(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路交通トンネルに設けられた計測器を用いて得られる換気機の風量及び台数をもとに換気制御を行う道路トンネル換気制御装置において、
前記道路トンネル内の環境改善及び電力削減のバランスを考慮する通常パラメータ、環境改善を重視する環境重視用パラメータ、電力削減を重視する電力削減重視用パラメータを用いて、換気制御を行うための換気機の風量及び台数の指令値を演算する指令値演算手段と、
を備えた道路トンネル換気制御装置。
【請求項２】
前記指令値を演算するための各パラメータを指定する指定操作部を有する請求項１に記載の道路トンネル換気制御装置。
【請求項３】
前記指定操作部は、通常パラメータ、環境重視のレベルが段階的にアップする複数の環境重視用パラメータ、電力削減重視のレベルが段階的にアップする複数の電力削減重視用パラメータのいずれかを指定する指定操作部である請求項２に記載の道路トンネル換気制御装置。
【請求項４】
前記指定操作部より前記パラメータを指定する指定信号を受けたとき、判定参照データをもとに当該指定信号を許可するか否かを判定するパラメータ切替可否判定手段を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の道路トンネル換気制御装置。
【請求項５】
前記パラメータ切替可否判定手段は前記判定参照データをもとに、前記指定操作部により指定されたパラメータを許可すると判断した場合は、前記パラメータを指定する指定信号を送出し、前記指定操作部より指定された前記パラメータを不許可とすると判断した場合は、外部へ不許可を送出する請求項４に記載のトンネル換気制御装置。
【請求項６】
不許可とする理由付きのメッセージを記憶するメッセージ記憶手段と、前記メッセージを外部表示するメッセージ出力手段とをさらに設け、
前記パラメータ切替可否判定手段により不許可と判定された場合、前記メッセージ記憶手段から不許可とする理由付きのメッセージが読み出され、読み出されたメッセージを前記メッセージ出力手段により外部表示する請求項４または５に記載の道路トンネル換気制御装置。
【請求項７】
前記指令値演算手段は、交通量計量器で計測される今回制御周期の交通量に基づき、前記指定されたパラメータと過去の実績交通量パターンとを考慮して次制御周期以降の交通量を予測し、当該交通量予測値に基づいて前記換気機の風量及び台数の指令値の運用計画を作成する換気運用計画系と、
前記交通量計測器以外の計測器の計測値を前記指定されたパラメータとの制御偏差を無くすように前記換気運用計画系で計画された前記換気機の風量及び台数の指令値を補正する換気フィードバック制御系とを備えている請求項１から６のいずれか１項に記載の道路トンネル換気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、道路トンネル換気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネルにおいては、トンネル利用者の安全性・快適性を実現するため、運転者の視環境を確保し、かつトンネル内の汚染物質濃度を許容範囲内に維持する必要がある。そのため、トンネル内に送排風機，ジェットファンなどの換気機を設置し、これら換気機の換気制御を行っている。
【０００３】
その際、換気機をフル運転すれば、トンネル内の環境が可能な限り改善することができるが、省エネ（コスト低減）の観点からは、換気機の運転台数をできるだけ抑えることが望まれている。
【０００４】
その結果、トンネル換気制御では、「換気機を運用しトンネル内の汚染物質濃度を許容範囲に維持」しつつ、かつ「換気機の消費電力を最小限に抑える」という“二律背反”の問題を克服することが望まれている。
【０００５】
一方、各道路トンネルにおいては、地理的条件，掘削工法，換気方式，換気機・センサの種類，換気機の台数などが異なり、それに伴って次の制御項目を選択的に組合せた様々な換気制御が実用化されている。
【０００６】
（イ）  予め過去の実績交通量が蓄積され、トラフィックカウンタによる今回制御周期における交通量計測値に基づき、過去の実績交通量などから次回制御周期以降の交通量予測。  
（ロ）  交通量予測値に基づいた換気運用計画とその実運用方法。  
（ハ）  汚染濃度センサによる濃度計測値に基づいたフィードバック制御（換気運用計画の補正（換気機増減））。
【０００７】
（ニ）  汚染濃度の急激な悪化時、換気機の風量・台数を大幅に増加する異常悪化時制御。  
（ホ）  トンネル両坑口からの汚染物質の流出を抑えるために、トンネル内から外部に向けた排気坑を形成し、この排気坑から汚染物質を排出する汚染物質持ち出し（漏れ出し）防止制御。  
（ヘ）  安定的な換気制御を行うために、少なくとも最低風速を維持しつつ換気制御を行う最低風速管理制御。
【０００８】
（ト）  多面的な角度から消費電力を抑制するように操作制御するデマンド制御。
【０００９】
特に長大トンネル向けの換気制御方式では、前述した３つの制御項目（イ）〜（ハ）を組合せた換気制御が一般的であるが、トンネルごとに条件が異なることから制御項目（ニ）〜（ト）も選択的に加えて換気制御を行っている。  
