JPH07127393A - 換気自動制御装置 - Google Patents
換気自動制御装置Info
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- JPH07127393A JPH07127393A JP27632293A JP27632293A JPH07127393A JP H07127393 A JPH07127393 A JP H07127393A JP 27632293 A JP27632293 A JP 27632293A JP 27632293 A JP27632293 A JP 27632293A JP H07127393 A JPH07127393 A JP H07127393A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トンネルの運用状態で自然風の測定をし、自
然風により補正した適切な換気制御を得る。 【構成】 運用状態のトンネル内の実測風速を風速計３
から求め、トンネル内に左右から進入する車両台数や速
度をトラフィックカウンタ４ａ、４ｂから求め、さらに
トンネル内の換気を行うジェットファンの制御装置５Ａ
からの運転台数Ｎｊや集塵機の制御装置６Ａからの噴流
角度βと運転台数Ｎｓの各データから、自然風演算部１
１3が実測風速と換気モデルを用いて求めたトンネル内
風速の差からトンネル内の自然風速Ｕｎを求め、この自
然風速によって必要な換気制御量を補正し、ジェットフ
ァン等の換気制御装置の換気量を制御する。換気モデル
による風速の演算は、風を発生する昇圧力と、この圧力
がトンネル内の風損に等しくなる風速を求めるバランス
式から求める。
然風により補正した適切な換気制御を得る。 【構成】 運用状態のトンネル内の実測風速を風速計３
から求め、トンネル内に左右から進入する車両台数や速
度をトラフィックカウンタ４ａ、４ｂから求め、さらに
トンネル内の換気を行うジェットファンの制御装置５Ａ
からの運転台数Ｎｊや集塵機の制御装置６Ａからの噴流
角度βと運転台数Ｎｓの各データから、自然風演算部１
１3が実測風速と換気モデルを用いて求めたトンネル内
風速の差からトンネル内の自然風速Ｕｎを求め、この自
然風速によって必要な換気制御量を補正し、ジェットフ
ァン等の換気制御装置の換気量を制御する。換気モデル
による風速の演算は、風を発生する昇圧力と、この圧力
がトンネル内の風損に等しくなる風速を求めるバランス
式から求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、道路トンネル内の汚染
濃度が許容値を越えないように換気機の自動制御を行う
換気自動制御装置、特にトンネル内の自然風を利用した
換気自動制御装置に関する。
濃度が許容値を越えないように換気機の自動制御を行う
換気自動制御装置、特にトンネル内の自然風を利用した
換気自動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の道路トンネル内の換気自
動制御装置の概略図である。両方向車線を持つトンネル
１内には、センサであるＶＩ計（煤煙透過率、視界の良
さ）２ａ、２ｂと、風向風速計３のほか、一酸化炭素濃
度計等が設けられ、トンネル入り口にはトラフィックカ
ウンタ（交通量計）４ａ、４ｂ等が設けられる。換気装
置としては、トンネル内の排ガスをトンネル外に排出す
るジェットファン５及びトンネル内空気から排ガス成分
を集塵する集塵機６が設けられる。
動制御装置の概略図である。両方向車線を持つトンネル
１内には、センサであるＶＩ計（煤煙透過率、視界の良
さ）２ａ、２ｂと、風向風速計３のほか、一酸化炭素濃
度計等が設けられ、トンネル入り口にはトラフィックカ
ウンタ（交通量計）４ａ、４ｂ等が設けられる。換気装
置としては、トンネル内の排ガスをトンネル外に排出す
るジェットファン５及びトンネル内空気から排ガス成分
を集塵する集塵機６が設けられる。
【０００３】制御装置７は、各センサから現在の各計測
値を取り込み、また現在の換気機運転量を取り込み、煤
煙透過率予測や一酸化炭素濃度予測を行い、この予測値
からジェットファン５の運転量の増減や集塵機６の運転
を決定してこれらの制御を行う。
値を取り込み、また現在の換気機運転量を取り込み、煤
煙透過率予測や一酸化炭素濃度予測を行い、この予測値
からジェットファン５の運転量の増減や集塵機６の運転
