(57)【要約】【課題】縦流式及び横流式の２つの換気方式を採用し、トンネル内の汚染濃度を許容範囲に維持し、しかもトンネル坑口からの汚染物質の漏れ出しを有効に抑制でき、さらに換気機運転電力の低減が可能なトンネル換気制御装置を提供する。【解決手段】換気機立ち上げ前では、トンネル内の交通量予測値と、換気機の組合わせによる運転パターン候補の風量とから、トンネル内の風速分布及び汚染濃度分布を運転パターン候補毎に求め、この運転パターン候補毎に求められた各分布から、トンネル出口風速及びトンネル内汚染濃度が許容範囲内かをチェックし、チェック条件を満足する運転パターン候補から最適運転パターンを決定する。【選択図】　図１
2004027665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中排気坑を有し、トンネル両端の坑口から空気を吸い込んでトンネル縦断方向に空気を流す縦流式及びトンネル横断方向に空気を流す横流式の２種類の換気方式を採用したトンネルの換気制御装置であって、
トンネル内の交通量予測値と前記各換気方式を構成する換気機の運転組合わせによる運転パターン候補の風量とに基づき、トンネル内の風速分布及び汚染濃度分布を含む換気状態分布データを運転パターン毎に求める換気状態分布データ把握手段と、
この求められた運転パターン候補毎の換気状態分布データに基づくトンネル内の汚染濃度及び出側風速が設定値以内かをチェックする管理チェック手段と、
このチェックされた運転パターン候補の所要電力値をチェックする所要電力チェック手段と、
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】
所要電力チェック手段は、所要電力の最も少ない運転パターン候補を最適運転パターンとして決定する機能を有することを特徴とする請求項１に記載のトンネル換気制御装置。
【請求項３】
集中排気坑を有し、トンネル両端の坑口から空気を吸い込んでトンネル縦断方向に空気を流す縦流式及びトンネル横断方向に空気を流す横流式の２種類の換気方式を採用したトンネルの換気制御装置であって、
トンネル内の交通量実測値と前記各換気方式による現在運転パターンの風量に基づきトンネル内の出側風速及び汚染濃度の現状データを求める換気状態分布データ現状把握手段と、
トンネル内の交通量予測値と前記各換気方式を構成する換気機の運転組合わせによる運転パターン候補に基づき、トンネル内の出側風速及び汚染濃度を運転パターン候補毎に予測する換気状態分布データ予測演算手段と、
トンネル内の汚染濃度と出側風速の現在値を基に、前記換気状態分布データ現状把握手段で求められた現在運転パターンによる現状データと、前記換気状態分布データ予測演算手段で予測された運転パターン候補毎の予測データとを用い、運転パターンを変更したときのトンネル内の汚染濃度及び出側風速を運転パターン候補毎に予測する換気状態抽出点予測演算手段と、
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】
換気状態抽出点予測演算手段で予測されたトンネル内の出口風速及び汚染濃度が設定値以内かを運転パターン候補毎にチェックするチェック手段と、
このチェックされた運転パターン候補における各換気機の負荷状態をチェックする換気機負荷チェック手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載のトンネル換気制御装置。
【請求項５】
集中排気坑を有し、トンネル両端の坑口から空気を吸い込んでトンネル縦断方向に空気を流す縦流式及びトンネル横断方向に空気を流す横流式の２種類の換気方式を採用したトンネルの換気制御装置であって、
トンネル内の交通量実測値と前記各換気方式による現在運転パターンの風量に基づきトンネル内の出側風速及び、トンネル内の長さ方向を所定の間隔で区切って設定された複数の評価点における汚染濃度を求める換気状態分布データ現状把握手段と、
トンネル内の交通量予測値と前記各換気方式を構成する換気機の運転組合わせによる運転パターン候補に基づき、トンネル内の出側風速及び、トンネル内の前記各評価点における汚染濃度を運転パターン候補毎に予測する換気状態分布データ予測演算手段と、
トンネル内の汚染濃度と出側風速の現在値を基に、前記換気状態分布データ現状把握手段で求められた現在運転パターンによる前記各評価点の現状データと、前記換気状態分布データ予測演算手段で予測された運転パターン候補毎の前記各評価点の予測データとを用い、運転パターンを変更したときのトンネル内の前記各評価点における汚染濃度及び出側風速を運転パターン候補毎に予測する換気状態抽出点予測手段と、
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６】
換気状態抽出点予測演算手段で予測されたトンネル内の出口風速及び各評価点における汚染濃度が設定値以内かを運転パターン候補毎にチェックするチェック手段と、
このチェックされた運転パターン候補における各換気機の運転／停止状態をチェックする換気機負荷チェック手段と、
を備えたことを特徴とする請求項５に記載のトンネル換気制御装置。
【請求項７】
換気機負荷チェック手段は、チェックされた運転パターン候補のうち、現在の運転状態／停止状態から最も状態変化の少ない運転パターン候補を最適運転パターンとして決定する機能を有することを特徴とする請求項６に記載のトンネル換気制御装置。
【請求項８】
換気機負荷チェック手段は、最も状態変化の少ない運転パターン候補が複数存在する場合は、運転風量の変更量が最も少ない運転パターン候補を最適運転パターンとして決定する機能を有することを特徴とする請求項７に記載のトンネル換気制御装置。
【請求項９】
交通量予測値は、トンネル内を走行する車両の交通量計測値に基づき統計手法により予測された値であることを特徴とする請求項１、請求項３、請求項５のいずれかに記載の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、集中排気坑を有し、トンネル両端の坑口から空気を吸い込んでトンネル縦断方向に空気を流す縦流式及びトンネル横断方向に空気を流す横流式の２種類の換気方式を採用したトンネルの換気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路トンネルでは、車両の排気ガスによる視界不良が引き起こす衝突事故や、一酸化炭素中毒などから、ドライバを守ることが必要不可欠である。このため、トンネルに設置された換気設備を運転することにより、汚染濃度（煤煙濃度、ＣＯ濃度）を許容範囲内に維持し、トンネル内の衝突事故や一酸化炭素中毒の発生を防止している。この場合、換気機運転所要電力を低減し、省エネルギー化を計っている。
【０００３】
また、トンネルの出口側に住宅街が存在するような都市トンネルでは、トンネル内の出側坑口近くに集中排気坑を設け、トンネル出側坑口からの汚染物質の漏れ出し抑制を行なう必要がある。ここで、集中排気坑とは、トンネル内から分岐されトンネル内の汚染物質を含んだ空気を、トンネル両端坑口以外の、環境に影響の少ない場所に排気するものである。この集中排気坑の運転により、トンネル両端の坑口からは外部の空気が吸い込まれ、トンネル内を清浄にすると共に、トンネル両端坑口からの汚染物質の漏れ出しが防止される。
【０００４】
従来、トンネルの換気方式は、設備工事費を低く抑えられることから、トンネルの縦断方向（長さ方向）に換気風を流す縦流式が主体となっていた。最も単純な縦流式では、換気機として、トンネルの縦断方向に風を送風するジェットファンのみを設けている。そして、トンネル内に設けた汚染濃度計の測定値及び風向風速計の測定値に基づいて、ジェットファンをフィードバック制御し、トンネル内の汚染濃度を許容値に保つようにしている。
