JPH01112000A - 道路トンネル内の排気ガス濃度予測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は道路トンネル内の排気ガス濃度の推移を予測す
る手法に係り、特にトン木ル内の風速。

進入車両台数と速度等を予測式のパラメータとした排気
ガス濃度予測方法に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は道路トンネル内の排気ガス濃度の推移を精度高
く予測する予測方法の提供を図ったもので、道路トンネ
ル内に進入する車両について大型車、小型車を識別して
計数すると共に識別した車両の走行速度を検出する複数
のトラフィックカウンタと、風速計ｔトンネル内の一定
区間毎に設け、風速計の計測値をＸ、　（ｍ／ｓ　）−
進入車両台数なｘｔ（台／ａ）、進入車輛速度をＸｍ（
ｍ／ｓ）、大型車小型車混入比率ｔｘ４として、予測濃
度ｙ　（ｐｐｍ）ｖ　ｙ　＝　ｂ、　＋ｂ、ｘ、　＋ｂ
、　Ｘ、　＋ｂ、Ｘ、　＋ｂ、　ｘ、の演算式（但しｂ
０〜ｂ４は偏回帰係数）で算出することにより、トンネ
ル内の換気制御装置の効車的運用を図るものである。

Ｃ０従来の技術 道路トンネルは走行する車両の排気ガスによってトンネ
ル内の空気が汚染するため、換気制御が行われている。

この道路トンネル内の換気制御とは、トンネル内の任意
地点におけるｃｏ濃度又は媒煙濃度を基準値以下にする
ように換気ファン及びジェットファンを運転しトン庫ル
内換気を行５ものである。第４図は従来から用いられて
いるトンネルの換気制御装置の構成を示したもので、図
はトンネルを９雫方向から見た図で、トンネル１゜とト
ンネルｌＯの換気口である立坑１０ａが形成され、立坑
１０ａｉＢ分を境界にしてｌ定距離Ｙ　一つの区間とす
る、区間人と区間Ｂにトンネル１０の空間が管理されて
いる。トンネル１０１１ｑには各区間毎にトンネル内の
空気の汚染の度合を調べる濃度計４が配設される。Ｓ度
肝４はＣ０９ｇ−又は媒煙濃度を計測するもので、その
計測値は遠隔制御を実施する中央制御部（図示せず）へ
伝送されて、中央制御部の予測演算装置７によって行わ
れる濃度予測のデータとして用いられる。

トンネル内に拡散している汚染物質の空気中の濃度は多
くの要因によって変化すると共に１時間遅れをもって計
測データとして示される場合が多い、このために換気を
行う換気ファン及びジェットファンの運転を制御する換
気制御装置８は、予測演Ｘ装置７が示す濃度予測値にも
とづいて換気装置の制御を行い、立坑１０ａの換気ファ
ン６゜並びにトンネルｌＯ内の天井部のジェットファン
５の運転の動車のよい制御を図っていた。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 上記のようにトンネル内の空気の汚染を基準値以下に保
つために制御する換気制御の良否は、濃度変化の予測精
度により左右され、濃度予測値の算出方法の適否が問わ
れていた。従来より濃度予測値の算出のために用いられ
ていた予測手法は、過去に集録した時系列データにもと
づく演算により算出する方法であった。一方、＄際のト
ンネル内に生じる濃度変化は過去のデータに依存して算
式した予測方法による推移よりも、そのときのトンネル
内を走行している車両の運転状轄等の物理的要因によっ
て決定さｎる場合が多い。このため過去のデータと現在
の濃度計測値との相関はあまり大きくなく、予測精度も
低いものとなっていた。

このため濃度変化の推移の予測については、現在のトン
ネル内の物理的要因なもとにして行う必要があり、従来
の濃度予測値の算出方法をより合理的に改善することが
要望されていた。

本発明は上記問題点に鑑み成されたもので、トンネル内
の排気ガス濃度の推移′ｌｋ：ｗｔ度高く予測する濃度
予測方法の提供を目的とする。

Ｅ０問題を解決するための手段 本発明はトンネル内の濃度予測方法として、トンネル内
の状態ン示す物理的要因を、濃度予測値の算出のための
パラメータとして用いたもので、具体的に用いる手段は
。