従って、従来の一般的なトンネル換気制御装置では、前述した「汚染濃度管理」と「省エネ」との二律背反する問題を克服すべく、トンネルの各種条件及び交通状況を考慮しつつ、前記（イ）〜（ト）に代表されるさまざまな制御項目を選択的に盛り込み、これら制御項目相互の関係を考慮しながら、所望の性能を達成するよう試行している。
【００１０】
ところで、所望の性能を達成するためには、「汚染濃度管理」と「省エネ」のバランスや選択的に組合せた制御項目相互の関係を考慮しつつ、さまざまな種類のパラメータを選定し、これら選定されたパラメータのもとに換気機の風量・台数を決定し、換気制御を実施する必要がある。
【００１１】
さらに、オペレータは、地理的状況やトンネル内の車両通過量の変化状況などに応じて、例えば「汚染濃度管理」及び「省エネ」の何れか一方を重視した制御を実現したいといった意向もあるが、そのときには重視する制御ないし段階レベルに応じた最適なパラメータを選定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−１８６４９８号公報
【非特許文献１】「道路トンネル技術標準（換気編）・同解説」、社団法人日本道路協会編集、丸善株式会社発行、平成２０年改訂版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、以上のようなトンネル換気制御装置では、「汚染濃度管理」と「省エネ」の二律背反の問題を克服すべく様々な制御項目が盛り込まれ、各項目制御相互の関連を考慮しながら、所望の性能を達成するためのさまざまなパラメータを選定し設定する必要がある。
【００１４】
そこで、従来では、経験、知見及びノウハウを有する換気制御設計者や設備設置担当者がプロセスモデルに基づくシミュレーション結果の検討、現地トンネル内に設置した各種の必要設備から収集したデータに基づく調整作業、さらに各制御項目相互の関連性を考慮した調整作業を実施し、適切なパラメータを選定し設定している。
【００１５】
しかし、その後、オペレータが、トンネルの各種の条件や状況変化を踏まえつつ、「若干汚染濃度が悪化しても消費電力の低減を図りたい」、あるいは「消費電力が増加しても汚染濃度の改善を図りたい」などの要望が出てくるも必然的である。
【００１６】
オペレータは、何れかの制御を重視する変更を試みようとした場合、再度制御用パラメータを選定する必要あるが、適切なパラメータを選定できないときには逆に最適な制御が難しくなる。
【００１７】
例えば、許容範囲内において若干汚染濃度が悪化しても、消費電力の低減を図りたい場合、オペレータは、前記（ロ）項目の換気運用計画や前記（ハ）項目のフィードバック制御における汚染濃度許容値の設定値を変更する。その結果、換気機の風量・台数が減り、トンネル内の風速が低下すると予想される。
【００１８】
このとき、もし前記（ホ）、（ヘ）項目による風速管理制御がなされていた場合、何れの制御を優先するかにもよるが、風速管理制御を維持するために換気機の風量・台数が増やされ、結果として消費電力の低減は達成できなくなる。
【００１９】
次に、消費電力が増加しても、汚染濃度の改善を図りたい場合、オペレータは、前記（ロ）項目の換気運用計画や前記（ハ）項目のフィードバック制御における汚染濃度許容値の設定値を変更する。その結果、換気機の風量・台数が増加する。
【００２０】
このとき、もし前記（ト）項目によるデマンド制御がなされていた場合、何れの制御を優先するかにもよるが、デマンド制御を満足させるために換気機の風量・台数が減らされ、結果として汚染濃度の改善は達成できなくなる。
【００２１】
従って、経験・知見・ノウハウなどを有していないオペレータにとっては、複数の制御項目が相互に関連しながら運転動作を行っていることから、各種制御に関するパラメータを適切に選定することは難しい。
【００２２】
また、オペレータは、異動などが多く、トンネルごとの運用ノウハウを蓄積し難いという側面を有しており、この点からも適切なパラメータを選定することの難しさを十分に認識しており、何れかを重視した制御を簡便に行いたいとする要望も多い。
【００２３】
この道路トンネル換気制御装置は、換気制御に関する専門的な経験，知見等を有しないオペレータであっても、そのオペレータ自身の意向に踏まえつつ簡便な操作で、最適なパラメータのもとに所望の換気制御を実現する。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
実施形態によれば、道路トンネル換気制御装置は、道路交通トンネルに設けられた計測器を用いて得られる換気機の風量及び台数をもとに換気制御を行うものであって、指令値演算手段を有する。指令値演算手段は、道路トンネル内の環境改善及び電力削減のバランスを考慮する通常パラメータ、環境改善を重視する環境重視用パラメータ、電力削減を重視する電力削減重視用パラメータを用いて、換気制御を行うための換気機の風量及び台数の指令値を演算する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一般的な道路トンネル換気制御装置の概略的な構成図。
【図２】図１に示す換気機風量・台数指令値演算部の一構成例を示す図。
【図３】実施形態１に係る道路トンネル換気制御装置を示す構成図。
【図４】実施形態２に係る道路トンネル換気制御装置を示す構成図。
【図５】実施形態３に係る道路トンネル換気制御装置を示す構成図。
【図６】実施形態４に係る道路トンネル換気制御装置を示す構成図。
