(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、
トンネル内に設置された風向風速計と、
トンネル内に設置された複数の換気機と、
風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、
前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段と、
前記排風機が停止してから所定の時間が経過した時点で、前記換気機制御手段に対して前記換気機による風速抑制制御の開始タイミングを与える換気機起動タイミング設定手段とを備えたことを特徴とするトンネル換気制御装置。
【請求項２】
トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、
トンネル内に設置された風向風速計と、
トンネル内に設置された複数の換気機と、
風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、
前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段と、
前記排風機が停止した後、前記風向風速計により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの最大値と最小値との差を随時演算し、この差が所定の範囲に収まった時点で、前記換気機制御手段に対して前記換気機による風速抑制制御の開始タイミングを与える換気機起動タイミング判断手段とを備えたことを特徴とするトンネル換気制御装置。
【請求項３】
トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、
トンネル内に設置された風向風速計と、
トンネル内に設置された複数の換気機と、
風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、
前記風向風速計により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段とを備えたことを特徴とするトンネル換気制御装置。
【請求項４】
トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、
トンネル内に設置された複数の風向風速計と、
トンネル内に設置された複数の換気機と、
風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、
所定の重み係数に従って前記各風向風速計により計測された風速計測値の重み付け平均値を随時演算する重み付け平均手段と、
前記重み付け平均手段により演算された風速計測値の重み付け平均値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段とを備えたことを特徴とするトンネル換気制御装置。
【請求項５】
トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、
トンネル内に設置された風向風速計と、
トンネル内に設置された複数の換気機と、
風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、
前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段とを備え、
前記換気機制御手段は前記換気機の１回の制御周期において前記換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するよう前記換気機の運転台数を制御することを特徴とするトンネル換気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集中排気式トンネルに適用されるトンネル換気制御装置に係り、とりわけ、道路トンネル内にて火災が発生した際にジェットファン等の換気機を用いてトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制するトンネル換気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路トンネル内にて火災が発生した際には、延焼を防止し、かつ避難環境を確保する目的で、火災発生地点近傍のトンネル内風速を速やかに抑制する必要がある。このため、ジェットファン等の換気機を用いて風速抑制制御が行われる。
【０００３】
図１７は日本で最も採用例の多い縦流式トンネルの概要を示す図である。図１７に示すように、縦流式トンネル１１では、トンネル内を換気するためにジェットファン（ＪＦ）５と呼ばれる換気機が設置されている場合が多い。トンネル内で火災が発生した際には、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１の計測値に基づいてジェットファン５の運転が制御され、トンネル内風速を目標風速に近付けるための風速抑制制御が行われる。
【０００４】
縦流式トンネル１１における火災時の風速抑制制御を行うための制御方式として様々な方式が提案されており、既に実用化されている。
【０００５】
図１８は火災時の風速抑制制御を行う従来の制御方式を説明するための図である。図１８において、風向風速計１にてトンネル内風速が計測され、その計測値（風速計測値）がジェットファン制御部４に入力される。ここで、トンネル内に風向風速計が複数設置されている場合には、正常に動作している風向風速計のうち火災発生地点に最も近い風向風速計の計測値を用いる。
【０００６】
また、目標風速設定部２では、火災時におけるトンネル内風速の目標値（風速目標値）が設定される。この風速目標値は、トンネルの諸条件に応じて設定する必要があるが、通常、対面通行トンネルの場合は０［ｍ／ｓ］、一方通行トンネルの場合には交通方向に＋２．０［ｍ／ｓ］程度の値が設定される。
【０００７】
さらに、ジェットファン制御部４では、風向風速計１の計測値（風速計測値）が目標風速設定部２の設定値（風速目標値）に近付くようにジェットファン５の運転台数が決定される。なお、このような決定手法としては様々な方式が提案されており、既に実用化されている。実用化されている方式のうち最も一般的なものは、ＰＩ制御を用いる方式である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の縦流式トンネル１１は、建設費が比較的安価であるという利点があることから多く採用されてきたが、構造上の理由によりどちらかのトンネル坑口から汚染空気が排出されることが避けられない。このため、トンネル坑口付近に民家等がある場合には、環境上の観点から問題があった。
【０００９】
このような背景から、近年、集中排気式と呼ばれる換気方式を採用するトンネルが増加している。
【００１０】
