｙ３ｉ）≦ｍａｘＪＦの場合
ＪＦ（ｉ）＝ｙ３ｉ …（９）
(b)ａｂｓ（ｙ３ｉ）＞ｍａｘＪＦの場合
ＪＦ（ｉ）＝（ｙ３ｉ／ａｂｓ（ｙ３ｉ））×ｍａｘＪＦ …（１０）
このジェットファン５の運転台数ＪＦ（ｉ）を今周期のジェットファン５の運転台数とする。
【００５０】
このように本発明の第１の実施の形態によれば、集中排気式トンネル１０において、火災時に排風機６が急停止した際に発生する風速振動現象が収まった時点で、ジェットファン５による風速抑制制御を開始するので、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００５１】
第２の実施の形態
次に、図５および図６により、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本発明の第２の実施の形態は、ジェットファン起動タイミング設定部の代わりにジェットファン起動タイミング判断部を用いる点を除いて、他は上述した第１の実施の形態と略同一である。本発明の第２の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５２】
図５に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１と、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、風向風速計１により計測された風速計測値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４とを備えている。また、トンネル換気制御装置は、排風機６が停止した後、風向風速計１により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの最大値と最小値との差を随時演算し、この差が所定の範囲に収まった時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与えるジェットファン起動タイミング判断部（換気機起動タイミング判断手段）７を備えている。
【００５３】
次に、このような構成からなる本発明の第２の実施の形態の作用について説明する。
【００５４】
図３に示す集中排気式トンネル１０内にて火災が発生した際には、ジェットファン起動タイミング判断部７では、火災が発生した後におけるジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを判断し、これをジェットファン制御部４に対して与える。
【００５５】
上述した第１の実施の形態においては、この開始タイミングを排風機６が停止してから時間Ｔｗ（固定値）が経過した後としていたが、本発明の第２の実施の形態では、風向風速計１により計測された風速計測値に応じて設定するものとする。
【００５６】
具体的には、風向風速計１の計測値（風速計測値）を現時点を含めて過去ｎ時点分保持する。このｎとしては、風速振動の周期をＴ、風向風速計１の計測周期をＴｓとした場合、次式が成立する最小の整数ｎとして選定し、その値を基準に現地試験等により調整するものとする。
【００５７】
ｎ×Ｔｓ＞Ｔ …（１１）
ここで、風速振動の周期Ｔは現地試験または上式（１）から得られる。なお、上述したようにしてｎを選定した理由は、風速振動の周期１周期分の風速計測値の最大値と最小値との差を求めれば、風速振動の振幅の約２倍となり、風速振動の大きさの指標となるからである。
【００５８】
すなわち、本発明の第２の実施の形態では、保持されたｎ個の風速計測値の最大値と最小値との差を風向風速計１の計測周期Ｔｓと同じ周期で随時演算し、この差があらかじめ設定されたしきい値α［ｍ／ｓ］以内に収まった時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与える。このしきい値α［ｍ／ｓ］は、風速振動がどの程度収まった時点でジェットファン５を起動するかを調整するパラメータである。このαが大きすぎると風速振動が収まらないうちにジェットファン５を起動してしまうおそれがあり、逆に小さすぎるとジェットファン５の起動タイミングが遅れるおそれがある。従って、トンネルの諸条件やジェットファン５の性能等を踏まえて、机上検討、計算機シミュレーションおよび現地試験等を行うことにより、適正な値を設定する。図６の下側のグラフには、上側のグラフに示した風速計測値（計測周期Ｔｓ＝５［ｓ］）に対して１０点分の風速計測値の最大値と最小値との差（風速変動幅）を随時演算したものが示されている。なお、図６の下側のグラフでは、このような演算の関係上、データが１０点分集まるまでの風速変動幅は空欄となっているが、実システムでは、誤動作を防ぐためにデータとして十分大きな値を入れるようにするとよい。図６に示すように、例えばしきい値α［ｍ／ｓ］が２０［ｍ／ｓ］に設定されている場合、点線で示す時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与えることとなる。
【００５９】
このように本発明の第２の実施の形態によれば、集中排気式トンネル１０において、火災時に排風機６が急停止した際に発生する風速振動の振動幅を随時演算し、この振動幅があらかじめ設定した範囲に収まった時点で、ジェットファン５による風速抑制制御を開始するので、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。特に、本発明の第２の実施の形態によれば、風速振動の減衰状況に応じた風速抑制制御が可能になる。すなわち、風速振動が小さい場合は速やかにジェットファン５を起動し、大きい場合にはジェットファン５の起動タイミングを遅らせることができる。集中排気式トンネル１０で発生する風速振動の大きさや減衰状況等はトンネルの諸条件等によって大きく異なるので、上述した第１の実施の形態のように常に一定時間待つというのは適切でない場合もあり得るからである。これにより、本発明の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態に比べて、トンネル内風速をより安全かつ速やかに抑制することができる。
【００６０】
第３の実施の形態
次に、図７乃至図９により、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本発明の第３の実施の形態は、ジェットファン起動タイミング設定部を省略し、ジェットファン制御部の構成を変更した点を除いて、他は上述した第１の実施の形態と略同一である。本発明の第３の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図７に示すように、本発明の第３の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１と、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、風向風速計１により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４′とを備えている。
【００６２】
図８は図７に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部４′の詳細を示すブロック図である。図８に示すように、ジェットファン制御部４′は、風速振動除去部４１、平均処理部４２、積分演算部４３、比例演算部４４、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６を有している。なお、風速振動除去部４１は、風向風速計１の計測値（風速計測値）から風速振動成分を除去するものであり、フィルタと呼ばれる手法により特定周波数の振動のみを除去する。なお、フィルタは既に実用化された手法であるので、詳細は省略する。
【００６３】
次に、このような構成からなる本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６４】
図３に示す集中排気式トンネル１０内にて火災が発生した際には、トンネル内に設置された風向風速計１によってトンネル内風速を計測する。また、目標風速設定部２では、火災時におけるトンネル内風速の目標値（風速目標値）を設定する。ここで、ジェットファン制御部４′においては、火災が発生した時点からジェットファン５による風速抑制制御を開始する。
【００６５】
具体的には、図８に示すように、風速振動除去部４１により、風向風速計１により計測された風速計測値の時間平均をとって風速振動成分を除去した上で、平均処理部４２、積分演算部４３、比例演算部４４、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６による演算を行う。
【００６６】
なお、風速振動除去部４１では、風向風速計１の計測値（風速計測値）を現時点を含めて過去ｎ時点分保持し、この保持されたｎ個の風速計測値の平均値を随時演算し、これを計測周期Ｔｓで出力する。このｎとしては、風速振動の周期をＴ、風向風速計１の計測周期をＴｓとした場合、次式が成立する最小の整数ｎを選定し、必要に応じて現地試験等により調整するものとする。
【００６７】
ｎ×Ｔｓ＞Ｔ …（１２）
ここで、風速振動の周期Ｔは現地試験または上式（１）から得られる。そして、このようにして選定されたｎを用いて風速計測値のｎ時点分の平均値を求める。このようにしてｎを選定した理由を図９を用いて説明する。図９に示すグラフの点線は図４に示すグラフの風速計測値（計測周期Ｔｓ＝５［ｓ］）に対応している。ここでは、風速の振動周期Ｔが約４５［ｓ］程度であり、上述した方法に従ってｎ＝１０を選定し、１０時点分の平均値を随時演算することにより、図９に示すグラフの実線に示すように、風速計測値から風速振動成分が除去される。これは、風速振動の周期Ｔに相当する時間平均をとることにより、風速振動成分がキャンセルされるからである。風速計測値をそのまま用いるのではなく、このようなｎ時点分の平均値をジェットファン制御部４′での演算に用いることにより、風速振動現象の影響を回避することができる。
【００６８】
このように本発明の第３の実施の形態によれば、集中排気式トンネル１０において、ｎ時点分の風速計測値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値に基づいてジェットファン５による風速抑制制御を行うので、火災時に排風機６が急停止した際に発生する風速振動現象の影響を除去し、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題をより容易な方法で防止し、トンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００６９】
第４の実施の形態
以下、図１０乃至図１３により、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、本発明の第４の実施の形態は、風向風速計がトンネル内にｎ個設置され、これらｎ個の風向風速計の計測値の重み付け平均値が重み付け平均部により演算される点を除いて、他は上述した第１の実施の形態と略同一である。本発明の第４の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
図１０および図１１に示すように、本発明の第４の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内に設置されたｎ個の風向風速計（ＡＶ）１−１〜１−ｎと、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、所定の重み係数に従って各風向風速計１−１〜１−ｎにより計測された風速計測値の重み付け平均値を随時演算する重み付け平均部８と、重み付け平均部８により演算された風速計測値の重み付け平均値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４とを備えている。
【００７１】
次に、このような構成からなる本発明の第４の実施の形態の作用について説明する。
【００７２】
従来においては、トンネル内に複数の風向風速計１−１〜１−ｎが設置されている場合、正常に動作している風向風速計のうち火災発生地点に最も近い風向風速計の計測値を用いている。その理由は、火災発生地点の風速にできるだけ近い値を得るためである。
【００７３】
これに対し、本発明の第４の実施の形態においては、重み付け平均部８により、トンネル内に設置されている風向風速計１−１〜１−ｎの計測値（風速計測値）の重み付け平均Ｕｒａｖｅを計測周期Ｔｓと同一の周期で計算し、随時出力するものとする。重み付け平均Ｕｒａｖｅの計算は次式により行う。ｋｉおよびＵｒｉはそれぞれ、ｉ番目の風向風速計１−ｉに対応する重み係数および計測値である。
【００７４】
Ｕｒａｖｅ＝Ｋ１×Ｕｒ１＋Ｋ２×Ｕｒ２＋…＋Ｋｎ×Ｕｒｎ …（１３）
ただし、重み係数は非負の実数で、その合計は１である。
【００７５】
Ｋ１＋Ｋ２…＋Ｋｎ＝１，Ｋｉ（ｉ＝１〜ｎ）≧０ …（１４）
この重み係数Ｋｉは、重み付け平均Ｕｒａｖｅに風速振動成分が現れないように、かつ火災発生地点の風速にできるだけ近い値となるように適切に設定する必要がある。設定方法の例を以下に説明する。
【００７６】
