JPH09221998A - 道路トンネル換気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分岐点及び合流点を有するトンネル内の換気
状態に関する予測演算の精度を向上させ、換気設備の適
確な運用を可能にする。 【解決手段】 交通量演算装置ａはセクション１に流入
する交通量を計測器ＴＣ１のデータに基いて演算し、本
坑入側風速演算装置ｄはセクション１へ流入する風速を
仮定する。演算装置１は、これらの情報に基き、セクシ
ョン１内の風速分布及び圧力分布を演算する。同様に、
交通量演算装置ｂはサブセクション１から流出する交通
量を演算し、風量分岐比演算装置ｅは分岐点におけるト
ンネル内風量の分岐比を仮定する。また、分岐点静圧差
演算装置ｇは、この風量分岐比に基き、分岐点における
圧力段差を演算する。演算装置１Ａは、これらの情報に
基き、サブセクション１内の風速分布及び圧力分布を演
算する。以下同様にして、トンネル出口である坑口ｂの
風速及び圧力分布が演算装置３の演算結果として出力さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分岐点及び合流点
を有する道路トンネルの換気制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】道路トンネルには、その規模に応じて送
風機、排風機を使用し送気・排気両用のトンネルダクト
により換気を行う換気設備あるいはジェットファンなど
の換気設備が設置されている。これらの換気設備を必要
に応じて運転することによりトンネル内の汚染物質（煤
煙、一酸化炭素など）の濃度が許容レベル以下に維持さ
れる。この道路トンネル内の汚染物質の濃度は、トンネ
ル内で空間的な分布を持っており、汚染物質の濃度が最
も高くなる地点の濃度が許容レベル以下になるように換
気機の運転風量を制御する必要がある。また、道路トン
ネル内の風速も、空間的な分布を持っており、風速が最
も高くなる地点の風速が許容レベル以下になるように送
風機と排風機の風量を調整する必要がある。そして、ト
ンネル内の換気状態を制御するにあたっては、トンネル
内の圧力バランスを考慮しながら風速分布を演算し、そ
の結果をもとに煤煙濃度分布、一酸化炭素濃度分布を予
測演算するという手法がとられて来た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の自動車用の道路
トンネルは、トンネル入口から出口までの間に分岐・合
流の無い形態が一般的であり、このようなトンネルにつ
いては、上記の手法による換気制御で格別の問題は生じ
なかった。しかし、近時は、大都市圏において地下空間
を有効に利用するため、トンネルの途中に分岐点あるい
は合流点の存在するトンネルが注目され始めており、こ
のようなトンネルについてまで、上記した従来の手法を
そのまま適用したのでは、有効な換気制御を行うことは
不可能であった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、分岐点及び合流点を有するトンネル内の換気状態
に関する予測演算の精度を向上させ、換気設備の適確な
運用を可能にする道路トンネル換気制御装置を提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、本坑、分岐坑、
及び合流坑により構成され、これら坑内の側方に、多数
の送風孔及び排気孔を有するトンネルダクトが設置され
ている一方通行の道路トンネルにおいて、前記本坑への
流入交通量、前記分岐坑への流出交通量、及び前記合流
坑からの流入交通量をそれぞれ予測する第１、第２、及
び第３の交通量演算装置と、前記本坑へ流入する風速の
演算を行う本坑入側風速演算装置と、前記本坑を流れる
風量と前記分岐坑を流れる風量との比率を演算する風量
分岐比演算装置と、前記本坑を流れる風量と前記合流坑
を流れる風量との比率を演算する風量合流比演算装置
と、前記分岐坑の分岐点近傍個所の静圧差を演算する分
岐点静圧差演算装置と、前記合流坑の合流点近傍個所の
静圧差を演算する合流点静圧差演算装置と、所定数のセ
クションに区分けされた前記トンネルの各セクション毎
の風速分布を演算する坑内風速分布演算装置と、所定数
のセクションに区分けされた前記トンネルの各セクショ
ン毎の圧力分布を演算する坑内圧力分布演算装置と、を
備えたことを特徴とするものである。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記第１、第２、及び第３の交通量演算装
置の演算結果並びに前記各セクション毎に設けられた坑
内風速分布演算装置の演算結果に基いて、各セクション
毎の煤煙濃度分布を演算する坑内煤煙濃度分布演算装
置、を備えたことを特徴とするものである。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記第１、第２、及び第３の交通量演算装
置の演算結果並びに前記各セクション毎に設けられた坑
内風速分布演算装置の演算結果に基いて、各セクション
毎の一酸化炭素濃度分布を演算する坑内一酸化炭素濃度
分布演算装置、を備えたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明において、前記トンネル内の最大
風速が所定の許容レベルを超えないように、前記トンネ
ルダクトの送風機風量及び排風機風量を修正する換気機
風量修正装置、を備えたことを特徴とするものである。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明において、前記トンネル内の最大
風速が所定の許容レベルを超えないように、ジェットフ
ァン運転台数の修正を行うジェットファン運転台数修正
装置、を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記各セクション毎の煤煙濃度が所定の許
容レベルを超えないように、前記トンネルダクトの送風
機風量及び排風機風量を修正する換気機風量修正装置、
を備えたことを特徴とするものである。

【００１１】請求項７記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記各セクション毎の一酸化炭素濃度が所
定の許容レベルを超えないように、前記トンネルダクト
の送風機風量及び排風機風量を修正する換気機風量修正
装置、を備えたことを特徴とするものである。