道路トンネル内に進入する車両について大型車。

小型車を識別して計数すると共に識別した大型車あるい
は小型車の走行速度を検出する賽数のトラフィックカウ
ンタと、風速計ｔトンネル内の一定区間毎に設け、風速
計の計測値をｘ、　（ｍ／ｓ　）　、進入車両台数なＸ
ｔ（台／８）、進入車両台数をＸｓ（ｍ／ｓ）。

大型車小屋車混入比軍’ｌ’　Ｘ　４　としたとき。

ｙ＝ｂ）＋ｂｔＸ１＋ｂｌ）５＋ｂｌＸ＠＋ｂ４Ｘ４の
演算式によって予測濃度ｙ（ｐｐｍ）を算出することを
特徴としたものである。

２１作用 上記手段を用いることにより、トンネル内の排気ガス濃
度の予測はトン木ル内風速と、進入車両の台数並びに速
度と、車両構成の４項目の物理的要因が予測式のパラメ
ータとして用いられ、実状に即した精度の高い予測値が
算出される。

Ｇ、実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。第１図と第２図は本発明の実施例の構成の要部を示し
た図である。

本発明の実施例は第１図と第２図に示すようにトンネル
ｌＯと、トンネル１０の換気口である立坑１０ａが形成
され、立坑１０ａを境界にしてｌ定距離を管理区間とす
る区間入９区間Ｂに区分けされて、立坑１０ａは第１図
では集中排気方式が用いられ第２図では送排気方式が用
いられる。第１実施例の構成から説明する。トン庫ルｌ
Ｏを立坑１０ａＹ境界にして区分けされた空間の区間Ａ
と区間Ｂは、立坑１０ａを中心として対称に構成してい
るので、以下の説明で区間への構成Ｚ説明することにエ
リ、区間Ｂの説明は省略する。

トンネル１０の区間Ａには１区間への端部で車両の進入
方向入口の路盤あるいはトンネル天井近ｖ３部分に複数
のトラフィックカウンタ１．２が設けられる。トラフィ
ックカウンタ１．２は形状悪応形のセンサを夕え、例え
ば車両走行路の路盤に埋設したインダクタンスループや
車両上面から放射する超音波パルス送受信器等のセンサ
により。

トンネル１０を走行する車両の区間Ａへの進入な検出し
て、予測演算装＠７へ検出したデータを送出する。即ち
トラフィックカウンターは走行する車両の形状から小型
車を識別し、職別した小型車の走行速度を検出し、１秒
毎の通過台数をカウントして小型車走行信号■を予測演
算装置７に常時送出する。同様にトラフィックカウンタ
ｔは走行車両の形状から大型車を識別し、走行速度並び
に１秒毎の通過台数をカウントして大型車走行信号＠を
予測演算！［７に送出する。

区間Ａに排出されるＣｏ等の排ガス、あるいは煤煙の濃
度は、トン庫ル内で充満し易い天井部近傍に設けられた
濃度計４によって計測される。濃度計４は上記トラフィ
ックカウンター、２が配設された車両の進入方向入口近
傍と、換気坑である立坑１０ａ近傍の２ケ所即ち、区間
人の両端部の天井部近傍に設けられ１区間人の両端部の
汚染物の濃度を１定のサンプリング時間間隔で常時予測
演貿装ｆ７へ濃度信号のを送出する。

またトンネルｌＯ内の区間入における風速は。

区間Ａの中間地点の近傍に風速計３が配設されて、区間
Ａに流通する風速を常時検出し、予測演算装置７へ風速
信号＠を送出する。

上記の各検出センサによるデータを受入れる予測演算装
置ｔ７は、マンマシンインタフェイスを備えた演算処理
′装置で１例えば、ＣＲＴデイスプレィ等の端末を備え
て、ライトペンその他の簡易な入力手段により、演算処
理に用いる定数、係数の変更等ビ可能に構成している。

次に第１実施例における換気装置とこの制御を行う換気
制御装置の構成について説明する。換気装置はトン庫ル
１００区間人の天井部にジェットファン５が設けられ、
トンネル内の風を噴流で送風する。また換気口として設
けられた立坑１０ａには換気ファン６が設けられ、トン
ネル外へ給排気する。換気制御装＠Ｓはトンネル１０内
の各区間毎ＫＮ出された濃度予測値７ＩＣ従って、各区
間の換気装置の制御ケ実施するもので、ファンの送風方
向、送風量、運転送風時間等のコン）ｏ−ルを行う。