【図７】通常モード、環境重視制御モード及び電力削減重視制御モードを選択操作させるためのスライドスイッチのイメージ図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。  
図１は一般的な道路トンネル換気制御装置の概略構成を示す図である。  
道路トンネル換気制御装置は、トンネルを通る車両の交通量を計測するトラフィックカウンタ１、トンネル内に設置される煙霧透過率計２、ＣＯ濃度計３、風向風速を計測する風向風速計４などの計測器群と、換気機運転状況入力部５と、換気機風量・台数指令値演算処理部６と、各種のパラメータを記憶するパラメータ設定記憶部７と、トンネルの各種条件に応じて決定される必要台数の換気機８，…とを含む構成である。
【００２７】
トラフィックカウンタ１は例えばトンネル坑口付近に設置される。トラフィックカウンタ１としては、所定間隔を離して複数の車両通過センサを設置すれば、複数の車両通過センサの通過時刻から車両の速度を計測できる。
【００２８】
煙霧透過率計２は、トンネル内の視環境を表すＶＩ（Visibility  Index）値を計測するものであって、１００％のＶＩ値の場合には視界良好なクリアな状態、０％のＶＩ値の場合には真っ暗な状態であり、車両の衝突事故を回避する観点からＶＩ値の計測は欠かせない。
【００２９】
ＣＯ濃度計３は、トンネル内のＣＯ濃度を計測するものであって、トンネル利用者の生命の安全を図る観点から重要であり、そのためにＣＯ濃度計測値が許容範囲内に入れるように換気制御が行われる。
【００３０】
換気機運転状況入力部５は、現時点の換気機８の運転風量、台数、現在メンテナンス中及び故障中の換気機などの換気機運転状況を含む情報を入力する。
【００３１】
換気機風量・台数指令値演算処理部６は、計測器群１〜４や換気機運転状況入力部５からの情報を適宜選択的に取り込み、パラメータ設定記憶部７に設定される各種のパラメータを用いて、トンネル内交通量に基づき、トンネル内の汚染物質濃度、風向風速等が許容範囲内に入るような換気機風量・台数指令値を演算し、換気機８，…の運転制御を実行する。
【００３２】
パラメータ設定記憶部７には予め選定された各種のパラメータが設定される。例えば、ＶＩ許容値、ＶＩ目標値、ＣＯ濃度許容値、ＣＯ濃度目標値、最低風速管理その他多くの制御用パラメータが設定される。
【００３３】
なお、各種パラメータの選定作業は、経験、知見及びノウハウ等を有する者（例えば設計者・専門の設備設置担当者等）がプロセスモデルに基づくシミュレーションの検討、現地トンネル内に設置した各設備機器から収集したデータのもとに所望の性能を達成するべき調整作業、さらに各制御項目相互の関連性を考慮した調整作業を実施し、「汚染濃度管理」と「省エネ」の二律背反の問題を克服すべく所望の性能を維持するようにバランスされた各種パラメータが選定される。
【００３４】
図２は図１に示す換気機風量・台数指令値演算処理部６の一構成例を示す図である。
【００３５】
先ず、換気機風量・台数指令値演算処理部６はデータベース１０を備えている。データベース１０には少なくとも運転状況情報格納部１０ａ及び過去交通量格納部１０ｂが設けられる。
【００３６】
運転状況情報格納部１０ａには前述した現時点の換気機運転状況に関する情報が格納され、過去交通量格納部１０ｂには例えば季節・曜日・時間帯（所定の制御周期ごと）等に対応付けて過去の実績交通量が蓄積されている。
【００３７】
換気機風量・台数指令値演算処理部６は、大きく分けて、換気運用計画作成系、換気フィードバック制御系及び異常悪化時制御系を備える。
【００３８】
換気運用計画作成系は、今回制御周期の交通量から以降の制御周期の交通量を予測して換気運用計画を作成するものであって、入力処理部１１、交通量予測部１２及び換気運用計画部１３等を含む構成である。
【００３９】
入力処理部１１は、トラフィックカウンタ１で計測されたカウントデータを交通量予測に用いられる形（例えば３０分または１時間積算交通量）に変換した後、交通量予測部１２に送出すると共に、データベース１０の過去交通量格納部１０ｂに月日・曜日・時間帯に対応付けて今回交通量として記憶する。
【００４０】
交通量予測部１２は、今回制御周期の積算交通量に基づき、過去交通量格納部１０ｂに記憶される同時期・曜日・所定時間（所定の制御周期）等に基づく次制御周期以降の過去の実績交通量から得られる交通量予測パターンを参照し、次制御周期以降の交通量を予測し、換気運用計画部１３に渡す。
【００４１】
換気運用計画部１３は、交通量予測部１２で得られた交通量予測値とパラメータ設定記憶部７に設定される各種のパラメータとを用いて、予め定めるトンネルに関する計算モデル式に従って各制御周期の換気機風量や換気機８の運転台数の計画値を計算し、各制御周期ごとに出力処理部１４に送出する。
【００４２】
出力処理部１４は、換気機運転状況入力部５から現在メンテナンス中及び故障中の換気機を除き、換気運用計画部１３で作成された各制御周期の換気機風量や換気機８の運転台数の計画値に従い、換気機８，…を運転制御する。
【００４３】
換気フィードバック制御系は、入力処理部１５及び換気フィードバック制御部１６を含む構成である。入力処理部１５は、煙霧透過率計２、ＣＯ濃度計３、風向風速計４などの例えばアナログ計測値をデジタル値に変換したり、ＶＩ計測値，ＣＯ濃度計測値を平均処理し、換気フィードバック制御部１６に渡す。