【００１２】請求項８記載の発明は、請求項１記載の発
明において、トンネル内のいずれかの地点で火災が発生
した場合に、この火災発生地点の上流側に存在する車両
に対する保護のため、火災発生地点近傍の風速を所定値
以上に維持するように、前記トンネルダクトの送風機風
量及び排風機風量を修正する換気機風量修正装置、を備
えたことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、本発明の第１の実施形態で
用いる手法について説明する。トンネル内に分岐合流点
を有するトンネルの換気状態を予測するにはトンネル内
の風速分布を如何にして求めるかが問題となる。例え
ば、図９のように内部に分岐点、合流点を各１箇所ずつ
有するトンネルを考える。このようなトンネルのトンネ
ル内風速分布を求めるために、図１２に示すような、
，，の３種類の収束ループを設けている。

【００１４】まず、図９のトンネル内風速分布を求める
には、坑口ａから流入する風速（本坑入側風速）が必要
となる。そこで、本発明では、この本坑入側風速に関し
ては収束演算によって求めている。具体的には、下記
のような収束演算ループを設けている。

【００１５】 本坑入側風速を仮定し、坑口ａから坑
口ｂに向かって順次トンネル内風速分布を演算してい
く。このように風速分布を演算していくことにより、ト
ンネル内の圧力バランス式から坑口ｂの圧力（本坑出側
圧力）が求まる。この本坑出側圧力が坑口ｂの外気圧と
一致していなければ、本坑入側風速の仮定値を修正し、
再度同様の演算を行なって本坑出側圧力を演算する。こ
のような演算を繰り返し行い、最終的に本坑出側圧力が
坑口ｂの外気圧に収束したならば演算を終了する。

【００１６】上記のように、本坑入側風速の収束演算を
行う装置が本坑入側風速演算装置である。そして、本坑
入側風速を仮定したとき、坑口ａから坑口ｂに向かって
順次トンネル内風速分布を演算していく装置が坑内風速
分布演算装置である。

【００１７】また、坑口ａから坑口ｂに向かって順次ト
ンネル内風速分布を演算していく過程では分岐点および
合流点においてトンネル内風量がどのような比率で分岐
あるいは合流するのかについて求める必要がある。この
風量の分岐・合流に関する比率を求める際にも収束演算
が必要となる。そこで、本発明では、下記，で示さ
れる収束演算ループを設けている。

【００１８】 坑口ａから分岐点に向かって圧力分布
を演算していったときの分岐点における圧力と、坑口ｃ
から分岐点に向かって圧力分布を演算していったときの
分岐点における圧力とが等しくなるように、分岐点にお
けるトンネル内風量の分岐比の仮定値を逐次修正してい
く収束演算ループ

【００１９】 坑口ａから合流点に向かって圧力分布
を演算していったときの合流点における圧力と、坑口ｄ
から合流点に向かって圧力分布を演算していったときの
合流点における圧力とが等しくなるように、合流点にお
けるトンネル内風量の合流比の仮定値を逐次修正してい
く収束演算ループ

【００２０】ただし、合流点及び分岐点の近傍における
圧力分布は、一般的には図１０（ａ），（ｂ）で示すよ
うな段差を有する。したがって、上記，の収束演算
ループに記された分岐点の圧力及び合流点の圧力とは、
図１０（ａ），（ｂ）の基準ポイントに相当する圧力を
意味するものとする。

【００２１】このようにして、分岐点におけるトンネル
内風量の分岐比を上記の収束演算ループにより求める
装置が風量分岐比演算装置であり、合流点におけるトン
ネル内風量の合流比を上記の収束演算ループにより求
める装置が風量合流比演算装置である。また、図１０に
示された分岐点における圧力段差（静圧差と称する。）
ΔＰｄ１，ΔＰｄ２を演算する装置が分岐点静圧差演算
装置であり、合流点における圧力段差ΔＰｃ１，ΔＰｃ
２を演算する装置が合流点静圧差演算装置である。

【００２２】そして、坑内圧力分布演算装置では、上記
収束演算ループ，，において必要となるトンネル
内の圧力分布の演算を行い、各交通量演算装置では、ト
ンネル内の圧力、風速、汚染濃度に影響を与える交通量
の予測演算を行う。

【００２３】次に、本発明の第１の実施形態をより具体
的に説明する。図１は第１の実施形態に係る演算装置２
１の構成を示すブロック図である。対象トンネルとして
は、図１１に示すように、分岐点及び合流点を各々１箇
所ずつ有するような一方通行トンネルを考える。換気設
備としては、図１１に示すように、トンネルダクトに設
けた多数の送風孔及び排気孔（図の矢印に相当する個
所）により送気・排気を行なうものを考える。なお、送
気・排気を行う際の送風量及び排風量は可変とし、ま
た、通常の換気方向は、図１１のセクション１からセク
ション３へ向かう方向とする。

【００２４】交通量計測器ＴＣ１は、図１１のセクショ
ン１へ流入する大型車交通量、小型車交通量および車速
を計測する。交通量計測器ＴＣ２は、図１１のサブセク
ション１から流出する大型車交通量、小型車交通量およ
び車速を計測する。交通量計測器ＴＣ３は、図１１のサ
ブセクション２から流入する大型車交通量、小型車交通
量および車速を計測する。

