(57)【要約】【課題】安定した換気制御及び換気運転に要する電気エネルギーの省エネ化を図ることができるようにする。【解決手段】換気計測制御装置７０により、画像処理装置６０からの複数のカメラ２０から得られる画像を処理することで計測されるＶＩ値と、ＡＶ計３０からのトンネル内の風速を計測したＡＶ値と、ＣＯ計４０からのトンネル内の一酸化炭素を計測したＣＯ値とに基づき、ＪＦ１０による換気制御を行うようにしたので、トンネル内の煤煙分布や煤煙移動状況等の把握が容易となり、ＪＦ１０の運転を効率良く行える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内の換気を行う換気手段と、
前記トンネル内の複数の箇所でＶＩ値を計測するＶＩ値計測手段と、
前記トンネル内の風速を計測し、計測結果をＡＶ値として出力するＡＶ計と、前記トンネル内の一酸化炭素を計測し、計測結果をＣＯ値として出力するＣＯ計と、
前記ＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値に基づき、前記換気手段による換気制御を行う換気計測制御装置とを備える
ことを特徴とするトンネル用換気システム。
【請求項２】
前記ＶＩ値計測手段は、前記トンネル内を監視する複数のカメラであり、前記複数のカメラから得られる画像は画像処理装置により処理されて前記ＶＩ値が得られることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用換気システム。
【請求項３】
前記ＶＩ値計測手段は、前記トンネル内のＶＩ値を計測する複数のＶＩ計であることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用換気システム。
【請求項４】
前記換気計測制御装置は、前記ＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値の所定のサンプリング周期で得られるそれぞれの平均値に基づき、前記換気制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル用換気システム。
【請求項５】
前記換気計測制御装置は、
前記トンネル内を安全に走行できる視環境となるように設けられたＶＩ管理基準値と、
前記トンネル内において安定した視環境を確保するために、前記ＶＩ管理基準値よりも大きな値で設けられた判定ＶＩ値と、
前記トンネル内のＶＩ値が断続的に低下し、前記判定ＶＩ値からＶＩ管理基準値までを急激に下回るような視環境悪化発生に対応させるために、前記判定ＶＩ値とＶＩ管理基準値との間に設けられたＶＩ非常値と、
一時的な前記トンネル内のＶＩ値の低下により、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を一時的に下回る場合を考慮して設けられた確認時間と、
換気運転後、前記判定ＶＩ値を上回る煤煙拡散効果が現れるまでの待ち時間として設けられた効果待ち時間と
のそれぞれを、換気制御パラメータとして有し、
これらの換気制御パラメータによって、遅延判定制御、濃度悪化割込み制御、煤煙移動時間演算処理、運転台数演算処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトンネル用換気システム。
【請求項６】
前記遅延判定制御は、前記トンネル内のＶＩ値が判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回ったとしても即換気運転するのではなく、前記複数のカメラから得られる画像による多地点計測により煤煙移動を追跡し、煤煙の拡散状態により効率的な換気運転を判断する制御であり、
前記濃度悪化割込み制御は、広範囲に渡って前記ＶＩ非常値を下回るような状況が発生した場合、前記遅延判定制御を介さずに直ちに換気運転する割込みによる制御であり、
前記煤煙移動時間演算処理は、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回るトンネル内のＶＩ値を測定したカメラから、次のカメラまで煤煙が移動するために必要な時間を演算する処理機能であり、
前記運転台数演算処理は、前記判定ＶＩ値を下回っているトンネル内のＶＩ値を改善するために、煤煙拡散に必要なトンネル内の風速を得られる運転台数を演算する処理機能である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトンネル用換気システム。
【請求項７】
前記遅延判定制御には、前記効率的な換気運転を判断するために、前記トンネル内で判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回る煤煙移動を追跡する際の前記カメラの台数の設定に応じた遅延判定回数により、煤煙移動追跡中、前記判定ＶＩ値を上回れば換気運転は行わないが、前記設定したカメラの台数を超えた条件において、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回っている場合は換気運転を行う換気制御が含まれ、