【００４４】
換気フィードバック制御部１６は、トンネル内のＶＩ平均値、ＣＯ濃度平均値、風向風速平均値が予め設定されたパラメータ，例えばＶＩ許容値、ＣＯ濃度許容値、風向風速許容値の範囲に入るように維持するためのフィードバック制御値（例えば換気機の増減台数）を求め、出力処理部１４に渡す。出力処理部１４は、フィードバック制御値に従って換気運転計画部１３の計画値である例えば換気機運転台数を増減補正する。
【００４５】
さらに、異常悪化時制御系は、入力処理部１５及び異常悪化時制御部１７で構成される。異常悪化時制御部１７は、入力処理部１５で得られたトンネル内のＶＩ平均値、ＣＯ濃度平均値からトンネル内の汚染物質濃度が急激に悪化したとき、出力処理部１４を通して換気機風量や換気機８の運転台数を大幅に増加させ、汚染物質濃度を速やかに低減する換気制御を実行する。
【００４６】
（実施形態１）  
図３は実施形態１に係る道路トンネル換気制御装置を示す構成図であって、例えば図２に一構成例として示す換気機風量・台数指令値演算処理部６に適用される
この実施形態１に係る道路トンネル換気制御装置は、計測器群１〜４、換気機運転状況入力部５、換気機風量・台数指令値演算処理部６、データベース１０の他、新たに複数の制御モードのもとに選定された最適なパラメータを記憶するパラメータ設定記憶部２１、制御モード指定操作部２２及びパラメータ切替部２３を備えている。
【００４７】
計測器群１〜４、換気機運転状況入力部５、換気機風量・台数指令値演算処理部６及びデータベース１０等は、図２と同じ構成であるので、重複する説明は省略する。
【００４８】
パラメータ設定記憶部２１には、通常パラメータ設定部２１ａ、環境改善重視用パラメータ設定部２１ｂ及び電力削減重視パラメータ設定部２１ｃまたはそれ相当のパラメータ記憶領域が設けられる。
【００４９】
経験、知見及びノウハウ等を有する者（例えば設計者・専門の設備設置担当者等）は、プロセスモデルに基づくオフラインシミュレーション、現地設備機器の収集データに基づく運転調整作業及び各制御項目相互の調整作業によって、オペレータが換気制御上必要とする複数の制御モード、つまり、通常制御モード、環境重視制御モード、電力削減重視制御モードにとって最適なパラメータを選定し、それぞれ対応するパラメータ設定部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに設定する。
【００５０】
制御モード指定操作部２２は、通常制御モード、環境重視制御モード、電力削減重視制御モードに個別に対応する３つの押しボタン式のモード指定操作スイッチ２２ａ、２２ｂ及び２２ｃが設けられ、押し操作により制御モード指定信号が出力される。
【００５１】
なお、押しボタン式のモード指定操作スイッチ２２ａ、２２ｂ、２２ｃに代え、例えば回転操作により制御モードを選択的に指定する回転式のモード指定操作スイッチ、あるいはキーボードや音声入力によって制御モードを指定入力してもよい。
【００５２】
パラメータ切替部２３は、制御モード指定操作部２２から指定される制御モードに従って、パラメータ設定部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの何れか１つの出力ラインを選択接続し、換気機風量・台数指令値演算処理部６によるパラメータの使用を可能とする。
【００５３】
次に、以上のような道路トンネル換気制御装置の作用について説明する。なお、換気機風量・台数指令値演算処理部６が計測器群１〜４で得られた計測値、換気機運転状況入力部５の現時点の運転状況情報を用いて、換気機８の風量・台数指令値を演算する点について、既に説明しているのでここでは省略し、図２と比較して特に異なる点について説明する。
【００５４】
先ず、トンネル換気制御に関しては、前述したように「換気機を運用しトンネル内の汚染物質濃度（視環境を含む）を許容範囲に維持」しつつ、かつ「換気機の消費電力を最小限に抑える」という二律背反のバランスをとる換気制御が重要である。このときの制御モードは前述したように通常制御モードと呼ぶ。
【００５５】
一方、オペレータは、「もう少し電力が掛かっても良いので汚染濃度を改善したい」とか、あるいは「若干汚染濃度が悪化しても良いので消費電力を低減したい」という要求を望む場合がある。このような要求制御モードは前述したように環境重視制御モード、電力削減重視制御モードと呼ぶ。
【００５６】
そこで、経験、知見及びノウハウ等を有する者は、制御モードごとに最適なパラメータを選定し、通常パラメータ設定部２１ａ、環境改善重視用パラメータ設定部２１ｂ及び電力削減重視パラメータ設定部２１ｃに設定しておく。
【００５７】
その結果、例えば、ＶＩ許容値、ＶＩ目標値、ＣＯ濃度許容値、ＣＯ濃度目標値、最低風速管理その他多くの制御用パラメータを設定する他、環境重視制御モードの場合には、通常制御モードに比べて、例えばＶＩ許容値及びＶＩ目標値をやや高め、ＣＯ濃度許容値、ＣＯ濃度目標値をやや低め、最低風速をやや高めとし、電力削減重視制御モードの場合にはそれとは逆になる。
【００５８】
しかし、各制御項目相互に関連することから、経験、知見及びノウハウ等を有する者が、制御モードごとにオフラインシミュレーション結果の検討、現地設備の運転による調整作業、交通流の経年変化などを反映させつつ、夫々所望の性能を維持するように十分に検討しながらパラメータを選定する。