具体例として、図１２に示すように、トンネル内において排風機６の両側の区間にそれぞれ２つずつの風向風速計１−１〜１−４が設置されている場合を考える。ここで、２つの風向風速計のうちの１つはトンネル坑口１２ａ，１２ｂ付近、もう１つは排風機６付近に設置されているものとする。また、火災発生地点は風向風速計１−３，１−４が設置されている区間で、風向風速計１−４（トンネル坑口１２ｂ付近の風向風速計）に近い位置であったとする。
【００７７】
この場合、従来においては、火災発生地点に最も近い風向風速計１−４の計測値のみを用いていた。この点に関し、図１７に示すような縦流式トンネル１１においては、空気の圧縮はほとんど発生しないため、トンネル内風速は位置に依存せず、ほぼ一様であることが知られている。これに対し、図３に示すような集中排気式トンネル１０においては、上述したように空気の圧縮に起因して風速振動現象が発生する。このような風速振動現象が発生している間は、トンネル内風速がトンネル内の位置に応じて異なることが判明している。図１３の点線は風向風速計１−４で計測された風速計測値、実線は風向風速計１−３で計測された風速計測値である。図１３から明らかなように、風向風速計１−３の計測値はほとんど風速振動が発生しておらず、風向風速計１−４の計測値は顕著な風速振動が発生している。すなわち、集中排気式トンネル１０において排風機６を停止した際に発生する風速振動現象は、排風機６付近（トンネル中央付近）で小さく、トンネル坑口１２ｂ付近で顕著である。これは、この風速振動現象が排風機６の両側の区間の空気の衝突により発生し、排風機６付近が節、トンネル坑口１２ａ，１２ｂ付近が腹となる振動となっているからである。図１３から風向風速計１−３の計測値（実線）を用いることにより、風速振動現象の影響を回避することができることが分かる。
【００７８】
ここで、図１３を上述した第３の実施の形態で用いた図９と比較してみる。図９の実線は平均処理により風速振動成分を除去したものであるが、平均処理を行っているため、１０〜２０［ｓ］程度の遅れが生じている。これに対し、図１３の実線は全く遅れがない。従って、風向風速計１−３の計測値を用いた場合には、風速振動成分がほとんど含まれず、かつ遅れの全くない風速計測値を得ることが可能になる。なお、集中排気式トンネル１０では、排風機６の両側の区間で風速の挙動が異なるため、火災発生地点が存在しない区間の風向風速計１−１，１−２の計測値は基本的に用いるべきでない。以上の検討から、風向風速計１−３の計測値のみを用いれば良いことが分かる。すなわち、重み係数をＫ１＝Ｋ２＝Ｋ４＝０，Ｋ３＝１と選定すればよい。
【００７９】
以上説明したように、集中排気式トンネル１０において、排風機６を停止した際に発生する風速振動の大きさはトンネル内の位置によって異なる。すなわち、トンネル中心部では小さく、トンネル坑口１２ａ，１２ｂでは大きいことが判明しているので、トンネル中心部に近い風向風速計の計測値を用いることにより、風速振動現象の影響を回避することができる。なお、トンネル内にさらに多くの風向風速計が設置されている場合には、シミュレーション検討や現地試験により風速振動現象の影響を受けにくい風向風速計を選定し、その計測値を主として用いる（重み係数を大きくする）ようにするとよい。また、重み係数は０，１のいずれかである必要はなく、必要に応じて０．６，０．２，…というように分配することも可能である。逆に考えると、集中排気式トンネル１０において風向風速計を設置する際には、排風機６を停止した際に発生する風速振動現象の影響を受けにくい位置を事前に把握し、風向風速計の設置位置を選定するようにするとよい。
【００８０】
このように本発明の第４の実施の形態によれば、複数の風向風速計１−１〜１−ｎが設置された集中排気式トンネル１０において、風速振動現象の影響を受けないように選定した重み係数を用いて、各風向風速計１−１〜１−ｎの計測値（風速計測値）の重み付け平均値を随時演算し、この風速計測値の重み付け平均値に基づいてジェットファン５による風速抑制制御を行うことにより、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。また、風速計測値の平均処理による遅れが発生しないので、上述した第３の実施の形態に比べて、トンネル内風速をより安全かつ速やかに抑制することができる。
【００８１】
第５の実施の形態
以下、図１４および図１５により、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、本発明の第５の実施の形態は、ジェットファン制御部の構成を変更した点を除いて、他は上述した第３の実施の形態と略同一である。本発明の第５の実施の形態において、上述した第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１４に示すように、本発明の第５の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１と、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、風向風速計１により計測された風速計測値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４″とを備え、ジェットファン制御部４″はジェットファン５の１回の制御周期においてジェットファン５を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するようジェットファン５の運転台数を制御するようになっている。
【００８３】
図１５は図１４に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部４″の詳細を示すブロック図である。図１５に示すように、ジェットファン制御部４″は、平均処理部４２、積分値増分演算部４７、比例値増分演算部４８、ジェットファン増減台数上下限値チェック部４９、ジェットファン台数演算部５０、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６を有している。
【００８４】
次に、このような構成からなる本発明の第５の実施の形態の作用について説明する。
【００８５】
上述した第１乃至第４の実施の形態においては、いずれも、排風機６を停止した際に発生する風速振動現象の影響を低減することを狙っている。しかしながら、この風速振動現象は実際にはトンネルの長さと音速といった要因のみならず、自然風速の影響や避難車両の影響等を受ける。従って、風速振動現象を確実かつ完全に回避することは困難である。
【００８６】
このため、本発明の第５の実施の形態においては、風速振動成分を含む風速計測値が入力された場合でも、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止する等の問題の発生を防ぐことが可能であるように、ジェットファン制御部４″を構成する。すなわち、ジェットファン制御部４″において、ジェットファン５の１回の制御周期におけるジェットファン５の増減台数に制約を加える。
【００８７】
具体的には、図１５に示すように、平均処理部４２では、風向風速計１の計測値（風速計測値）の平均処理を行う。ジェットファン５の制御周期Ｔｃに風向風速計１の計測周期Ｔｓがｎ回含まれる場合、制御周期Ｔｃごとに風向風速計１の計測値（風速計測値）のｎ時点分の平均値を出力する。例えば、Ｔｃ＝２０［ｓ］、Ｔｓ＝５［ｓ］の場合、現時点を含めた４点分の計測値を平均し、２０［ｓ］ごとに出力する。
【００８８】
積分値増分演算部４７、比例値増分演算部４８、ジェットファン増減台数上下限値チェック部４９、ジェットファン台数演算部５０、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６による以降の演算は、制御周期Ｔｃごとに行われる。
【００８９】
まず、目標風速設定部２により設定された風速目標値と、平均処理部４２から出力された風速平均値との偏差を計算する。風速目標値をＵｒｒｅｆ、ある時点の風速平均値をＵｒ（ｉ）、偏差をｅとすると、次式が成立する。
【００９０】
ｅ＝Ｕｒｒｅｆ−Ｕｒ（ｉ） …（１５）
積分値増分演算部４７では、積分演算における今周期の増分の演算を行う。積分パラメータをｋｉとすると、積分値増分ｙ１ｎは次式により計算することができる。なお、積分パラメータｋｉは調整パラメータであり、数値シミュレーションや現地調整により決定することができる。
【００９１】
ｙｉｎ＝ｅ×ｋｉ×Ｔｃ …（１６）
ここで、Ｔｃはジェットファン５の制御周期である。
【００９２】
比例値増分演算部４８では、比例演算における今周期の増分の演算を行う。比例パラメータをｋｐとすると、比例値増分ｙ２ｎは次式により計算することができる。なお、比例パラメータｋｐは調整パラメータであり、数値シミュレーションや現地調整により決定することができる。
【００９３】
ｙ２ｎ＝（ｅ−ｅ＿ｏｌｄ）×ｋｐ …（１７）
ｅ＿ｏｌｄ＝ｅ …（１８）
ｅ＿ｏｌｄは前周期の偏差である。従って、ここでは前周期の偏差ｅを保持する必要がある。ｙ２ｎを計算した後にｅ＿ｏｌｄにｅの値を代入し、次周期のｅ＿ｏｌｄとして用いる。
【００９４】
次に、積分値増分ｙ１ｎと比例値増分ｙ２ｎとを合計し、今周期の増分ｙ３ｎを計算する。このｙ３ｎがＰＩ演算によるジェットファン５の運転台数の増減台数である。
【００９５】
ｙ３ｎ＝ｙ１ｎ＋ｙ２ｎ …（１９）
ジェットファン増減台数上下限値チェック部４９では、ジェットファン５の増減台数に制約を加える。ジェットファン５の機器制約上、安全な増減台数の上限値がｃｎｇＪＦ［台］であるとき、今周期のジェットファン５の増減台数ｄＪＦは以下のように計算する。
【００９６】
(a)ａｂｓ（ｙ３ｎ）≦ｃｎｇＪＦの場合
ｄＪＦ＝ｙ３ｎ …（２０）
(b)ａｂｓ（ｙ３ｎ）＞ｃｎｇＪｆの場合
ｄＪＦ＝（ｙ３ｎ／ａｂｓ（ｙ３ｎ））×ｍａｘＪＦ …（２１）
ジェットファン台数演算部５０では、今周期のジェットファン５の運転台数ｙ３を次式により計算する。
ｙ３＝ＪＦ＿ｏｌｄ＋ｄＪＦ …（２２）
ＪＦ＿ｏｌｄは前周期のジェットファン５の運転台数である。従って、ここでは前周期のジェットファン５の運転台数をＪＦ＿ｏｌｄとして保存しておく必要がある。
【００９７】
上記ｙ３は小数であるため、ジェットファン５の運転台数として用いるために整数化部４５によって整数化する。整数化は次式を用いて行うものとする。次式において、ａｂｓ（）は絶対値をとる処理、ｒｏｕｎｄ（）は四捨五入を行う処理を表している。
【００９８】
ｙ３ｉ＝（ｙ３／ａｂｓ（ｙ３））×ｒｏｕｎｄ（ｙ３） …（２３）
最後に、ジェットファン５の運転台数がジェットファン５の設置台数を上回ることはできないため、その判定をジェットファン運転台数上下限値チェック部４６によって行う。ジェットファン５の設置台数をｍａｘＪＦ［台］とするとき、今周期のジェットファン５の運転台数ＪＦ（ｉ）は以下のように計算する。
【００９９】
(a)ａｂｓ（ｙ３ｉ）≦ｍａｘＪＦの場合
ＪＦ（ｉ）＝ｙ３ｉ …（２４）
(b)ａｂｓ（ｙ３ｉ）＞ｍａｘＪＦの場合
ＪＦ（ｉ）＝（ｙ３ｉ／ａｂｓ（ｙ３ｉ））×ｍａｘＪＦ …（２５）
このジェットファン５の運転台数ＪＦ（ｉ）を今周期のジェットファン５の運転台数とする。
【０１００】
このように本発明の第５の実施の形態によれば、集中排気式トンネル１０において、火災時にジェットファン５による風速抑制制御を行う際に、ジェットファン制御部４″によるジェットファン５の１回の制御周期においてジェットファン５を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するので、風速振動現象が発生した場合においても、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止してしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【０１０１】
他の実施の形態
なお、上述した第１乃至第４の実施の形態において、ジェットファン制御部４の構成を上述した第５の実施の形態のジェットファン制御部４″の構成（図１５参照）に変更し、ジェットファン５の１回の制御周期においてジェットファン５を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するようジェットファン５の運転台数を制御するようにしてもよい。なお、図１６に示すジェットファン制御部４″′は、上述した第３の実施の形態のジェットファン制御部４′の構成を変更した様子を示しており、図１５に示すジェットファン制御部４″に対して図８に示す風速振動除去部４１を追加した形となっている。
【０１０２】
これにより、上述した第１乃至第４の実施の形態の作用効果に加えて、風速振動が収まりきらない時点で風速抑制制御を開始した場合（特に第１および第２の実施の形態）や、風速振動が除去しきれなかった場合（特に第３および第４の実施の形態）にも、ジェットファン５の運転台数の急激な増減による緊急停止を防止することができる、という作用効果を奏する。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、換気機の運転台数の急激な増減により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトンネル換気制御装置の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部の詳細を示すブロック図。
【図３】図１に示すトンネル換気制御装置が適用される集中排気式トンネルの一例を示す図。
【図４】集中排気式トンネルで発生する風速振動現象を説明するための図。