前記濃度悪化割込み制御には、悪化したＶＩ値が判定ＶＩ値を上回った場合は換気運転を停止する制御が含まれている
ことを特徴とする請求項６に記載のトンネル用換気システム。
【請求項８】
前記換気計測制御装置は、
前記トンネル内の保守作業を数時間程度できることを考慮したＣＯ値であるＣＯ管理基準値と、トンネル環境の安全を考慮して早めに換気運用する必要があり、前記ＣＯ管理基準値を上回らないようにするための判断値であるＣＯ非常値とのそれぞれを、換気制御パラメータとして有し、
前記ＣＯ値に対する制御判断として、所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値に対し、前記ＣＯ非常値を越えている状態が所定時間継続した場合、前記換気手段を最大ノッチ数で運転させ、その後、前記所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値が前記ＣＯ非常値を上回っているようであれば前記最大ノッチ数での運転を継続させるとした濃度悪化制御を行い、前記所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値が前記ＣＯ非常値を下回った状態が所定時間を継続した場合は、前記濃度悪化制御を解除する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトンネル用換気システム。
【請求項９】
トンネル内の換気が行われる工程と、
前記トンネル内の複数の箇所でＶＩ値が計測される工程と、
前記トンネル内の風速が計測され、計測結果がＡＶ値として出力される工程と、
前記トンネル内の一酸化炭素が計測され、計測結果がＣＯ値として出力される工程と、
前記ＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値に基づき、換気制御が行われる工程とを有する
ことを特徴とする換気制御方法。
【請求項１０】
前記トンネル内が複数のカメラによって監視される工程と、
前記複数のカメラから得られる画像が処理されることで、ＶＩ値が計測される工程とが含まれる
ことを特徴とする請求項９に記載の換気制御方法。
【請求項１１】
ＶＩ計により、ＶＩ値が計測される工程が含まれることを特徴とする請求項９に記載の換気制御方法。
【請求項１２】
前記ＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値の所定のサンプリング周期で得られるそれぞれの平均値に基づき、前記換気制御が行われる工程を有することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の換気制御方法。
【請求項１３】
前記トンネル内を安全に走行できる視環境となるように設けられたＶＩ管理基準値と、
前記トンネル内において安定した視環境を確保するために、前記ＶＩ管理基準値よりも大きな値で設けられた判定ＶＩ値と、
前記トンネル内のＶＩ値が断続的に低下し、前記判定ＶＩ値からＶＩ管理基準値までを急激に下回るような視環境悪化発生に対応させるために、前記判定ＶＩ値とＶＩ管理基準値との間に設けられたＶＩ非常値と、
一時的な前記トンネル内のＶＩ値の低下により、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を一時的に下回る場合を考慮して設けられた確認時間と、
換気運転後、前記判定ＶＩ値を上回る煤煙拡散効果が現れるまでの待ち時間として設けられた効果待ち時間と
のそれぞれを、換気制御パラメータとして有し、
これらの換気制御パラメータによって、遅延判定制御、濃度悪化割込み制御、煤煙移動時間演算処理、運転台数演算処理が行われる工程を有することを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の換気制御方法。
【請求項１４】
前記遅延判定制御は、前記トンネル内のＶＩ値が判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回ったとしても即換気運転するのではなく、前記複数のカメラから得られる画像による多地点計測により煤煙移動を追跡し、煤煙の拡散状態により効率的な換気運転を判断する制御であり、
前記濃度悪化割込み制御は、広範囲に渡って前記ＶＩ非常値を下回るような状況が発生した場合、前記遅延判定制御を介さずに直ちに換気運転する割込みによる制御であり、