【００５９】
そして、制御モードごとに最適なパラメータを設定した後、オペレータは、ある時間帯によって車両交通量が非常に多くなることが予想されている場合、通常制御モードから例えば環境重視制御モードに変更したいという要望をもつ場合がある。
【００６０】
このような場合、オペレータは、環境重視制御モード対応のモード指定操作スイッチ２２ｂを押し操作し、環境重視制御モード指定信号を出力する。このとき、モード指定操作スイッチ２２ｂは自動復帰によってオフとなる。
【００６１】
パラメータ切替部２３は、制御モード指定操作部２２から出力される環境重視制御モード指定信号を受け取ると、換気機風量・台数指令値演算処理部６と環境改善重視用パラメータ設定部２１ｂとの間のデータ伝送ラインを形成する。
【００６２】
ここで、換気機風量・台数指令値演算処理部６の換気運用計画作成系、換気フィードバック制御系及び異常悪化制御系は、それぞれ換気機風量・台数指令値に関する演算を実行する際、通常パラメータ設定部２１ａの通常パラメータに代え、環境改善重視用パラメータ設定部２１ｂに設定される環境改善重視用パラメータを用いて、換気運用計画作成、換気フィードバック制御及び異常悪化時制御を行う。
【００６３】
従って、以上のような実施の形態によれば、予め通常制御モード、環境重視制御モード、電力削減重視制御モードのもとに最適なパラメータが設定され、オペレータの意向のもとに例えば環境重視制御モードを操作指定したとき、換気機風量・台数指令値演算処理部６は環境改善重視用パラメータ設定部２１ｂから環境重視制御モードに最適とされるパラメータを取り込んで、換気機風量・台数指令値の演算を行うことができる。
【００６４】
よって、専門的な経験，知見等を有していないオペレータであっても、煩雑なパラメータの調整選択作業を行うことなく、トンネル内の状況変化に応じて、最適なパラメータを用いて、容易かつ安全に所望とする換気制御を実現することができる。
【００６５】
（実施形態２）  
図４は実施形態２に係る道路トンネル換気制御装置の構成図である。
【００６６】
この実施形態２は、パラメータ設定記憶部２４、重視レベル指定操作部２５及びパラメータ切替部２６が設けられる。
【００６７】
パラメータ設定記憶部２４には、通常パラメータ設定部２４ａ、環境改善重視用レベルパラメータ設定部２４ｂ−ｉ（ｉ＝例えば５段階レベル１〜５）、電力削減重視用レベルパラメータ設定部２４ｃ−ｊ（ｊ＝例えば５段階レベル１〜５）が設けられる。
【００６８】
通常パラメータ設定部２４ａには、「換気機を運用しトンネル内の汚染物質濃度（視環境を含む）を許容範囲に維持」しつつ、かつ「換気機の消費電力を最小限に抑える」という二律背反のバランスを考慮しつつ選定された通常レベルに相当する通常パラメータが設定される。
【００６９】
環境改善重視用レベルパラメータ設定部２４ｂ−１〜２４ｂ−５には環境改善重視を段階的にレベルアップさせたときの環境改善重視用レベルパラメータが設定される。
【００７０】
電力削減重視用レベルパラメータ設定部２４ｃ−１〜２４ｃ−５には、電力削減重視を段階的にレベルアップさせたときの電力削減重視用レベルパラメータが設定される。
【００７１】
重視レベル指定操作部２５は、例えば３つの回転式スイッチ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを備え、何れか１つの回転式スイッチによって該当する通常レベル、環境改善重視レベル、電力削減重視レベルを選択し、レベル指定信号を出力する。
【００７２】
なお、重視レベル指定操作部２５は、回転式スイッチ２５ａ、２５ｂ、２５ｃに代え、レベル毎の押しボタン式スイッチ、あるいはキーボードや音声入力によってレベル指定することも可能である。
【００７３】
パラメータ切替部２６は、重視レベル指定操作部２５から出力されるレベル指定信号に応じて何れかのパラメータ設定部２４ａ、環境改善重視用レベルパラメータ設定部２４ｂ−ｉ（ｉ＝例えば１〜５）、電力削減重視用レベルパラメータ設定部２４ｃ−ｊ（ｊ＝例えば１〜５）を選択し、換気機風量・台数指令値演算処理部６にデータ授受可能に接続する。
【００７４】
従って、以上のような実施形態によれば、特に環境改善重視及び電力削減重視について、それぞれ複数の段階レベルに分けてパラメータが設定されているので、オペレータの意向やトンネルの状況変化等を踏まえつつ、煩雑にパラメータの調整選択作業を行うことなく、きわめて容易・安全、かつ細かく最適なパラメータを用いて、所望の換気制御を実現することができる。
【００７５】
通常、道路トンネルは、「同じものが二つとない」と言われるように、当該トンネル特有のよう要求事項がある場合が多い。例えば、「坑口からの汚染物質の流出を若干許容してもトンネル内の環境を改善したい」などの要求が考えられる。このような要求に対しても、環境改善重視に関する高めのレベルを指定し、それに見合うパラメータを換気機風量・台数指令値演算処理部６の換気機風量・台数指令値に反映させることができる。
【００７６】
なお、環境改善重視レベル及び電力削減重視レベルについては、５段階レベルとした例を説明したが、トンネルの長さや地理的条件等を考慮しながら、適宜選択的に段階レベルを設定することができる。
【００７７】
（実施形態３）  
図５は実施形態３に係る道路トンネル換気制御装置の構成図である。
【００７８】
