JPH08277700A - 道路トンネルの換気制御評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トンネル換気制御の質や良否の判定を定量的
に行う。 【構成】 交通量（ＴＣ），媒煙透過率（ＶＩ），一酸
化炭素濃度（ＣＯ），風向風速（ＷＳ）の計測値から換
気ファンの運転台数（ＪＦ）の制御を行う換気制御装置
において、計測値ＶＩ，ＣＯ，ＷＳ，ＴＣ，ＪＦ及び制
御演算結果を時系列データとして記憶更新する記憶部１
３に記憶させ、この時系列データを基に制御評価部１５
において、ファジィルールベース１４からのＶＩ，Ｃ
Ｏ，ＷＳ，ＴＣ，ＪＦの各メンバシップ関数から各計測
値の良否等を判断し、この各良否等を条件部として定量
的な評価をするファジィルールのテーブルを用いて制御
の評価を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路トンネルの汚染濃
度が許容値を越えないように自動制御を行うトンネルの
換気制御装置の制御状況の評価を行う道路トンネルの換
気制御評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路トンネルは、通行する自動車から排
出される排気ガスが車道内に滞留し、主にディーゼル車
が排出する媒煙による視界の低下による通行への危険
性、およびガソリン車等が排出する一酸化炭素（ＣＯ）
による人体への悪影響が発生する。延長の短いトンネル
であれば、通行する自動車自体が起こす交通換気力（ピ
ストン効果）により、汚染物質はトンネル外に排出され
機械換気を必要としないが、延長の長いトンネルでは交
通換気力だけでは不十分であり、換気機を設置し機械換
気による強制換気が必要となる。

【０００３】図５は強制換気を行っている道路トンネル
の構成例を示すもので、１はトンネル、２はジェットフ
ァン、３は風向風速計（ＷＳ計）、４は一酸化炭素濃度
計（ＣＯ計）、５は媒煙透過率計（ＶＩ計）、９は自動
車である。

【０００４】図６は道路トンネルの換気制御装置の構成
例を示すもので、３ａ，４ａ，５ａは上記トンネル内に
設置されたＷＳ計３，ＣＯ計４，ＶＩ計５で計測したＷ
Ｓ値，ＣＯ値，ＶＩ値，６ａはトンネルの手前に設置し
た交通量計（図示省略）で計測した実測交通量、２１は
ＷＳ値３ａのサンプリング値を用いて制御周期（トンネ
ル内体積／風速）を計算する制御周期計算部。

【０００５】２２は実測交通量６ａの大型台数及び小型
台数からトンネル内の交通量を予測し、（時間当たりの
予測交通量）×（計算部２１からの制御周期）として予
測交通量の制御周期換算値を計算する交通量予測部、２
３はＶＩ値５ａのサンプリング値を平均化する平均化回
路。

【０００６】２４は平均化回路２３からのＶＩ平均値と
目標ＶＩ値の差分を演算する演算部、２５は交通量予測
部２２からの予測交通量の制御周期換算値を演算部２４
からの目標ＶＩ値との差分値で補正した換気量をＪＦ制
御演算結果として出力する換気量演算部、２６は上記Ｖ
Ｉ値の５ａのサンプリング値が異常に高くなったとき割
込制御量を出力するＶＩ・ＣＯ非常割込制御部、２７は
制御切換スイッチ５１を介して換気量演算部２５からの
ＪＦ制御演算結果又は非常割込制御部２６からの割込制
御量によりＪＦ運転台数を制御するＪＦ制御部である。

【０００７】道路トンネルの換気制御の目的は、利用者
に快適な環境を提供することである。つまり、利用者に
快適な環境とは、視界が確保されていることと人体に有
害なガスの濃度が基準値以下であることである。視界の
確保については、ＶＩ計（媒煙当課率計）、一酸化炭素
濃度はＣＯ計により計測され、この値を基に換気機の運
転量を決める条件として使用される。また、トンネルに
よっては、トンネル手前の地点に設置されたトラフィッ
クカウンタ（交通量計）から、あらかじめに汚染発生量
を予測し、前もって換気機の運転を行うフィードフォワ
ード制御も行われている。