を決定してこれらの制御を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来装置において、換
気装置に必要とする運転量は、進入車両の台数や速度、
気象条件等によって変化し、そのうちの１つの要因にト
ンネル内の風速があり、風速が大きいほど換気能力は大
きくなる。
気装置に必要とする運転量は、進入車両の台数や速度、
気象条件等によって変化し、そのうちの１つの要因にト
ンネル内の風速があり、風速が大きいほど換気能力は大
きくなる。
【０００５】この風速を決める要因には車両の進入等の
ほかに、トンネルの入口と出口の気圧差による自然風が
あり、この自然風がジェットファンの送風方向に一致す
るときには換気能力を高め、逆方向になるときは換気能
力を下げることになる。なお、自然風は、一般に−３ｍ
／ｓ〜＋３ｍ／ｓ程度になり、最大風速ではジェットフ
ァンの３台程度に相当する。
ほかに、トンネルの入口と出口の気圧差による自然風が
あり、この自然風がジェットファンの送風方向に一致す
るときには換気能力を高め、逆方向になるときは換気能
力を下げることになる。なお、自然風は、一般に−３ｍ
／ｓ〜＋３ｍ／ｓ程度になり、最大風速ではジェットフ
ァンの３台程度に相当する。
【０００６】従って、自然風の風速と方向を考慮した換
気制御を行うことにより、ジェットファン及び集塵機の
運転台数を調節制御し、電力量の節約と換気の適正化を
図ることが望まれる。
気制御を行うことにより、ジェットファン及び集塵機の
運転台数を調節制御し、電力量の節約と換気の適正化を
図ることが望まれる。
【０００７】しかしながら、自然風の測定は、トンネル
内に車両が存在しない状態で且つジェットファン及び集
塵機を運転していないときに行う必要があるため、トン
ネルの運用を停止しない限り測定不可能である。
内に車両が存在しない状態で且つジェットファン及び集
塵機を運転していないときに行う必要があるため、トン
ネルの運用を停止しない限り測定不可能である。
【０００８】トンネルを運用を続けながら、トンネルの
入口及び出口の気圧差を測定し、自然風速と風向を求め
る実験がなされているが、まだ実用化されていない。
入口及び出口の気圧差を測定し、自然風速と風向を求め
る実験がなされているが、まだ実用化されていない。
【０００９】本発明の目的は、トンネルの運用状態で自
然風の測定をし、自然風により補正した適切な換気制御
を得ることができる換気自動制御装置を提供することに
ある。
然風の測定をし、自然風により補正した適切な換気制御
を得ることができる換気自動制御装置を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、煤煙透過率計等から得る道路トンネルの
各計測値と現在の換気機運転量から煤煙透過率等を予測
し、この予測値に従って換気装置の運転量を増減制御す
る換気自動制御装置において、運用状態のトンネル内の
実測風速と、換気モデルを用いて求めたトンネル内風速
の差から自然風速を求める自然風演算部と、前記自然風
速とその方向で前記換気装置の換気能力の増減分として
補正して換気装置の運転量を調節する換気制御演算部と
を備えたことを特徴とする。
決を図るため、煤煙透過率計等から得る道路トンネルの
各計測値と現在の換気機運転量から煤煙透過率等を予測
し、この予測値に従って換気装置の運転量を増減制御す
る換気自動制御装置において、運用状態のトンネル内の
実測風速と、換気モデルを用いて求めたトンネル内風速
の差から自然風速を求める自然風演算部と、前記自然風
速とその方向で前記換気装置の換気能力の増減分として
補正して換気装置の運転量を調節する換気制御演算部と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】運用状態のトンネル内の実測風速と、換気モデ
ルを用いて求めたトンネル内風速の差から自然風速を求
める。
ルを用いて求めたトンネル内風速の差から自然風速を求
める。
【００１２】換気モデルによる風速の演算は、風を発生
する昇圧力と、この圧力がトンネル内の風損に等しくな
る風速を求めるよう、以下のバランス式を解いて求め
る。
する昇圧力と、この圧力がトンネル内の風損に等しくな
る風速を求めるよう、以下のバランス式を解いて求め
る。
【００１３】