【図５】本発明によるトンネル換気制御装置の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図６】風速振動現象の発生時におけるトンネル内風速の風速変動幅の時間変化を示す図。
【図７】本発明によるトンネル換気制御装置の第３の実施の形態を示すブロック図。
【図８】図７に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部の詳細を示すブロック図。
【図９】風速振動現象の発生時におけるトンネル内風速の平均値の時間変化を示す図。
【図１０】本発明によるトンネル換気制御装置の第４の実施の形態を示すブロック図。
【図１１】図１０に示すトンネル換気制御装置が適用される集中排気式トンネルの一例を示す図。
【図１２】図１０に示すトンネル換気制御装置が適用される集中排気式トンネルの具体例を示す図。
【図１３】風速振動現象の発生時における異なる計測位置で計測されたトンネル内風速の時間変化を示す図。
【図１４】本発明によるトンネル換気制御装置の第５の実施の形態を示すブロック図。
【図１５】図１４に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部の詳細を示すブロック図。
【図１６】図８に示すジェットファン制御部の変形例を示すブロック図。
【図１７】縦流式トンネルを示す図。
【図１８】従来のトンネル換気制御装置を示すブロック図。
【図１９】集中排気式トンネルで発生する風速振動現象を説明するための図。
【符号の説明】
１風向風速計（ＡＶ）
２目標風速設定部
３ジェットファン起動タイミング設定部（換気機起動タイミング設定手段）
４，４′，４″，４″′ ジェットファン制御部（換気機制御手段）
５ジェットファン（ＪＦ、換気機）
６排風機
７ジェットファン起動タイミング判断部（換気機起動タイミング判断手段）
８重み付け平均部
１０集中排気式トンネル
１１縦流式トンネル
１２ａ，１２ｂトンネル坑口
１３排気口
４１風速振動除去部
４２平均処理部
４３積分演算部
４４比例演算部
４５整数化部
４６ジェットファン運転台数上下限値チェック部
４７積分値増分出力部
４８比例値増分出力部
４９ジェットファン増減台数上下限値チェック部
５０ジェットファン台数演算部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel ventilation control device applied to a centralized exhaust tunnel, and in particular, when a fire occurs in a road tunnel, the wind speed in the tunnel is suppressed safely and promptly using a ventilator such as a jet fan. The present invention relates to a tunnel ventilation control device.
[0002]
[Prior art]
When a fire breaks out in a road tunnel, it is necessary to quickly control the wind speed in the tunnel near the point of fire in order to prevent the spread of fire and secure an evacuation environment. For this reason, wind speed suppression control is performed using a ventilator such as a jet fan.
[0003]
FIG. 17 is a diagram showing an outline of a vertical flow tunnel that is most frequently used in Japan. As shown in FIG. 17, in the longitudinal flow tunnel 11, a ventilator called a jet fan (JF) 5 is often installed to ventilate the tunnel. When a fire occurs in the tunnel, the operation of the jet fan 5 is controlled based on the measured value of the anemometer (AV) 1 installed in the tunnel, and the wind speed for bringing the tunnel wind speed closer to the target wind speed. Suppression control is performed.
[0004]
Various methods have been proposed as control methods for performing wind speed suppression control in the case of a fire in the longitudinal tunnel 11 and have already been put into practical use.
[0005]
FIG. 18 is a diagram for explaining a conventional control method for performing wind speed suppression control during a fire. In FIG. 18, the wind speed in the tunnel is measured by the anemometer 1 and the measurement value (wind speed measurement value) is input to the jet fan control unit 4. Here, when a plurality of wind anemometers are installed in the tunnel, the measurement value of the wind anemometer closest to the fire occurrence point among normally operating anemometers is used.
[0006]
The target wind speed setting unit 2 sets a target value (wind speed target value) of the wind speed in the tunnel at the time of a fire. Although this wind speed target value needs to be set according to various conditions of the tunnel, it is usually 0 [m / s] for a two-way tunnel and +2.0 [m in the traffic direction for a one-way tunnel. / S] is set.
[0007]
Further, the jet fan control unit 4 determines the number of operating jet fans 5 so that the measured value (wind speed measured value) of the anemometer 1 approaches the set value (wind speed target value) of the target wind speed setting unit 2. Various methods have been proposed as such a determination method and have already been put into practical use. The most common method among the methods in practical use is a method using PI control.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional longitudinal flow tunnel 11 has been widely adopted because it has an advantage that the construction cost is relatively low. However, for structural reasons, polluted air is discharged from one of the tunnel wellheads. Is inevitable. For this reason, when there were private houses etc. near the tunnel wellhead, there was a problem from an environmental viewpoint.
[0009]
Against this background, in recent years, tunnels that employ a ventilation system called a centralized exhaust system have increased.
[0010]
An outline of the central exhaust tunnel is shown in FIG. 3 (a diagram showing the present invention). As shown in FIG. 3, in the centralized exhaust tunnel 10, the exhaust fan 6 is installed at the exhaust port 13 in the tunnel, and fresh fresh air taken from the tunnel wells 12 a and 12 b on both sides is exhausted. 6, the contaminated air in the tunnel can be discharged out of the tunnel through the exhaust port 13.
[0011]
Here, when a fire occurs in such a concentrated exhaust tunnel 10, it is necessary to stop the exhaust fan 6 suddenly in order to suppress the wind speed in the tunnel. The resulting wind speed vibration phenomenon may occur. FIG. 19 shows the result of measuring this wind speed vibration phenomenon in an actual tunnel. In the graph shown in FIG. 19, the time point of time 0 [s] is the time point when the exhaust fan 6 is suddenly stopped. It is understood that the wind speed of about 7.0 [m / s] before stopping the exhaust fan 6 is rapidly decreased after the exhaust fan 6 is stopped while vibrating vigorously. . This wind speed vibration phenomenon is caused by the compression of air, and is a phenomenon peculiar to the concentrated exhaust tunnel 10 as shown in FIG. It has been found that the period of this wind speed oscillation depends on the length of the tunnel and is in the range of tens of seconds to tens of seconds. On the other hand, in the centralized exhaust tunnel 10 as shown in FIG. 3, it takes several minutes at the earliest or about ten minutes at the longest to reflect the effect of changing the number of operating jet fans 5 on the wind speed in the tunnel. Cost.
