JPS62236999A - トンネルの換気制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車の走行するトンネルの換気制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特開昭５９−４４４９９号公報に示さ。

れた従来のトンネルの換気制御装置を説明するためのト
ンネルの断面図であり、第４図はそのトンネル内の汚染
の分布図である。第４図において、ｌは排気坑、２はト
ンネルの車道部分、３，４は空気汚染度センナ、５はジ
ェットファン、６は排風機であり、ジェットファン５は
排気坑１で部分されるトンネルの車道部分２の長い方の
みに配置されており、ジェットファン５および排風機６
の制御は、排気坑１の両側の空気汚染度センサ３および
４でトンネルの車道部分２の空気汚染度を測定し、その
指示値Ｘ＋７の差に基づいて行なうものであった〇 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のトンネルの換気制御装置は以上のように構成され
ているので、第３図に示すように換気風がトンネルのＡ
、Ｂ両坑口よシ排気坑１に向って吹いている時には、ト
ンネルの車道部分２の汚染度の分布は第４図に示すよう
に１排気坑１０両側がトンネルの車道部分２で最も汚染
度が高くなシ、空気汚染度センナ３．４の指示値Ｘ＋ｙ
の差に基づいてトンネルの換気制御を行なうことは可能
である０ しかしながら、トンネルのＡ、Ｂ両坑口における気圧の
差の影響や、トンネルの車道部分２を走る車の走行方向
、台数、車種の影響等によって、トンネルの車道部分２
の風は影響を受けて、第３図に示すよりなＡ、Ｂ両坑口
よシ排気坑１に向う換気風を保っておくことは大変難か
しいものであシ、吹き抜けという現象が生じ、トンネル
の車道部分２の風がＡ側の坑口からＢ側の坑口へ、ある
いはＢ側の坑口からＡ側の坑口へ吹き抜けてしまうこと
がままある。この場合のトンネルの車道部分２の汚染度
の分布は第５図あるいは第６図に示すものとなって、汚
染度の最も高い場所はＢ側あるいはＡ側の坑口近傍とい
うことになるため、もはや空気汚染度センサ３，４の指
示値Ｘ１Ｆの差に基づいてトンネルの換気制御を行なう
ことは不可能であシ、さらに、トンネルの車道部分２全
体の汚染度を許容値以下に保つ丸めには、換気風量を増
加させて汚染度分布の傾きを小さくする必要性が生じ、
そのためには大容量の設備を必要とするばか）か、運転
の九めの動力費も高く、経済的に不利となる等の問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、トンネルの両坑口から排気坑に向って常に適
正な風速で換気風が吹くようにして、トンネルの車道部
分の汚染度を許容値以下に安定して経済的に保つことの
できるトンネルの換気制御装置を得ることを目的とする
。

〔問題点を解決する九めの手段〕

この発明に係るトンネルの換気制御装置は、各種センサ
をトンネル内外の所定の位置に配置するとともに、排風
機を排気坑内に、また、ジェットファン及び電気集塵機
をトンネルの車道部分の排気坑の両側に夫々配置して、
処理装置が前記各種センサの検知情報に基づいて、換気
風が常にトンネルの両坑口から排気坑に向けて適正な風
速で吹くようＫする風速制御と、強制換気風量が汚染許
容値を満足する範囲でできるだけ小さくなるようＫする
風量制御とを併用して、前記ジェットファンと排風機及
び電気集塵機の運転を制御するものである。

〔作　用〕

この発明におけるトンネルの換気制御装置は、風速制御
と風量制御との併用によって、トンネルの換気制御を安
定かつ経済的に行なうものである。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図面について説明する。第１
図はこの発明に係るトンネルの換気制御装置の実施の一
例を示す概要構成図であシ、同図において１は排気坑、
２はトンネルの車道部分である。３はトンネルの車道部
分２の空気の汚染度を検出している空気汚染度センナで
、具体的には煙霧透過率計（以下ＶＩ計という）、−酸
化炭素検出装置（以下ＣＯ計という）等であシ、トンネ
ルの車道部分２の排気坑１の両側に夫々配置されている
。

５はジェットファン、６は排風機であり、ジェット７ア
ン５はトンネルの車道部分２の排気坑１の両側に夫々配
置され、排風機６は排気坑１内に配置されている。７は
風速計、８は交通量計、９は微気圧計であ夛、風速計７
はトンネルの車道部分２の排気坑１の両側に、交通量計
８、微気圧計９は夫々トンネルの車道部分２０両側の坑
口の近傍に配置されておシ、交通量計８はさらにトンネ
ル外にも配置されている。