【０００５】
この換気方式は、ジェットファンによってトンネル内の汚染空気を外部に吹き出す方式であるため、トンネル出側坑口近くに住宅街が存在せず、トンネル出側坑口から汚染物質が漏れ出してもよいことが前提となっている。
【０００６】
しかし、このような前提が許容されない場合、すなわち、トンネル坑口から汚染物質が漏れ出してはいけない、都市型のトンネルにはこのような方式は適用できない。そこで、トンネル坑口からの汚染物質の漏れ出しが不可の場合には、前述した集中排気方式が採用される。
【０００７】
この集中排気方式は、前述したように、トンネル出側坑口付近に、トンネルから分岐形成された集中排気坑を設け、この集中排気坑内に設けた排気ファンを運転することにより、トンネル両端の坑口から外部空気を吸い込み、集中排気坑を通してトンネル坑口とは異なる場所に排気する。この集中排気方式は、トンネル両端坑口から吸い込まれた外部空気は集中排気坑の分岐入口まで、トンネルの縦断方向に流れるため、一種の縦流式でもある。
【０００８】
このような縦流換気方式を採用したトンネルは、換気機設置の面でトンネル内壁を掘削する必要がなく工事費が大してかからない利点を有する。また、集中換気方式を用いれば、坑口から汚染物質が流出せず、環境上好ましい利点を有する。しかし、換気効率はあまり高くなかった。
【０００９】
近年、大都市圏の重交通量化に伴い、換気効率の高い横流換気方式が注目されている。この横流式は、トンネル内の横断方向に換気風を流すものであり、トンネル内壁には多数の送排風機を埋め込んでいる。このためトンネル内壁の掘削工事が必要となり、工事費が高騰する。すなわち、横流方式は換気効率が高い反面、工事費が高くなることが特徴である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の縦流換気方式は、設備工事費を低く抑えられ、集中排気式とすれば坑口から汚染物質が流出しない利点を有する反面高い換気効率が得られない。また、横流式は、高い換気効率が得られる反面、設備工事費が高くなってしまう。このため、これらの方式は、対象となるトンネル状況に合わせて個別に採用されていた。
【００１１】
本発明の目的は、縦流式及び横流式の２つの換気方式を採用したトンネル内の汚染濃度を許容範囲に維持し、しかもトンネル坑口からの汚染物質の漏れ出しを有効に抑制でき、さらに換気機運転電力の低減が可能なトンネル換気制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によるトンネル換気制御装置は、集中排気坑を有し、トンネル両端の坑口から空気を吸い込んでトンネル縦断方向に空気を流す縦流式及びトンネル横断方向に空気を流す横流式の２種類の換気方式を採用したトンネルの換気制御装置であって、トンネル内の交通量予測値と前記各換気方式を構成する換気機の運転組合わせによる運転パターン候補に基づき、トンネル内の風速分布及び汚染濃度分布を含む換気状態分布データを運転パターン候補毎に求める換気状態分布データ把握手段と、この求められた運転パターン候補毎の換気状態分布データに基づくトンネル内の汚染濃度及び出側風速が設定値以内かをチェックする管理チェック手段と、このチェックされた運転パターン候補の所要電力値をチェックする所要電力チェック手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、所要電力チェック手段は、所要電力の最も少ない運転パターン候補を最適運転パターンとして決定する機能を有する。
【００１４】
本発明は、縦流式及び横流式の２種類の換気方式を採用したトンネルの換気制御装置であって、トンネル内の交通量実測値と前記各換気方式による現在運転パターンの風量に基づきトンネル内の出側風速及び汚染濃度の現状データを求める換気状態分布データ現状把握手段と、トンネル内の交通量予測値と前記各換気方式を構成する換気機の運転組合わせによる運転パターン候補に基づき、トンネル内の出側風速及び汚染濃度を運転パターン候補毎に予測する換気状態分布データ予測演算手段と、トンネル内の汚染濃度と出側風速の現在値を基に、前記換気状態分布データ現状把握手段で求められた現在運転パターンによる現状データと、前記換気状態分布データ予測演算手段で予測された運転パターン候補毎の予測データとを用い、運転パターンを変更したときのトンネル内の汚染濃度及び出側風速を運転パターン候補毎に予測する換気状態抽出点予測演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明では、換気状態抽出点予測演算手段で予測されたトンネル内の出口風速及び汚染濃度が設定値以内かを運転パターン候補毎にチェックするチェック手段と、このチェックされた運転パターン候補における各換気機の負荷状態をチェックする換気機負荷チェック手段とを備えている。
【００１６】
本発明は、縦流式及び横流式の２種類の換気方式を採用したトンネルの換気制御装置であって、トンネル内の交通量実測値と前記各換気方式による現在運転パターンの風量に基づきトンネル内の出側風速及び、トンネル内の長さ方向を所定の間隔で区切って設定された複数の評価点における汚染濃度を求める換気状態分布データ現状把握手段と、トンネル内の交通量予測値と前記各換気方式を構成する換気機の運転組合わせによる運転パターン候補に基づき、トンネル内の出側風速及び、トンネル内の前記各評価点における汚染濃度を運転パターン候補毎に予測する換気状態分布データ予測演算手段と、トンネル内の汚染濃度と出側風速の現在値を基に、前記換気状態分布データ現状把握手段で求められた現在運転パターンによる前記各評価点の現状データと、前記換気状態分布データ予測演算手段で予測された運転パターン候補毎の前記各評価点の予測データとを用い、運転パターンを変更したときのトンネル内の前記各評価点における汚染濃度及び出側風速を運転パターン候補毎に予測する換気状態抽出点予測手段とを備えている。
【００１７】
本発明では、換気状態抽出点予測演算手段で予測されたトンネル内の出口風速及び各評価点における汚染濃度が設定値以内かを運転パターン候補毎にチェックするチェック手段と、このチェックされた運転パターン候補における各換気機の運転／停止状態をチェックする換気機負荷チェック手段とを備えている。
【００１８】
また、本発明では、換気機負荷チェック手段は、チェックされた運転パターン候補のうち、現在の運転状態／停止状態から最も状態変化の少ない運転パターン候補を最適運転パターンとして決定する機能を有する。
【００１９】
また、本発明では、換気機負荷チェック手段は、最も状態変化の少ない運転パターン候補が複数存在する場合は、運転風量の変更量が最も少ない運転パターン候補を最適運転パターンとして決定する。
【００２０】
さらに、本発明では、交通量予測値は、トンネル内を走行する車両の交通量計測値に基づき統計手法により予測された値である。
【００２１】
これらの発明では、換気機立ち上げ前では、トンネル内の交通量予測値と、換気機の組合わせによる運転パターン候補の風量データとから、トンネル内の風速分布及び汚染濃度分布を運転パターン候補毎に求め、この運転パターン候補毎に求めた各分布から、トンネル出口風速及びトンネル内汚染濃度が許容範囲内かをチェックし、チェック条件を満足する運転パターン候補から最適運転パターンを決定する。
【００２２】