集中排気式トンネルの概要を図３（本発明を示す図）に示す。図３に示すように、集中排気式トンネル１０においては、トンネル内の排気口１３に排風機６が設置されており、両側のトンネル坑口１２ａ，１２ｂから取り込まれた外部の新鮮な空気を排風機６によって排気口１３に送り込むことにより、トンネル内の汚染空気を排気口１３を介してトンネル外に排出することができるようになっている。
【００１１】
ここで、このような集中排気式トンネル１０内にて火災が発生した際には、トンネル内風速を抑制するために排風機６を急停止する必要があるが、その際に、空気の圧縮に起因する風速振動現象が発生する場合がある。この風速振動現象を実際のトンネルで計測した結果を図１９に示す。図１９に示すグラフにおいて、時間０［ｓ］の時点が排風機６を急停止した時点である。排風機６を停止する前には約７．０［ｍ／ｓ］程度の風速であったものが、排風機６を停止した後、風速が激しく振動しながら急激に低下していることが分かる。この風速振動現象は、空気の圧縮に起因するものであり、図３に示すような集中排気式トンネル１０に特有の現象である。この風速振動の周期はトンネルの長さに依存し、十数秒から数十秒の範囲であることが判明している。一方、図３に示すような集中排気式トンネル１０において、ジェットファン５の運転台数を変更した影響がトンネル内風速に反映されるまでには、早くても数分、長ければ十数分程度を要する。
【００１２】
従って、このような風速振動現象はジェットファン５を単純に運転するのみでは除去することが困難である。従来、図１７に示すような縦流式トンネル１１で実用化されていた火災時の風速抑制制御では、このような風速振動現象を考慮しておらず、図１８に示すような従来の制御方式をそのまま図３に示すような集中排気式トンネル１０に適用すると、発生した風速振動現象の影響でジェットファン５の運転台数の増減が非常に激しくなり、機器保護上ジェットファン５を緊急停止せざるを得ない事態が発生したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題が生じるおそれがあり、安全上問題があった。
【００１３】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、集中排気式トンネルにおける火災時の風速抑制制御を改良し、排風機の急停止に起因して発生する風速振動現象にかかわらず、トンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができるトンネル換気制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その第１の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段と、前記排風機が停止してから所定の時間が経過した時点で、前記換気機制御手段に対して前記換気機による風速抑制制御の開始タイミングを与える換気機起動タイミング設定手段とを備えたことを特徴とするトンネル換気制御装置を提供する。
【００１５】
本発明は、その第２の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段と、前記排風機が停止した後、前記風向風速計により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの最大値と最小値との差を随時演算し、この差が所定の範囲に収まった時点で、前記換気機制御手段に対して前記換気機による風速抑制制御の開始タイミングを与える換気機起動タイミング判断手段とを備えたことを特徴とするトンネル換気制御装置を提供する。
【００１６】
本発明は、その第３の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、前記風向風速計により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段とを備えたことを特徴とするトンネル換気制御装置を提供する。
【００１７】
本発明は、その第４の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された複数の風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、所定の重み係数に従って前記各風向風速計により計測された風速計測値の重み付け平均値を随時演算する重み付け平均手段と、前記重み付け平均手段により演算された風速計測値の重み付け平均値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段とを備えたことを特徴とするトンネル換気制御装置を提供する。
【００１８】
本発明は、その第５の解決手段として、トンネル坑口から取り込まれた外部の空気を排風機によって前記トンネル坑口以外の排気口に送り込むことによりトンネル内の汚染空気を前記排気口を介してトンネル外に排出する集中排気式トンネルに適用され、トンネル内にて火災が発生した際に前記排風機を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うトンネル換気制御装置において、トンネル内に設置された風向風速計と、トンネル内に設置された複数の換気機と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部と、前記風向風速計により計測された風速計測値が前記目標風速設定部により設定された風速目標値に近付くように前記換気機を制御する換気機制御手段とを備え、前記換気機制御手段は前記換気機の１回の制御周期において前記換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するよう前記換気機の運転台数を制御することを特徴とするトンネル換気制御装置を提供する。
【００１９】
なお、上述した第１乃至第４の解決手段において、前記換気機制御手段は前記換気機の１回の制御周期において前記換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するよう前記換気機の運転台数を制御することが好ましい。
【００２０】
本発明の第１の解決手段によれば、集中排気式トンネルにおいて、火災時に排風機が急停止した際に発生する風速振動現象が収まった時点で、換気機による風速抑制制御を開始するので、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２１】
本発明の第２の解決手段によれば、集中排気式トンネルにおいて、火災時に排風機が急停止した際に発生する風速振動の振動幅を随時演算し、この振動幅があらかじめ設定した範囲に収まった時点で、換気機による風速抑制制御を開始するので、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。また、風速振動の減衰状況に応じた風速抑制制御が可能になるので、上述した第１の解決手段に比べて、トンネル内風速をより安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２２】