【００２５】交通量演算装置ａは、交通量計測器ＴＣ１
のデータをもとに図１１のセクション１へ流入する大型
車交通量、小型車交通量および車速を予測する。予測方
法については、本発明の対象外であるため、説明を省略
するが、例えば、過去１ケ月の交通量計測器ＴＣ１のデ
ータをもとに、１日（２４時間）の大型車交通量、小型
車交通量および車速の時系列的推移パターンを作成し、
予測したい時間帯のデータを該パターンから抽出するな
どの方法が公知となっている。同様にして、交通量演算
装置ｂは、交通量計測器ＴＣ２のデータをもとに図１１
のサブセクション１から流出する大型車交通量、小型車
交通量および車速を予測し、交通量演算装置ｃは、交通
量計測器ＴＣ３のデータをもとに図１１のサブセクショ
ン２から流入する大型車交通量、小型車交通量および車
速を予測する。

【００２６】セクション１演算装置１，サブセクション
１演算装置１Ａ，セクション２演算装置２，サブセクシ
ョン２演算装置２Ａ，セクション３演算装置３は各々図
１１のセクション１，サブセクション１，セクション
２，サブセクション２，セクション３の各坑内の換気状
態の演算を行う。

【００２７】セクション１坑内風速分布演算装置ｉ１，
サブセクション１坑内風速分布演算装置ｉ１Ａ，セクシ
ョン２坑内風速分布演算装置ｉ２，サブセクション２坑
内風速分布演算装置ｉ２Ａ，セクション３坑内風速分布
演算装置ｉ３は各々図１１のセクション１，サブセクシ
ョン１，セクション２，サブセクション２，セクション
３の各坑内の風速分布の演算を行う。

【００２８】セクション１坑内圧力分布演算装置ｊ１，
サブセクション１坑内圧力分布演算装置ｊ１Ａ，セクシ
ョン２坑内圧力分布演算装置ｊ２，サブセクション２坑
内圧力分布演算装置ｊ２Ａ，セクション３坑内圧力分布
演算装置ｊ３は各々図１１のセクション１，サブセクシ
ョン１，セクション２，サブセクション２，セクション
３の各坑内の圧力分布の演算を行う。

【００２９】そして、本坑入側風速演算装置ｄは、図１
１のセクション１へ流入する風速を収束演算する装置で
あり、風量分岐比演算装置ｅは、分岐点における風量の
分岐比を収束演算する装置であり、風量合流比演算装置
ｆは、合流点における風量の合流比を収束演算する装置
であり、分岐点静圧差演算装置ｇは、図１０（ａ）の分
岐点における圧力段差（静圧差）を演算する装置であ
り、合流点静圧差演算装置ｈは、図１０（ｂ）の合流点
における圧力段差（静圧差）を演算する装置である。

【００３０】次に、図１の動作につき説明する。まず、
セクション１演算装置１においては、交通量演算装置ａ
の演算結果として得られるセクション１へ流入する大型
車交通量、小型車交通量および車速を用いて、セクショ
ン１内の換気状態を演算する。換気状態としては、セク
ション１坑内風速分布演算装置ｉ１により風速分布を、
セクション１坑内圧力分布演算装置ｊ１により圧力分布
を演算する。

【００３１】本坑入側風速演算装置ｄでは、セクション
１へ流入する風速（風速分布を演算する際の境界条件と
して必要となる。）を仮定し、セクション１坑内風速分
布演算装置ｉ１に送る。セクション１坑内風速分布演算
装置ｉ１では、セクション１へ流入する風速を出発点と
して、図１１の坑口ａから分岐点に向かって風速分布を
演算する。風速分布は、 （地点ｘにおける風速） ＝ （地点ｘ−Δｘにおける風速） ＋（地点ｘ−Δｘ〜地点ｘ間の送風量）／（トンネル断面積） −（地点ｘ−Δｘ〜地点ｘ間の排風量）／（トンネル断面積） ……(1) にしたがって演算すればよい。

【００３２】セクション１内の風速分布が求められる
と、セクション１内の圧力分布の演算が可能となる。セ
クション１坑内圧力分布演算装置ｊ１では、図１１の坑
口ａの外気圧を出発点として、坑口ａから分岐点に向か
って圧力分布を演算する。圧力分布は、 （地点ｘにおける圧力） ＝ （地点ｘ−Δｘにおける圧力） ＋（地点ｘ−Δｘ〜地点ｘ間の機械換気力による昇圧増加分） ＋（地点ｘ−Δｘ〜地点ｘ間の交通換気力による昇圧増加分） −（地点ｘ−Δｘ〜地点ｘ間の管内摩擦損失等の圧力損失分） ……(2) にしたがって演算すればよい。

【００３３】セクション１演算装置１の演算処理が終了
すると、この結果を受けて、次にサブセクション１演算
装置１Ａの演算処理が行われる。サブセクション１演算
装置１Ａにおいては、交通量演算装置ｂの演算結果とし
て得られるサブセクション１から流出する大型車交通
量、小型車交通量および車速を用いて、サブセクション
１内の換気状態を演算する。換気状態としては、サブセ
クション１坑内風速分布演算装置ｉ１Ａにより風速分布
を、サブセクション１坑内圧力分布演算装置ｊ１Ａによ
り圧力分布を演算する。