また、換気機立ち上げ後では、トンネル内の交通量実測値と、換気機の組合わせによる現在運転パターンの風量値とから、トンネル内の風速分布及び汚染濃度分布の現状データを求めると共に、トンネル内の交通量予測値と、換気機の組合わせによる運転パターン候補の風量データとから、トンネル内の風速分布及び汚染濃度分布の予測データを運転パターン候補毎に求め、前記現状データと予測データを用い、さらに実測データを加味して、現在運転パターンを運転パターン候補に切り換えた場合の、トンネル内の風速分布及び汚染濃度分布を運転パターン候補毎に求め、この運転パターン候補毎に求められた各分布から、トンネル出口風速及びトンネル内汚染濃度が許容範囲内かをチェックし、チェック条件を満足する運転パターン候補から最適運転パターンを決定する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるトンネル換気制御装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
まず、図２によってトンネル１１の換気構成を説明する。このトンネル１１は縦流式および横流式による換気方式を採用しており、トンネル１１の出側坑口１１Ｂ近くからは縦流式を構成する集中排気坑１２が分岐形成されている。また、トンネル１１の周壁には、トンネル横断方向に換気風を流すために、多数の送風機１３と多数の排風機１４が埋め込まれており、これらの間に横流区間を形成している。
【００２５】
集中排気坑１２内に設けられた図示しない排風機は、その運転によりトンネル１１の入側坑口１１Ａおよび出側坑口１１Ｂから外部空気を吸い込み、集中排気坑１２の入口に向って、矢印１２Ａ，１２Ｂで示すように、トンネル縦断方向に換気風を流す。また、トンネル周壁に埋め込まれた多数の送風機１３及び多数の排風機１４の運転により、矢印１３Ａ，１４Ａで示すように、トンネル横断方向に換気風を流している。
【００２６】
図１はこのようなトンネル１１の換気設備に対する制御構成を示している。この制御構成は換気機の運転立ち上げ時、または、換気機停止後に運転を再開する再立ち上げ時に適用される。
【００２７】
図１において、２１は交通量計測手段で、一般にはトラフックカウンタと呼ばれており、トンネル１１内を走行する車両の交通量を、大型車・小型車を区別して計測する。２２は交通量予測手段で、交通量計測手段２１で計測された交通量に基づき、換気機運転を行なう時間帯の交通量を予測する。例えば、類似日等を用いた公知の統計手法により、換気機運転日１日の交通量を時々刻々と予測演算する。
【００２８】
２３は最適運転パターン決定手段で、予測されたトンネル１１内の交通量に基づき、適正な換気制御を行なうために必要な換気機の運転組合わせによる運転パターンを、換気機の初期立ち上げ時、または換気機の再立ち上げ時に作成し、決定する。
【００２９】
この最適運転パターン決定手段２３は、トンネル１１の換気状態分布データ把握手段２４、トンネル１１からの汚染物質漏れ出し有無や汚染濃度をチェックする管理チェック手段２５、チェックされた運転パターンについて換気運転所要電力をチェックする所要電力チェック手段２６を有する。
【００３０】
この実施の形態では、各換気機の運転組合わせ（風量組合わせ）による運転パターン候補を設定し、これらすべての運転パターン候補について、分布データ把握手段２４により、予測された交通量等に基づき、トンネル内全体の煤煙濃度分布、ＣＯ濃度分布、風速分布を算出する。そして、これら分布から煤煙濃度最悪値、ＣＯ濃度最悪値、出側風速をそれぞれ抽出する。
【００３１】
次に、管理チェック手段２５により、すべての運転パターン候補について、これら抽出された各値が、汚染物質の漏れ出しや汚染濃度について許容値以内かをチェックする。
【００３２】
この後、電力チェック手段２６により、許容値以内と判断された運転パターン候補の換気機運転所要電力を算出し、その結果から最適運転パターンを決定する。
【００３３】
以下、これらの詳細について順次説明する。
【００３４】
換気状態分布データ把握手段２４は、交通量予測手段２２で予測された予測交通量を用いて、すべての運転パターン候補について、トンネル１１内の換気状態に関する分布データを作成する。
【００３５】
ここで、運転パターン候補とは、予測交通量に応じた換気機の最適運転パターンを決定する際の候補で、横流式および縦流式による換気機の組合わせからなる。例えば、横流区間の送風機１３及び排風機１４の運転風量を０［％］〜１００［％］について１０［％］間隔で設定し、縦流式における集中排風抗１２内の排風機の
運転風量を５０［％］〜１００［％］について１０［％］間隔で設定した場合、これらすべての換気機運転風量の組合わせが運転パターン候補となる。
【００３６】
なお、上記運転パターン候補すべてについて、集中排風抗１２内の排風機の運転風量を５０［％］以上として常時運転させるようにしたのは、この排風機の運転が、汚染物質のトンネル出側坑口１１Ｂからの漏れ出し防止に大きな効果があるためである。
【００３７】
換気状態分布データ把握手段２４は、交通量予測手段２２からトンネル内を走行する車両の車速、大型車混入率、交通密度などの交通量予測データを入力する。また、運転パターン候補毎に各換気機の換気風量データを入力する。さらに、換気状態分布データ把握手段２４には、予めトンネル１１の土木条件データが設定されている。換気状態分布データ把握手段２４は、これら交通量予測データ、運転パターン候補毎の換気風量データ、トンネル１１の土木条件データをモデル式に当てはめ、すべての運転パターン候補についてトンネル１１内全体の煤煙濃度分布、ＣＯ濃度分布、風速分布をそれぞれ算出する。
【００３８】
上記モデル式としては、例えば、以下に示す論文の２．空気力学モデルに記載された（２）式を用いる。
【００３９】
論文集名：Ｎｏ．９９−１　日本機械学会１９９９年度年次大会講演論文集（４）［１９９９−７．２７〜２９、東京］
論文名：６４６　縦流式と横流式が混在する換気系における非常時換気シミュレーション（ｐ．２２７−２２８）
換気状態分布データ把握手段２４では、上記モデル式によって各分布を求めた後、これらの分布から煤煙濃度の最悪値、ＣＯ濃度の最悪値、出側風速をそれぞれ求め出力する。すなわち、煤煙濃度及びＣＯ濃度については、トンネル１１内の各箇所における濃度が分布として求められているので、それらの中から最悪値を抽出する。また、風速についても、トンネル１１内の各箇所における風向風速が分布として設けられているので、その中から出側風速を抽出する。ここで、出側風速とは、図２で示したトンネル１１の出側区間における外部からの吸い込み方向に流れる換気風１２Ｂの風速を言い、トンネル内汚染物質の外部への漏れ出しを抑制する。
【００４０】
この換気状態分布データ把握手段２４の動作を、図３のフローチャートを用いて説明する。ここで、すべての運転パターン候補には１から順に運転パターン総数（運転パターン候補の総和）までのナンバを設定しておく。
【００４１】
図３において、まず、ＳＴＥＰ１として運転パターンナンバを初期設定する。すなわち、運転パターンナンバ１を選択する（３０１）。次にループ処理においてこの運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（３０２）。
【００４２】
運転パターン総数以下であれば、この運転パターン候補による風量値等に基づいて前記モデル式により、トンネル１１全体の風速分布を演算し（３０３）、煤煙濃度分布を演算し（３０４）、ＣＯ濃度分布を演算する（３０５）。この後、求められた各分布から、出側風速を抽出し（３０６）、煤煙濃度最悪値を抽出し（３０７）、ＣＯ濃度最悪値を抽出する（３０８）。
【００４３】