この実施形態３は、図３に示す実施形態１の構成に新たに、パラメータ切替可否判定部３１、判定参照データ記憶部３２及びメッセージ出力部３３が付加される。
【００７９】
パラメータ切替可否判定部３１は、制御モード指定操作部２２とパラメータ切替部２３との間に介在され、指定された制御モードを許可するか否かを判定する機能を有する。
【００８０】
判定参照データ記憶部３２は、パラメータ切替可否判定部３１が制御モード指定毎に不許可とするための参照データが格納される。
【００８１】
メッセージ出力部３３は、パラメータ切替可否判定部３１が不許可と判定したとき、例えば理由付きメッセージを音声発生器または表示部に出力する。
【００８２】
その他の構成については、図３に示す実施形態１と同様であるので、その重複する説明は省略する。
【００８３】
次に、実施形態３における作用について、実施形態１の作用と異なる点について説明する。
【００８４】
先ず、判定参照データ記憶部３２には、パラメータ切替可否判定部３１がモード指定信号を受付けたとき、そのモード指定が該当トンネルにとって所望の換気制御を行えるか否かを判定する参照データが記憶される。具体的にどのような参照データを設定するかは、トンネル毎に異なるが、例えば制御モード指定信号毎に一定の制限データ（参照データ）を設定するか、或いは一定のルールのもとに不許可とする“ｉｆ−ｔｈｅｎ”ルールが設定される。
【００８５】
以上のような状態において、例えばトンネルの交通量が非常に多いと判断したとき、オペレータは制御モード指定操作部２２を操作し、環境重視制御モードの制御モード指定信号を出力したとする。
【００８６】
ここで、パラメータ切替可否判定部３１は、環境重視制御モードの指定信号を受けると、指定された制御モードを許可するか否かを判定する。すなわち、パラメータ切替可否判定部３１は、環境重視制御モードの指定信号に基づき、計測器群１〜４の各計測値や換気機運転状況入力部５の換気機運転状況を取り込み、判定参照データ記憶部３２を参照し、例えば環境重視制御モードに対応する一定の制限データ（参照データ）に合致したとき、指定された制御モードを不許可とする。
【００８７】
また、パラメータ切替可否判定部３１による別の判定例としては、計測器群１〜４の各計測値や換気機運転状況入力部５の換気機運転状況を取り込み、判定参照データ記憶部３２に“ｉｆ−ｔｈｅｎ”ルールが設定されている場合、例えば「オペレータが環境重視制御モードを指定したとき、既に換気機８がフル運転しているならば、その環境重視制御モードを不許可とする。」というルールがあれば、当該ルールに従って不許可と判定する。
【００８８】
パラメータ切替可否判定部３１は、不許可と判定したとき、例えば判定参照データ記憶部３２に制御モード指定を不許可とする理由付きのメッセージデータが記憶されていれば、当該理由付きのメッセージデータを読み出し、メッセージ出力部３３から出力し、オペレータに通知する。
【００８９】
また、オペレータが制御モード指定操作部２２を操作し、電力削減重視制御モードのモード指定信号を出力したとする。このとき、パラメータ切替可否判定部３は、判定参照データ記憶部３２に、「オペレータが電力削減重視制御モードを選んだとき、汚染濃度が許容範囲に収まっていなければ、その電力削減重視制御モードを不許可とする。」というルールがあれば、当該ルールの従って不許可と判定し、前述同様に理由付きのメッセージデータをメッセージ出力部３３から出力し、オペレータに通知する。
【００９０】
従って、以上のような実施形態によれば、実施形態１の同様の効果を奏する他、オペレータがトンネルの状況を認識することなく不適切なモード指定を行ったとき、そのオペレータのモード指定に基づくパラメータを反映させないように制限するので、より安全な換気制御を行うことができる。
【００９１】
また、オペレータは、不許可とする理由付きのメッセージを知ることにより、現在の換気状態がどのような状態にあるかを容易に理解することができる。
【００９２】
（実施形態４）  
図６は実施形態４に係る道路トンネル換気制御装置の構成図である。
【００９３】
実施形態４は、実施形態２（図４参照）の構成に新たに、パラメータ切替可否判定部３１、判定参照データ記憶部３２及びメッセージ出力部３３を設けた構成である。
【００９４】
パラメータ切替可否判定部３１は、重視レベル指定操作部２５とパラメータ切替部２６との間に介在され、重視レベル指定操作部２５から指定された重視レベルを許可するか否かを判定する機能を有する。
【００９５】
判定参照データ記憶部３２は、パラメータ切替可否判定部３１が重視レベル毎に不許可とするための参照データが格納される。
【００９６】
メッセージ出力部３３は、パラメータ切替可否判定部３１が不許可としたとき、例えば理由付きメッセージを音声発生器または表示部に出力する。
【００９７】
その他の構成については、図４に示す実施形態２と同様であるので、その重複する説明は省略する。
【００９８】
次に、実施形態４における作用について、実施形態２の作用と異なる点について説明する。
【００９９】
オペレータは、重視レベル指定操作部２５を操作し、通常レベルに代えて、環境改善重視の段階レベル「５」を指定したとする。このとき、パラメータ切替可否判定部３１は、計測器群１〜４の各計測値や換気機運転状況入力部５の換気機運転状況を取り込み、判定参照データ記憶部３２に“ｉｆ−ｔｈｅｎ”ルールが設定されている場合、例えば「オペレータが環境重視の段階レベル「５」を指定したとき、既に換気機８がフル運転しているならば、その環境重視制御モードを不許可とする。」というルールがあれば、当該ルールの従って不許可と判定する。