前記煤煙移動時間演算処理は、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回るトンネル内のＶＩ値を測定したカメラから、次のカメラまで煤煙が移動するために必要な時間を演算する処理機能であり、
前記運転台数演算処理は、前記判定ＶＩ値を下回っているトンネル内のＶＩ値を改善するために、煤煙拡散に必要なトンネル内の風速を得られる運転台数を演算する処理機能である
ことを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の換気制御方法。
【請求項１５】
前記遅延判定制御には、前記効率的な換気運転を判断するために、前記トンネル内で判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回る煤煙移動を追跡する際の遅延判定回数により、煤煙移動追跡中、前記判定ＶＩ値を上回れば換気運転は行わないが、前記遅延判定回数を超えた条件において、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回っている場合は換気運転が行われる換気制御が含まれ、
前記濃度悪化割込み制御には、悪化したＶＩ値が判定ＶＩ値を上回った場合は換気運転が停止される制御が含まれている
ことを特徴とする請求項１４に記載の換気制御方法。
【請求項１６】
前記トンネル内の保守作業を数時間程度できることを考慮したＣＯ値であるＣＯ管理基準値と、トンネル環境の安全を考慮して早めに換気運用する必要があり、前記ＣＯ管理基準値を上回らないようにするための判断値であるＣＯ非常値とのそれぞれを、換気制御パラメータとして有し、
前記ＣＯ値に対する制御判断として、所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値に対し、前記ＣＯ非常値を越えている状態が所定時間継続した場合、最大ノッチ数で運転され、その後、前記所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値が前記ＣＯ非常値を上回っているようであれば前記最大ノッチ数での運転を継続するとした濃度悪化制御が行われ、前記所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値が前記ＣＯ非常値を下回った状態が所定時間を継続した場合は、前記濃度悪化制御が解除される工程を有する
ことを特徴とする請求項９〜１５のいずれかに記載の換気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内全体の煤煙透過率状況を詳細に把握してトンネル内の換気を行うトンネル用換気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルにおいては、通行車両からの排気ガス等により、トンネル内視環境が悪くなるとともに、排気ガス等に含まれる一酸化炭素等の有害物質が人体に悪い影響を及ぼす。そこで、トンネル内には、ジェットファンや電気集塵機等の換気設備が設置されている。これらの換気設備を効率的に運転するためには、トンネル内のＶＩ値を計測するＶＩ計（煤煙透過率計）等からの計測データが用いられるようになっている。ＶＩ計は、一方通行トンネルであれば、トンネル片坑口（出口側）に１台設置され、対面通行トンネルであれば、トンネル両坑口に１台づつ設置されており、単地点計測でのＶＩ値をもとに換気制御が行われる。ＶＩ計は、投光部と受光部とにより構成され、投光部からの光を受光部によって受光し、排気ガス等による光の減衰からＶＩ値を計測するようになっている。
【０００３】
ちなみに、トンネル内を換気するシステムとして、特許文献１では、トンネルの出口付近の送風を行う送風機と、トンネルの出口付近の排気を行う排風機と、トンネル内の汚染濃度を検出する汚染濃度測定装置とを設け、この汚染濃度測定装置が検出する検出値より送風機と排風機の風量を補正するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特許公開２００２−２１４９９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した特許文献１では、汚染濃度の測定箇所が単地点であるため、トンネル内全体の煤煙透過率状況を詳細に把握することができないことから、安定した換気制御及び換気運転に要する電気エネルギーの省エネ化を図ることが困難となっている。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、安定した換気制御及び換気運転に要する電気エネルギーの省エネ化を図ることができるトンネル用換気システムを提供することができるようにするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のトンネル用換気システムは、トンネル内の換気を行う換気手段と、前記トンネル内の複数の箇所でＶＩ値を計測するＶＩ値計測手段と、前記トンネル内の風速を計測し、計測結果をＡＶ値として出力するＡＶ計と、前記トンネル内の一酸化炭素を計測し、計測結果をＣＯ値として出力するＣＯ計と、前記ＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値に基づき、前記換気手段による換気制御を行う換気計測制御装置とを備えることを特徴とする。