これらの抽出が終わった後、運転パターンナンバを１更新し（３０９）、ループ処理に戻し（３１０）、運転パターン総数と比較する（３０２）。このようにしてすべての運転パターン候補について各分布を算出すると共に、各分布から出側風速、煤煙濃度最悪値、ＣＯ濃度最悪値をそれぞれ抽出する。
【００４４】
次に、管理チェック手段２５により、すべてのパターン候補について抽出された出側風速、煤煙濃度最悪値、ＣＯ濃度最悪値が許容範囲以内かをチェックする。すなわち、出口風速により、トンネル出側坑口１１Ｂでの汚染物質の漏れ出しを抑制しているかチェックし、煤煙濃度最悪値及びＣＯ濃度最悪値によりトンネル内の汚染濃度が許容範囲内にあるかをチェックする。
【００４５】
なお、煤煙濃度最悪値及びＣＯ濃度最悪値をチェックの対象としたのは、それ以外の地点では当然許容範囲内になるためである。
【００４６】
このチェック動作を、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４７】
図４におけるジャッジナンバおよびｊｕｄｇｅ変数は、運転パターンナンバに対応して運転パターン総数分存在する。後述するジャッジナンバ初期設定では１を選択し、更新ではジャッジナンバを１更新する。
【００４８】
また、ｊｕｄｇｅ変数は、各運転パターン候補を採用した場合、トンネル出側坑口１１Ｂからの汚染物質の漏れ出し抑制、トンネル１１内汚染濃度の許容範囲内維持についてのチェック結果を表す。すなわち、ｊｕｄｇｅ＝０はチェック条件を満足していることを表し、ｊｕｄｇｅ＝１はチェック条件を満足していないことを表す。
【００４９】
図４において、まず、運転パターンナンバ及びジャッジナンバの初期設定を行い、それぞれが１のパターン候補を選択する（４０１）。次にループ処理においてこの運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（４０２）。
【００５０】
運転パターン総数以下であれば、この運転パターン候補におけるチェック結果を初期設定（ｊｕｄｇｅ＝０）し（４０３）、チェックステップに移行する。
【００５１】
まず、煤煙濃度（煙霧透過率）最悪値がその許容下限値以上か判断する（４０４）。許容下限値以上であればチェック条件を満足するので、次に、ＣＯ濃度最悪値がその許容上限値以下かを判断する（４０５）。許容上限値以下であればチェック条件を満足するので、次に、出側風速がその許容下限値（汚染物質の漏れ出しを抑制可能な風速）以上か判断する（４０６）。許容下限値以上であればチェック条件を満足する。
【００５２】
これらすべてのチェック条件を満足すれば、その運転パターン候補のｊｕｄｇｅ変数はｊｕｄｇｅ＝０のままとなる。これに対し、チェック条件を一つでも満足しない場合は、その運転パターン候補のｊｕｄｇｅ変数はｊｕｄｇｅ＝１となる（４０４ａ）（４０５ａ）（４０６ａ）。
【００５３】
この後、運転パターンナンバ及びジャッジナンバをそれぞれ１更新し（４０７）、ループ処理に戻し（４０８）、運転パターンナンバが運転パターン総数を越えたかを判断する（４０２）。このようにして、すべての運転パターン候補についてチェック条件を満足するかチェックする。
【００５４】
次に、電力チェック手段２６により、すべての運転パターン候補のうち、チェック条件を満足したｊｕｄｇｅ＝０の運転パターン候補について換気運転所要電力を演算し、その演算結果から最適運転パターンを決定する。この動作を図５を用いて説明する。
【００５５】
図５において、まず、運転パターンナンバ及びジャッジナンバの初期設定を行い、それぞれが１のパターン候補を選択する（５０１）。次にループ処理においてこの運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（５０２）。
【００５６】
運転パターン総数以下であれば、この運転パターン候補におけるチェック結果がチェック条件を満足しているか、すなわち、ｊｕｄｇｅ＝０か判断する（５０３）。そして、ｊｕｄｇｅ＝０の運転パターン候補について、その換気運転所要電力を演算する（５０５）。チェック条件を満足しない、すなわち、ｊｕｄｇｅ＝１の運転パターンについては換気運転所要電力の演算は行なわない。
【００５７】
この後、運転パターンナンバ及びジャッジナンバをそれぞれ１更新し（５０５）、ループ処理に戻し（５０６）、運転パターンナンバが運転パターン総数を越えたかを判断する（４０２）。このようにして、チェック条件を満足しているｊｕｄｇｅ＝０のすべての運転パターン候補について換気運転所要電力を演算した後、これらの中から最適運転パターンを決定する（５０７）。ここでは、換気運転所要電力が最も低い運転パターンを最適運転パターンとして決定する。
【００５８】
このように、上記一実施の形態によれば、縦流式と横流式との２方式を採用したトンネルにおいて、換気機の初期立ち上げ時、又は再立ち上げ時に、予測される交通量に基づき、トンネル内の汚染濃度を許容範囲に維持し、トンネル出側坑口からの汚染物質の漏れ出しを抑制し、換気機運転所要電力を低減する最適運転パターンを決定することができる。
【００５９】
上記一実施の形態では、換気機の初期立ち上げ時又は再立ち上げ時における運転パターンの決定についてであったが、以下は、換気機立ち上げ後（換気機運転中）における運転パターンの決定について図６以降を参照して説明する。
【００６０】
この場合は、換気機が既に運転中であるため、運転中の換気機の風量に基づくトンネル１１内の換気状態分布データの現状を把握すると共に、運転パターン候補に基づくトンネル内の換気状態分布データを予測する。
【００６１】
まず、現状を把握する場合を説明する。図６において、交通量計測手段３１は、図１で説明したものと基本的に同じもので、トンネル１１内を走行する車両の交通量を、大型車小型車を区別して計測する。
【００６２】
３４は現在風量出力手段で、現在運転中の運転パターンＡから、各換気機の風量を求め出力する。すなわち、図２で示した集中排気坑１２内の排風機と、横流区間の送・排風機１３，１４とを含む各換気機の風量を出力する。
【００６３】
３５はトンネル内の換気状態分布データ現状把握手段で、交通量計測手段３１からトンネル内を走行する車両の車速、大型車混入率、交通密度などの交通量実測データを入力する。また、現在風量出力手段３４から現在運転パターンＡによる各換気機の換気風量データを入力する。さらに、予めトンネル１１の土木条件データが設定されており、これら交通量実測データ、現在の換気風量データ、トンネル１１の土木条件データを前述したモデル式に当てはめ、現状のトンネル１１内全体の汚染濃度分布（煤煙濃度分布、ＣＯ濃度分布）及び風速分布をそれぞれ算出する。又、このようにして求めた各分布から、煤煙濃度の最悪値、ＣＯ濃度の最悪値、出側風速をそれぞれ抽出し、出力する。
【００６４】
この動作を図８のフローチャートによって説明する。
【００６５】
上述のように、交通量実測データ、現在の換気風量データ、トンネル１１の土木条件データからモデル式により、まず風速分布演算を行い（８０１）、次に煤煙濃度分布演算を行ない（８０２）、さらにＣＯ濃度分布演算を行なう（８０３）。そして、これら分布データから現在の運転パターンＡに基づく出側風速を抽出し（８０４）、煤煙濃度最悪値を抽出し（８０５）、ＣＯ濃度最悪値を抽出する（８０６）。
【００６６】
次に、運転パターン候補に基づきトンネル内換気状態分布データを予測する場合を説明する。この場合は、交通量計測手段３１で計測した交通量に基づき、交通量予測手段３２によって換気機運転日１日の交通量を、公知の統計手法により時々刻々と予測演算する。
【００６７】