[0012]
Therefore, it is difficult to remove such a wind speed vibration phenomenon by simply operating the jet fan 5. Conventionally, the wind speed suppression control at the time of fire that has been put into practical use in the longitudinal tunnel 11 as shown in FIG. 17 does not consider such a wind speed vibration phenomenon, and the conventional control method as shown in FIG. 3 is applied to the centralized exhaust tunnel 10 as shown in FIG. 3, the increase / decrease in the number of operating jet fans 5 becomes extremely severe due to the effect of the generated wind speed vibration phenomenon, and the jet fans 5 must be stopped urgently for equipment protection. May occur, or the jet fan 5 may not be able to follow the wind speed vibration and may be operated in a direction opposite to the correct direction.
[0013]
The present invention has been made in consideration of such points, and improved wind speed suppression control at the time of fire in a centralized exhaust tunnel, regardless of wind speed vibration phenomenon caused by a sudden stop of the exhaust fan, It aims at providing the tunnel ventilation control apparatus which can suppress the wind speed in a tunnel safely and promptly.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As a first solution of the present invention, external air taken in from a tunnel well is sent to an exhaust port other than the tunnel well by an exhaust fan so that contaminated air in the tunnel can be removed from the tunnel through the exhaust port. Installed in a tunnel ventilation control device that is applied to a centralized exhaust tunnel that discharges to the tunnel and controls the wind speed to stop the exhaust fan and suppress the wind speed in the tunnel when a fire occurs in the tunnel An anemometer, a plurality of ventilators installed in the tunnel, a target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control, and the wind speed measurement value measured by the wind anemometer Ventilator control means for controlling the ventilator so as to approach the wind speed target value set by the target wind speed setting unit, and a predetermined time has elapsed since the exhaust fan stopped. At the time, to provide a tunnel ventilation control apparatus characterized by comprising a ventilator start timing setting means for providing a start timing of the wind speed suppression control by the ventilator to the ventilator control unit.
[0015]
As a second solution of the present invention, the outside air taken in from the tunnel well is sent to an exhaust port other than the tunnel well by an exhaust fan, so that the contaminated air in the tunnel is removed from the tunnel through the exhaust port. Installed in a tunnel ventilation control device that is applied to a centralized exhaust tunnel that discharges to the tunnel and controls the wind speed to stop the exhaust fan and suppress the wind speed in the tunnel when a fire occurs in the tunnel An anemometer, a plurality of ventilators installed in the tunnel, a target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control, and the wind speed measurement value measured by the wind anemometer Ventilator control means for controlling the ventilator so as to approach the wind speed target value set by the target wind speed setting unit, and after the exhaust fan has stopped, the wind direction anemometer The wind speed measurement values for a predetermined number of measured time points are held, and the difference between the maximum value and the minimum value is calculated as needed, and when the difference falls within a predetermined range, the ventilator control means On the other hand, a tunnel ventilation control device comprising a ventilator start timing judging means for giving a start timing of wind speed suppression control by the ventilator is provided.
[0016]
As a third solution of the present invention, the outside air taken in from the tunnel well is sent to an exhaust port other than the tunnel well by an exhaust fan so that the contaminated air in the tunnel is removed from the tunnel through the exhaust port. Installed in a tunnel ventilation control device that is applied to a centralized exhaust tunnel that discharges to the tunnel and controls the wind speed to stop the exhaust fan and suppress the wind speed in the tunnel when a fire occurs in the tunnel Anemometer, a plurality of ventilators installed in the tunnel, a target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control, and a predetermined number of time points measured by the wind anemometer The wind speed measurement value of the wind speed is held and the average value of these values is calculated as needed, and the average value of the wind speed measurement value is close to the wind speed target value set by the target wind speed setting unit. Providing a tunnel ventilation control apparatus characterized by comprising a ventilator control means for controlling the ventilator moves easily.
[0017]
As a fourth solution of the present invention, external air taken in from a tunnel well is sent to an exhaust port other than the tunnel well by an exhaust fan, so that contaminated air in the tunnel can be removed from the tunnel through the exhaust port. Installed in a tunnel ventilation control device that is applied to a centralized exhaust tunnel that discharges to the tunnel and controls the wind speed to stop the exhaust fan and suppress the wind speed in the tunnel when a fire occurs in the tunnel A plurality of wind direction anemometers, a plurality of ventilators installed in the tunnel, a target wind speed setting unit for setting a wind speed target value for wind speed suppression control, and each wind direction anemometer according to a predetermined weighting factor. Weighted average means for calculating a weighted average value of the measured wind speed values as needed, and weighted average of the wind speed measured values calculated by the weighted average means There is provided a tunnel ventilation control apparatus characterized by comprising a ventilator controlling means for controlling the ventilator to approach the wind speed target value set by the target wind speed setting section.
[0018]
As a fifth solution of the present invention, the outside air taken in from the tunnel well is sent to an exhaust port other than the tunnel well by an exhaust fan so that the contaminated air in the tunnel is removed from the tunnel through the exhaust port. Installed in a tunnel ventilation control device that is applied to a centralized exhaust tunnel that discharges to the tunnel and controls the wind speed to stop the exhaust fan and suppress the wind speed in the tunnel when a fire occurs in the tunnel An anemometer, a plurality of ventilators installed in the tunnel, a target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control, and the wind speed measurement value measured by the wind anemometer Ventilator control means for controlling the ventilator so as to approach the wind speed target value set by the target wind speed setting unit, and the ventilator control means is provided once for the ventilator. Providing a tunnel ventilation control apparatus characterized by controlling the number of operating the ventilator to increase or decrease the ventilator in the control cycle by increasing or decreasing number of times corresponding to the number of a predetermined range.
[0019]
In the first to fourth solving means described above, the ventilator control means is configured to increase or decrease the ventilator by the number of increase / decrease within a predetermined range in one control cycle of the ventilator. It is preferable to control the number of operating units.
[0020]
According to the first solution of the present invention, the wind speed suppression control by the ventilator is started when the wind speed vibration phenomenon that occurs when the exhaust fan suddenly stops in the event of a fire in the centralized exhaust tunnel, It can prevent problems such as emergency stop of the ventilator due to sudden increase / decrease in the number of operating ventilators, or the ventilator can not follow the wind speed vibration and is operated in the opposite direction. For this reason, the wind speed in a tunnel can be suppressed safely and promptly.
[0021]
According to the second solution of the present invention, in the centralized exhaust tunnel, the vibration width of the wind speed vibration generated when the exhaust fan suddenly stops in the event of a fire is calculated at any time, and the vibration width falls within a preset range. At that time, wind speed suppression control by the ventilator will start, so the ventilator will stop urgently due to a sudden increase or decrease in the number of ventilator operating units, etc., or the ventilator will not be able to follow the wind speed vibration and reverse the correct direction Can be prevented, and the wind speed in the tunnel can be suppressed safely and promptly. Moreover, since the wind speed suppression control according to the attenuation state of the wind speed vibration can be performed, the wind speed in the tunnel can be suppressed more safely and quickly than the first solving means described above.
[0022]
According to the third solution of the present invention, in the centralized exhaust tunnel, the average value of the wind speed measurement values for a predetermined number of times is calculated as needed, and the wind speed is suppressed by the ventilator based on the average value of the wind speed measurement values. Since the control is performed, the effect of wind speed vibration phenomenon that occurs when the exhaust fan suddenly stops in the event of a fire is removed, and the ventilator stops urgently due to a sudden increase or decrease in the number of ventilators operating, or the ventilator The problem that the vehicle cannot follow the vehicle and is driven in the direction opposite to the correct direction can be prevented by an easy method, and the wind speed in the tunnel can be suppressed safely and promptly.
[0023]
According to the fourth solution of the present invention, in the centralized exhaust tunnel in which a plurality of anemometers are installed, the weight coefficient selected so as not to be affected by the wind speed vibration phenomenon is used. Since the weighted average value of the measured value (wind speed measured value) is calculated as needed, and the wind speed suppression control by the ventilator is performed based on the weighted average value of the wind speed measured value, the ventilator can Can prevent problems such as an emergency stop or the ventilator cannot follow the wind speed vibration and is operated in the opposite direction to the correct direction. Can do. Further, since a delay due to the average processing of the wind speed measurement value does not occur, the wind speed in the tunnel can be more safely and promptly suppressed as compared with the third solving means described above.
[0024]
According to the fifth solution of the present invention, when the wind speed suppression control by the ventilator is performed in the case of a fire in the central exhaust tunnel, the number of ventilators within the predetermined range is increased or decreased within a predetermined range in one control cycle of the ventilator. Therefore, even if wind speed vibration occurs, it is possible to prevent problems such as an emergency stop of the ventilator due to a sudden increase or decrease in the number of operating ventilators. Can be suppressed safely and promptly.
[0025]
In the first to fourth solutions described above, when performing wind speed suppression control by a ventilator in the event of a fire, the ventilator is increased or decreased by the number of increase / decrease within a predetermined range in one control cycle of the ventilator. This makes it possible to prevent an emergency stop due to a sudden increase or decrease in the number of operating jet fans even when the wind speed suppression control is started when the wind speed vibration does not stop or when the wind speed vibration cannot be completely removed. , Has the effect of.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0027]
First embodiment
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0028]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a centralized exhaust tunnel to which the tunnel ventilation control device according to the first embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 3, in the centralized exhaust tunnel 10, the exhaust fan 6 is installed at the exhaust port 13 in the tunnel, and fresh fresh air taken from the tunnel wells 12 a and 12 b on both sides is exhausted. 6, the contaminated air in the tunnel can be discharged out of the tunnel through the exhaust port 13.