本発明の第３の解決手段によれば、集中排気式トンネルにおいて、所定の時点数分の風速計測値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値に基づいて換気機による風速抑制制御を行うので、火災時に排風機が急停止した際に発生する風速振動現象の影響を除去し、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を容易な方法で防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２３】
本発明の第４の解決手段によれば、複数の風向風速計が設置された集中排気式トンネルにおいて、風速振動現象の影響を受けないように選定した重み係数を用いて、各風向風速計の計測値（風速計測値）の重み付け平均値を随時演算し、この風速計測値の重み付け平均値に基づいて換気機による風速抑制制御を行うので、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。また、風速計測値の平均処理による遅れが発生しないので、上述した第３の解決手段に比べて、トンネル内風速をより安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２４】
本発明の第５の解決手段によれば、集中排気式トンネルにおいて、火災時に換気機による風速抑制制御を行う際に、換気機の１回の制御周期において換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するので、風速振動現象が発生した場合においても、換気機の運転台数の急激な増減等により換気機が緊急停止してしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００２５】
なお、上述した第１乃至第４の解決手段において、火災時に換気機による風速抑制制御を行う際に、換気機の１回の制御周期において換気機を所定の範囲内の増減台数分だけ増減することにより、風速振動が収まりきらない時点で風速抑制制御を開始した場合や、風速振動が除去しきれなかった場合にも、ジェットファンの運転台数の急激な増減による緊急停止を防止することができる、という作用効果を奏する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
第１の実施の形態
まず、図１乃至図４により、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２８】
図３は本発明の第１の実施の形態に係るトンネル換気制御装置が適用される集中排気式トンネルの一例を示す図である。図３に示すように、集中排気式トンネル１０においては、トンネル内の排気口１３に排風機６が設置されており、両側のトンネル坑口１２ａ，１２ｂから取り込まれた外部の新鮮な空気を排風機６によって排気口１３に送り込むことにより、トンネル内の汚染空気を排気口１３を介してトンネル外に排出することができるようになっている。
【００２９】
ここで、本発明の第１の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内にて火災が発生した際に排風機６を停止してトンネル内風速を抑制するよう風速抑制制御を行うものであり、図１に示すように、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１と、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、風向風速計１により計測された風速計測値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４と、排風機６が停止してから所定の時間が経過した時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与えるジェットファン起動タイミング設定部（換気機起動タイミング設定手段）３とを備えている。
【００３０】
図２は図１に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部４の詳細を示すブロック図である。図２に示すように、ジェットファン制御部４は、平均処理部４２、積分演算部４３、比例演算部４４、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６を有している。
【００３１】
次に、このような構成からなる本発明の第１の実施の形態の作用について説明する。
【００３２】
図３に示す集中排気式トンネル１０内にて火災が発生した際には、トンネル内に設置された風向風速計１によってトンネル内風速を計測する。ここで、トンネル内に風向風速計が複数設置されている場合には、正常に動作している風向風速計のうち火災発生地点に最も近い風向風速計の計測値を用いる。
【００３３】
また、目標風速設定部２では、火災時におけるトンネル内風速の目標値（風速目標値）を設定する。この風速目標値は、トンネルの諸条件に応じて設定する必要があるが、ここでは、対面通行トンネルの場合は０［ｍ／ｓ］、一方通行トンネルの場合には交通方向に＋２．０［ｍ／ｓ］程度の値を設定する。
【００３４】
さらに、ジェットファン起動タイミング設定部３では、火災が発生した後におけるジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを設定する。上述したように、集中排気式トンネル１０では、トンネル内風速を抑制するために排風機６を急停止すると、空気の圧縮に起因して風速振動現象が発生する場合がある（図４参照）。この風速振動の周期はトンネルの長さと音速とから容易に概算できることが知られている。例えば、文献（白倉、大橋共著、『流体力学（２）』、コロナ社、Ｐ２２５）等に記載されている。
【００３５】
上記の文献によれば、図３に示すように、排風機６からトンネル坑口１２ｂまでの長さをＬ［ｍ］とし、音速をａ［ｍ／ｓ］とすると、風速振動の周期Ｔ［ｓ］は次式（１）により計算することができる。ここで例えば、Ｌ＝４０００［ｍ］、ａ＝３４０［ｍ／ｓ］とすると、Ｔ＝４７［ｓ］程度となる。
【００３６】
Ｔ＝４・Ｌ／ａ    …（１）