３３は運転パターン候補出力手段で、横流式および縦流式による換気機の組合わせからなる運転パターン候補について、換気機の運転による風量を求め出力する。ここでは、省エネルギー化を制御目標としており、集中排風機については現在風量のままとし、横流区間の送風機・排風機の運転風量を、現在風量よりも、０［％］〜１００［％］の１０［％］間隔で低くした換気機運転風量の組合わせを運転パターン候補Ｂとして出力する。なお、以下の説明では、説明をわかりやすくするため、運転パターン候補はＢ１、Ｂ２の２つとする。
【００６８】
３６はトンネル内の換気状態分布データ予測演算手段で、交通量予測手段３２からトンネル内を走行する車両の車速、大型車混入率、交通密度などの交通量予測データを入力する。また、運転パターン候補出力手段３３からの運転パターン候補Ｂ毎に各換気機の換気風量データを入力する。そして、予め設定されたトンネル１１の土木条件データ、前記交通量予測データ、運転パターン候補Ｂ毎の換気風量データを前述したモデル式に当てはめ、すべての運転パターン候補Ｂについてトンネル１１内全体の煤煙濃度分布、ＣＯ濃度分布、風速分布をそれぞれ算出する。さらに、これら算出された各分布から、煤煙濃度の最悪値、ＣＯ濃度の最悪値、出側風速をそれぞれ求め出力する。
【００６９】
この動作を図９のフローチャートによって説明する。この場合も、まず、運転パターンナンバを初期設定し、運転パターンナンバ１を選択する（９０１）。次にループ処理においてこの運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（９０２）。運転パターン総数以下であれば、この運転パターン候補による風量値に基づいてトンネル１１全体の風速分布を演算し（９０３）、煤煙濃度分布を演算し（９０４）、ＣＯ濃度分布を演算する（９０５）。この後、求められた各分布から、出側風速を抽出し（９０６）、煤煙濃度最悪値を抽出し（９０７）、ＣＯ濃度最悪値を抽出する（９０８）。
【００７０】
これらの抽出が終わった後、運転パターンナンバを１更新し（９０９）、ループ処理に戻し（９１０）、運転パターン総数と比較する（９０２）。このようにして運転パターン候補Ｂのすべてについて各分布を算出すると共に、各分布から出側風速、煤煙濃度最悪値、ＣＯ濃度最悪値をそれぞれ抽出する。
【００７１】
ここで、分布データ現状把握手段３５及び分布データ予測演算手段３６に入力される換気機の風量と演算上の交通条件との関係をまとめたのが表１である。
【表１】
2004027665.tif 000003
又、図７はトンネル１１内の煤煙濃度分布を表しており、線ａは現時点の煤煙濃度分布（実測分布）、線ｂは現運転パターンＡに基づいて算出された煤煙濃度分布、線ｃは運転パターン候補Ｂ１に基づいて算出された煤煙濃度分布、線ｄは運転パターン候補Ｂ２に基づいて算出された煤煙濃度分布をそれぞれ表している。これら各分布から、現在最悪値ＶＩＮＯ、運転パターンＡに基づく煤煙濃度最悪値ＶＩＡ、運転パターンＢ１に基づく煤煙濃度最悪値ＶＩＢ１、運転パターンＢ２に基づく煤煙濃度最悪値ＶＩＢ２がそれぞれ抽出される。
【００７２】
３７はトンネル内換気状態抽出点予測演算手段で、トンネル内の汚染濃度と出側風速の現在値を基に、換気状態分布データ現状把握手段３５で求めた現状運転パターンＡに基づく現状データと、換気状態分布データ予測演算手段３６で求めた運転パターン候補Ｂ１、Ｂ２毎の予測データとを用い、現状の運転パターンＡを運転パターン候補Ｂ１又はＢ２に変更したときのトンネル内の汚染濃度及び出口風速を予測演算する。
【００７３】
ここで、トンネル内の汚染濃度の現在値とは、煤煙濃度現在最悪値ＶＩＮＯ、ＣＯ濃度現在最悪値ＣＯＮＯを言い、出側風速の現在値はＷＮＯとする。これらはいずれも実測値であり、図６で示すように、抽出点予測演算手段３７に別途直接入力される。
【００７４】
また、分布データ現状把握手段３５で求めた現状運転パターンＡに基づく現状データとは、煤煙濃度最悪値ＶＩＡ、ＣＯ濃度最悪値ＣＯＡ、出側風速ＷＡである。さらに、分布データ予測演算手段３６で求めた運転パターン候補Ｂ１、Ｂ２毎の予測データとは、煤煙濃度最悪値ＶＩＢ１又はＶＩＢ２、ＣＯ濃度最悪値ＣＯＢ１又はＣＯＢ２、出側風速ＷＢ１又はＷＢ２である。
【００７５】
また、現状の運転パターンＡを運転パターン候補Ｂ１又はＢ２に変更したときのトンネル内の汚染濃度及び出口風速の予測値として、煤煙濃度については
ＶＩＮＥＢ１又はＶＩＮＥＢ２とし、ＣＯ濃度についてはＣＯＮＥＢ１又はＣＯＮＥＢ２とし、出側風速についてはＷＮＥＢ１又はＷＮＥＢ２とする。
【００７６】
これらの各予測値は、以下の演算を行なって順次求める。以下、図１０のフローチャートにおける処理ステップに対応させて説明する。
【００７７】
まず、ＳＴＥＰ１として運転パターンナンバを初期設定する。すなわち、運転パターンナンバ１を選択する（１００１）。次に、ループ処理においてこの運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（１００２）。ここでは説明を簡略化するため運転パターン候補はＢ１、Ｂ２の２としたので、運転パターン総数は２となる。
【００７８】
運転パターン総数以下であれば、以下に示す、ＳＴＥＰ２による煤煙濃度演算（現在最悪値地点）の演算（１００３）、ＳＴＥＰ３によるＣＯ濃度演算（現在最悪値地点）の演算（１００４）、ＳＴＥＰ４による出側風速演算（１００５）を順次行なう。これらの演算後、運転パターンナンバを１更新し（１００６）、ループ処理に戻し（１００７）、運転パターン総数と比較する（１００２）。このようにして、すべての運転パターン候補（Ｂ１及びＢ２）について演算を行い、各予測値を求める。
【００７９】
ＳＴＥＰ２：煤煙濃度演算（現在最悪値地点）
ＶＩＮＥＢ１＝ＶＩＮＯ−（ＶＩＡ−ＶＩＢ１）
ＶＩＮＥＢ２＝ＶＩＮＯ−（ＶＩＡ−ＶＩＢ２）
ＳＴＥＰ３：ＣＯ濃度演算（現在最悪値地点）
ＣＯＮＥＢ１＝ＣＯＮＯ−（ＣＯＡ−ＣＯＢ１）
ＣＯＮＥＢ２＝ＣＯＮＯ−（ＣＯＡ−ＣＯＢ２）
ＳＴＥＰ４：出側風速演算
ＷＮＥＢ１＝ＷＮＯ−（ＷＡ−ＷＢ１）
ＷＮＥＢ２＝ＷＮＯ−（ＷＡ−ＷＢ２）
上記ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ４の演算は、現在の運転パターンＡ（現在風量）から運転パターン候補Ｂ（横流区間全体の送風機・排風機の運転風量の総和が現在風量の総和よりも低い運転パターンＢ１，Ｂ２）に、仮に切り換えたときの、ある地点における現在値の予測値を求めている。これら各演算式左辺（予測値）は、運転パターンをＡ（現在風量）からＢ（運転パターン候補）に切り換える（換気運用計画を行なう）際の判断基準となる。
【００８０】
例えば、現在の運転パターンＡを運転パターン候補Ｂ１に変更すると、現在の煤煙濃度ＶＩＮＯがＶＩＮＥＢ１になると予測される。或いは、運転パターンＡを運転パターン候補Ｂ２に変更すると、現在の煤煙濃度ＶＩＮＯがＶＩＮＥＢ２になると予測される。そこで、これら求められた予測値ＶＩＮＥＢ１，ＶＩＮＥＢ２から、運転パターン候補Ｂ１又はＢ２のいずれに切り換えるかを判断する。
【００８１】
また、上記ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ４の演算式右辺第二項の各値は、数式モデルから導出されたものである。このように、数式モデルから導出された値は実測値とのずれが生じることがある。そこで、上記演算式では、ある地点の現在値に、モデル式からの導出値各値の差分を合算した結果を、ある地点の現在値の予測値としている。このため、数式モデルによる誤差の影響を軽減し、正確な予測値を得ることができる。