【０００８】ここで、実際の換気制御においては、利用
者に安全な環境を必要最小限の電力で提供することが要
求されており、換気機の過小な運転は当然であるが、維
持管理費の節減を目的として過剰な運転に対しても制限
をかけることを要求されるのが一般的である。また、換
気機の保護の観点から、起動頻度の低減を図り、機械的
疲労を極力少なくすることも必要である。つまり、相反
する要求事項を全て満たすことができる制御が必要とさ
れている。換気制御に要求される事項は、次の通りに整
理される。

【０００９】（１）視界が良好であること。

【００１０】（２）有害ガスが人体に影響を与えない範
囲であること。

【００１１】（３）消費電力を低減すること。

【００１２】（４）換気機の起動頻度を低減すること。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】道路トンネルの換気制
御は、利用者に快適な環境を必要最低減の電力使用で提
供することを要望されている。しかし、この目的は、全
く相反する条件であるため、各々の制御目的（評価対
象）については定量的な評価が可能であるが、総合的に
満足が得られる制御を行っているかについては定量的な
評価が難しいという問題があった。このため、制御の稼
働状況を分析し、個々の要求事項に照らし合わせ、制御
方法の修正を行っていく、人為的な作業が必要であっ
た。また、総合的な評価は、人間の感覚的な判断に頼る
割合が多く評価の定量化の手段が無かった。

【００１４】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、換気
制御の質や良否の判断を定量的に行うことができる道路
トンネルの換気制御評価装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における道路トンネルの換気制御評価装置
は、トンネル換気制御装置の、トンネル内の媒煙透過
率，一酸化炭素濃度，風向風速等を計測する各センサの
計測値、およびこれらの計測値と交通量から求めた制御
演算結果を時系列データに記憶更新する記憶手段と、こ
の記憶された時系列データを基に、各センサが計測する
各物理量および交通量，ファン運転台数についての、各
メンバシップ関数と、制御評価を求めるためのファジィ
ルールのテーブルにより制御の評価を行う手段とからな
るものである。

【００１６】

【作用】記憶手段から制御演算結果および計測値を取り
込み、それぞれメンバシップ関数を用いて各評価項目毎
の評価演算を行い、制御評価を求めるためのファジィル
ールのテーブルを用いて前記各評価項目毎の評価演算結
果から総合的な制御評価を行う。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。実施例は従来の技術で説明した図６の換気制御装
置の制御評価をするものである。図１は評価装置の構成
を示すもので、２ａはトンネル内に設置された換気用ジ
ェットファン（ＪＦ）の運転台数検出値、３ａ，４ａ，
５ａはトンネル内に設置された風向風速計、一酸化炭素
濃度計媒煙透過率計で計測した風向風速（ＷＳ）値、一
酸化炭素濃度（ＣＯ）値、媒煙透過率（ＶＩ）値、６ａ
はトンネル入口側の道路上に設置された交通量計で計測
した車両の交通量（ＴＣ）値、１１はＷＳ値３ａ，ＣＯ
値４ａ，ＶＩ値５ａを取り込んでそれぞれの平均値の演
算をする第１の入力値加工部、１２はＴＣ値の積算をす
る第２の入力値加工部、１３は入力値加工部１１，１２
で加工されたＷＳ，ＣＯ，ＶＩ，ＴＣの計測値とＪＦ運
転台数検出値及び換気制御装置の換気量演算部２５（図
６）からのＪＦ制御演算結果を時系列データとして記憶
更新する記憶部、１４はファジィルールベース、１５は
記憶部１３が記憶する時系列データを基に制御の評価を
行う制御評価部である。

【００１８】次に、制御評価部１３のファジィ演算例を
説明する。ファジィルールベース１４にはファジィ推論
に用いるためのデータが予め設定されている。そのうち
の１つがメンバシップ関数である。実施例では、ＶＩ
値，ＣＯ値，ＷＳ値，ＴＣ値，ＪＦ運転台数についてそ
れぞれ定義している。