上式（１）から明らかなように、この風速振動の周期Ｔは十数秒から数十秒の範囲である。一方、ジェットファン５の運転台数を変更した影響がトンネル内風速に反映されるまでには、早くても数分、長ければ十数分を要する。従って、このような風速振動現象はジェットファン５を単純に運転するのみでは除去することは不可能である。このため、風速振動現象に起因した上述したような問題を防止するためには、ジェットファン５が風速振動に過敏に反応しないようにする必要がある。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態においては、風速振動が収まってからジェットファン５を起動するものとする。具体的には、図４に示すように、この風速振動現象はトンネル壁面の摩擦抵抗等により徐々に減衰していくものであり、ある程度の時間が経過すれば風速振動は問題にならないレベルにまで減衰することが判明している。
【００３８】
ジェットファン起動タイミング設定部３は、火災の発生を検知して排風機６を急停止してから、どの程度の時間が経過した時点でジェットファン５による風速抑制制御を開始するかを設定するためのものであり、排風機６を停止してから、あらかじめ設定された時間Ｔｗが経過した時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与える。この時間Ｔｗが短すぎると風速振動が収まらないうちにジェットファン５を起動してしまうおそれがあり、逆に長すぎるとジェットファン５の起動タイミングが遅れるおそれがある。従って、トンネルの諸条件やジェットファン５の性能等を踏まえて、机上検討、計算機シミュレーションおよび現地試験等を行うことにより、適正な値を設定する。図４に示すグラフには、時間Ｔｗの設定例が示されており、この例では、風速振動がかなり収まった時間としてＴｗ＝１５０［ｓ］程度が設定される。
【００３９】
ジェットファン制御部４は、ジェットファン起動タイミング設定部３から開始タイミングを与えられた時点からジェットファン５による風速抑制制御を開始する。
【００４０】
具体的には、図２に示すように、平均処理部４２では、風向風速計１の計測値（風速計測値）の平均処理を行う。風向風速計１の計測周期がＴｓ、ジェットファン５の制御周期がＴｃである場合を考える。通常は、Ｔｓ＜Ｔｃである。ジェットファン５の制御周期Ｔｃに風向風速計１の計測周期Ｔｓがｎ回含まれる場合、制御周期Ｔｃごとに風向風速計１の計測値（風速計測値）のｎ時点分の平均値を出力する。例えば、Ｔｃ＝２０［ｓ］、Ｔｓ＝５［ｓ］の場合、現時点を含めた４時点分の計測値を平均し、２０［ｓ］ごとに出力する。
【００４１】
積分演算部４３、比例演算部４４、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６による以降の演算は、制御周期Ｔｃごとに行われる。
【００４２】
まず、目標風速設定部２により設定された風速目標値と、平均処理部４２から出力された風速平均値との偏差を計算する。風速目標値をＵｒｒｅｆ、ある時点の風速平均値をＵｒ（ｉ）、偏差をｅとすると、次式が成立する。
【００４３】
ｅ＝Ｕｒｒｅｆ−Ｕｒ（ｉ）    …（２）
積分演算部４３では積分演算を行う。積分パラメータをｋｉ、積分前回値をｉｎｔ ｏｌｄとすると、積分演算値ｙ１は次式により計算することができる。積分パラメータｋｉは調整パラメータであり、数値シミュレーションや現地調整により決定することができる。
【００４４】
ｙ１ｎ＝ｅ×ｋｉ×Ｔｃ    …（３）
ｙ１＝ｉｎｔ ｏｌｄ＋ｙ１ｎ    …（４）
ｉｎｔ ｏｌｄ＝ｙ１    …（５）
ｙ１ｎは今周期の増分量である。ｉｎｔ ｏｌｄは積分前回値で、初期値は０に設定されている。このｉｎｔ ｏｌｄにｙ１ｎを加えたｙ１が積分演算値である。ｙ１を計算した後に、ｉｎｔ ｏｌｄにｙ１の値を代入し、次周期のｉｎｔ ｏｌｄとして用いる。
【００４５】
比例演算部４４では比例演算を行う。比例パラメータをｋｐとすると、比例演算値ｙ２は次式により計算することができる。比例パラメータｋｐは調整パラメータであり、数値シミュレーションや現地調整により決定することができる。
【００４６】
ｙ２＝ｅ×ｋｐ    …（６）
積分演算部４３の出力ｙ１と比例演算部４４の出力ｙ２とを合計し、ｙ３を計算する。このｙ３がＰＩ演算によるジェットファン５の運転台数である。
【００４７】
ｙ３＝ｙ１＋ｙ２    …（７）
上記ｙ３は小数であるため、ジェットファン５の運転台数として用いるために整数化部４５によって整数化する。整数化は次式を用いて行うものとする。次式において、ａｂｓ（）は絶対値をとる処理、ｒｏｕｎｄ（）は四捨五入を行う処理を表している。
【００４８】
ｙ３ｉ＝（ｙ３／ａｂｓ（ｙ３））×ｒｏｕｎｄ（ｙ３）    …（８）
最後に、ジェットファン５の運転台数がジェットファン５の設置台数を上回ることはできないため、その判定をジェットファン運転台数上下限値チェック部４６によって行う。ジェットファン５の設置台数をｍａｘＪＦ［台］とするとき、今周期のジェットファン５の運転台数ＪＦ（ｉ）は以下のように計算する。
【００４９】
(a)ａｂｓ（ｙ３ｉ）≦ｍａｘＪＦの場合
ＪＦ（ｉ）＝ｙ３ｉ    …（９）
(b)ａｂｓ（ｙ３ｉ）＞ｍａｘＪＦの場合
ＪＦ（ｉ）＝（ｙ３ｉ／ａｂｓ（ｙ３ｉ））×ｍａｘＪＦ    …（１０）
このジェットファン５の運転台数ＪＦ（ｉ）を今周期のジェットファン５の運転台数とする。
【００５０】
このように本発明の第１の実施の形態によれば、集中排気式トンネル１０において、火災時に排風機６が急停止した際に発生する風速振動現象が収まった時点で、ジェットファン５による風速抑制制御を開始するので、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００５１】
第２の実施の形態
次に、図５および図６により、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本発明の第２の実施の形態は、ジェットファン起動タイミング設定部の代わりにジェットファン起動タイミング判断部を用いる点を除いて、他は上述した第１の実施の形態と略同一である。本発明の第２の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５２】
図５に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１と、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、風向風速計１により計測された風速計測値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４とを備えている。また、トンネル換気制御装置は、排風機６が停止した後、風向風速計１により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの最大値と最小値との差を随時演算し、この差が所定の範囲に収まった時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与えるジェットファン起動タイミング判断部（換気機起動タイミング判断手段）７を備えている。
【００５３】
次に、このような構成からなる本発明の第２の実施の形態の作用について説明する。
【００５４】