以上のように構成された実施例の排気ガス濃度予測方法
について第１図を参照して説明する。

トンネル１０の区間Ａでは、上ンふル１０内を流通する
風速が風速計３により検出され、風速信号■として予測
演算装置７へ入力し、その刻々入力する風速信号Ｏの値
はＸｓ（ｒｎ／ｓ）とする説明変数として扱われる１区
間人の車両進入方向入口に設けられたトラフィックカウ
ンタ１により、検出される小型車の通過台数と走行連間
の１秒毎のカウント数である小型車走行信号■と、トラ
フィックカウンタ倉により検出される大型車についての
大型車走行信号Ｏは予測演算ｓｔｙへ入力し、１秒間に
区間Ａを走行する車両総数が演算され、進入車両台数情
報としてＸｓ　（台／ｓ）　　とした説明変数として扱
われる。同様に小型車走行信号■と大型車走行信号＠か
ら、１秒間に区間へを走行する車両の走行速度が演算さ
れ、進入車両速度情報としてＸＩ（ｍ／ａ）とした説明
変数として扱われ１区間人を走行する車両に占める大型
車と小型車の割合が演算され、大型車小型車混入比率情
報としてＸ、とした説明変数として扱われる。また区間
入の両端部に設けられた濃度計４，４は濃度情報ｙ０を
側々予測演算装置７に送出している。

本実施例ではトンネル内の排気ガス濃度ケ決定する要因
として種々のパラメータを想定して、各パラメータの排
気ガス濃度への寄与藁と、その算出式について試行を行
って、主な物理的要因として１代表される上記の４項目
ｔパラメータとした予測濃度ｙの算出式が求められた。

即ち各パラメータ毎に予測濃度との相関を求める回帰分
析を行うと共に、その結果の自己チエツクを重ねること
により精度の高い予測値の算出を実施するものである。

予測演算装置７は濃度計４．４の濃度情報ｙ０と、上記
Ｘ、Ｍ−Ｘ、の説明変数についての回帰分析による予測
濃度ｙとの比較を行う。即ち予測演算！Ｉｆ！！７のテ
ーブルに格納された予測式ｙ＝ｂ０＋ｂ、Ｘ、＋ｂ、Ｘ
、＋ｂｌＸ１＋ｂ４Ｘ４　Ｋ上記ｘ、〜ｘ４の各情報値
を代入し、得られた予測濃度値ｙ（ｐｐｍ）と実測の濃
度値ｙｏ（ｐｐｍ）との差のパック中が最小となるよう
に偏回帰係数ｂ０〜ｂ４を求める。予測濃度値ｙ（ｐｐ
ｍ　”）と実測の濃度値Ｙｏ　（ｐｐｍ）との差が最小
になったときの扁回帰係数ｂｏ’−ｂ、はそのまま設定
値として、予測演算式ｙに用い、Δを時間後の濃度予測
値ｙ（ｐｐｍ’＞を算出する。

予測演算式ｙ＝ｂ６＋ｂ、Ｘ１＋ｂ、Ｘ、　＋ｂ、ｘ、
＋ｂ４ｘ４を構成する説明変数Ｘ、〜Ｘ、はトンネル１
０の形状、その他各条件によって増減可能であり、その
他説明変数の各センサからの情報は、そのサンプル数１
周期を任意に変更可能で１本実施例のサンプリング周期
に限定されるものではない。

また、上記予測演算式は、同一区間において連続した濃
度予測値の算出を実施することにより。

本実施例の予測演算式の外部変動要因、即ち天候。

曜日、＃異日１時刻等の周期の長い要因をとり込んだ予
測値の算出も可能となり、リアルタイムのデータだけで
はなく長い時間間隔でのくり返し性のある要因ｔとり込
んだ予測演算式を備えることができる。