【００３４】風量分岐比演算装置ｅでは、分岐点におけ
るトンネル内風量の分岐比を仮定し、サブセクション１
坑内風速分布演算装置ｉ１Ａに送る。分岐点におけるト
ンネル内風量の分岐比が仮定されると、サブセクション
１へ流入する風速が定まるため、サブセクション１坑内
風速分布演算装置ｉ１Ａでは、サブセクション１へ流入
する風速を出発点として、図１１の分岐点から坑口ｃに
向かって風速分布を前述の(1) 式と同様にして演算す
る。サブセクション１内の風速分布が求められると、サ
ブセクション１内の圧力分布の演算が可能となる。サブ
セクション１坑内圧力分布演算装置ｊ１Ａでは、図１１
の坑口ｃの外気圧を出発点として、坑口ｃから分岐点に
向かって圧力分布を前述の(2) 式と同様にして演算す
る。このとき、前述のセクション１坑内圧力分布演算装
置ｊ１によって求めた分岐点の圧力とサブセクション１
坑内圧力分布演算装置ｊ１Ａによって求めた分岐点の圧
力とを風量分岐比演算装置ｅにおいて比較し（図１０
（ａ）の基準ポイントに相当する位置の圧力を比較
し）、もし両者の差が許容誤差以上であった場合には、
再度、分岐点におけるトンネル内風量の分岐比を仮定し
直して、サブセクション１坑内風速分布演算装置ｉ１Ａ
内の演算を繰り返し行う。なお、分岐点静圧差演算装置
ｇでは、分岐点におけるトンネル内風量および風量分岐
比をもとに図１０（ａ）の分岐点における圧力段差（静
圧差）を演算し、サブセクション１坑内圧力分布演算装
置ｊ１Ａに送っている。この圧力段差（静圧差）の演算
式は実験式を用いる。

【００３５】サブセクション１演算装置１Ａの演算処理
が終了すると、この結果を受けて、次にセクション２演
算装置２の演算処理が行われる。セクション２演算装置
２では、セクション２の大型車交通量、小型車交通量お
よび車速を用いて、セクション２内の換気状態を演算す
る。換気状態としては、セクション２坑内風速分布演算
装置ｉ２により風速分布を、セクション２坑内圧力分布
演算装置ｊ２により圧力分布を演算する。

【００３６】以下同様にしてい、サブセクション２演算
装置２Ａ，セクション３演算装置３の演算が順次行わ
れ、セクション３演算装置３の結果として得られる図１
１の坑口ｂに相当する圧力と坑口ｂの外気圧との比較を
本坑入側風速演算装置ｄにおいて行い、両者の誤差が許
容誤差以上であった場合には、セクション１へ流入する
風速を再度仮定し直し、セクション１から再度演算を繰
り返す。このような繰り返し演算により、トンネル内風
速分布が演算される。

【００３７】図２は、本発明の第２の実施形態の構成を
示すブロック図である。本実施形態では、図１全体の構
成に相当する演算装置２１の他に、内部に煤煙発生量演
算装置ｋＶＩを含む坑内煤煙濃度分布演算装置ｋを備え
ている。

【００３８】図２において、演算装置２１により図１の
場合と同様に演算された交通量データ２３（大型車交通
量、小型車交通量に関するデータ）をもとに、煤煙発生
量演算装置ｋＶＩがトンネル内の煤煙発生量を演算す
る。煤煙発生量演算に当たっては、実験データあるいは
統計データとして得られている通行車両の煤煙発生量デ
ータを用いればよい。この煤煙発生量の演算結果と演算
装置２１の演算結果として得られるトンネル内風速分布
２２をもとに、坑内煤煙濃度分布演算装置ｋにおいてト
ンネル内の空間的な煤煙濃度分布２４が演算される。

【００３９】図３は、本発明の第３の実施形態の構成を
示すブロック図である。本実施形態は、演算装置２１と
坑内一酸化炭素濃度分布演算装置ｍとから構成される。
坑内一酸化炭素濃度分布演算装置ｍの内部には一酸化炭
素発生量演算装置ｍＣＯを含んでいる。

【００４０】図３において、演算装置２１にて演算され
る交通量データ２３（大型車交通量、小型車交通量に関
するデータ）をもとに、一酸化炭素発生量演算装置ｍＣ
Ｏがトンネル内の一酸化炭素発生量を演算する。一酸化
炭素発生量演算に当たっては、実験データあるいは統計
データとして得られている通行車両の一酸化炭素発生量
データを用いればよい。この一酸化炭素発生量の演算結
果と演算装置２１の演算結果として得られるトンネル内
風速分布２２をもとに、坑内一酸化炭素濃度分布演算装
置ｍにおいてトンネル内の空間的な一酸化炭素濃度分布
２５が演算される。

【００４１】図４は、本発明の第４の実施形態の構成を
示すブロック図である。本実施形態は、演算装置２１と
換気機風量修正装置ｐとから構成される。換気機風量修
正装置ｐの内部には、最大風速チェック演算装置２６と
修正風量演算装置２７とが含まれている。図４では、演
算装置２１がトンネル内風速分布予測演算装置として機
能し、坑内の最大風速を演算して該最大風速が許容レベ
ル以下となるように、送風量及び排風量の設定値（指令
値）の修正演算を行うようになっている。