図３に示す集中排気式トンネル１０内にて火災が発生した際には、ジェットファン起動タイミング判断部７では、火災が発生した後におけるジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを判断し、これをジェットファン制御部４に対して与える。
【００５５】
上述した第１の実施の形態においては、この開始タイミングを排風機６が停止してから時間Ｔｗ（固定値）が経過した後としていたが、本発明の第２の実施の形態では、風向風速計１により計測された風速計測値に応じて設定するものとする。
【００５６】
具体的には、風向風速計１の計測値（風速計測値）を現時点を含めて過去ｎ時点分保持する。このｎとしては、風速振動の周期をＴ、風向風速計１の計測周期をＴｓとした場合、次式が成立する最小の整数ｎとして選定し、その値を基準に現地試験等により調整するものとする。
【００５７】
ｎ×Ｔｓ＞Ｔ    …（１１）
ここで、風速振動の周期Ｔは現地試験または上式（１）から得られる。なお、上述したようにしてｎを選定した理由は、風速振動の周期１周期分の風速計測値の最大値と最小値との差を求めれば、風速振動の振幅の約２倍となり、風速振動の大きさの指標となるからである。
【００５８】
すなわち、本発明の第２の実施の形態では、保持されたｎ個の風速計測値の最大値と最小値との差を風向風速計１の計測周期Ｔｓと同じ周期で随時演算し、この差があらかじめ設定されたしきい値α［ｍ／ｓ］以内に収まった時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与える。このしきい値α［ｍ／ｓ］は、風速振動がどの程度収まった時点でジェットファン５を起動するかを調整するパラメータである。このαが大きすぎると風速振動が収まらないうちにジェットファン５を起動してしまうおそれがあり、逆に小さすぎるとジェットファン５の起動タイミングが遅れるおそれがある。従って、トンネルの諸条件やジェットファン５の性能等を踏まえて、机上検討、計算機シミュレーションおよび現地試験等を行うことにより、適正な値を設定する。図６の下側のグラフには、上側のグラフに示した風速計測値（計測周期Ｔｓ＝５［ｓ］）に対して１０点分の風速計測値の最大値と最小値との差（風速変動幅）を随時演算したものが示されている。なお、図６の下側のグラフでは、このような演算の関係上、データが１０点分集まるまでの風速変動幅は空欄となっているが、実システムでは、誤動作を防ぐためにデータとして十分大きな値を入れるようにするとよい。図６に示すように、例えばしきい値α［ｍ／ｓ］が２０［ｍ／ｓ］に設定されている場合、点線で示す時点で、ジェットファン制御部４に対してジェットファン５による風速抑制制御の開始タイミングを与えることとなる。
【００５９】
このように本発明の第２の実施の形態によれば、集中排気式トンネル１０において、火災時に排風機６が急停止した際に発生する風速振動の振動幅を随時演算し、この振動幅があらかじめ設定した範囲に収まった時点で、ジェットファン５による風速抑制制御を開始するので、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。特に、本発明の第２の実施の形態によれば、風速振動の減衰状況に応じた風速抑制制御が可能になる。すなわち、風速振動が小さい場合は速やかにジェットファン５を起動し、大きい場合にはジェットファン５の起動タイミングを遅らせることができる。集中排気式トンネル１０で発生する風速振動の大きさや減衰状況等はトンネルの諸条件等によって大きく異なるので、上述した第１の実施の形態のように常に一定時間待つというのは適切でない場合もあり得るからである。これにより、本発明の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態に比べて、トンネル内風速をより安全かつ速やかに抑制することができる。
【００６０】
第３の実施の形態
次に、図７乃至図９により、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本発明の第３の実施の形態は、ジェットファン起動タイミング設定部を省略し、ジェットファン制御部の構成を変更した点を除いて、他は上述した第１の実施の形態と略同一である。本発明の第３の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図７に示すように、本発明の第３の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１と、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、風向風速計１により計測された所定の時点数分の風速計測値を保持するとともに、それらの値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４′とを備えている。
【００６２】
図８は図７に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部４′の詳細を示すブロック図である。図８に示すように、ジェットファン制御部４′は、風速振動除去部４１、平均処理部４２、積分演算部４３、比例演算部４４、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６を有している。なお、風速振動除去部４１は、風向風速計１の計測値（風速計測値）から風速振動成分を除去するものであり、フィルタと呼ばれる手法により特定周波数の振動のみを除去する。なお、フィルタは既に実用化された手法であるので、詳細は省略する。
【００６３】
次に、このような構成からなる本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６４】
図３に示す集中排気式トンネル１０内にて火災が発生した際には、トンネル内に設置された風向風速計１によってトンネル内風速を計測する。また、目標風速設定部２では、火災時におけるトンネル内風速の目標値（風速目標値）を設定する。ここで、ジェットファン制御部４′においては、火災が発生した時点からジェットファン５による風速抑制制御を開始する。
【００６５】
具体的には、図８に示すように、風速振動除去部４１により、風向風速計１により計測された風速計測値の時間平均をとって風速振動成分を除去した上で、平均処理部４２、積分演算部４３、比例演算部４４、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６による演算を行う。
【００６６】
なお、風速振動除去部４１では、風向風速計１の計測値（風速計測値）を現時点を含めて過去ｎ時点分保持し、この保持されたｎ個の風速計測値の平均値を随時演算し、これを計測周期Ｔｓで出力する。このｎとしては、風速振動の周期をＴ、風向風速計１の計測周期をＴｓとした場合、次式が成立する最小の整数ｎを選定し、必要に応じて現地試験等により調整するものとする。