１０は風速制御および風量制御を実行する処理装置でＩ
；りシ、例えば工業用計算機もしくはコントローラであ
る。この処理装置１０は基本ロジック部１１、風量補正
部１２、風速制御部１３等の制御ソフトウェアを内蔵し
ている。１４は処理装置１０よシ出力されるファンの制
御出力に応じて、実際に排風機６及び電気集塵機１６の
送風機を運転するためのファン制御回路であり、１５は
処理装置１０よシ出力されるジェットファンの制御出力
に応じて実際にジェットファン５を運転するためのジェ
ットファン制御回路である。

ここで、前記電気集塵機１６はトンネルの車道部２の排
気状の両側忙夫々配置されている。また、電気集塵機１
６の換気制御は、一般に電気集塵機に送シ込む空気量を
電気集塵機１６の送風機によシ調整することによって行
なわれる。従って、ここでは電気集塵機１６の送風機の
風量を制御することによって換気制御を行なりこととし
て以下の説明を行なう。

次に第２図のブロック構成図を参照しながらその動作を
説明する。

まず、前記基本ロジック部１１は次の機能を持つ。即ち
、交通量計８よシ入力される、大形車。

小形車等の車種別の台数及び車速の時系列データに基づ
いて、３０分〜１２０分公租先のトンネルの交通量を長
期交通量予測タスク２１で予測し、その交通量の車がト
ンネル内を走行した場合にトンネル内で発生する汚染量
を汚染発生量計算タスク２２で計算する。次にトンネル
内の汚染度を許容値以内に保つための必要換気量を必要
換気量計算タスク２３で計算する。

この算出された必要換気量以上の換気をするように排風
機６．電気集塵機１６の送風機及びジェット７アン５を
運転すれば制御目標は達せられるが、ファンを回しすぎ
るとその分の動力費がかかることになシネ経済となる。

従って、必要換気量を溝足するファンの運転パターンの
中で最も経済的なパターンを選択する処理を風量分担計
算タスク２４にて行う。

これにより、基本ロジック部１１よシの出力として次の
ものが得られる。即ち、今選択し念ファンパターンの運
転をし九時の、トンネルの車道部分２の排風状１をはさ
む両側の坑内風速（以下基準坑内風速３５という）、排
風機６及び電気集塵機１６の送風機の運転風量（ファン
パターンの値）（以下基準換気風量３６という）、ジェ
ットファン５の運転台数（ファンパターンの値）（以下
ジェットファン基準台数３７という）、この基本ロジッ
ク部１１よシ出力される諸量が換気制御の基準量となる
もので、この基本ロジック１１は３０分〜１２０分に一
度程度起動されるものとする。

次に、風量補正部１２は次の機能をもつ。即ち、トンネ
ル内を走る車は時々刻々変化し３０分〜１２０分で一定
ということはない。しかし、上記基本ロジック部１１は
３０分〜１２０分に一度しか起動しないので、何らかの
形でその補正をする必要がある。

また、基本ロジック部１１で算出された基準量が必ずし
も正しい値ではないため、その補正もあわせて行なう必
要がある。

まず、交通量計８の時系列データよ、９１０分程公租短
期交通量を短期交通量予測タスク２５で予測する。この
短期交通量の予測値と先に求めた長期交通量予測値との
つきあわせを行ない、補正量を交通量フィードフォワー
ド２６にて算出する。

また、トンネル内の空気の汚染度を空気汚染度センサ３
によシ計測しているので、この計測値と制御目標値との
つきあわせを行ない、換気風量の補正量を汚染度フィー
ドバック２７にて算出する。

（一般にはＶＩフィードバック、ＣＯフィードバックと
なる。） 風量補正部１２では、この交通量フィードフォワード２
６、汚染度フィードバック２７よシ出力される補正量と
基準換気態量を加算し、最終の排気シアン風量として制
御出力する。

この風量補正部１２は、１０分程度の間隔で起動される
ものとする。この根拠は、排風機１及び電気集塵機１６
の送風機等の大口径ファンはあまシひんばんに風量変化
をさせると強度的に問題があるということ、及びトンネ
ル内の汚染度はトンネル内空気がトンネルの長さ方向に
流れるので１公租度の時間ではあまシ変化しないからで
ある。

最後に風速制御部１３は次の機能をもつ。

即ちトンネル内では、車の走行による交通換気力、トン
ネル両坑口の気圧差による自然風換気力。

強制換気機器の運転に伴う昇圧力、トンネル内を吹く風
に働く壁の摩擦力、トンネル両坑口で働く出入口損失等
の力がトンネル内の空気の動きに影響を及ぼすが、これ
らの圧力のバランス収支の計算を行い、坑内風速を基本
ロジック部１１で求めた基準坑内風速に保つために運転
すべきジェットファン５の台数を圧力バランス演算タス
ク２８にて計算する。