また、前記ＶＩ値計測手段は、前記トンネル内を監視する複数のカメラと、
前記複数のカメラから得られる画像を処理することで、前記ＶＩ値を計測する画像処理装置とを備えるようにすることもできる。
また、前記ＶＩ値計測手段は、前記トンネル内を監視する複数のカメラであり、前記複数のカメラから得られる画像は画像処理装置により処理されて前記ＶＩ値が得られるようにすることもできる。
また、前記換気計測制御装置は、前記ＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値の所定のサンプリング周期で得られるそれぞれの平均値に基づき、前記換気制御を行うようにすることもできる。
また、前記換気計測制御装置は、前記トンネル内を安全に走行できる視環境となるように設けられたＶＩ管理基準値と、前記トンネル内において安定した視環境を確保するために、前記ＶＩ管理基準値よりも大きな値で設けられた判定ＶＩ値と、前記トンネル内のＶＩ値が断続的に低下し、前記判定ＶＩ値からＶＩ管理基準値までを急激に下回るような視環境悪化発生に対応させるために、前記判定ＶＩ値とＶＩ管理基準値との間に設けられたＶＩ非常値と、一時的な前記トンネル内のＶＩ値の低下により、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を一時的に下回る場合を考慮して設けられた確認時間と、換気運転後、前記判定ＶＩ値を上回る煤煙拡散効果が現れるまでの待ち時間として設けられた効果待ち時間とのそれぞれを、換気制御パラメータとして有し、これらの換気制御パラメータによって、遅延判定制御、濃度悪化割込み制御、煤煙移動時間演算処理、運転台数演算処理を行うようにすることもできる。
また、前記遅延判定制御は、前記トンネル内のＶＩ値が判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回ったとしても即換気運転するのではなく、前記複数のカメラから得られる画像による多地点計測により煤煙移動を追跡し、煤煙の拡散状態により効率的な換気運転を判断する制御であり、前記濃度悪化割込み制御は、広範囲に渡って前記ＶＩ非常値を下回るような状況が発生した場合、前記遅延判定制御を介さずに直ちに換気運転する割込みによる制御であり、前記煤煙移動時間演算処理は、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回るトンネル内のＶＩ値を測定したカメラから、次のカメラまで煤煙が移動するために必要な時間を演算する処理機能であり、前記運転台数演算処理は、前記判定ＶＩ値を下回っているトンネル内のＶＩ値を改善するために、煤煙拡散に必要なトンネル内の風速を得られる運転台数を演算する処理機能であるようにすることもできる。
また、前記遅延判定制御には、前記効率的な換気運転を判断するために、前記トンネル内で判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回る煤煙移動を追跡する際の前記カメラの台数の設定に応じた遅延判定回数により、煤煙移動追跡中、前記判定ＶＩ値を上回れば換気運転は行わないが、前記設定したカメラの台数を超えた条件において、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回っている場合は換気運転を行う換気制御が含まれ、前記濃度悪化割込み制御には、悪化したＶＩ値が判定ＶＩ値を上回った場合は換気運転を停止する制御が含まれているようにすることもできる。
また、前記換気計測制御装置は、前記トンネル内の保守作業を数時間程度できることを考慮したＣＯ値であるＣＯ管理基準値と、トンネル環境の安全を考慮して早めに換気運用する必要があり、前記ＣＯ管理基準値を上回らないようにするための判断値であるＣＯ非常値とのそれぞれを、換気制御パラメータとして有し、前記ＣＯ値に対する制御判断として、所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値に対し、前記ＣＯ非常値を越えている状態が所定時間継続した場合、前記換気手段を最大ノッチ数で運転させ、その後、前記所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値が前記ＣＯ非常値を上回っているようであれば前記最大ノッチ数での運転を継続させるとした濃度悪化制御を行い、前記所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値が前記ＣＯ非常値を下回った状態が所定時間を継続した場合は、前記濃度悪化制御を解除するようにすることもできる。