【００６７】
ｎ×Ｔｓ＞Ｔ    …（１２）
ここで、風速振動の周期Ｔは現地試験または上式（１）から得られる。そして、このようにして選定されたｎを用いて風速計測値のｎ時点分の平均値を求める。このようにしてｎを選定した理由を図９を用いて説明する。図９に示すグラフの点線は図４に示すグラフの風速計測値（計測周期Ｔｓ＝５［ｓ］）に対応している。ここでは、風速の振動周期Ｔが約４５［ｓ］程度であり、上述した方法に従ってｎ＝１０を選定し、１０時点分の平均値を随時演算することにより、図９に示すグラフの実線に示すように、風速計測値から風速振動成分が除去される。これは、風速振動の周期Ｔに相当する時間平均をとることにより、風速振動成分がキャンセルされるからである。風速計測値をそのまま用いるのではなく、このようなｎ時点分の平均値をジェットファン制御部４′での演算に用いることにより、風速振動現象の影響を回避することができる。
【００６８】
このように本発明の第３の実施の形態によれば、集中排気式トンネル１０において、ｎ時点分の風速計測値の平均値を随時演算し、この風速計測値の平均値に基づいてジェットファン５による風速抑制制御を行うので、火災時に排風機６が急停止した際に発生する風速振動現象の影響を除去し、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題をより容易な方法で防止し、トンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【００６９】
第４の実施の形態
以下、図１０乃至図１３により、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、本発明の第４の実施の形態は、風向風速計がトンネル内にｎ個設置され、これらｎ個の風向風速計の計測値の重み付け平均値が重み付け平均部により演算される点を除いて、他は上述した第１の実施の形態と略同一である。本発明の第４の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
図１０および図１１に示すように、本発明の第４の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内に設置されたｎ個の風向風速計（ＡＶ）１−１〜１−ｎと、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、所定の重み係数に従って各風向風速計１−１〜１−ｎにより計測された風速計測値の重み付け平均値を随時演算する重み付け平均部８と、重み付け平均部８により演算された風速計測値の重み付け平均値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４とを備えている。
【００７１】
次に、このような構成からなる本発明の第４の実施の形態の作用について説明する。
【００７２】
従来においては、トンネル内に複数の風向風速計１−１〜１−ｎが設置されている場合、正常に動作している風向風速計のうち火災発生地点に最も近い風向風速計の計測値を用いている。その理由は、火災発生地点の風速にできるだけ近い値を得るためである。
【００７３】
これに対し、本発明の第４の実施の形態においては、重み付け平均部８により、トンネル内に設置されている風向風速計１−１〜１−ｎの計測値（風速計測値）の重み付け平均Ｕｒａｖｅを計測周期Ｔｓと同一の周期で計算し、随時出力するものとする。重み付け平均Ｕｒａｖｅの計算は次式により行う。ｋｉおよびＵｒｉはそれぞれ、ｉ番目の風向風速計１−ｉに対応する重み係数および計測値である。
【００７４】
Ｕｒａｖｅ＝Ｋ１×Ｕｒ１＋Ｋ２×Ｕｒ２＋…＋Ｋｎ×Ｕｒｎ    …（１３）
ただし、重み係数は非負の実数で、その合計は１である。
【００７５】
Ｋ１＋Ｋ２…＋Ｋｎ＝１，Ｋｉ（ｉ＝１〜ｎ）≧０    …（１４）
この重み係数Ｋｉは、重み付け平均Ｕｒａｖｅに風速振動成分が現れないように、かつ火災発生地点の風速にできるだけ近い値となるように適切に設定する必要がある。設定方法の例を以下に説明する。
【００７６】
具体例として、図１２に示すように、トンネル内において排風機６の両側の区間にそれぞれ２つずつの風向風速計１−１〜１−４が設置されている場合を考える。ここで、２つの風向風速計のうちの１つはトンネル坑口１２ａ，１２ｂ付近、もう１つは排風機６付近に設置されているものとする。また、火災発生地点は風向風速計１−３，１−４が設置されている区間で、風向風速計１−４（トンネル坑口１２ｂ付近の風向風速計）に近い位置であったとする。
【００７７】
この場合、従来においては、火災発生地点に最も近い風向風速計１−４の計測値のみを用いていた。この点に関し、図１７に示すような縦流式トンネル１１においては、空気の圧縮はほとんど発生しないため、トンネル内風速は位置に依存せず、ほぼ一様であることが知られている。これに対し、図３に示すような集中排気式トンネル１０においては、上述したように空気の圧縮に起因して風速振動現象が発生する。このような風速振動現象が発生している間は、トンネル内風速がトンネル内の位置に応じて異なることが判明している。図１３の点線は風向風速計１−４で計測された風速計測値、実線は風向風速計１−３で計測された風速計測値である。図１３から明らかなように、風向風速計１−３の計測値はほとんど風速振動が発生しておらず、風向風速計１−４の計測値は顕著な風速振動が発生している。すなわち、集中排気式トンネル１０において排風機６を停止した際に発生する風速振動現象は、排風機６付近（トンネル中央付近）で小さく、トンネル坑口１２ｂ付近で顕著である。これは、この風速振動現象が排風機６の両側の区間の空気の衝突により発生し、排風機６付近が節、トンネル坑口１２ａ，１２ｂ付近が腹となる振動となっているからである。図１３から風向風速計１−３の計測値（実線）を用いることにより、風速振動現象の影響を回避することができることが分かる。
【００７８】
ここで、図１３を上述した第３の実施の形態で用いた図９と比較してみる。図９の実線は平均処理により風速振動成分を除去したものであるが、平均処理を行っているため、１０〜２０［ｓ］程度の遅れが生じている。これに対し、図１３の実線は全く遅れがない。従って、風向風速計１−３の計測値を用いた場合には、風速振動成分がほとんど含まれず、かつ遅れの全くない風速計測値を得ることが可能になる。なお、集中排気式トンネル１０では、排風機６の両側の区間で風速の挙動が異なるため、火災発生地点が存在しない区間の風向風速計１−１，１−２の計測値は基本的に用いるべきでない。以上の検討から、風向風速計１−３の計測値のみを用いれば良いことが分かる。すなわち、重み係数をＫ１＝Ｋ２＝Ｋ４＝０，Ｋ３＝１と選定すればよい。
【００７９】