【００４２】すなわち、図４において、演算装置２１で
は、送風量基準値Ｑｂ０及び排風量基準値Ｑｅ０をもと
にトンネル内風速分布２２を演算する。このトンネル内
風速分布からトンネル内風速の最大値を抽出するのが最
大風速チェック演算装置２６である。そして、抽出され
たトンネル内の最大風速を許容範囲内におさめるための
修正風量を演算するのが修正風量演算装置２７である。
修正風量演算装置２７で演算された送風量の修正量ΔＱ
ｂおよび排風量の修正量ΔＱｅは演算装置２１に送ら
れ、修正後の風量値に基づき、再度、トンネル内風速分
布２２が演算される。このようにして、トンネル内風速
の最大値が許容範囲内におさまるまで、送風量の修正量
ΔＱｂおよび排風量の修正量ΔＱｅの演算が繰り返され
る。そして、最終的に求められた送風量及び排風量が送
風量設定値（指令値）Ｑｂref 及び排風量設定値（指令
値）Ｑｅref として出力される。

【００４３】図５は、本発明の第５の実施形態の構成を
示すブロック図である。本実施形態は、演算装置２１と
ジェットファン運転台数修正装置ｑとから構成される。
ジェットファン運転台数修正装置ｑの内部には、最大風
速チェック演算装置２６と修正ジェットファン台数演算
装置２８とが含まれている。図５の場合も図４と同様
に、演算装置２１がトンネル内風速分布予測演算装置と
して機能し、坑内の最大風速を演算して該最大風速が許
容レベル以下となるようにジェットファン運転台数につ
いての設定値（指令値）の修正演算を行うようになって
いる。

【００４４】すなわち、図５において、演算装置２１で
は、ジェットファン運転台数基準値ＪＦ０をもとにトン
ネル内風速分布２２を演算する。このトンネル内風速分
布からトンネル内風速の最大値を抽出するのが最大風速
チェック演算装置２６である。そして、抽出されたトン
ネル内の最大風速を許容範囲内におさめるためのジェッ
トファン運転台数の修正値を演算するのが修正ジェット
ファン台数演算装置２８である。修正ジェットファン台
数演算装置２８で演算されたジェットファン運転台数の
修正量ΔＪＦは演算装置２１に送られ、修正後のジェッ
トファン運転台数値に基づき、再度、トンネル内風速分
布２２が演算される。このようにして、トンネル内風速
の最大値が許容範囲内におさまるまで、ジェットファン
運転台数の修正量ΔＪＦの演算が繰り返される。そし
て、最終的に求められたジェットファン運転台数がジェ
ットファン運転台数設定値（指令値）ＪＦref として出
力される。

【００４５】図６は、本発明の第６の実施形態の構成を
示すブロック図である。本実施形態は、図２全体の構成
に相当する演算装置ｒと、換気機風量修正装置ｔと、ト
ンネル内の煙霧透過率を計測するＶＩ（Visibility）計
であるＶＩ１〜ＶＩｎとから構成されており、煤煙濃度
フィードバック制御装置としての機能を有するものであ
る。なお、ＶＩとは、トンネル内の空気の透明度を０％
〜１００％の値にて表す指標である。そして、０％は煤
煙濃度が無限大（トンネル内空気が真っ黒）の状態を表
わし、１００％は煤煙濃度がゼロの状態を表わしてい
る。

【００４６】図６において、換気風量修正装置ｔでは、
各制御タイミングにおいてトンネル内の代表的な位置に
設置されたＶＩ計（ＶＩ１〜ＶＩｎ）の出力であるＶＩ
(1)〜ＶＩ(n) を取り込む。そして、これらの出力を許
容レベル以上に維持するための送風量指令値Ｑｂref 及
び排風量指令値Ｑｅref を設定している。この設定を行
うために、現状の送風量Ｑｂ及び排風量Ｑｅに対する修
正量ΔＱｂ，ΔＱｅの適正値を選択している。修正量Δ
Ｑｂ，ΔＱｅの適正値を選択するためには、送風量修正
及び排風量修正が煤煙濃度分布に与える影響を予測演算
し、その予測演算結果を用いて適正な修正量を選択する
必要がある。

【００４７】図２全体の構成に相当する演算装置ｒで
は、現状の送風量Ｑｂ及び排風量Ｑｅに対するトンネル
内煤煙濃度分布と、送風量Ｑｂ＋ΔＱｂ、排風量Ｑｅ＋
ΔＱｅに対するトンネル内煤煙濃度分布が演算され、Ｖ
Ｉ計設置位置に対応するＶＩ値の変化量の予測値ΔＶＩ
(1) 〜ΔＶＩ(n) が換気機風量修正装置ｔに送られる。
換気機風量修正装置ｔでは、現状のＶＩ計出力であるＶ
Ｉ(1) 〜ＶＩ(n) にＶＩ値の変化量の予測値ΔＶＩ(1)
〜ΔＶＩ(n) を加算した値、すなわち、 ＶＩ(1) ＋ΔＶＩ(1) ： ： ＶＩ(n) ＋ΔＶＩ(n) をチェックする。ＶＩ(1) ＋ΔＶＩ(1) 〜ＶＩ(n) ＋Δ
ＶＩ(n) の中の最小値（空気の透明度が最悪な地点のＶ
Ｉ値）が、「目標レベル〜目標レベル＋ε」の範囲（ε
は微小値）に入っていれば、送風量の指令値Ｑｂref 及
び排風量の指令値Ｑｅref として、 Ｑｂref ＝Ｑｂ＋ΔＱｂ Ｑｅref ＝Ｑｅ＋ΔＱｅ を出力する。「目標レベル〜目標レベル＋ε」の範囲に
入っていないときは、ΔＱｂ，ΔＱｅを変更し、再度、
演算装置ｒによりΔＶＩ(1) 〜ΔＶＩ(n) の演算を行
い、上記チェックを繰り返す（これを「目標レベル〜目
標レベル＋ε」の範囲に入るまで繰り返す。）。