【０１００】
パラメータ切替可否判定部３１は、不許可と判定したとき、例えば判定参照データ記憶部３２にレベル指定を不許可とする理由付きのメッセージデータが記憶されていれば、当該理由付きのメッセージデータを読み出し、メッセージ出力部３３から出力し、オペレータに通知する。
【０１０１】
また、パラメータ切替可否判定部３１は、重視レベル指定操作部２５を操作し、通常レベルに代えて、電力削減重視の段階レベル「５」を指定したとする。このとき、パラメータ切替可否判定部３１は、計測器群１〜４の各計測値や換気機運転状況入力部５の換気機運転状況を取り込み、判定参照データ記憶部３２に、「オペレータが電力削減重視のレベル制御モードを選んだとき、汚染濃度が許容範囲に収まっていなければ、その電力削減重視制御モードを不許可とする。」というルールがあれば、当該ルールに従って不許可と判定する。
【０１０２】
パラメータ切替可否判定部３１は、不許可と判定したとき、前述同様に判定参照データ記憶部３２から理由付きのメッセージデータを読み出し、メッセージ出力部３３から出力し、オペレータに通知する。
【０１０３】
従って、以上のような実施形態によれば、実施形態２と同様の効果を奏する他、オペレータがトンネルの状況を認識せずに不適切な重視レベルの指定を行ったとき、そのオペレータの重視レベル指定に基づくパラメータを反映させないように制限するので、より安全な換気制御を行うことができる。
【０１０４】
また、オペレータは、不許可とする理由付きのメッセージを知ることにより、現在の換気状態がどのような状態にあるかを容易に理解することができる。
【０１０５】
（その他の実施形態）
（１）  上記実施形態１〜４は、便宜的に図２に示す構成の換気機風量・台数指令値演算処理部６に適用した例について説明したが、図２の構成に限らず、トンネルの諸条件やユーザの要求を考慮して多くの制御項目を組合せた換気機風量・台数指令値演算処理部６の構成が実用化されている。
【０１０６】
従って、他の実施形態としては、既に公知の換気機風量・台数指令値演算処理部６において、パラメータを用いて、換気機風量・台数指令値を演算するものであれば、全て実施形態１〜４を適用することが可能である。
【０１０７】
（２）  上記実施形態１、３では、通常モードの通常パラメータ、環境重視制御モードのパラメータ、電力削減重視制御モードの３種類を用意し、また上記実施形態２、４では、通常レベルのパラメータの他、環境重視及び電力削減重視に関して複数の段階レベルに分けてパラメータを用意し、押しボタンスイッチや回転式スイッチで何れかのモードやレベルを選択操作する構成としたが、他の実施形態としては、他の実施形態としては、例えば通常パラメータを中心に設定し、可能な限り環境改善を志向したパラメータ及び可能な限り電力削減を志向したパラメータを両端部側に設定し、連続的に操作指定してパラメータ使用する方法であってもよい。
【０１０８】
具体的には、例えばオペレータの操作卓に図７に示すように摺動子３４を備えたスライドスイッチ３５やダイヤル式選択スイッチを組み込み、オペレータが連続的に移動させつつその移動停止位置から「少し環境改善重視」、「最大に近い電力削減」などを感覚的に把握しつつパラメータの指定操作を行うものである。このとき、パラメータ切替部２３、２６は、例えば移動停止位置に応じた指定位置信号を受け取った後、換気機風量・台数指令値演算部６からパラメータの要求があると、指定位置信号のもとにパラメータ設定記憶部２１，２４をアクセスし、当該パラメータ設定記憶部２１，２４に設定される指定位置信号ごとのパラメータの中から要求パラメータを読み出して換気機風量・台数指令値演算部６に提供する。
【０１０９】
（３）  また、上記実施形態では、制御モードや各段階レベルの各種パラメータは、パラメータ設定記憶部２４に記憶したが、データベース１０に領域分けして記憶してもよい。この場合には、データベース１０がパラメータ設定記憶部２４の機能を持つことになる。
【０１１０】
（４）  本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、それぞれ一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、出願当初の特許請求の範囲の記載を付記する。
［１］
道路トンネルに交通量計測器、煙霧透過率計、ＣＯ濃度計及び風向風速計等の計測器群が設けられ、これら計測器群による計測値と各種パラメータとを用いて得られる換気機風量・台数のもとに換気制御を行う道路トンネル換気制御装置において、
前記道路トンネル内の環境改善及び電力削減のバランスを考慮した通常制御モードのもとに選定された通常パラメータ、環境重視制御モードのもとに選定された環境改善重視用パラメータ及び電力削減重視制御モードのもとに選定された電力削減重視用パラメータをそれぞれ記憶するパラメータ設定記憶手段と、
何れか１つの制御モードの選択操作に従って制御モード指定信号を出力する制御モード指定操作手段と、
この制御モード指定信号に基づいて該当制御モードのパラメータを出力可能に切替えるパラメータ切替手段と、