以上説明したように、集中排気式トンネル１０において、排風機６を停止した際に発生する風速振動の大きさはトンネル内の位置によって異なる。すなわち、トンネル中心部では小さく、トンネル坑口１２ａ，１２ｂでは大きいことが判明しているので、トンネル中心部に近い風向風速計の計測値を用いることにより、風速振動現象の影響を回避することができる。なお、トンネル内にさらに多くの風向風速計が設置されている場合には、シミュレーション検討や現地試験により風速振動現象の影響を受けにくい風向風速計を選定し、その計測値を主として用いる（重み係数を大きくする）ようにするとよい。また、重み係数は０，１のいずれかである必要はなく、必要に応じて０．６，０．２，…というように分配することも可能である。逆に考えると、集中排気式トンネル１０において風向風速計を設置する際には、排風機６を停止した際に発生する風速振動現象の影響を受けにくい位置を事前に把握し、風向風速計の設置位置を選定するようにするとよい。
【００８０】
このように本発明の第４の実施の形態によれば、複数の風向風速計１−１〜１−ｎが設置された集中排気式トンネル１０において、風速振動現象の影響を受けないように選定した重み係数を用いて、各風向風速計１−１〜１−ｎの計測値（風速計測値）の重み付け平均値を随時演算し、この風速計測値の重み付け平均値に基づいてジェットファン５による風速抑制制御を行うことにより、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止したり、ジェットファン５が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。また、風速計測値の平均処理による遅れが発生しないので、上述した第３の実施の形態に比べて、トンネル内風速をより安全かつ速やかに抑制することができる。
【００８１】
第５の実施の形態
以下、図１４および図１５により、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、本発明の第５の実施の形態は、ジェットファン制御部の構成を変更した点を除いて、他は上述した第３の実施の形態と略同一である。本発明の第５の実施の形態において、上述した第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１４に示すように、本発明の第５の実施の形態に係るトンネル換気制御装置は、トンネル内に設置された風向風速計（ＡＶ）１と、トンネル内に設置された複数のジェットファン（ＪＦ、換気機）５と、風速抑制制御の際の風速目標値を設定する目標風速設定部２と、風向風速計１により計測された風速計測値が目標風速設定部２により設定された風速目標値に近付くようにジェットファン５の運転台数を制御するジェットファン制御部（換気機制御手段）４″とを備え、ジェットファン制御部４″はジェットファン５の１回の制御周期においてジェットファン５を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するようジェットファン５の運転台数を制御するようになっている。
【００８３】
図１５は図１４に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部４″の詳細を示すブロック図である。図１５に示すように、ジェットファン制御部４″は、平均処理部４２、積分値増分演算部４７、比例値増分演算部４８、ジェットファン増減台数上下限値チェック部４９、ジェットファン台数演算部５０、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６を有している。
【００８４】
次に、このような構成からなる本発明の第５の実施の形態の作用について説明する。
【００８５】
上述した第１乃至第４の実施の形態においては、いずれも、排風機６を停止した際に発生する風速振動現象の影響を低減することを狙っている。しかしながら、この風速振動現象は実際にはトンネルの長さと音速といった要因のみならず、自然風速の影響や避難車両の影響等を受ける。従って、風速振動現象を確実かつ完全に回避することは困難である。
【００８６】
このため、本発明の第５の実施の形態においては、風速振動成分を含む風速計測値が入力された場合でも、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止する等の問題の発生を防ぐことが可能であるように、ジェットファン制御部４″を構成する。すなわち、ジェットファン制御部４″において、ジェットファン５の１回の制御周期におけるジェットファン５の増減台数に制約を加える。
【００８７】
具体的には、図１５に示すように、平均処理部４２では、風向風速計１の計測値（風速計測値）の平均処理を行う。ジェットファン５の制御周期Ｔｃに風向風速計１の計測周期Ｔｓがｎ回含まれる場合、制御周期Ｔｃごとに風向風速計１の計測値（風速計測値）のｎ時点分の平均値を出力する。例えば、Ｔｃ＝２０［ｓ］、Ｔｓ＝５［ｓ］の場合、現時点を含めた４点分の計測値を平均し、２０［ｓ］ごとに出力する。
【００８８】
積分値増分演算部４７、比例値増分演算部４８、ジェットファン増減台数上下限値チェック部４９、ジェットファン台数演算部５０、整数化部４５およびジェットファン運転台数上下限値チェック部４６による以降の演算は、制御周期Ｔｃごとに行われる。
【００８９】
まず、目標風速設定部２により設定された風速目標値と、平均処理部４２から出力された風速平均値との偏差を計算する。風速目標値をＵｒｒｅｆ、ある時点の風速平均値をＵｒ（ｉ）、偏差をｅとすると、次式が成立する。
【００９０】
ｅ＝Ｕｒｒｅｆ−Ｕｒ（ｉ）    …（１５）
積分値増分演算部４７では、積分演算における今周期の増分の演算を行う。積分パラメータをｋｉとすると、積分値増分ｙ１ｎは次式により計算することができる。なお、積分パラメータｋｉは調整パラメータであり、数値シミュレーションや現地調整により決定することができる。
【００９１】
ｙｉｎ＝ｅ×ｋｉ×Ｔｃ    …（１６）
ここで、Ｔｃはジェットファン５の制御周期である。
【００９２】
比例値増分演算部４８では、比例演算における今周期の増分の演算を行う。比例パラメータをｋｐとすると、比例値増分ｙ２ｎは次式により計算することができる。なお、比例パラメータｋｐは調整パラメータであり、数値シミュレーションや現地調整により決定することができる。
【００９３】
ｙ２ｎ＝（ｅ−ｅ＿ｏｌｄ）×ｋｐ    …（１７）
ｅ＿ｏｌｄ＝ｅ    …（１８）
ｅ＿ｏｌｄは前周期の偏差である。従って、ここでは前周期の偏差ｅを保持する必要がある。ｙ２ｎを計算した後にｅ＿ｏｌｄにｅの値を代入し、次周期のｅ＿ｏｌｄとして用いる。
【００９４】
次に、積分値増分ｙ１ｎと比例値増分ｙ２ｎとを合計し、今周期の増分ｙ３ｎを計算する。このｙ３ｎがＰＩ演算によるジェットファン５の運転台数の増減台数である。
【００９５】
ｙ３ｎ＝ｙ１ｎ＋ｙ２ｎ    …（１９）