【数１】 通気抵抗（ΔＰｒ）＋抵抗自然風（ΔＰＭＴＷ）＝交通換気力（ΔＰｔ） ＋ジェットファン昇圧力（ΔＰｊ）＋集塵機昇圧力（ΔＰｓ） ……（１） 上記各要素は、以下の式から求められる。単位はすべて
ｍｍＡｑ。
ｍｍＡｑ。
【００１４】
【数２】 ΔＰｒ＝（１＋ζｅ＋λＬ／Ｄ）＊（ρ／２）＊Ｕｒ2 ΔＰＭＴＷ＝（１＋ζｅ＋λＬ／Ｄ）＊（ρ／２）＊Ｕ
ｎ2 ΔＰｔ＝（Ａｍ／Ａｒ）＊（ρ／２）＊ｎR＊（ＶｔR−
Ｕｒ）2−（Ａｍ／Ａｒ）＊（ρ／２）＊ｎL＊（ＶｔL
＋Ｕｒ）2 ΔＰｊ＝ρ＊Ｕｊ＊（Ａｊ／Ａｒ）＊（１−（Ｕｒ／Ｕ
ｊ））＊Ｎｊ ΔＰｓ＝２＊（Ｑｓ／Ｑｒ）＊（（（Ｋｓ＊Ｕｓ＊ｃｏ
ｓβ）／Ｕｒ）−２＋（Ｑｓ／Ｑｒ））＊（ρ／２）＊
Ｕｒ2＊Ｎｓ 上記式中のパラメータは、以下のとおりである。
ｎ2 ΔＰｔ＝（Ａｍ／Ａｒ）＊（ρ／２）＊ｎR＊（ＶｔR−
Ｕｒ）2−（Ａｍ／Ａｒ）＊（ρ／２）＊ｎL＊（ＶｔL
＋Ｕｒ）2 ΔＰｊ＝ρ＊Ｕｊ＊（Ａｊ／Ａｒ）＊（１−（Ｕｒ／Ｕ
ｊ））＊Ｎｊ ΔＰｓ＝２＊（Ｑｓ／Ｑｒ）＊（（（Ｋｓ＊Ｕｓ＊ｃｏ
ｓβ）／Ｕｒ）−２＋（Ｑｓ／Ｑｒ））＊（ρ／２）＊
Ｕｒ2＊Ｎｓ 上記式中のパラメータは、以下のとおりである。
【００１５】（１）速度（ｍ／ｓ） Ｕｒ：トンネル内風速、Ｕｎ：自然風速、 Ｕｊ：ジェットファン風速、Ｕｓ：集塵機風速、 ＶｔL：トンネルの左から右への車両速度、 ＶｔR：トンネルの右から左への車両速度、 （２）台数（台） Ｎｊ：ジェットファン運転台数、 Ｎｓ：集塵機運転台数、 （３）風量（ｍ／ｓ） Ｑｓ：集塵機風量 Ｑｒ：トンネル内風量 （４）面積（ｍ2） Ａｒ：トンネル内面積 Ａｊ：ジェットファン噴流面積 Ａｓ：集塵機噴流面積 Ａｍ：車両等価断面積 （５）長さ（ｍ） Ｌ：トンネル長さ Ｄ：トンネル径 （６）損失係数 ζ：トンネル入口損失係数 λ：壁面損失係数 （７）その他 ｎL：左から右への進入車両台数（台／ｈ） ｎR：右から左への進入車両台数（台／ｈ） ρ：空気密度（ｋｇｆ・Ｓ2／ｍ4） Ｋｓ：昇圧係数 β：噴流角度（ｄｅｇ） 上記式から自然風速Ｕｎを求めるには、
【００１６】
【数３】 ΔＰＭＴＷ＝ΔＰｔ＋ΔＰｊ＋ΔＰｓ−ΔＰｒ ……（２） の各要素の風速Ｕｒに実測した風速を代入して抵抗自然
風ΔＰＭＴＷを求め、次いで
風ΔＰＭＴＷを求め、次いで
【００１７】
【数４】 ΔＰＭＴＷ＝（１＋ζｅ＋λＬ／Ｄ）＊（ρ／２）＊Ｕｎ2 ……（３） を自然風速Ｕｎについて解くことにより求める。
【００１８】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示すブロック図
である。制御装置１１は、自然風速を求めるために各部
の計測信号を取り込み、また空気密度など演算に必要な
既知の定数をデータとして取り込む。
である。制御装置１１は、自然風速を求めるために各部
の計測信号を取り込み、また空気密度など演算に必要な
既知の定数をデータとして取り込む。
【００１９】この内、アナログ入力ユニット１１1は、
風速計３の風速信号の他に気圧計１２と気温計１３と湿
度計１４の各計測信号を時分割で取り込む。さらに、集
塵機制御装置６Ａで制御する集塵機６の噴流角度β（図
３参照）を取り込む。
風速計３の風速信号の他に気圧計１２と気温計１３と湿
度計１４の各計測信号を時分割で取り込む。さらに、集
塵機制御装置６Ａで制御する集塵機６の噴流角度β（図
３参照）を取り込む。
【００２０】これら信号は、アナログーディジタル変換
器１１2によってディジタル値に変換され、自然風演算
部１１3の演算データとして取り込まれる。
器１１2によってディジタル値に変換され、自然風演算
部１１3の演算データとして取り込まれる。
【００２１】ディジタル入力ユニット１１4は、集塵機
制御装置６Ａが制御する集塵機運転台数Ｎｓと、ジェッ
トファン制御装置５Ａが制御するジェットファン運転台
数Ｎｊと、トラフィックカウンタ４ａ，４ｂからの進入
車両台数ｎL，ｎR及び車両速度ＶｔL，ＶｔRの各ディジ
タル信号を取り込み、自然風演算部１１3に演算データ
を与える。
制御装置６Ａが制御する集塵機運転台数Ｎｓと、ジェッ
トファン制御装置５Ａが制御するジェットファン運転台
数Ｎｊと、トラフィックカウンタ４ａ，４ｂからの進入
車両台数ｎL，ｎR及び車両速度ＶｔL，ＶｔRの各ディジ
タル信号を取り込み、自然風演算部１１3に演算データ
を与える。
【００２２】自然風演算部１１3は、各データから前記