【００８２】
汚染物質漏れ出し、及び汚染濃度の管理チェック手段３８は、すべての運転パターン候補（ここではＢ１、Ｂ２）に対して、トンネル内換気状態の抽出点予測演算手段３７で算出した出側風速予測値、現在最悪値地点の煤煙濃度予測値、現在最悪値地点のＣＯ濃度予測値をチェックする。すなわち、出側風速予測値については、汚染物質の漏れ出しを充分抑制しているかチェックし、煤煙濃度予測値及びＣＯ濃度予測値については、これらの値、すなわち、トンネル内の汚染濃度が許容範囲内かチェックする。
【００８３】
このチェック動作を図１１のフローチャートを用いて説明する。図１１におけるジャッジナンバおよびｊｕｄｇｅ変数も、運転パターンナンバに対応して運転パターン総数分存在する。また、ｊｕｄｇｅ変数では、ｊｕｄｇｅ＝０はチェック条件を満足していることを表し、ｊｕｄｇｅ＝１はチェック条件を満足していないことを表す。
【００８４】
図１１において、まず、運転パターンナンバ及びジャッジナンバの初期設定を行い、それぞれが１のパターン候補を選択する（１１０１）。次にループ処理において運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（１１０２）。運転パターン総数以下であれば、この運転パターン候補におけるチェック結果を初期設定（ｊｕｄｇｅ＝０）し（１１０３）、チェックステップに進む。
【００８５】
まず、現在最悪値地点の煤煙濃度（煙霧透過率）がその許容下限値以上か判断する（１１０４）。許容下限値以上であればチェック条件を満足するので、次に、現在最悪値地点のＣＯ濃度が許容上限値以下かを判断する（１１０５）。許容上限値以下であればチェック条件を満足するので、次に、出側風速がその許容下限値以上か判断する（１１０６）。許容下限値以上であればチェック条件を満足する。
【００８６】
これらすべてのチェック条件を満足すれば、その運転パターン候補のｊｕｄｇｅ変数はｊｕｄｇｅ＝０のままとなる。これに対し、チェック条件を一つでも満足しない場合は、その運転パターン候補のｊｕｄｇｅ変数はｊｕｄｇｅ＝１となる（１１０４ａ）（１１０５ａ）（１１０６ａ）。
【００８７】
この後、運転パターンナンバ及びジャッジナンバをそれぞれ１更新し（１１０７）、ループ処理に戻し（１１０８）、運転パターンナンバが運転パターン総数を越えたかを判断する（１１０２）。このようにして、すべての運転パターン候補についてチェック条件を満足するかチェックする。
【００８８】
３９は換気機負荷チェック手段で、すべての運転パターン候補（Ｂ１、Ｂ２）のうち、ｊｕｄｇｅ＝０（チェック条件を満足している）の運転パターン候補に対して換気機の負荷状態をチェックし寿命判断を行なう。ここでは、汚染濃度等の管理チェック条件を満足している運転パターン候補のうち、現在の運転パターンＡから運転パターンＢに切り換える際の、換気機に対する負荷が最も小さい運転パターン候補を選定し、これを最適運転パターンに決定する。ただし、すべての運転パターン候補（Ｂ１、Ｂ２）がｊｕｄｇｅ＝１（チェック条件を満足していない）の場合は、現状の運転パターンを最適運転パターンとする。
【００８９】
このチェック動作を図１２のフローチャートにより説明する。図１２において、まず、運転パターンナンバ及びジャッジナンバの初期設定を行い、それぞれが１のパターン候補を選択する（１２０１）。次にループ処理においてこの運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（１２０２）。
【００９０】
運転パターン総数以下であれば、この運転パターン候補におけるチェック結果がチェック条件を満足しているか、すなわち、ｊｕｄｇｅ＝０か判断する（１２０３）。そして、ｊｕｄｇｅ＝０の運転パターン候補について、その換気機寿命判断を行なう（１２０４）。チェック条件を満足しないｊｕｄｇｅ＝１の運転パターンについての換気機寿命判断は行なわない。
【００９１】
この後、運転パターンナンバ及びジャッジナンバをそれぞれ１更新し（１２０５）、ループ処理に戻し（１２０６）、運転パターンナンバが運転パターン総数を越えたかを判断する（１２０２）。このようにして、チェック条件を満足しているｊｕｄｇｅ＝０のすべての運転パターン候補について換気機寿命判断を行った後、これらの中から最適運転パターンを決定する（１２０７）。
【００９２】
図１２における、ＳＴＥＰ２の換気機寿命判断（１２０４）について、図１３、図１４の手法を説明する。これらの図では、前述のように説明を簡略化するため、運転パターン候補をＢ１、Ｂ２にしており、現在の運転パターンＡを運転パターン候補Ｂ１又はＢ２に切り換える際の、各換気機の運転状態を示している。
【００９３】
図１３では、各換気機のＯＮ／ＯＦＦ切り換え回数が最も少ない運転パターン候補を最適運転パターンとする。すなわち、現在の運転パターンＡを運転パターン候補Ｂ１又はＢ２への切り換えを考えたときの、各換気機のＯＮ／ＯＦＦ切り換え有無を表している。なお、ＯＮのままで切り換えがない換気機については、このＯＮのままの換気機の風量は同じとする。図１３の場合、運転パターン候補Ｂ１のＯＮ／ＯＦＦの切り換え回数が２回で最も少なく、Ｂ１を最適運転パターンと決定する。
【００９４】
図１４は各換気機の運転風量の変更量が最も少ない運転パターン候補を最適運転パターンとする。図１４では、各換気機の運転風量を１０［％］単位で与えている。運転パターンＡを運転パターン候補Ｂ１又はＢ２への切り換えを考え、各換気機に注目すると、ＯＮ／ＯＦＦ切り換え回数はそれぞれ３回と同じである。この場合、運転風量の変更量が最も少ない運転パターン候補はＢ１となる。すなわち、図１４の場合、ＯＮ状態のまま運転風量を変更させた換気機に注目すると、運転パターンＡからＢ１への切り換えでは、換気機６が、４０［％］から３０［％］へと１０［％］の変更量となる。これに対し運転パターンＡからＢ２への変更では、換気機２が、５０［％］から２０［％］へと３０［％］の変更量となる。このため、運転風量の変更量が最も少ない運転パターン候補Ｂ１が最適運転パターンとして決定される。
【００９５】
なお、図１４において換気機１に注目すると、運転パターン候補Ｂ１、Ｂ２とも、ＯＦＦからＯＮへの切り換えになるが、ＯＦＦからＯＮへの切り換えの場合は、ある一定の風量（図の例では５０［％］）となるため、運転風量の変更量は考えなくともよい。
【００９６】
このように、換気機の負荷状態をチェックし、換気機寿命を判断して最適運転パターンを決定しているが、この決定判断基準をまとめると次のようになる。
【００９７】
（１）換気機のＯＮ／ＯＦＦ切り換えが最も少ない。
【００９８】
（２）運転風量の変更量が最も少ない。
【００９９】
ただし、（２）は、（１）において切り換え回数の最も少ない運転パターン候補が複数存在した場合に適用する。
【０１００】
この実施の形態によると、縦流式及び横流式の換気方式を採用するトンネルにおいて、換気機の立ち上げ後における換気機の運転パターンを最適に決定するに際し、トンネル内汚染濃度を許容範囲内に維持し、かつトンネル出側坑口からの汚染物質の漏れ出しを有効に抑制することができ、しかも換気機寿命を考慮した最適運転パターンを決定することができる。
【０１０１】
次に、図１５で示す実施の形態を説明する。この実施の形態は、図６で示した実施の形態と同様に、換気機立ち上げ後（換気機運転中）における運転パターンの決定に関するもので、基本的な装置構成は図６と殆ど同じであり、関連する符号を付している。
【０１０２】