本発明の換気制御方法は、トンネル内の換気が行われる工程と、前記トンネル内の複数の箇所でＶＩ値が計測される工程と、前記トンネル内の風速が計測され、計測結果がＡＶ値として出力される工程と、前記トンネル内の一酸化炭素が計測され、計測結果がＣＯ値として出力される工程と、前記ＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値に基づき、換気制御が行われる工程とを有することを特徴とする。
また、前記トンネル内が複数のカメラによって監視される工程と、前記複数のカメラから得られる画像が処理されることで、ＶＩ値が計測される工程とが含まれるようにすることもできる。
また、ＶＩ計により、ＶＩ値が計測される工程が含まれるようにすることもできる。
また、前記ＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値の所定のサンプリング周期で得られるそれぞれの平均値に基づき、前記換気制御が行われる工程を有するようにすることもできる。
また、前記トンネル内を安全に走行できる視環境となるように設けられたＶＩ管理基準値と、前記トンネル内において安定した視環境を確保するために、前記ＶＩ管理基準値よりも大きな値で設けられた判定ＶＩ値と、前記トンネル内のＶＩ値が断続的に低下し、前記判定ＶＩ値からＶＩ管理基準値までを急激に下回るような視環境悪化発生に対応させるために、前記判定ＶＩ値とＶＩ管理基準値との間に設けられたＶＩ非常値と、一時的な前記トンネル内のＶＩ値の低下により、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を一時的に下回る場合を考慮して設けられた確認時間と、換気運転後、前記判定ＶＩ値を上回る煤煙拡散効果が現れるまでの待ち時間として設けられた効果待ち時間とのそれぞれを、換気制御パラメータとして有し、これらの換気制御パラメータによって、遅延判定制御、濃度悪化割込み制御、煤煙移動時間演算処理、運転台数演算処理が行われる工程を有するようにすることもできる。
また、前記遅延判定制御は、前記トンネル内のＶＩ値が判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回ったとしても即換気運転するのではなく、前記複数のカメラから得られる画像による多地点計測により煤煙移動を追跡し、煤煙の拡散状態により効率的な換気運転を判断する制御であり、前記濃度悪化割込み制御は、広範囲に渡って前記ＶＩ非常値を下回るような状況が発生した場合、前記遅延判定制御を介さずに直ちに換気運転する割込みによる制御であり、前記煤煙移動時間演算処理は、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回るトンネル内のＶＩ値を測定したカメラから、次のカメラまで煤煙が移動するために必要な時間を演算する処理機能であり、前記運転台数演算処理は、前記判定ＶＩ値を下回っているトンネル内のＶＩ値を改善するために、煤煙拡散に必要なトンネル内の風速を得られる運転台数を演算する処理機能であるようにすることもできる。
また、前記遅延判定制御には、前記効率的な換気運転を判断するために、前記トンネル内で判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回る煤煙移動を追跡する際の遅延判定回数により、煤煙移動追跡中、前記判定ＶＩ値を上回れば換気運転は行わないが、前記遅延判定回数を超えた条件において、前記判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回っている場合は換気運転が行われる換気制御が含まれ、前記濃度悪化割込み制御には、悪化したＶＩ値が判定ＶＩ値を上回った場合は換気運転が停止される制御が含まれているようにすることもできる。
また、前記トンネル内の保守作業を数時間程度できることを考慮したＣＯ値であるＣＯ管理基準値と、トンネル環境の安全を考慮して早めに換気運用する必要があり、前記ＣＯ管理基準値を上回らないようにするための判断値であるＣＯ非常値とのそれぞれを、換気制御パラメータとして有し、前記ＣＯ値に対する制御判断として、所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値に対し、前記ＣＯ非常値を越えている状態が所定時間継続した場合、最大ノッチ数で運転され、その後、前記所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値が前記ＣＯ非常値を上回っているようであれば前記最大ノッチ数での運転を継続するとした濃度悪化制御が行われ、前記所定のサンプリング周期の平均値のＣＯ値が前記ＣＯ非常値を下回った状態が所定時間を継続した場合は、前記濃度悪化制御が解除される工程を有するようにすることもできる。
