JPS61254800A - 道路トンネルの換気制御方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は集中排気縮流式道路トンネルの換気を安定かつ
効率的に行う道路トンネルの換気制御方法に関するもの
である。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

道路トンネル内は自動車の排気ガスによって汚染される
ので、換気によって煤煙や一酸化炭素などを排出する必
要がある。

集中排気式では、排風機を単独か、またはジェットファ
ンと組合せて運転するが、排風機駆動電機の容量は比較
的大きく、極数変換、台数制御、連続速度制御などが適
用される。ジェットファンは台数制御されることが多い
。

この場合、従来はトンネル内汚染濃度を検出し。

汚染濃度が高くなれば風量を増し、低くなれば風量を下
げる方法を用いている。

しかしこのような単純な方法では、一時的な交通変動に
よって制御が不安定となり、また汚染負荷に対する適正
な風量変化量を定量的に判定できず、過大な動力を消費
するという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、トンネル内の時系列データから状態変化を予
測し、これに基ヅいてトンネル換気を安定且つ効率的に
行う合理的な道路トンネルの換気制御方法を提供するこ
とを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明は、道路トンネル内の煙霧透過率および風向風速
を検出して汚染発生量を推定する汚染発生量推定演算と
、上記汚染発生量推定値の時系列データから予測フィル
タ処理を行って次の制御周期に対する汚染発生量を予測
する予測フィルタ処理演算と、上記汚染発生量予測値か
ら所要最小換気量を算出する換気量決定演算を備え、上
記算出された所要最小換気量に応じて道路トンネルの換
気用機器を制御し、これによって安定で且つ所要動力を
最小とする換気運転を可能とする道路トンネルの換気制
御方法である。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す、第２図はその演算動
作を示すフローチャートである。

第１図において、１が道路トンネルであり、自動車２が
対面交通する。３は換気流、４は排気板に設けた排風機
、５はトンル内に設けたジェットファン、６はａ震透過
率計、７は風向風速計、８は入出力装置、９は演算制御
装置である。

埋置透過率計６で検出した煙霧透過率計測値Ｖ、および
風向風速計７で検出した風速計測値Ｗは入出力装置８を
介して演算制御族Ｗ９に入力され、所定の演算によって
排風機４およびジェットファン５に対する運転台数指令
信号Ｍ、Ｎを出力する。

次に演算制御装Ｗ９内の演算内容を第２図のフローチャ
トを参照して説明する。

（イ）汚染発生量推定 風速計測値Ｗおよび煙霧透過率計測値Ｖから汚染発生量
Ｐを下記０式および０式を用いて推定計算する。

Ｐ（ｉ）−Ａ−Ｗ（ｉ）、　Ｃ（ｉ）／Ｌ（ｉ）　　　
　・・・Ｏ〕Ｃ（ｉ）＝　　　ｔｏｏ　　””。（Ｖ　
（ｉ）／１００）　−・・■ここに　Ｐ：汚染発生量　
　〔ボ／　ｍ　／　ｓｅｃ　）Ａ：トンネル断面積〔イ
〕 Ｃ：煤煙濃度 Ｌ：区間トンネル長〔ｍ〕 Ｖ：煙霧透過率　　〔％〕 Ｗ：風速　　　　　（ｍ　／　ｓｅｅ　）ｉ：区間を示
すインデックス（ｉ＝１．２）■式で得られたＰ　（ｉ
）の内、最大なものを汚染発生量の推定値ｙとして選択
する。

ｙ＝ｍ＋ａス（Ｐ　（ｉ））　　　　　　　　　　　　
　　　・・・■（ロ）予測フィルタ処理 時点ｔにおける汚染発生量推定値ｙ（ｔ）の集合は自然
現象的な時系列傾向を示す。

従って予測フィルタとして自己回帰形のモデルを仮定す
ることができる。すなわち下記に）式が成立する。

ｙ（ｔ＋Δｔ）＝ａ、・ｙ（ｔＤａｉ（ｙ−Δｔ）＋・
・・（４）ここに　ｙ（ｔ）：時点ｔにおける汚染発生
量（ｒｒ？　／　ｍ　／　５ｅａｌ ｙ（ｔ＋Δｔ）：制御周期Δを先の汚染発生量予測値（
ｒｄ／ｍ／５ｅｅ） ａＯｙａｌ・・・：パラメータ（定数）ａ　ｏ　ｔａｘ
　ｔ・・・はあらかじめ与えることも可能であるが実時
間で逐時的に最小分散推定することもできる。

自己回帰モデルのパラメータを実時間で逐時最小２乗推
定する方法としては公知の手法を用いることができる。

（ハ）換気量決定 汚染発生量予測値ｙ（ｔ＋Δｔ）から最小の換気量を決
定する。

先ず、所要換気量は次の０〜０式であたえられる。

α（ｉ）　＝　Ｃ，／　Ｌ　（ｉ）　　　　　　　　　
・・・０ここに　Ｑ：所要換気量〔イ〕 Ｃ０：基準煤煙濃度 ■、二基準煙霧透過率〔％〕 α　：パラメータ ｉ　：区間を示すインデックス（１＝１　、２）最小換
気量ＱはＱを下廻らない最小の換気量とて下記（ハ）式
から求められる。

Ｑ＝ｍｉｎ（Ｑｅ≧Ｑ；Ｑｅは制御可能量）−８（ニ）
風速制御 上記Ｑによって換気量が決定するが、これは２区間（ｉ
Ｊ、２）の風速比が２区間の延長比に近い値に制御され
ていることを前提としている。

従って２区間の延長がある程度異なる場合は。

長い区間の方にジェットファンが据付けられるが。

制御としては風速比フィードバック制御を行う必要があ
る。

上記（イ）〜（ニ）のアルゴリズムを中核とした制御演
算により、系の変動に対して自動的に省動力と安定性が
考慮された台数制御を行うことができる。

上記実施例では濃度の動きから負荷を推定する方法で構
成したが、交通量計測ガ可能な場合は、その検出量にあ
る定数パラメータを乗じた値を代替使用することによる
方法で構成することができる。

また本実施例では離散的な制御系を対象としたが、換気
機器を連続無段階的に制御する場合にもそのまま適用す
ることができる。

交通としては対面交通時を対象としたが、一方向交通時
は対面交通時の特殊な場合として、そのまま適用するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば１時々刻々の換気負
荷を定量的に予測しているので、現状の汚染濃度の程度
と併せて考慮することにより、最小動力で安定な制御を
行うことができる。

このことは従来の濃度が悪ければどのような状況でもあ
る一定量を増減していたフィードバック的な制御系にお
ける不安定動作、過剰換気の欠点を除去することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すトンネル内配置図、第
２図は本発明における演算動作の一例を示すフローチャ
ートである。 １・・・道路トンネル　　２・・・自動車３・・・換気
流　　　　　４・・・排風機５・・・ジェットファン　
６・・・煙霧透過皐計７・・・風向風速計　　　８・・
・入出力装置９・・・演算制御装置 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　拝見（ほか１名
）第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 道路トンネル内の煙霧透過率および風向風速を検出して
   汚染発生量を推定する汚染発生量推定演算と、上記汚染
   発生量推定値の時系列データから予測フィルタ処理を行
   つて次の制御周期に対する汚染発生量を予測する予測フ
   ィルタ処理演算と、上記汚染発生量予測から所要最小換
   気量を算出する換気量決定演算を備え、上記算出された
   所要最小換気量に応じて道路トンネルの換気用機器を制
   御することを特徴とする道路トンネルの換気制御方法。