【００４８】図７は、本発明の第７の実施形態の構成を
示すブロック図である。本実施形態は、図３全体の構成
に相当する演算装置ｕと換気機風量修正装置ｗとトンネ
ル内の一酸化炭素濃度を計測するＣＯ計であるＣＯ１〜
ＣＯｋとから構成されており、一酸化炭素濃度フィード
バック制御装置としての機能を有するものである。

【００４９】図７において、換気風量修正装置ｗでは、
各制御タイミングにおいてトンネル内の代表的な位置に
設置されたＣＯ計（ＣＯ１〜ＣＯｋ）の出力であるＣＯ
(1)〜ＣＯ(k) を取り込む。そして、これらの出力を許
容レベル以下に維持するための送風量指令値Ｑｂref 及
び排風量指令値Ｑｅref を設定している。この設定を行
うために、現状の送風量Ｑｂ及び排風量Ｑｅに対する修
正量ΔＱｂ，ΔＱｅの適正値を選択している。修正量Δ
Ｑｂ，ΔＱｅの適正値を選択するためには、送風量修正
及び排風量修正が一酸化炭素濃度分布に与える影響を予
測演算し、その予測演算結果を用いて適正な修正量を選
択する必要がある。

【００５０】図３全体の構成に相当する演算装置ｕで
は、現状の送風量Ｑｂ及び排風量Ｑｅに対するトンネル
内一酸化炭素濃度分布と、送風量Ｑｂ＋ΔＱｂ、排風量
Ｑｅ＋ΔＱｅに対するトンネル内一酸化炭素濃度分布が
演算され、ＣＯ計設置位置に対応する一酸化炭素濃度の
変化量の予測値ΔＣＯ(1) 〜ΔＣＯ(k) が換気機風量修
正装置ｗに送られる。換気機風量修正装置ｗでは、現状
のＣＯ計出力であるＣＯ(1) 〜ＣＯ(k) に一酸化炭素濃
度の変化量の予測値ΔＣＯ(1) 〜ΔＣＯ(k) を加算した
値、すなわち、 ＣＯ(1) ＋ΔＣＯ(1) ： ： ＣＯ(k) ＋ΔＣＯ(k) をチェックする。ＣＯ(1) ＋ΔＣＯ(1) 〜ＣＯ(k) ＋Δ
ＣＯ(k) の中の最大値（一酸化炭素濃度が最悪な地点の
ＣＯ値）が、「目標レベル〜目標レベル−ε」の範囲に
入っていれば、送風量の指令値Ｑｂref 及び排風量の指
令値Ｑｅref として、 Ｑｂref ＝Ｑｂ＋ΔＱｂ Ｑｅref ＝Ｑｅ＋ΔＱｅ を出力する。「目標レベル〜目標レベル−ε」の範囲に
入っていないときは、ΔＱｂ，ΔＱｅを変更し、再度、
演算装置ｕによりΔＣＯ(1) 〜ΔＣＯ(k) の演算を行
い、上記チェックを繰り返す（これを「目標レベル〜目
標レベル−ε」の範囲に入るまで繰り返す。）。

【００５１】なお、ＶＩ値と一酸化炭素濃度の両者を管
理する必要があるため、実際には、図６及び図７の双方
の機能を有する装置が用いられることになると考えられ
る。この場合には、図６の構成において決定された送風
量の指令値Ｑｂref 及び排風量の指令値Ｑｅref と、図
７の構成において決定された送風量の指令値Ｑｂref及
び排風量の指令値Ｑｅref のうち大きい方を採用すれば
よい。

【００５２】図８は、本発明の第８の実施形態の構成を
示すブロック図である。本実施形態は、演算装置２１と
換気機風量修正装置ｚとトンネル内の風速を計測する風
速計であるＷＳ１〜ＷＳｍとから構成されており、火災
発生時に火災発生地点の風速を車両通行方向に一定速度
で流し、火災発生地点に向かう走行車両が火災に巻き込
まれることを回避させる機能を有するものである。

【００５３】図８において、換気風量修正装置ｚでは、
各制御タイミングにおいてトンネル内の代表的な位置に
設置されたＷＳ計（ＷＳ１〜ＷＳｍ）の出力であるＶｒ
(1)〜Ｖｒ(m) を取り込む。そして、これらの出力を目
標値に維持するための送風量指令値Ｑｂref 及び排風量
指令値Ｑｅref を設定している。この設定を行うため
に、現状の送風量Ｑｂ及び排風量Ｑｅに対する修正量Δ
Ｑｂ，ΔＱｅの適正値を選択している。修正量ΔＱｂ，
ΔＱｅの適正値を選択するためには、送風量修正及び排
風量修正がトンネル内風速分布に与える影響を予測演算
し、その予測演算結果を用いて適正な修正量を選択する
必要がある。