（２）式及び（３）式の演算を行うことで自然風速Ｕｎ
を求め、換気制御演算部１１5に与える。換気制御演算
部１１5は、自然風速Ｕｎとその方向を考慮した換気制
御を行うことにより、ジェットファン及び集塵機の必要
運転台数を求める。
（２）式及び（３）式の演算を行うことで自然風速Ｕｎ
を求め、換気制御演算部１１5に与える。換気制御演算
部１１5は、自然風速Ｕｎとその方向を考慮した換気制
御を行うことにより、ジェットファン及び集塵機の必要
運転台数を求める。
【００２３】図２は、自然風速演算部１１3の演算フロ
ーチャートを示す。同図中、ステップＳ２における空気
密度ρの演算は、該空気密度が気象条件により変化する
ため、気圧計１２と気温計１３及び湿度計１４の各計測
値を使って補正する。
ーチャートを示す。同図中、ステップＳ２における空気
密度ρの演算は、該空気密度が気象条件により変化する
ため、気圧計１２と気温計１３及び湿度計１４の各計測
値を使って補正する。
【００２４】この補正は、次式を用いることで実現され
る。
る。
【００２５】
【数５】ρ＝Ｋ1（Ｐ−Ｋ2＊ψ＊Ｐｓ）／Ｔ Ｐ：大気圧（ｍｍＡｑ） ψ：湿度（％） Ｔ：大気温度（℃） Ｐｓ：Ｔ℃における水蒸気飽和圧力（ｍｍＡｑ） Ｋ1，Ｋ2：係数 また、ステップＳ３での交通換気力ΔＰｔの演算におい
て、トンネル進入台数ｎL，ｎR及び車両速度ＶｔL．Ｖ
ｔRは、一般にトンネル手前に設けられるトラフィック
カウンタ４ａ、４ｂからのデータであり、トンネル内を
走行中の実台数、速度とは異なる。そこで、トラフィッ
クカウンタ位置からトンネル入口までの車速が変化しな
いものとしてその間の距離ＬｔR，ＬｔLを車両速度で割
り算した時間ＬｔR／ＶｔR，ＬｔL／ＶｔLを求め、この
時間前の車両台数を現在の車両台数として使用する。
て、トンネル進入台数ｎL，ｎR及び車両速度ＶｔL．Ｖ
ｔRは、一般にトンネル手前に設けられるトラフィック
カウンタ４ａ、４ｂからのデータであり、トンネル内を
走行中の実台数、速度とは異なる。そこで、トラフィッ
クカウンタ位置からトンネル入口までの車速が変化しな
いものとしてその間の距離ＬｔR，ＬｔLを車両速度で割
り算した時間ＬｔR／ＶｔR，ＬｔL／ＶｔLを求め、この
時間前の車両台数を現在の車両台数として使用する。
【００２６】また、ステップＳ９の移動平均は、自然風
速Ｕｎは分単位で変化するものでなく、時間単位で変化
するため、求められた自然風速をその移動平均処理を使
ってその平滑化を行う。
速Ｕｎは分単位で変化するものでなく、時間単位で変化
するため、求められた自然風速をその移動平均処理を使
ってその平滑化を行う。
【００２７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、運用状
態のトンネル内の実測風速と、換気モデルを用いて求め
たトンネル内風速の差から自然風速を求め、この自然風
速とその方向で換気装置の換気能力の増減分として補正
して換気装置の運転量を調節するようにしたため、自然
風がジェットファンの噴流方向に対して順方向の場合は
ジェットファンの運転台数を減らして電力量を節減で
き、逆方向になるときはジェットファンの運転台数を増
して換気不足を無くすことができる。
態のトンネル内の実測風速と、換気モデルを用いて求め
たトンネル内風速の差から自然風速を求め、この自然風
速とその方向で換気装置の換気能力の増減分として補正
して換気装置の運転量を調節するようにしたため、自然
風がジェットファンの噴流方向に対して順方向の場合は
ジェットファンの運転台数を減らして電力量を節減で
き、逆方向になるときはジェットファンの運転台数を増
して換気不足を無くすことができる。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】実施例における自然風速演算のフローチャー
ト。
ト。
【図３】換気自動制御装置の概略図。
２ａ、２ｂ…煤煙透過率計 ３…風速計 ４ａ、４ｂ…トラフィックカウンタ ５…ジェットファン ６…集塵機 ７、１１…制御装置 １１3…自然風演算部
Claims (1)
- 【請求項１】 煤煙透過率計等から得る道路トンネルの
各計測値と現在の換気機運転量から煤煙透過率等を予測
し、この予測値に従って換気装置の運転量を増減制御す
る換気自動制御装置において、 運用状態のトンネル内の実測風速と、換気モデルを用い