[0029]
Here, the tunnel ventilation control device according to the first embodiment of the present invention performs the wind speed suppression control so as to stop the exhaust fan 6 and suppress the wind speed in the tunnel when a fire occurs in the tunnel. As shown in FIG. 1, an anemometer (AV) 1 installed in the tunnel, a plurality of jet fans (JF, ventilator) 5 installed in the tunnel, and wind speed suppression control. A target wind speed setting unit 2 for setting a wind speed target value and the number of jet fans 5 operated are controlled so that the wind speed measurement value measured by the anemometer 1 approaches the wind speed target value set by the target wind speed setting unit 2. When a predetermined time elapses after the jet fan control unit (ventilator control means) 4 and the exhaust fan 6 are stopped, the jet fan control unit 4 is given the start timing of the wind speed suppression control by the jet fan 5. That jet fans start timing setting unit (ventilator start timing setting means) 3 and.
[0030]
FIG. 2 is a block diagram showing details of the jet fan control unit 4 of the tunnel ventilation control apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 2, the jet fan control unit 4 includes an average processing unit 42, an integration calculation unit 43, a proportional calculation unit 44, an integerization unit 45, and a jet fan operation number upper / lower limit value check unit 46.
[0031]
Next, the operation of the first embodiment of the present invention having such a configuration will be described.
[0032]
When a fire occurs in the centralized exhaust tunnel 10 shown in FIG. 3, the wind speed in the tunnel is measured by the anemometer 1 installed in the tunnel. Here, when a plurality of wind anemometers are installed in the tunnel, the measurement value of the wind anemometer closest to the fire occurrence point among normally operating anemometers is used.
[0033]
The target wind speed setting unit 2 sets a target value (wind speed target value) of the tunnel wind speed during a fire. This wind speed target value needs to be set according to various conditions of the tunnel. Here, it is 0 [m / s] for a two-way tunnel, and +2.0 [in the traffic direction for a one-way tunnel. A value of about m / s] is set.
[0034]
Further, the jet fan activation timing setting unit 3 sets the start timing of the wind speed suppression control by the jet fan 5 after the fire has occurred. As described above, in the centralized exhaust type tunnel 10, when the exhaust fan 6 is suddenly stopped to suppress the wind speed in the tunnel, a wind speed vibration phenomenon may occur due to the compression of air (see FIG. 4). It is known that the period of this wind speed oscillation can be easily estimated from the length of the tunnel and the speed of sound. For example, it is described in literature (Shirakura and Ohashi, “Hydrodynamics (2)”, Corona, P225).
[0035]
According to the above literature, as shown in FIG. 3, when the length from the exhaust fan 6 to the tunnel well 12b is L [m] and the sound speed is a [m / s], the period T [s ] Can be calculated by the following equation (1). Here, for example, if L = 4000 [m] and a = 340 [m / s], T = 47 [s] or so.
[0036]
T = 4 · L / a (1)
As is apparent from the above equation (1), the wind vibration period T is in the range of tens of seconds to tens of seconds. On the other hand, it takes several minutes at the earliest or ten times at the longest to reflect the effect of changing the number of operating jet fans 5 on the wind speed in the tunnel. Therefore, such a wind speed vibration phenomenon cannot be removed by simply operating the jet fan 5. For this reason, in order to prevent the above-described problems caused by the wind speed vibration phenomenon, it is necessary to prevent the jet fan 5 from reacting sensitively to the wind speed vibration.
[0037]
In the first embodiment of the present invention, it is assumed that the jet fan 5 is started after the wind speed vibration is settled. Specifically, as shown in FIG. 4, this wind speed vibration phenomenon is gradually attenuated by the frictional resistance of the tunnel wall surface, etc., and after a certain amount of time has passed, the wind speed vibration has reached a level that does not cause a problem. It has been found to decay.
[0038]
The jet fan activation timing setting unit 3 sets the time at which the wind speed suppression control by the jet fan 5 is started after the occurrence of a fire and the exhaust fan 6 is suddenly stopped. When the preset time Tw elapses after the exhaust fan 6 is stopped, the jet fan control unit 4 is given the start timing of the wind speed suppression control by the jet fan 5. If the time Tw is too short, the jet fan 5 may be started before the wind speed vibrations are settled. Conversely, if the time Tw is too long, the start timing of the jet fan 5 may be delayed. Accordingly, an appropriate value is set by conducting a desk study, a computer simulation, a field test, and the like based on various conditions of the tunnel and the performance of the jet fan 5. The graph shown in FIG. 4 shows an example of setting the time Tw. In this example, about Tw = 150 [s] is set as the time when the wind speed vibration is considerably settled.
[0039]
The jet fan control unit 4 starts the wind speed suppression control by the jet fan 5 from the time when the start timing is given from the jet fan activation timing setting unit 3.
[0040]
Specifically, as shown in FIG. 2, the average processing unit 42 performs an average process of the measurement values (wind speed measurement values) of the anemometer 1. Consider a case where the measurement cycle of the anemometer 1 is Ts and the control cycle of the jet fan 5 is Tc. Usually, Ts <Tc. When the measurement period Ts of the anemometer 1 is included n times in the control period Tc of the jet fan 5, an average value for n time points of the measured value (wind speed measurement value) of the anemometer 1 is output for each control period Tc. . For example, when Tc = 20 [s] and Ts = 5 [s], the measurement values for four time points including the current time are averaged and output every 20 [s].
[0041]
Subsequent calculations by the integral calculation unit 43, the proportional calculation unit 44, the integerizing unit 45, and the jet fan operation number upper / lower limit value checking unit 46 are performed for each control cycle Tc.
[0042]
First, a deviation between the wind speed target value set by the target wind speed setting unit 2 and the wind speed average value output from the average processing unit 42 is calculated. When the wind speed target value is Urref, the wind speed average value at a certain time is Ur (i), and the deviation is e, the following equation is established.
[0043]
e = Urref−Ur (i) (2)
The integral calculation unit 43 performs integral calculation. Integration parameter is ki, previous integration value is int If old, the integral calculation value y1 can be calculated by the following equation. The integration parameter ki is an adjustment parameter and can be determined by numerical simulation or field adjustment.
[0044]
y1n = e × ki × Tc (3)
y1 = int old + y1n (4)
int old = y1 (5)
y1n is the increment amount of the current cycle. int old is the previous integration value, and the initial value is set to zero. This int y1 obtained by adding y1n to old is an integral calculation value. After calculating y1, int substituting the value of y1 into old, Used as old.
[0045]
The proportional calculation unit 44 performs a proportional calculation. When the proportional parameter is kp, the proportional calculation value y2 can be calculated by the following equation. The proportional parameter kp is an adjustment parameter and can be determined by numerical simulation or on-site adjustment.
[0046]
y2 = e × kp (6)
The output y1 of the integral calculation unit 43 and the output y2 of the proportional calculation unit 44 are summed to calculate y3. This y3 is the number of operating jet fans 5 by PI calculation.
[0047]
y3 = y1 + y2 (7)
Since y3 is a decimal number, it is converted into an integer by the integer converting unit 45 for use as the number of operating jet fans 5. Integer conversion is performed using the following equation. In the following expression, abs () represents a process for taking an absolute value, and round () represents a process for rounding off.
[0048]
y3i = (y3 / abs (y3)) × round (y3) (8)
Finally, since the number of operating jet fans 5 cannot exceed the number of installed jet fans 5, the determination is performed by the upper / lower limit value check unit 46 for operating the number of jet fans. When the number of installed jet fans 5 is maxJF [units], the operating number JF (i) of the jet fans 5 in this cycle is calculated as follows.
[0049]
(a) When abs (y3i) ≦ maxJF
JF (i) = y3i (9)
(b) When abs (y3i)> maxJF
JF (i) = (y3i / abs (y3i)) × maxJF (10)
The operating number JF (i) of the jet fans 5 is set as the operating number of the jet fans 5 in this cycle.
[0050]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the wind speed by the jet fan 5 is reduced when the wind speed vibration phenomenon that occurs when the exhaust fan 6 suddenly stops during a fire in the centralized exhaust tunnel 10 is settled. Since the suppression control is started, the jet fan 5 stops urgently due to a sudden increase / decrease in the number of operating jet fans 5 or the jet fan 5 cannot follow the wind speed vibration and is operated in the opposite direction. Such a problem can be prevented, and the wind speed in the tunnel can be suppressed safely and promptly.
[0051]
Second embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment of the present invention is substantially the same as the first embodiment described above except that a jet fan activation timing determination unit is used instead of the jet fan activation timing setting unit. . In the second embodiment of the present invention, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0052]
As shown in FIG. 5, the tunnel ventilation control apparatus according to the second embodiment of the present invention includes an anemometer (AV) 1 installed in a tunnel, and a plurality of jet fans ( JF, ventilator) 5, target wind speed setting unit 2 for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control, and wind speed target measured by the wind direction anemometer 1 by the target wind speed setting unit 2. A jet fan control unit (ventilator control means) 4 that controls the number of operating jet fans 5 so as to approach the value is provided. In addition, the tunnel ventilation control device holds the wind speed measurement values for a predetermined number of times measured by the anemometer 1 after the exhaust fan 6 is stopped, and the difference between the maximum value and the minimum value at any time. When the difference is within a predetermined range, a jet fan activation timing determination unit (ventilator start timing determination means) 7 that gives the jet fan control unit 4 start timing of wind speed suppression control by the jet fan 5 It has.
[0053]
Next, the operation of the second embodiment of the present invention having such a configuration will be described.
[0054]
When a fire occurs in the centralized exhaust tunnel 10 shown in FIG. 3, the jet fan activation timing determination unit 7 determines the start timing of the wind speed suppression control by the jet fan 5 after the fire has occurred. Is given to the jet fan control unit 4.
[0055]
In the first embodiment described above, this start timing is set after the time Tw (fixed value) has elapsed since the exhaust fan 6 stopped. However, in the second embodiment of the present invention, the wind direction and wind speed. It is set according to the wind speed measurement value measured by the total 1.