【００５４】演算装置２１では、現状の送風量Ｑｂ、排
風量Ｑｅに対するトンネル内風速分布と、送風量Ｑｂ＋
ΔＱｂ、排風量Ｑｅ＋ΔＱｅに対するトンネル内風速分
布が演算され、ＷＳ計設置位置に相当する風速値の変化
量の予測値ΔＶｒ(1) 〜ΔＶｒ(m) が換気機風量修正装
置ｚに送られる。換気機風量修正装置ｚでは、現状のＷ
Ｓ計出力であるＶｒ(1) 〜Ｖｒ(m) に風速値の変化量の
予測値ΔＶｒ(1) 〜ΔＶｒ(m) を加算した値、すなわ
ち、 Ｖｒ(1) ＋ΔＶｒ(1) ： ： Ｖｒ(m) ＋ΔＶｒ(m) をチェックする。Ｖｒ(1) ＋ΔＶｒ(1) 〜Ｖｒ(m) ＋Δ
Ｖｒ(m) の中の火災発生地点近傍の風速が、「目標レベ
ル±ε」の範囲に入っていれば、送風量の指令値Ｑｂre
f 、排風量の指令値Ｑｅref として、 Ｑｂref ＋Ｑｂ＋ΔＱｂ Ｑｅref ＝Ｑｅ＋ΔＱｅ を出力する。「目標レベル±ε」の範囲に入っていない
ときは、ΔＱｂ，ΔＱｅを変更し、再度、演算装置ｒに
よりΔＶＩ(1) 〜ΔＶＩ(n) を行い、上記チェックを繰
り返す（これを「目標レベル±ε」の範囲に入るまで繰
り返す。）。つまり、火災発生時に、トンネル内風速計
により計測された火災発生地点近傍の風速を一定値以上
に維持するために必要な送風量・排風量の修正量を演算
している。

【００５５】上述した各実施形態では、トンネル内に分
岐点及び合流点が各１個所ずつ存在する例について記述
しているが（特に図１乃至図３）、分岐点及び合流点の
数が変化しても、セクション及びサブセクションの数を
変更することにより、同様の演算を行うことが可能であ
る。また、図１乃至図８の構成を、種々の条件に応じ
て、適宜組合わせて採用することも可能である。なお、
図１乃至図８に示した第１乃至第８の実施形態の各効果
を次の通り説明しておく。

【００５６】第１の実施形態は、トンネル内の分岐・合
流を考慮してトンネル内の風速分布を演算するように構
成されている。したがって、トンネル内に分岐・合流を
有する複雑なトンネルに対して、本坑への流入交通量、
分岐坑への流出交通量、合流坑からの流入交通量、換気
機風量などの各データに応じて、トンネル内の換気状態
を予測するための基礎となるトンネル内風速分布を予測
演算することができる。

【００５７】第２の実施形態は、トンネル内の分岐・合
流を考慮したトンネル内風速分布に基づき、トンネル内
の煤煙濃度分布を演算している。したがって、トンネル
内に分岐・合流を有する複雑なトンネルに対して、本坑
への流入交通量、分岐坑への流出交通量、合流坑からの
流入交通量、換気機風量などの各データに応じて、トン
ネル内の煤煙濃度分布を予測演算することができる。

【００５８】第３の実施形態は、トンネル内の分岐・合
流を考慮したトンネル内風速分布に基づき、トンネル内
の一酸化炭素濃度分布を演算している。したがって、ト
ンネル内に分岐・合流を有する複雑なトンネルに対し
て、本坑への流入交通量、分岐坑への流出交通量、合流
坑からの流入交通量、換気機風量などの各データに応じ
て、トンネル内の一酸化炭素濃度分布を予測演算するこ
とができる。

【００５９】第４の実施形態は、トンネル内の分岐・合
流を考慮したトンネル内風速分布に基づき、トンネル内
の風速値が過大となりすぎていないかチェックを行って
いる。したがって、トンネル内に分岐・合流を有する複
雑なトンネルに対して、本坑への流入交通量、分岐坑へ
の流出交通量、合流坑からの流入交通量などの各データ
に応じて、トンネル内の風速を適正値以下に抑制するた
めの送風機風量及び排風機風量を設定できる効果を有す
る。

【００６０】第５の実施形態は、トンネル内の分岐・合
流を考慮したトンネル内風速分布に基づき、トンネル内
の風速値が過大となりすぎていないかチェックを行って
いる。したがって、トンネル内に分岐・合流を有する複
雑なトンネルに対して、本坑への流入交通量、分岐坑へ
の流出交通量、合流坑からの流入交通量などの各データ
に応じて、トンネル内の風速を適正値以下に抑制するた
めのジェットファン運転台数を設定できる効果を有す
る。

【００６１】第６の実施形態は、トンネル内複数個所の
煤煙濃度を計測すると共に、分岐・合流を有するトンネ
ルにおいて換気機風量を変更した際のトンネル内煤煙濃
度分布に与える影響を予測演算するように構成されてい
る。したがって、トンネル内に分岐・合流を有する複雑
なトンネルに対して、煤煙濃度を適正レベルに維持する
ための換気機風量をダイナミックに制御できる効果を有
する。

【００６２】第７の実施形態は、トンネル内複数個所の
一酸化炭素濃度を計測すると共に、分岐・合流を有する
トンネルにおいて換気機風量を変更した際のトンネル内
一酸化炭素濃度分布に与える影響を予測演算するように
構成されている。したがって、トンネル内に分岐・合流
を有する複雑なトンネルに対して、一酸化炭素濃度を適
正レベルに維持するための換気機風量をダイナミックに
制御できる効果を有する。