予測演算装ｆ７の算出した濃度予測値ｙ（ｐｐｍ）は換
気制御装置８に入力され、設定しである基準値と比較さ
れて、基準値ヲ趣えた場合には、換気制御装置８は立坑
１０ａの換気ファン６、トンネル１０の天井部のジェッ
トファン５の駆動を命する制御な行い、トンネルｌＯの
区間Ａ内の給排気が行われる。

なお第３図に示すジェットファンによるｆｌｌＮ方丈に
よるトン木ル内の換気制御は、換気用の立坑トンネルが
なく、トンネル内の換気をトンネル天井部のジェットフ
ァンによってトンネル内上部に送風噴流を発生して換気
を行うものであり、換気制御装ｆｌｔ８の制御方法は上
記実施例の立坑トンネルによる換気制御とは異るが、濃
度予測算出方法は上記実施例の予測演算式が適用される
。

本発明の実施にあたっては上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、トンネルの畏さ、形状パ■等により
説明変数Ｘは増減することは当然であり、また区間毎に
異る説明変数の予測式を構成することは当然である。

Ｈ１発明の詳細 な説明したように１本発明は道路トン木ル内に進入する
車両個別に車両の人世か小屋かｔ識別し、その走行速度
とサンプリング毎の走行台数をカウントする複数のトラ
フィックカウンタと、風速計と排気ガス濃度を計る濃度
計を一定区間毎に設けて、風速値をＸｓ（ｍ／ｓ）−進
入車両台数をＸｔ（台／８）、進入車両速度をＸｓ（ｍ
／ｓ）、大望車小ｆｆｉ車混入比率ｔｘ４としてｙ＝ｂ
６＋ｂ、Ｘ、＋ｂ、　ｘ、＋ｂ３Ｘ、　＋ｂ４ｘ４　の
演算式ニヨッて予測濃Ｆｌ！’ｙ（ｐｐｍ）を算出する
ことにより、リアルタイムの物理的要因のパラメータに
よる精度の高い予測ができる。またこの予測式に用いる
パラメータのデータサンプル数、サンプリング周期の選
択及び重相関係数、説明変数の寄与率等のチエツクを可
能とすることにより、各パラメータとなる要因の重み付
けができて、適切な要因の選定ができる。

また曜日、特異臼１時刻毎に予測式を構成することがで
きるので、リアルタイムの予測に加えて再現性のある時
間周期の長い要因についても予測式に反映することかで
きる。

上記の精度の高い予測値により換気制御装置の９ｊ１ｇ
の良い制御が可能となり、トンネル内の汚染空気の排出
が正確に精度高〈実施される。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図と第３図は本発明の実施例の構成の要部
を示した図で、第４図は従来技術による冥施例な示した
ものである。 １．２・・・トラフィックカウンタ、３・・・風速計、
４・・・ｌ！！計、５・・・ジェットファン、６・・・
換気ファン、７・・・予測演算袋＆、８・・・換気制御
装置、１Ｇ・・・トンネル、１０ａ…立坑。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 道路トンネル内の一定区間毎に、排気ガス中のＣＯ濃度
   や媒煙濃度を計測する濃度計を設けて、Δｔ時間後の排
   気ガスの濃度予測値ｙ（ｐｐｍ）を予測演算装置によつ
   て算出する道路トンネル内の排気ガス濃度予測方法にお
   いて、道路トンネル内に進入する車両について大型車、
   小型車を識別して計数すると共に識別した大型車あるい
   は小型車の走行速度を検出する複数のトラフィックカウ
   ンタと、風速計をトンネル内の一定区間毎に設け、風速
   計の計測値をＸ＿１（ｍ／ｓ）、進入車両台数をＸ＿２
   （台／ｓ）、進入車両速度をＸ＿３（ｍ／ｓ）、大型車
   小型車混入比率をＸ＿４としたとき ｙ＝ｂ＿０＋ｂ＿１Ｘ＿１＋ｂ＿２Ｘ＿２＋ｂ＿３Ｘ＿
   ３＋ｂ＿４Ｘ＿４ の演算式によつて予測濃度ｙ（ｐｐｍ）を算出すること
   を特徴とした道路トンネル内の排気ガス濃度予測方法。 （但しｂ＿０、ｂ＿１、ｂ＿２、ｂ＿３、ｂ＿４は偏回
   帰係数）