[0056]
Specifically, the measurement value (wind speed measurement value) of the anemometer 1 is held for the past n time points including the current time point. This n is selected as the smallest integer n that satisfies the following formula, where T is the period of wind speed vibration and Ts is the measurement period of the anemometer 1 and is adjusted by field tests based on that value. And
[0057]
n × Ts> T (11)
Here, the period T of the wind speed vibration is obtained from a field test or the above equation (1). The reason for selecting n as described above is that if the difference between the maximum value and the minimum value of the measured wind speed for one period of the wind speed vibration is obtained, it becomes about twice the amplitude of the wind speed vibration. This is because it becomes an index of the size of the.
[0058]
That is, in the second embodiment of the present invention, the difference between the maximum value and the minimum value of the n measured wind speed values is calculated at any time in the same cycle as the measurement cycle Ts of the anemometer 1, and this difference is calculated. Is within the preset threshold value α [m / s], the start timing of the wind speed suppression control by the jet fan 5 is given to the jet fan control unit 4. The threshold value α [m / s] is a parameter that adjusts how much the wind speed vibration is settled when the jet fan 5 is activated. If α is too large, the jet fan 5 may be activated before the wind speed vibrations are settled. Conversely, if α is too small, the activation timing of the jet fan 5 may be delayed. Accordingly, an appropriate value is set by conducting a desk study, a computer simulation, a field test, and the like based on various conditions of the tunnel and the performance of the jet fan 5. The lower graph of FIG. 6 shows the difference (wind speed) between the maximum and minimum wind speed measurement values for 10 points with respect to the wind speed measurement value (measurement cycle Ts = 5 [s]) shown in the upper graph. The fluctuation range is calculated from time to time. In the lower graph of FIG. 6, the wind speed fluctuation range until the data is collected for 10 points is blank because of such calculation, but in the actual system, the data is sufficiently large to prevent malfunction. A value should be entered. As shown in FIG. 6, for example, when the threshold value α [m / s] is set to 20 [m / s], the wind speed of the jet fan 5 with respect to the jet fan control unit 4 at the time indicated by the dotted line. The start timing of the suppression control is given.
[0059]
As described above, according to the second embodiment of the present invention, in the centralized exhaust tunnel 10, the vibration width of the wind speed vibration generated when the exhaust fan 6 suddenly stops during a fire is calculated as needed, and the vibration width is calculated as follows. Since the wind speed suppression control by the jet fan 5 is started when it falls within the preset range, the jet fan 5 stops urgently due to a sudden increase / decrease in the number of operating jet fans 5 or the jet fan 5 follows the wind speed vibration. The problem that the vehicle cannot be operated and is driven in the opposite direction to the correct direction can be prevented, so that the wind speed in the tunnel can be suppressed safely and promptly. In particular, according to the second embodiment of the present invention, it is possible to perform wind speed suppression control in accordance with the attenuation state of wind speed vibration. That is, when the wind speed vibration is small, the jet fan 5 can be activated quickly, and when it is large, the activation timing of the jet fan 5 can be delayed. Since the magnitude and damping state of wind speed vibration generated in the centralized exhaust tunnel 10 vary greatly depending on various conditions of the tunnel, it may not be appropriate to always wait for a certain period of time as in the first embodiment described above. Because you get. Thereby, according to the 2nd Embodiment of this invention, the wind speed in a tunnel can be suppressed more safely and rapidly compared with 1st Embodiment mentioned above.
[0060]
Third embodiment
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment of the present invention is substantially the same as the first embodiment described above except that the jet fan activation timing setting unit is omitted and the configuration of the jet fan control unit is changed. It is. In the third embodiment of the present invention, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0061]
As shown in FIG. 7, a tunnel ventilation control apparatus according to a third embodiment of the present invention includes an anemometer (AV) 1 installed in a tunnel, and a plurality of jet fans ( JF, a ventilator) 5, a target wind speed setting unit 2 for setting a wind speed target value for wind speed suppression control, and wind speed measurement values for a predetermined number of times measured by the wind direction anemometer 1. A jet fan control unit (ventilator for controlling the number of jet fans 5 operated so that the average value of the measured wind speed approaches the wind speed target value set by the target wind speed setting unit 2 as needed. Control means) 4 '.
[0062]
FIG. 8 is a block diagram showing details of the jet fan control unit 4 ′ of the tunnel ventilation control apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 8, the jet fan control unit 4 ′ includes a wind speed vibration removing unit 41, an average processing unit 42, an integral calculation unit 43, a proportional calculation unit 44, an integerizing unit 45, and an upper / lower limit value check unit for the number of operating jet fan units. 46. The wind speed vibration removing unit 41 removes the wind speed vibration component from the measurement value (wind speed measurement value) of the anemometer 1 and removes only the vibration of a specific frequency by a technique called a filter. Since the filter is a technique that has already been put into practical use, the details are omitted.
[0063]
Next, a third embodiment of the present invention having such a configuration will be described.
[0064]
When a fire occurs in the centralized exhaust tunnel 10 shown in FIG. 3, the wind speed in the tunnel is measured by the anemometer 1 installed in the tunnel. The target wind speed setting unit 2 sets a target value (wind speed target value) of the tunnel wind speed during a fire. Here, in the jet fan control part 4 ', the wind speed suppression control by the jet fan 5 is started from the time of the fire.
[0065]
Specifically, as shown in FIG. 8, the wind speed vibration removing unit 41 removes the wind speed vibration component by taking the time average of the wind speed measurement value measured by the anemometer 1, and then the average processing unit 42. Calculation is performed by the integral calculation unit 43, the proportional calculation unit 44, the integerization unit 45, and the jet fan operation number upper / lower limit value check unit 46.
[0066]
The wind speed vibration removing unit 41 holds the measured values (wind speed measured values) of the anemometer 1 for the past n times including the current time, and calculates the average value of the n measured wind speed values at any time. This is output at the measurement cycle Ts. As this n, when the period of wind speed vibration is T and the measurement period of the anemometer 1 is Ts, the smallest integer n that satisfies the following equation is selected and adjusted by field tests as necessary. To do.
[0067]
n × Ts> T (12)
Here, the period T of the wind speed vibration is obtained from a field test or the above equation (1). And the average value for n time points of the wind speed measurement value is obtained using n selected in this way. The reason why n is selected in this way will be described with reference to FIG. The dotted line in the graph shown in FIG. 9 corresponds to the wind speed measurement value (measurement cycle Ts = 5 [s]) in the graph shown in FIG. Here, the vibration period T of the wind speed is about 45 [s], n = 10 is selected according to the above-described method, and an average value for 10 time points is calculated at any time, so that the solid line of the graph shown in FIG. As shown, the wind speed vibration component is removed from the wind speed measurement value. This is because the wind speed vibration component is canceled by taking the time average corresponding to the period T of the wind speed vibration. Rather than using the wind speed measurement value as it is, the influence of the wind speed vibration phenomenon can be avoided by using such an average value for the n time points for calculation in the jet fan control unit 4 ′.
[0068]
As described above, according to the third embodiment of the present invention, in the centralized exhaust tunnel 10, the average value of the wind speed measurement values for n time points is calculated as needed, and the jet fan is based on the average value of the wind speed measurement values. Since the wind speed suppression control is performed by 5, the influence of the wind speed vibration phenomenon that occurs when the exhaust fan 6 suddenly stops in the event of a fire is removed, and the jet fan 5 is stopped suddenly due to a sudden increase or decrease in the number of operating jet fans 5. The problem that the jet fan 5 cannot follow the wind speed vibration and is operated in the opposite direction to the correct direction can be prevented by an easier method, and the wind speed in the tunnel can be suppressed safely and promptly.
[0069]
Fourth embodiment
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment of the present invention, n wind anemometers are installed in the tunnel, and the weighted average value of the measured values of the n wind anemometers is calculated by the weighted average unit. The rest is substantially the same as the first embodiment described above. In the fourth embodiment of the present invention, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0070]
As shown in FIGS. 10 and 11, the tunnel ventilation control device according to the fourth embodiment of the present invention includes n anemometers (AV) 1-1 to 1-n installed in the tunnel. , A plurality of jet fans (JF, ventilator) 5 installed in the tunnel, a target wind speed setting unit 2 for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control, and each wind direction anemometer 1- according to a predetermined weight coefficient The weighted average unit 8 that calculates the weighted average value of the wind speed measured values measured by 1-1 to n as needed, and the weighted average value of the wind speed measured value calculated by the weighted average unit 8 is set by the target wind speed setting unit 2. And a jet fan control unit (ventilator control means) 4 for controlling the number of operating jet fans 5 so as to approach the target wind speed value.
[0071]
Next, the operation of the fourth embodiment of the present invention having such a configuration will be described.
[0072]
Conventionally, when a plurality of anemometers 1-1 to 1-n are installed in a tunnel, the measured values of the anemometers that are operating normally and that are closest to the point of fire are displayed. Used. The reason is to obtain a value as close as possible to the wind speed at the point of fire.
[0073]
On the other hand, in the fourth embodiment of the present invention, the weighted average unit 8 performs weighted average of the measured values (wind speed measured values) of the wind direction anemometers 1-1 to 1-n installed in the tunnel. Urave is calculated at the same cycle as the measurement cycle Ts, and is output at any time. The weighted average Urave is calculated according to the following equation. ki and Uri are a weighting factor and a measured value corresponding to the i-th anemometer 1-i, respectively.
[0074]
Urave = K1 × Ur1 + K2 × Ur2 +... + Kn × Urn (13)
However, the weighting coefficient is a non-negative real number, and the sum thereof is 1.