【００１９】図２に各メンバシップ関数の一例を示す。
同図（Ａ）はＶＩ値（媒煙透過率値）についてのメンバ
シップ関数で、横軸がＶＩ値、縦軸がメンバシップ関数
の成立度合を示している。また、このＶＩのメンバシッ
プ関数には、５つのファジィ集合が定義されている。各
ファジィラベルの意味は、次のとおりである。

【００２０】・Ｂ ：悪化 ・Ｇ ：良好 ・ＢＧ：たいへん良好 例えば、ＶＩ値＝６０％のときはメンバシップ関数のＧ
に所属し１．０の成立度合をとり、またＶＩ値＝４０％
のときはメンバシップ関数のＢとＧに所属しＢに対して
は０．８Ｇに対しては０．１の成立度合をとる。このよ
うなメンバシップ関数が同様にＣＯ，ＷＳ，ＴＣ，ＪＦ
についても同図（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように同様に定義
されている。

【００２１】図３に制御評価を求めるための取り決め
（ファジィルール）のテーブルを示す。このテーブル
は、前記ＶＩ，ＣＯ，ＷＳ，ＴＣ，ＪＦを条件部とし、
結論部（制御評価）グレードを求めるものである。条件
部から入力値に対応するファジィラベルの組み合わせ条
件から、結論部の評価（グレード）を求める。なお、図
４に結論部の制御評価（グレード）のメンバシップ関数
を示す。

【００２２】制御評価部１５は、記憶部１３から各評価
項目のＶＩ，ＣＯ，ＷＳ，ＴＣ，ＪＦのデータを取り込
み、ファジィルールベース１４のＶＩ，ＣＯ，ＷＳ，Ｔ
Ｃ，ＪＦのメンバシップ関数を用いて各評価項目毎の評
価演算を行い、ファジィルールのテーブルを用いて各評
価項目毎の評価演算結果から総合的な制御評価を行う。

【００２３】上記条件部から結論部を求めるファジィ推
論の過程は、マムダニのｍｉｎ−ｍａｘ−ＣＧ法等で公
知技術に属する。以上の推論によって求めた評価値（グ
レード）により、制御の評価を定量的に算出することが
できる。また、図３のルールテーブルは、人間の感覚や
経験を知識化するものであり、ファジィ推論を使用する
最も適したものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明の道路トンネル換気制御評価装置
は、上述のとおり構成されているので、定量的な評価値
を求めることができるため、換気制御の質や良否の判断
を定量的に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の換気制御評価装置の構成説明図。

【図２】（Ａ）〜（Ｅ）はメンバシップ関数を示す線
図。

【図３】制御評価を求めるためのルールテーブル。

【図４】結論部（制御評価）のメンバシップ関数を示す
線図。

【図５】道路トンネルの構成説明図。

【図６】道路トンネル換気制御装置の構成説明図。

【符号の説明】

１…道路トンネル ２…換気用ジェットファン（ＪＦ） ２ａ…ジェットファン運転台数検出値（ＪＦ値） ３…風向風速（ＷＳ）計 ３ａ…風向風速計測値（ＪＦ値） ４…一酸化炭素濃度計（ＣＯ計） ４ａ…一酸化炭素濃度計測値（ＣＯ値） ５…媒煙透過率（ＶＩ）計 ５ａ…媒煙透過率計測値（ＶＩ値） ６ａ…実測交通量 １１，１２…入力値加工部 １３…記憶部 １４…ファジィルールベース １５…制御評価部 ２７…ジェットファン（台数）制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実測交通量とトンネル内の媒煙透過率，
   一酸化炭素濃度，風向風速等を計測する各センサの計測
   値からトンネル換気用ファン制御演算を行い、ファンの
   運転台数制御を行う換気制御装置の制御状況評価装置で
   あって、 前記換気制御装置の制御演算結果および各センサからの
   計測値を時系列データとして記憶更新する記憶手段と、 前記記憶手段が記憶する時系列データを基に、各センサ
   が計測する物理量および交通量ファン運転台数について
   の、各メンバシップ関数と、制御評価を求めるためのフ
   ァジィルールのテーブルにより制御の評価を行う手段
   と、 を備えてなることを特徴とする道路トンネルの換気制御
   評価装置。