【００６３】第８の実施形態は、トンネル内複数個所の
風速を計測すると共に、分岐・合流を有するトンネルに
おいて換気機風量を変更した際のトンネル内風速分布に
与える影響を予測演算するように構成されている。した
がって、トンネル内に分岐・合流を有する複雑なトンネ
ルに対して、火災発生地点の風速を適正レベルに維持す
るための換気機風量をダイナミックに制御できる効果を
有する。

【００６４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、分岐点
及び合流点を有するトンネル内の換気状態に関する予測
演算の精度を向上させ、換気設備の適確な運用を可能に
する道路トンネル換気制御装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図３】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図４】本発明の第４の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図５】本発明の第５の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図６】本発明の第６の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図７】本発明の第７の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図８】本発明の第８の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図９】各実施形態の適用対象となるトンネルの概略構
成図。

【図１０】トンネルの分岐点及び合流点付近における圧
力分布を示す特性。

【図１１】図９のトンネルの換気状態を示す説明図。

【図１２】トンネル内風速分布を求める手順を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

ＴＣ１〜ＴＣ３ 交通量計測器 ａ，ｂ，ｃ 交通量演算装置 ｄ 本坑入側風速演算装置 ｅ 風量分岐比演算装置 ｆ 風量合流比演算装置 ｇ 分岐点静圧差演算装置 ｈ 合流点静圧差演算装置 ｉ１，ｉ１Ａ，ｉ２，ｉ２Ａ，ｉ３ 坑内風速分布演算
装置 ｊ１，ｊ１Ａ，ｊ２，ｊ２Ａ，ｊ３ 坑内圧力分布演算
装置 ｋ 坑内煤煙濃度分布演算装置 ｍ 坑内一酸化炭素濃度分布演算装置 ｐ，ｗ，ｔ，ｚ 換気機風量修正装置 ｑ ジェットファン運転台数修正装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/048 0360−3Ｈ Ｇ０５Ｂ 23/02 Ｒ 23/02 Ｇ０８Ｇ 1/065 Ａ Ｇ０８Ｇ 1/065 Ｇ０５Ｂ 19/05 Ｄ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本坑、分岐坑、及び合流坑により構成さ
   れ、これら坑内の側方に、多数の送風孔及び排気孔を有
   するトンネルダクトが設置されている一方通行の道路ト
   ンネルにおいて、 前記本坑への流入交通量、前記分岐坑への流出交通量、
   及び前記合流坑からの流入交通量をそれぞれ予測する第
   １、第２、及び第３の交通量演算装置と、 前記本坑へ流入する風速の演算を行う本坑入側風速演算
   装置と、 前記本坑を流れる風量と前記分岐坑を流れる風量との比
   率を演算する風量分岐比演算装置と、 前記本坑を流れる風量と前記合流坑を流れる風量との比
   率を演算する風量合流比演算装置と、 前記分岐坑の分岐点近傍個所の静圧差を演算する分岐点
   静圧差演算装置と、 前記合流坑の合流点近傍個所の静圧差を演算する合流点
   静圧差演算装置と、 所定数のセクションに区分けされた前記トンネルの各セ
   クション毎の風速分布を演算する坑内風速分布演算装置
   と、 所定数のセクションに区分けされた前記トンネルの各セ
   クション毎の圧力分布を演算する坑内圧力分布演算装置
   と、 を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の道路トンネル換気制御装置
   において、 前記第１、第２、及び第３の交通量演算装置の演算結果
   並びに前記各セクション毎に設けられた坑内風速分布演
   算装置の演算結果に基いて、各セクション毎の煤煙濃度
   分布を演算する坑内煤煙濃度分布演算装置、 を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の道路トンネル換気制御装置
   において、 前記第１、第２、及び第３の交通量演算装置の演算結果
   並びに前記各セクション毎に設けられた坑内風速分布演
   算装置の演算結果に基いて、各セクション毎の一酸化炭
   素濃度分布を演算する坑内一酸化炭素濃度分布演算装
   置、 を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の道路ト
   ンネル換気制御装置において、 前記トンネル内の最大風速が所定の許容レベルを超えな
   いように、前記トンネルダクトの送風機風量及び排風機
   風量を修正する換気機風量修正装置、 を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の道路ト
   ンネル換気制御装置において、 前記トンネル内の最大風速が所定の許容レベルを超えな
   いように、ジェットファン運転台数の修正を行うジェッ
   トファン運転台数修正装置、 を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
6. 【請求項６】請求項２記載の道路トンネル換気制御装置
   において、 前記各セクション毎の煤煙濃度が所定の許容レベルを超
   えないように、前記トンネルダクトの送風機風量及び排
   風機風量を修正する換気機風量修正装置、 を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
7. 【請求項７】請求項３記載の道路トンネル換気制御装置
   において、 前記各セクション毎の一酸化炭素濃度が所定の許容レベ
   ルを超えないように、前記トンネルダクトの送風機風量
   及び排風機風量を修正する換気機風量修正装置、 を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
8. 【請求項８】請求項１記載の道路トンネル換気制御装置
   において、 トンネル内のいずれかの地点で火災が発生した場合に、
   この火災発生地点の上流側に存在する車両に対する保護
   のため、火災発生地点近傍の風速を所定値以上に維持す
   るように、前記トンネルダクトの送風機風量及び排風機
   風量を修正する換気機風量修正装置、 を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。