ジェットファン増減台数上下限値チェック部４９では、ジェットファン５の増減台数に制約を加える。ジェットファン５の機器制約上、安全な増減台数の上限値がｃｎｇＪＦ［台］であるとき、今周期のジェットファン５の増減台数ｄＪＦは以下のように計算する。
【００９６】
(a)ａｂｓ（ｙ３ｎ）≦ｃｎｇＪＦの場合
ｄＪＦ＝ｙ３ｎ    …（２０）
(b)ａｂｓ（ｙ３ｎ）＞ｃｎｇＪｆの場合
ｄＪＦ＝（ｙ３ｎ／ａｂｓ（ｙ３ｎ））×ｍａｘＪＦ    …（２１）
ジェットファン台数演算部５０では、今周期のジェットファン５の運転台数ｙ３を次式により計算する。
ｙ３＝ＪＦ＿ｏｌｄ＋ｄＪＦ    …（２２）
ＪＦ＿ｏｌｄは前周期のジェットファン５の運転台数である。従って、ここでは前周期のジェットファン５の運転台数をＪＦ＿ｏｌｄとして保存しておく必要がある。
【００９７】
上記ｙ３は小数であるため、ジェットファン５の運転台数として用いるために整数化部４５によって整数化する。整数化は次式を用いて行うものとする。次式において、ａｂｓ（）は絶対値をとる処理、ｒｏｕｎｄ（）は四捨五入を行う処理を表している。
【００９８】
ｙ３ｉ＝（ｙ３／ａｂｓ（ｙ３））×ｒｏｕｎｄ（ｙ３）    …（２３）
最後に、ジェットファン５の運転台数がジェットファン５の設置台数を上回ることはできないため、その判定をジェットファン運転台数上下限値チェック部４６によって行う。ジェットファン５の設置台数をｍａｘＪＦ［台］とするとき、今周期のジェットファン５の運転台数ＪＦ（ｉ）は以下のように計算する。
【００９９】
(a)ａｂｓ（ｙ３ｉ）≦ｍａｘＪＦの場合
ＪＦ（ｉ）＝ｙ３ｉ    …（２４）
(b)ａｂｓ（ｙ３ｉ）＞ｍａｘＪＦの場合
ＪＦ（ｉ）＝（ｙ３ｉ／ａｂｓ（ｙ３ｉ））×ｍａｘＪＦ    …（２５）
このジェットファン５の運転台数ＪＦ（ｉ）を今周期のジェットファン５の運転台数とする。
【０１００】
このように本発明の第５の実施の形態によれば、集中排気式トンネル１０において、火災時にジェットファン５による風速抑制制御を行う際に、ジェットファン制御部４″によるジェットファン５の１回の制御周期においてジェットファン５を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するので、風速振動現象が発生した場合においても、ジェットファン５の運転台数の急激な増減によりジェットファン５が緊急停止してしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【０１０１】
他の実施の形態
なお、上述した第１乃至第４の実施の形態において、ジェットファン制御部４の構成を上述した第５の実施の形態のジェットファン制御部４″の構成（図１５参照）に変更し、ジェットファン５の１回の制御周期においてジェットファン５を所定の範囲内の増減台数分だけ増減するようジェットファン５の運転台数を制御するようにしてもよい。なお、図１６に示すジェットファン制御部４″′は、上述した第３の実施の形態のジェットファン制御部４′の構成を変更した様子を示しており、図１５に示すジェットファン制御部４″に対して図８に示す風速振動除去部４１を追加した形となっている。
【０１０２】
これにより、上述した第１乃至第４の実施の形態の作用効果に加えて、風速振動が収まりきらない時点で風速抑制制御を開始した場合（特に第１および第２の実施の形態）や、風速振動が除去しきれなかった場合（特に第３および第４の実施の形態）にも、ジェットファン５の運転台数の急激な増減による緊急停止を防止することができる、という作用効果を奏する。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、換気機の運転台数の急激な増減により換気機が緊急停止したり、換気機が風速振動に追従できなくなって正しい方向とは逆向きに運転されてしまう、といった問題を防止することができ、このためトンネル内風速を安全かつ速やかに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトンネル換気制御装置の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部の詳細を示すブロック図。
【図３】図１に示すトンネル換気制御装置が適用される集中排気式トンネルの一例を示す図。
【図４】集中排気式トンネルで発生する風速振動現象を説明するための図。
【図５】本発明によるトンネル換気制御装置の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図６】風速振動現象の発生時におけるトンネル内風速の風速変動幅の時間変化を示す図。
【図７】本発明によるトンネル換気制御装置の第３の実施の形態を示すブロック図。
【図８】図７に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部の詳細を示すブロック図。
【図９】風速振動現象の発生時におけるトンネル内風速の平均値の時間変化を示す図。
【図１０】本発明によるトンネル換気制御装置の第４の実施の形態を示すブロック図。
【図１１】図１０に示すトンネル換気制御装置が適用される集中排気式トンネルの一例を示す図。
【図１２】図１０に示すトンネル換気制御装置が適用される集中排気式トンネルの具体例を示す図。
【図１３】風速振動現象の発生時における異なる計測位置で計測されたトンネル内風速の時間変化を示す図。
【図１４】本発明によるトンネル換気制御装置の第５の実施の形態を示すブロック図。
【図１５】図１４に示すトンネル換気制御装置のジェットファン制御部の詳細を示すブロック図。
【図１６】図８に示すジェットファン制御部の変形例を示すブロック図。
【図１７】縦流式トンネルを示す図。
【図１８】従来のトンネル換気制御装置を示すブロック図。
【図１９】集中排気式トンネルで発生する風速振動現象を説明するための図。
【符号の説明】
１  風向風速計（ＡＶ）
２  目標風速設定部
３  ジェットファン起動タイミング設定部（換気機起動タイミング設定手段）
４，４′，４″，４″′  ジェットファン制御部（換気機制御手段）
５  ジェットファン（ＪＦ、換気機）
６  排風機
７  ジェットファン起動タイミング判断部（換気機起動タイミング判断手段）
８  重み付け平均部
１０  集中排気式トンネル
１１  縦流式トンネル
１２ａ，１２ｂ  トンネル坑口
１３  排気口
４１  風速振動除去部
４２  平均処理部
４３  積分演算部
４４  比例演算部
４５  整数化部
４６  ジェットファン運転台数上下限値チェック部
４７  積分値増分出力部
４８  比例値増分出力部
４９  ジェットファン増減台数上下限値チェック部
５０  ジェットファン台数演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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