図６で示した実施の形態と異なるところは、トンネル内換気状態の分布データ現状把握手段３５Ａ、トンネル内換気状態の分布データ予測演算手段３６Ａ、トンネル内換気状態抽出点予測演算手段３７Ａ、汚染物質漏れ出し、及び汚染濃度の管理チェック手段３８Ａの処理内容である。
【０１０３】
つまり、図６の実施形態では、トンネル内の最悪値地点の予測値に対して管理チェックを行なっているのに対し、本実施の形態では、図１６で示すようにトンネル内の長さ方向を、例えば５０ｍ間隔で区切り、この区切り地点すべてを評価点とし、管理チェックを行なっている。以下、詳細に説明する。
【０１０４】
図１５において、トンネル内換気状態の分布データ現状把握手段３５Ａは、図６の実施形態と同様に、交通量計測手段３１から交通量実測データを、また、現在風量出力手段３４から各換気機の換気風量データを、それぞれ入力し、予め設定されているトンネル１１の土木条件データと共に、これらデータを前述したモデル式に当てはめ、現状のトンネル１１内全体の煤煙濃度分布、ＣＯ濃度分布、風速分布をそれぞれ算出する。そして、このようにして求めた各分布から、トンネル内長さ方向を５０ｍ間隔で区切った各評価点での煤煙濃度、ＣＯ濃度、出側風速をそれぞれ抽出し、出力する。
【０１０５】
この動作を図１７のフローチャートによって説明する。すなわち、交通量実測データ、現在の換気風量データ、トンネル１１の土木条件データからモデル式により、まず風速分布演算を行い（１７０１）、次に煤煙濃度分布演算を行ない（１７０２）、さらにＣＯ濃度分布演算を行なう（１７０３）。そして、これら分布データから現在の運転パターンＡに基づく出側風速を抽出し（１７０４）、評価点毎の煤煙濃度を抽出し（１７０５）、評価点毎のＣＯ濃度を抽出する（１７０６）。
【０１０６】
トンネル内換気状態分布データ予測演算手段３６Ａも、図６の実施形態と同様に、交通量予測手段３２から交通量予測データを、運転パターン候補出力手段３３からの運転パターン候補Ｂ毎に各換気機の換気風量データをそれぞれ入力する。なお、この実施の形態でも、説明をわかりやすくするため、運転パターン候補はＢ１、Ｂ２の２つとする。
【０１０７】
これらデータは、予め設定されたトンネル１１の土木条件データと共に前述したモデル式に当てはめられ、すべての運転パターン候補Ｂ１、Ｂ２についてトンネル１１内全体の煤煙濃度分布、ＣＯ濃度分布、風速分布をそれぞれ算出する。そして、これら算出された各分布から、評価点毎の煤煙濃度及びＣＯ濃度と、出側風速とをそれぞれ求め出力する。
【０１０８】
この動作を図１８のフローチャートによって説明する。この場合も、まず、運転パターンナンバを初期設定し、運転パターンナンバ１を選択する（１８０１）。次に、ループ処理においてこの運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（１８０２）。運転パターン総数以下であれば、この運転パターン候補による風量値に基づいてトンネル１１内全体の風速分布を演算し（１８０３）、煤煙濃度分布を演算し（１８０４）、ＣＯ濃度分布を演算する（１８０５）。この後、求められた各分布から、出側風速を抽出し（１８０６）、評価点毎の煤煙濃度を抽出し（１８０７）、評価点毎のＣＯ濃度を抽出する（１８０８）。
【０１０９】
これらの抽出後、運転パターンナンバを１更新し（１８０９）、ループ処理に戻し（１８１０）、運転パターン総数と比較する（１８０２）。このようにしてすべての運転パターン候補Ｂ１、Ｂ２について各分布を算出すると共に、各分布から出側風速、評価点毎の煤煙濃度およびＣＯ濃度をそれぞれ抽出する。
【０１１０】
図１６は、トンネル１１内の煤煙濃度分布を表しており、線ａ１は現時点の煤煙濃度分布（実測分布）、線ｂ１は現在運転パターンＡに基づいて算出された煤煙濃度分布、線ｃは運転パターン候補Ｂ１に基づいて算出された煤煙濃度分布、線ｄ１は運転パターン候補Ｂ２に基づいて算出された煤煙濃度分布をそれぞれ表している。これら各分布から、５０ｍ間隔の各評価点での煤煙濃度がそれぞれ抽出される。
【０１１１】
例えば、トンネル１１の入り側坑口から２００［ｍ］の評価点についてみると、現時点の煤煙濃度はＶＩＮＯ（２００）、現在運転パターンＡに基づく煤煙濃度はＶＩＡ（２００）、運転パターン候補Ｂ１に基づく煤煙濃度はＶＩＢ１（２００）、運転パターン候補Ｂ２に基づく煤煙濃度はＶＩＢ２（２００）となる。
【０１１２】
トンネル内換気状態抽出点予測演算手段３７Ａは、トンネル内各評価点の汚染濃度と出側風速の現在値を基に、分布データ現状把握手段３５Ａで求めた現状運転パターンＡに基づく各評価点の現状データと、分布データ予測演算手段３６Ａで求めた運転パターン候補Ｂ１、Ｂ２毎の各評価点での予測データとを用い、現状の運転パターンＡを運転パターン候補Ｂ１又はＢ２に変更したときのトンネル内各評価点の汚染濃度及び出口風速を予測演算する。
【０１１３】
この演算処理を図１９のフローチャートを用いて説明する。
【０１１４】
まず、ＳＴＥＰ１として運転パターンナンバを初期設定する。すなわち、運転パターンナンバ１を選択する（１９０１）。次に、ループ処理においてこの運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（１９０２）。ここでは説明を簡略化するため運転パターン候補はＢ１、Ｂ２の２としたので、運転パターン総数は２となる。
【０１１５】
運転パターン総数以下であれば、ＳＴＥＰ２による煤煙濃度演算（評価点毎）の演算（１９０３）、ＳＴＥＰ３によるＣＯ濃度演算（評価点毎）の演算（１９０４）、ＳＴＥＰ４による出側風速演算（１９０５）を順次行なう。これらの演算後、運転パターンナンバを１更新し（１９０６）、ループ処理に戻し（１９０７）、運転パターン総数と比較する（１９０２）。このようにして、すべての運転パターン候補（Ｂ１及びＢ２）について演算を行なう。
【０１１６】
ここで、上記ＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３，ＳＴＥＰ４における演算式は、図１０で示したＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３，ＳＴＥＰ４における演算式と同じものであり、これを評価点毎に実行し、評価点毎の予測値を得る。
【０１１７】
例えば、ＳＴＰＥ２の煤煙濃度演算において、入り側坑口から２００［ｍ］の評価点について、現在運転パターンＡから運転パターン候補Ｂ１又はＢ２に変更した場合、２００［ｍ］評価点の煤煙濃度予測値ＶＩＮＥＢ１（２００）　、ＶＩＮＥＢ２（２００）は次のよう求められる。
【０１１８】
ＳＴＥＰ２：煤煙濃度演算（２００［ｍ］評価点）
ＶＩＮＥＢ１（２００）＝ＶＩＮＯ（２００）−（ＶＩＡ（２００）−ＶＩＢ１（２００））
ＶＩＮＥＢ２（２００）＝ＶＩＮＯ（２００）−（ＶＩＡ（２００）−ＶＩＢ２（２００））
上記内容は２００［ｍ］評価点での演算例であるが、図１６で示した５０［ｍ］間隔の評価点毎に煤煙濃度演算値を求める。又、ＳＴＥＰ３のＣＯ濃度演算についても評価点毎の演算を行ない、ＳＴＥＰ４の出側風速演算については出側評価点について演算を行なう。
【０１１９】
次に、汚染物質漏れ出し及び汚染濃度の管理チェック手段３８Ａは、すべての運転パターン候補（ここではＢ１、Ｂ２）に対して、トンネル内換気状態の抽出点予測演算手段３７Ａで算出した出側風速予測値、評価点毎の煤煙濃度予測値、評価点毎のＣＯ濃度予測値をチェックする。すなわち、出側風速予測値については、汚染物質の漏れ出しを充分抑制しているかチェックし、煤煙濃度予測値及びＣＯ濃度予測値については、これらの値、すなわち、トンネル内の汚染濃度が許容範囲内かチェックする。
【０１２０】