[0075]
K1 + K2 ... + Kn = 1, Ki (i = 1-n) ≧ 0 (14)
This weight coefficient Ki needs to be set appropriately so that the wind speed vibration component does not appear in the weighted average Urave and is as close as possible to the wind speed at the fire occurrence point. An example of the setting method will be described below.
[0076]
As a specific example, as shown in FIG. 12, consider a case where two anemometers 1-1 to 1-4 are installed in each section on both sides of the exhaust fan 6 in the tunnel. Here, it is assumed that one of the two anemometers is installed near the tunnel wells 12a and 12b, and the other is installed near the exhaust fan 6. Further, it is assumed that the fire occurrence point is a section where the anemometers 1-3 and 1-4 are installed, and is located near the anemometer 1-4 (an anemometer near the tunnel well 12b).
[0077]
In this case, conventionally, only the measured value of the anemometer 1-4 closest to the fire occurrence point was used. In this regard, it is known that in the longitudinal flow tunnel 11 as shown in FIG. 17, air compression hardly occurs, so that the wind speed in the tunnel does not depend on the position and is substantially uniform. On the other hand, in the concentrated exhaust tunnel 10 as shown in FIG. 3, the wind speed vibration phenomenon occurs due to the compression of air as described above. While such a wind speed oscillation phenomenon occurs, it has been found that the wind speed in the tunnel varies depending on the position in the tunnel. The dotted line in FIG. 13 is the wind speed measurement value measured by the wind direction anemometer 1-4, and the solid line is the wind speed measurement value measured by the wind direction anemometer 1-3. As apparent from FIG. 13, the wind direction anemometer 1-3 has almost no wind speed vibration, and the wind direction anemometer 1-4 has noticeable wind speed vibration. That is, the wind speed vibration phenomenon that occurs when the exhaust fan 6 is stopped in the central exhaust tunnel 10 is small near the exhaust fan 6 (near the center of the tunnel), and is remarkable near the tunnel wellhead 12b. This is because this wind speed vibration phenomenon occurs due to the collision of air in the sections on both sides of the exhaust fan 6, and the vibration near the exhaust fan 6 is a node and the vicinity of the tunnel well openings 12 a and 12 b becomes a belly. It can be seen from FIG. 13 that the influence of the wind speed vibration phenomenon can be avoided by using the measurement value (solid line) of the anemometer 1-3.
[0078]
Here, FIG. 13 is compared with FIG. 9 used in the third embodiment described above. The solid line in FIG. 9 is obtained by removing the wind speed vibration component by the averaging process. However, since the averaging process is performed, a delay of about 10 to 20 [s] occurs. In contrast, the solid line in FIG. 13 has no delay. Therefore, when the measurement value of the wind direction anemometer 1-3 is used, it is possible to obtain a wind speed measurement value that hardly includes a wind speed vibration component and has no delay. In the centralized exhaust tunnel 10, the wind speed behavior differs between the sections on both sides of the exhaust fan 6, so the measured values of the wind direction anemometers 1-1 and 1-2 in the section where the fire occurrence point does not exist are basically used. Should not. From the above examination, it can be seen that only the measured value of the anemometer 1-3 is used. That is, the weighting factors may be selected as K1 = K2 = K4 = 0 and K3 = 1.
[0079]
As described above, in the centralized exhaust tunnel 10, the magnitude of the wind speed vibration that occurs when the exhaust fan 6 is stopped varies depending on the position in the tunnel. That is, since it has been found that the tunnel is small at the tunnel center and large at the tunnel wellheads 12a and 12b, it is possible to avoid the influence of the wind vibration phenomenon by using the measured value of the anemometer near the tunnel center. . If more anemometers are installed in the tunnel, select an anemometer that is not easily affected by wind speed vibration phenomena through simulation studies and field tests, and use the measured value mainly (weighting factor). To make it larger). Further, the weight coefficient need not be either 0 or 1, and can be distributed as 0.6, 0.2,... As necessary. In other words, when installing an anemometer in the centralized exhaust tunnel 10, the position of the wind anemometer that is not easily affected by the wind speed vibration phenomenon that occurs when the exhaust fan 6 is stopped is determined in advance. It is recommended to select the installation position.
[0080]
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the centralized exhaust tunnel 10 in which a plurality of wind direction anemometers 1-1 to 1-n are installed is selected so as not to be affected by the wind speed vibration phenomenon. The weighted average value of the measured values (wind speed measured values) of the wind direction anemometers 1-1 to 1-n is calculated at any time using the weighting factor, and the jet fan 5 uses the weighted average value of the wind speed measured values. By performing the wind speed suppression control, the jet fan 5 stops urgently due to a sudden increase or decrease in the number of operating jet fans 5, or the jet fan 5 cannot follow the wind speed vibration and is operated in the opposite direction to the correct direction. Therefore, the wind speed in the tunnel can be suppressed safely and promptly. Moreover, since a delay due to the average processing of the wind speed measurement value does not occur, the wind speed in the tunnel can be more safely and promptly suppressed as compared with the third embodiment described above.
[0081]
Fifth embodiment
Hereinafter, the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fifth embodiment of the present invention is substantially the same as the above-described third embodiment except that the configuration of the jet fan control unit is changed. In the fifth embodiment of the present invention, the same parts as those of the above-described third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0082]
As shown in FIG. 14, a tunnel ventilation control device according to a fifth embodiment of the present invention includes an anemometer (AV) 1 installed in a tunnel, and a plurality of jet fans ( JF, ventilator) 5, target wind speed setting unit 2 for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control, and wind speed target measured by the wind direction anemometer 1 by the target wind speed setting unit 2. And a jet fan control unit (ventilator control means) 4 ″ for controlling the number of operating jet fans 5 so as to approach the value, and the jet fan control unit 4 ″ has the jet fan 5 in one control cycle. The number of operating jet fans 5 is controlled so as to increase or decrease by the number of increase / decrease within a predetermined range.
[0083]
15 is a block diagram showing details of the jet fan control unit 4 ″ of the tunnel ventilation control apparatus shown in FIG. 14. As shown in FIG. 15, the jet fan control unit 4 ″ includes an average processing unit 42, an integral value increment. A calculation unit 47, a proportional value increment calculation unit 48, a jet fan increase / decrease number upper / lower limit value check unit 49, a jet fan number calculation unit 50, an integerization unit 45, and a jet fan operation number upper / lower limit value check unit 46 are provided.
[0084]
Next, the operation of the fifth embodiment of the present invention having such a configuration will be described.
[0085]
In any of the first to fourth embodiments described above, the aim is to reduce the influence of the wind speed vibration phenomenon that occurs when the exhaust fan 6 is stopped. However, this wind speed vibration phenomenon is actually affected not only by the factors such as the length of the tunnel and the sound speed, but also by the influence of the natural wind speed and the effect of the evacuated vehicle. Therefore, it is difficult to reliably and completely avoid the wind speed vibration phenomenon.
[0086]
For this reason, in the fifth embodiment of the present invention, even when a wind speed measurement value including a wind speed vibration component is input, the jet fan 5 is stopped urgently due to a sudden increase / decrease in the number of operating jet fans 5. The jet fan control unit 4 ″ is configured so as to prevent the occurrence of a problem. That is, in the jet fan control unit 4 ″, the number of jet fans 5 is increased or decreased in one control cycle. Add constraints.
[0087]
Specifically, as shown in FIG. 15, the average processing unit 42 performs an average process of the measurement values (wind speed measurement values) of the anemometer 1. When the measurement period Ts of the anemometer 1 is included n times in the control period Tc of the jet fan 5, an average value for n time points of the measured value (wind speed measurement value) of the anemometer 1 is output for each control period Tc. . For example, when Tc = 20 [s] and Ts = 5 [s], the measurement values for four points including the current time are averaged and output every 20 [s].
[0088]
Subsequent processing by the integral value increment calculation unit 47, proportional value increment calculation unit 48, jet fan increase / decrease number upper / lower limit value check unit 49, jet fan number calculation unit 50, integerization unit 45, and jet fan operation number upper / lower limit value check unit 46 The calculation is performed every control cycle Tc.
[0089]
First, a deviation between the wind speed target value set by the target wind speed setting unit 2 and the wind speed average value output from the average processing unit 42 is calculated. When the wind speed target value is Urref, the wind speed average value at a certain time is Ur (i), and the deviation is e, the following equation is established.
[0090]
e = Urref−Ur (i) (15)
The integral value increment calculation unit 47 calculates the increment of the current period in the integral calculation. When the integration parameter is ki, the integral value increment y1n can be calculated by the following equation. The integration parameter ki is an adjustment parameter, and can be determined by numerical simulation or field adjustment.
[0091]
yin = e × ki × Tc (16)
Here, Tc is the control cycle of the jet fan 5.
[0092]
The proportional value increment calculation unit 48 calculates the increment of the current period in the proportional calculation. When the proportional parameter is kp, the proportional value increment y2n can be calculated by the following equation. The proportional parameter kp is an adjustment parameter and can be determined by numerical simulation or on-site adjustment.
[0093]
y2n = (ee_old) × kp (17)
e_old = e (18)
e_old is the deviation of the previous period. Therefore, it is necessary to hold the deviation e of the previous period here. After calculating y2n, the value of e is substituted into e_old and used as e_old of the next period.
[0094]
Next, the integral value increment y1n and the proportional value increment y2n are summed to calculate the present cycle increment y3n. This y3n is an increase / decrease in the number of operating jet fans 5 by PI calculation.
[0095]
y3n = y1n + y2n (19)
The jet fan increase / decrease number upper / lower limit value check unit 49 places restrictions on the increase / decrease number of jet fans 5. When the upper limit value of the safe increase / decrease number is cngJF [units] due to device restrictions of the jet fan 5, the increase / decrease number dJF of the jet fan 5 in this cycle is calculated as follows.