て求めたトンネル内風速の差から自然風速を求める自然
風演算部と、 前記自然風速とその方向で前記換気装置の換気能力の増
減分として補正して換気装置の運転量を調節する換気制
御演算部とを備えたことを特徴とする換気自動制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27632293A JP2967679B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 換気自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27632293A JP2967679B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 換気自動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07127393A true JPH07127393A (ja) | 1995-05-16 |
| JP2967679B2 JP2967679B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=17567841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27632293A Expired - Lifetime JP2967679B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 換気自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2967679B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108442968A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-08-24 | 惠州市兴鲁节能科技有限公司 | 一种新型隧道排烟除尘系统装置 |
| CN111119972A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-05-08 | 中国安全生产科学研究院 | 地下车站站厅通风排烟系统和方法 |
| CN113464478A (zh) * | 2018-02-23 | 2021-10-01 | 大金工业株式会社 | 送风装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106014468B (zh) * | 2016-07-07 | 2018-09-14 | 长安大学 | 一种高速公路隧道双洞互补式竖/斜井通风系统 |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP27632293A patent/JP2967679B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113464478A (zh) * | 2018-02-23 | 2021-10-01 | 大金工业株式会社 | 送风装置 |
| CN108442968A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-08-24 | 惠州市兴鲁节能科技有限公司 | 一种新型隧道排烟除尘系统装置 |
| CN108442968B (zh) * | 2018-05-25 | 2023-12-22 | 广东矿发节能环保科技有限公司 | 一种隧道排烟除尘系统装置 |
| CN111119972A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-05-08 | 中国安全生产科学研究院 | 地下车站站厅通风排烟系统和方法 |
| CN111119972B (zh) * | 2020-02-28 | 2021-07-13 | 中国安全生产科学研究院 | 地下车站站厅通风排烟系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2967679B2 (ja) | 1999-10-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990721 |