このチェック動作を図２０のフローチャートを用いて説明する。図２０におけるジャッジナンバおよびｊｕｄｇｅ変数も、運転パターンナンバに対応して運転パターン総数分存在する。また、評価点ナンバは、図１６で示した評価点の総数分存在する。さらに、ｊｕｄｇｅ変数では、ｊｕｄｇｅ＝０はチェック条件を満足していることを表し、ｊｕｄｇｅ＝１はチェック条件を満足していないことを表す。
【０１２１】
図２０において、まず、運転パターンナンバ及びジャッジナンバの初期設定を行い、それぞれが１のパターン候補を選択する（２００１）。次にループ１処理において運転パターンナンバが運転パターン総数以下か判断する（２００２）。運転パターン総数以下であれば、この運転パターン候補における評価点ナンバを初期設定（１を選択）すると共に、チェック結果を初期設定（ｊｕｄｇｅ＝０）し（２００３）、ループ２処理にて評価点ナンバが評価点総数以下か判断する（２００４）。その結果、評価点ナンバが総数以下であればチェックステップに進む。
【０１２２】
まず、設定された評価点の煤煙濃度（煙霧透過率）がその許容下限値以上か判断する（２００５）。許容下限値以上であればチェック条件を満足するので、次に、同評価点のＣＯ濃度が許容上限値以下かを判断する（２００６）。許容上限値以下であればチェック条件を満足するので、次に、出側風速がその許容下限値以上か判断する（２００７）。許容下限値以上であればチェック条件を満足する。
【０１２３】
これらすべてのチェック条件を満足すれば、その運転パターン候補のｊｕｄｇｅ変数はｊｕｄｇｅ＝０のままとなる。これに対し、チェック条件を一つでも満足しない場合は、その運転パターン候補のｊｕｄｇｅ変数はｊｕｄｇｅ＝１となる（２００５ａ）（２００６ａ）（２００７ａ）。
【０１２４】
次に、チェック結果がｊｕｄｇｅ＝０か判断する（２００８）。ｊｕｄｇｅ＝０であれば次の評価点をチェックすべく評価点ナンバを更新する（２０１０）。これに対し、ｊｕｄｇｅ＝０でなければ、すなわち、どれかのチェック条件を満足していなければ、その運転パターン候補についてこれ以上チェックしても意味がないので、評価点ナンバを評価点総数にする（２００９）。
【０１２５】
評価点ナンバ更新後、ループ２に戻し（２０１１）、評価点総数と比較する（２００４）。評価点ナンバが評価点総数に達していなければ評価点総数に達するまでチェックステップを繰り返す。
【０１２６】
すべての評価点でのチェックが完了したなら、次の運転パターン候補の各評価点をチェックすべく、運転パターンナンバ及びジャッジナンバをそれぞれ１更新し（２０１２）、ループ１処理に戻し（２０１３）、運転パターンナンバが運転パターン総数を越えたかを判断する（２００２）。このようにして、すべての運転パターン候補のすべての評価点についてチェック条件を満足するかチェックする。
【０１２７】
このようにして、すべての運転パターン候補のチェックが完了した後、最後に換気機負荷チェック手段３９によって、図６の場合と同様に、すべての運転パターン候補（Ｂ１、Ｂ２）のうち、ｊｕｄｇｅ＝０（すべての評価点がチェック条件を満足している）の運転パターン候補に対して換気機の負荷状態をチェックし寿命判断を行ない、最適運転パターンを決定する。
【０１２８】
この実施の形態では、運転パターンをチェックするに際し、トンネル内に設定された複数の評価点毎にチェックを行なうので、汚染濃度の厳密なチェックが可能になる。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明によれば、縦流式及び横流式の２つの換気方式を採用したトンネルにおいて、トンネル内の汚染濃度を許容範囲に維持し、しかもトンネル坑口からの汚染物質の漏れ出しを有効に抑制でき、さらに換気機運転電力の低減や換気機寿命を考慮した運転パターン設定が可能となる。
【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一実施の形態を説明するブロック図である。
【図２】同上一実施の形態が適用されるトンネルの換気方式を説明する模式図である。
【図３】同上一実施の形態におけるトンネル内換気状態分布データ把握手段の動作を説明するフローチャートである。
【図４】同上一実施の形態における汚染物質漏れ出し、汚染濃度管理チェック手段の動作を説明するフローチャートである。
【図５】同上一実施の形態における換気運転所要電力チェック手段の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明によるトンネル換気制御装置の他の実施の形態を説明するブロック図である。
【図７】同上他の実施の形態を適用するトンネル内煤煙濃度の分布例を示す模式図である。
【図８】同上他の実施の形態におけるトンネル内換気状態分布データ現状把握手段の動作を説明するフローチャートである。
【図９】同上他の実施の形態におけるトンネル内換気状態分布データ予測演算手段の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】同上他の実施の形態におけるトンネル内換気状態抽出点予測演算手段の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】同上他の実施の形態における汚染物質漏れ出し、汚染濃度管理チェック手段の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】同上他の実施の形態における換気機負荷チェック手段の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】同上他の実施の形態における換気機寿命判断手法の一例を説明する図表である。
【図１４】同上他の実施の形態における換気機寿命判断手法の他の例を説明する図表である。
【図１５】本発明によるトンネル換気制御装置のさらに他の実施の形態を説明するブロック図である。
【図１６】同上さらに他の実施の形態を適用するトンネル内煤煙濃度の分布例とトンネル内評価点との関係を示す模式図である。
【図１７】同上さらに他の実施の形態におけるトンネル内換気状態分布データ現状把握手段の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】同上さらに他の実施の形態におけるトンネル内換気状態分布データ予測演算手段の動作を説明するフローチャートである。
【図１９】同上さらに他の実施の形態におけるトンネル内換気状態抽出点予測演算手段の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】同上さらに他の実施の形態における汚染物質漏れ出し、汚染濃度管理チェック手段の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１１　　トンネル
１２　　集中排気坑
１３　　横流区間送風機
１４　　横流区間排風機
２４　　換気状態分布データ把握手段
２５，３８，３８Ａ　　管理チェック手段
２６　　所要電力チェック手段
３５，３５Ａ　　換気状態分布データ現状把握手段
３６，３６Ａ　　換気状態分布データ予測演算手段
３７，３７Ａ　　換気状態抽出点予測演算手段
３９　　換気機負荷チェック手段
【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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【図２０】
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