さらに、トンネル内風速を基準坑内風速に保つための補
正手段として、実際にトンネルの車道部分２を吹いてい
る風の計測値と、基準坑内風速とのつきあわせを行なっ
て、風速フィードバック２９にてジェット７アン５の運
転台数の補正台数を計算する。

その後、基本ロジック部１１よシ算出され念ジェットフ
ァン基準台数３７及び圧力バランス演算タスク２８よ勺
算出される値と、風速フィードバック２９で算出される
補正項を加味してジェットファン５の運転台数を決定す
る。

この風速制御部１３の計算は風量補正部１２及び基本ロ
ジック部１１よシ短い時間間隔で行う必要がある。

なぜなら第１図で車がＢ側よシＡ側に走る状況を考えた
場合、 Ａ側坑口と排気状１の間の距離　ＬＨ（ｉＢ側坑口と排
気状１の間の距離　Ｌｌ（ト）車の走行速度　　　　　
Ｖ（”／） ｅＣ とした場合 Ａ側坑口と排気状ｌの間の区間４１ではＬｒ／Ｖ秒 Ｂ側坑口と排気状１の間の区間４２ではＬｘ／Ｖ秒 で走シ抜けることとなる。一方安定した換気を行ってい
る状況ではトンネル内の風は 区間４１ではＡ側坑口よシ排気坑１に向って区間４２で
はＢ側坑口よシ排気坑１に向って吹いているがＢ側坑口
よシＡ側坑口に走る車の影響による交通換気力は常にＢ
側坑口よシＡ側坑口の方向に向って働く。従って、区間
４２を車が走行している時は換気風をさまたげる方向に
交通換気力は働くが、区間４１の部分を車が走行してい
る時は換気風を応援する方向に働くこととなる。

従って、Ｌｒ／Ｎ’　Ｃ秒）−ＬｔＡα秒）の小さい方
の時間程度よシ短い時間間隔でこの風速制御部１３の演
算を行う必要があることがわかる。−例として、Ｌｓ　
＝　Ｌ２＝　３０００ｍのトンネルで車が６０／Ｈ程度
で走行する場合は、１分〜３公租度の時間間隔で風速制
御部１３の演算を行う必要がある。

以上の基本ロジック部１１．風量補正部１２゜風速制御
部１３等の制御ソフトウェアを、それぞれの機能目的別
制御周期で動作させることによ）、経済的で安定した集
中排気の換気制御が実現できる０ なお、上記実施例では第２図で交通量フィードフォワー
ド２６及び汚染度フィードバック２７より補正出力を出
すこととして説明したが、これはいずれか一方でもよい
。また、よシ小さな換気制御装置では、基本ロジック部
１１と風速制御部１３のみより成る装置としても充分機
能を発揮する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば各種センナの検知情報
に基づいて、処理装置が風速制御と風量制御とを併用し
てジェットファンと排風機及び電気集塵機を制御するよ
うに構成したので、常にトンネルの両坑口から排気状へ
向かう安定し九換気風を得ることができて、経済的で安
定したトンネルの換気制御装置を得ることができ、さら
に、電・１集塵機の作用によってトンネルの車道部分の
汚内度分布の１墳きが小さくなり、小さな換気風量でも
汚染度を許容レベル以下に保つことが可能となり、その
分動力費を節約することができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるトンネルの換気制御
装置を示す概要構成図、第２図はその動作を説明するた
めのブロック構成図、第３図は従来のトンネルの換気制
御装置を説明するためのトンネルの断面図、第４図〜第
６図はトンネル内の汚染の分布図である。 １は排気状、２はトンネルの車道部分、３は空気汚染度
センサ、５はジェットファン、６は排風機、７は風速計
、８は交通量針、９は微気圧計、１０は処理装置、１１
は基本−シック部、１２はｆ、　！補正部、１３は風速
制御部、１４はファン制御回路、１５はジェットファン
制御回路、１６は電気集塵機。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長さ方向中間部に排気坑を連結したトンネルの前記排気
   坑に設けられた排風機と、前記トンネルの車道部分の前
   記排気坑の両側に夫々配置されたジェットファン及び電
   気集塵機と、トンネルの両坑口の気圧差、トンネル内の
   風速、空気汚染度、交通量等を計測するためにトンネル
   内外の所定の位置に配置された各種センサと、これら各
   種センサの検知情報に基づいて、換気風が常にトンネル
   の両坑口から排気坑に向けて適正な風速で吹くようにす
   る風速制御、及び強制換気風量が汚染許容値を満足する
   範囲でできるだけ小さくなるようにする風量制御を併用
   して、前記ジェットファンと排風機及び電気集塵機の運
   転を制御する処理装置とを備えたトンネルの換気制御装
   置。