[0096]
(a) When abs (y3n) ≦ cngJF
dJF = y3n (20)
(b) When abs (y3n)> cngJf
dJF = (y3n / abs (y3n)) × maxJF (21)
The jet fan number calculation unit 50 calculates the number of operating y3 jet fans 5 in the current cycle by the following equation.
y3 = JF_old + dJF (22)
JF_old is the number of operating jet fans 5 in the previous cycle. Accordingly, it is necessary to store the number of operating jet fans 5 in the previous cycle as JF_old here.
[0097]
Since y3 is a decimal number, it is converted into an integer by the integer converting unit 45 for use as the number of operating jet fans 5. Integer conversion is performed using the following equation. In the following expression, abs () represents a process for taking an absolute value, and round () represents a process for rounding off.
[0098]
y3i = (y3 / abs (y3)) × round (y3) (23)
Finally, since the number of operating jet fans 5 cannot exceed the number of installed jet fans 5, the determination is performed by the upper / lower limit value check unit 46 for operating the number of jet fans. When the number of installed jet fans 5 is maxJF [units], the operating number JF (i) of the jet fans 5 in this cycle is calculated as follows.
[0099]
(a) When abs (y3i) ≦ maxJF
JF (i) = y3i (24)
(b) When abs (y3i)> maxJF
JF (i) = (y3i / abs (y3i)) × maxJF (25)
The operating number JF (i) of the jet fans 5 is set as the operating number of the jet fans 5 in this cycle.
[0100]
As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, in the centralized exhaust tunnel 10, when the wind speed suppression control by the jet fan 5 is performed in the event of a fire, the jet fan control unit 4 ″ performs the jet fan 5 once. In the control cycle, the number of jet fans 5 is increased / decreased by the number of increase / decrease within a predetermined range. The wind speed in the tunnel can be suppressed safely and promptly.
[0101]
Other embodiments
In the first to fourth embodiments described above, the configuration of the jet fan control unit 4 is changed to the configuration of the jet fan control unit 4 ″ (see FIG. 15) of the fifth embodiment described above. The number of operating jet fans 5 may be controlled so that the number of jet fans 5 is increased or decreased within a predetermined range in one control cycle of the fans 5. The jet fan control unit shown in FIG. 4 ″ ′ shows a state in which the configuration of the jet fan control unit 4 ′ of the third embodiment described above is changed, and the wind speed vibration shown in FIG. 8 with respect to the jet fan control unit 4 ″ shown in FIG. The removal unit 41 is added.
[0102]
As a result, in addition to the operational effects of the first to fourth embodiments described above, when the wind speed suppression control is started at a time when the wind speed vibration cannot be settled (particularly the first and second embodiments), Even when the wind speed vibration cannot be completely removed (particularly the third and fourth embodiments), there is an effect that it is possible to prevent an emergency stop due to a sudden increase or decrease in the number of operating jet fans 5.
[0103]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ventilator stops urgently due to a sudden increase or decrease in the number of operating ventilators, or the ventilator becomes unable to follow the wind speed vibration and is operated in the opposite direction to the correct direction. Therefore, the wind speed in the tunnel can be suppressed safely and promptly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a tunnel ventilation control device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing details of a jet fan control unit of the tunnel ventilation control device shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a centralized exhaust tunnel to which the tunnel ventilation control device shown in FIG. 1 is applied.
FIG. 4 is a diagram for explaining a wind speed vibration phenomenon that occurs in a centralized exhaust tunnel.
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of a tunnel ventilation control device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a change over time of the wind speed fluctuation range of the wind speed in the tunnel when the wind speed vibration phenomenon occurs.
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of a tunnel ventilation control device according to the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing details of a jet fan control unit of the tunnel ventilation control device shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram showing a temporal change in the average value of wind speed in the tunnel when the wind speed vibration phenomenon occurs.
FIG. 10 is a block diagram showing a fourth embodiment of a tunnel ventilation control device according to the present invention.
11 is a diagram showing an example of a centralized exhaust tunnel to which the tunnel ventilation control device shown in FIG. 10 is applied.
12 is a diagram showing a specific example of a centralized exhaust tunnel to which the tunnel ventilation control device shown in FIG. 10 is applied.
FIG. 13 is a diagram showing temporal changes in wind speed in a tunnel measured at different measurement positions when a wind speed vibration phenomenon occurs.
FIG. 14 is a block diagram showing a fifth embodiment of a tunnel ventilation control apparatus according to the present invention.
15 is a block diagram showing details of a jet fan control unit of the tunnel ventilation control device shown in FIG.
16 is a block diagram showing a modification of the jet fan control unit shown in FIG.
FIG. 17 is a view showing a longitudinal tunnel.
FIG. 18 is a block diagram showing a conventional tunnel ventilation control device.
FIG. 19 is a diagram for explaining a wind speed vibration phenomenon that occurs in a centralized exhaust tunnel.
[Explanation of symbols]
1 Anemometer (AV)
2 Target wind speed setting section
3 Jet fan start timing setting section (ventilator start timing setting means)
4,4 ', 4 ", 4"' Jet fan control unit (ventilator control means)
5 Jet fan (JF, ventilator)
6 Ventilator
7 Jet fan start timing judgment section (ventilator start timing judgment means)
8 Weighted average part
10 Central exhaust tunnel
11 Longitudinal tunnel
12a, 12b Tunnel wellhead
13 Exhaust port
41 Wind speed vibration removal part
42 Average processing section
43 Integral calculation section
44 Proportional calculation unit
45 Integer part
46 Upper / lower limit value check section for jet fan operation
47 Integrated value increment output section
48 Proportional value increment output section
49 Jet fan increase / decrease number upper / lower limit value check section
50 Jet fan unit

Claims

This is applied to a centralized exhaust type tunnel that discharges outside air from the tunnel through the exhaust port by sending external air taken in from the tunnel port to an exhaust port other than the tunnel port by an exhaust fan. In the tunnel ventilation control device that performs wind speed suppression control so as to suppress the wind speed in the tunnel by stopping the exhaust fan when a fire occurs inside,
An anemometer installed in the tunnel,
Multiple ventilators installed in the tunnel,
A target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control;
A ventilator control means for controlling the ventilator so that the wind speed measurement value measured by the anemometer approaches the wind speed target value set by the target wind speed setting unit;
Ventilator start timing setting means for giving a start timing of wind speed suppression control by the ventilator to the ventilator control means when a predetermined time has passed since the exhaust fan stopped. And tunnel ventilation control device.

This is applied to a centralized exhaust type tunnel that discharges outside air from the tunnel through the exhaust port by sending external air taken in from the tunnel port to an exhaust port other than the tunnel port by an exhaust fan. In the tunnel ventilation control device that performs wind speed suppression control so as to suppress the wind speed in the tunnel by stopping the exhaust fan when a fire occurs inside,
An anemometer installed in the tunnel,
Multiple ventilators installed in the tunnel,
A target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control;
A ventilator control means for controlling the ventilator so that the wind speed measurement value measured by the anemometer approaches the wind speed target value set by the target wind speed setting unit;
After the exhaust fan is stopped, the wind speed measurement values for a predetermined number of times measured by the anemometer are held, and the difference between the maximum value and the minimum value is calculated as needed. A tunnel ventilation control device comprising: a ventilator start timing judging means for giving a start timing of wind speed suppression control by the ventilator to the ventilator control means when it falls within a range.

This is applied to a centralized exhaust type tunnel that discharges outside air from the tunnel through the exhaust port by sending external air taken in from the tunnel port to an exhaust port other than the tunnel port by an exhaust fan. In the tunnel ventilation control device that performs wind speed suppression control so as to suppress the wind speed in the tunnel by stopping the exhaust fan when a fire occurs inside,
An anemometer installed in the tunnel,
Multiple ventilators installed in the tunnel,
A target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control;
The wind speed measurement values for a predetermined number of times measured by the anemometer are held, the average value of those values is calculated as needed, and the average value of the wind speed measurement values is set by the target wind speed setting unit A tunnel ventilation control device comprising: a ventilator control means for controlling the ventilator so as to approach a wind speed target value.

This is applied to a centralized exhaust type tunnel that discharges outside air from the tunnel through the exhaust port by sending external air taken in from the tunnel port to an exhaust port other than the tunnel port by an exhaust fan. In the tunnel ventilation control device that performs wind speed suppression control so as to suppress the wind speed in the tunnel by stopping the exhaust fan when a fire occurs inside,
Multiple anemometers installed in the tunnel;
Multiple ventilators installed in the tunnel,
A target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control;
A weighted average means for calculating a weighted average value of wind speed measurement values measured by each anemometer according to a predetermined weight coefficient as needed;
Ventilator control means for controlling the ventilator so that a weighted average value of wind speed measurement values calculated by the weighted average means approaches a wind speed target value set by the target wind speed setting unit. Tunnel ventilation control device.

This is applied to a centralized exhaust type tunnel that discharges outside air from the tunnel through the exhaust port by sending external air taken in from the tunnel port to an exhaust port other than the tunnel port by an exhaust fan. In the tunnel ventilation control device that performs wind speed suppression control so as to suppress the wind speed in the tunnel by stopping the exhaust fan when a fire occurs inside,
An anemometer installed in the tunnel,
Multiple ventilators installed in the tunnel,
A target wind speed setting unit for setting a wind speed target value at the time of wind speed suppression control;
A ventilator control means for controlling the ventilator so that the wind speed measurement value measured by the anemometer approaches the wind speed target value set by the target wind speed setting unit;
The ventilator control means controls the number of operating the ventilators so as to increase or decrease the number of the ventilators within the predetermined range in one control cycle of the ventilator. .