前記計測器群による計測値と指定された制御モードの各種パラメータとを用いて、前記換気機の風量・台数指令値を演算し、その風量・台数指令値に基づいて換気制御を行う換気機風量・台数指令値演算手段と
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］
道路トンネルに交通量計測器、煙霧透過率計、ＣＯ濃度計及び風向風速計等の計測器群が設けられ、これら計測器群による計測値と各種パラメータとを用いて得られる換気機風量・台数のもとに換気制御を行う道路トンネル換気制御装置において、
前記道路トンネル内の環境改善及び電力削減のバランスのもとに選定された通常レベルの通常パラメータ、環境重視のもとに選定された複数の段階レベルの環境改善重視用パラメータ及び電力削減のもとに選定された複数の段階レベルの電力削減重視用パラメータをそれぞれ記憶するパラメータ設定記憶手段と、
何れか１つのレベルの選択操作に従ってレベル指定信号を出力するレベル指定操作手段と、
このレベル指定信号に基づいて該当レベルのパラメータを出力可能に切替えるパラメータ切替手段と、
前記計測器群による計測値と指定されたレベルに対応する各種パラメータとを用いて、前記換気機の風量・台数指令値を演算し、その風量・台数指令値に基づいて換気制御を行う換気機風量・台数指令値演算手段と
を備えたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
［３］
［１］または［２］に記載の道路トンネル換気制御装置において、
前記換気機風量・台数指令値演算手段は、少なくとも前記交通量計測器で計測される今回制御周期の交通量に基づき、前記指定された各種パラメータと過去の実績交通量パターンとを考慮して次制御周期以降の交通量を予測し、当該交通量予測値に基づいて前記換気機の風量・台数指令値等の運用計画を作成する換気運用計画系と、前記交通量計測器を除く前記計測器群の計測値と前記指定された各種パラメータとの制御偏差を無くするように前記換気運用計画系で計画された前記換気機の風量・台数指令値を補正する換気フィードバック制御系とを備えていることを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
［４］
［１］に記載の道路トンネル換気制御装置において、
前記制御モード指定操作手段から制御モード指定信号を受けたとき、判定参照データのもとに当該指定された制御モードを許可するか否かを判定し、許可すると判定したときに前記パラメータ切替手段に前記制御モード指定信号を送出するパラメータ切替可否判定手段をさらに設けたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
［５］
［２］に記載の道路トンネル換気制御装置において、
前記レベル指定操作手段からレベル指定信号を受けたとき、判定参照データのもとに当該レベル指定を許可するか否かを判定し、許可すると判定したときに前記パラメータ切替手段に前記レベル指定信号を送出するパラメータ切替可否判定手段をさらに設けたことを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
［６］
［５］に記載の道路トンネル換気制御装置において、
前記判定参照データとしては、前記制御モードごとまたは前記レベルごとに、前記計測器群から得られる計測値や現在の換気機運転状況情報に基づいて不許可とするための“ｉｆ−ｔｈｅｎ”ルールのデータであることを特徴とするトンネル換気制御装置。
［７］
［４］または［５］に記載の道路トンネル換気制御装置において、
不許可とする理由付きのメッセージを記憶するメッセージ記憶手段と、メッセージ出力手段とをさらに設け、
前記パラメータ切替可否判定手段は、不許可と判定したときに前記メッセージ記憶手段から不許可とする理由付きのメッセージを読み出し、前記メッセージ出力手段から出力し、指定操作したオペレータに通知することを特徴とする道路トンネル換気制御装置。
【符号の説明】
【０１１１】
１…トラフィックカウンタ、２…煙霧透過率計、３…ＣＯ濃度計、４…風向風速計、５…換気機運転状況入力部、６…換気機風量・台数指令値演算処理部、７…パラメータ設定記憶部、８…換気機、１０…データベース、１０ａ…運転状況情報格納部、１０…過去交通量格納部、１２…交通量予測部、１３…換気運用計画部、１６…換気フィードバック制御部、１７…異常悪化時制御部、２１…パラメータ設定記憶部、２１ａ…通常パラメータ設定部、２１ｂ…環境改善重視用パラメータ設定部、２１ｃ…電力削減重視用パラメータ設定部、２２…制御モード指定操作部、２３、２６…パラメータ切替部、２４…パラメータ設定記憶部、２４ａ…通常パラメータ設定部、２４ｂ−１〜２４ｂ−５…環境改善重視レベルパラメータ設定部、部２４ｃ−１〜２４ｃ−５…電力削減重視用レベルパラメータ設定部、２５…重視レベル指定操作部、３１…パラメータ切替可否判定部、３２…判定参照データ記憶部、３３…メッセージ出力部。
【図１】
0005537305.tif 000002
【図２】
0005537305.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005537305.tif 000005
【図５】
0005537305.tif 000006
【図６】
0005537305.tif 000007
【図７】
0005537305.tif 000008