本発明のトンネル用換気システムにおいては、換気計測制御装置により、トンネル内の複数の箇所に設けられたＶＩ値計測手段からのＶＩ値と、ＡＶ計からのトンネル内の風速を計測したＡＶ値と、ＣＯ計からのトンネル内の一酸化炭素を計測したＣＯ値とに基づき、換気手段による換気制御を行うようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明のトンネル用換気システムの一実施の形態を示す図、図２〜図９は、図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するための図である。
【０００９】
図１に示すトンネル用換気システムは、一方通行トンネルに適用したものであって、２台のＪＦ（ジェットファン）１０、複数のカメラ２０、ＡＶ計３０、ＣＯ計４０、画像処理装置６０、換気計測制御装置７０を備えている。なお、ＶＩ計５０は、上述したように、トンネル内のＶＩ（煤煙透過率）を計測するものであり、一方通行トンネルの場合、出口坑口側に１台設置され、その計測結果はＶＩ値として出力される。ちなみに、ＶＩ計５０は、対面通行トンネルの場合、入口坑口側にも同様にして設置されることになる。
【００１０】
換気手段としてのＪＦ１０は、トンネル天井部に吊り下げられ、排気ガスに含まれる煤煙や一酸化炭素等の換気を行うものである。ＪＦ１０は、一方通行トンネルの場合、入口坑口側に設置され、能力を最大限に発揮させるために、トンネル内風速に応じた設置間隔とされ、一断面に対して２台設置が原則となっている。また、設置間隔は、坑口からの距離やトンネル内非常駐車帯からの離隔距離等によって定められている。ちなみに、ＪＦ１０は、対面通行トンネルの場合、出口坑口側にも同様にして設置されることになる。
【００１１】
ＶＩ値計測手段としてのカメラ２０は、トンネル内の監視を行うものであり、トンネル側壁にたとえば２００ｍの間隔で設置されている。また、複数のカメラ２０によって撮像された画像を処理することで、後述のＶＩ（煤煙透過率）値が得られるようになっている。ＡＶ計３０は、トンネル内のＡＶ（風速）を計測するものであり、その計測結果はＡＶ値として出力される。ＣＯ計４０は、トンネル内のＣＯ（一酸化炭素）を計測するものであり、その計測結果はＣＯ値として出力される。
【００１２】
画像処理装置６０は、複数のカメラ２０から得られる画像を処理することで、ＶＩ値を計測するＶＩ計測機能を有している。ＶＩ値は、カメラ２０によって撮像されるトンネル内の路面、壁面、照明灯具灯の画像上の白黒のコントラストから算出されるものである。なお、画像処理装置６０によって得られるＶＩ値は、ＶＩ計５０によって計測されるＶＩ値との相関によるものであり、ＶＩ計５０によって計測されるＶＩ値との相関がとれるように画像処理で得られるＶＩ値が調整されるようになっている。このような相関に関しては、本発明者等による試験によってＶＩ値の算出が可能であることの確認がなされており、その詳細は（社団法人  電子情報通信学会  信学技報  TECHNICAL REPORT OF 1EICE.ITS2002-22(2002-09) ）にて紹介されているため、ここではその記載を省略する。
【００１３】
換気計測制御装置７０は、画像処理装置６０からのＶＩ値、ＡＶ計３０からのＡＶ値、ＣＯ計４０からのＣＯ値に基づき、ＪＦ１０の運転を適正なものとして換気制御するものである。換気計測制御装置７０による換気制御に際しては、複数のＶＩ値、ＡＶ値、ＣＯ値のそれぞれの平均値が用いられる。平均値は、たとえば１分間のサンプリング周期から得られるようになっている。なお、サンプリング周期にあっては、１分間に限られるものではなく、１分未満であっても１分を超えるものであってもよいことは勿論である。
また、換気計測制御装置７０は、換気制御パラメータとして、後述の図５〜図９に示すように、ＶＩ管理基準値、ＶＩ非常値、判定ＶＩ値、確認時間、効果待ち時間を有している。
【００１４】
ＶＩ管理基準値は、トンネル内を安全に走行できる視環境となるように設定されるＶＩ値である。ＶＩ非常値は、渋滞等によりトンネル内のＶＩ値が断続的に低下し、判定ＶＩ値からＶＩ管理基準値までを急激に下回るような視環境悪化発生に対応するためのものであり、判定ＶＩ値とＶＩ管理基準値との間に設けられるものである。なお、トンネル内のＶＩ値がＶＩ非常値を下回った場合、悪化地点数に応じた換気制御である後述の遅延判定制御や濃度悪化割込み制御が行われ、視環境改善が図れるようになっている。
【００１５】
判定ＶＩ値は、トンネル内において安定した視環境を確保するために、ＶＩ管理基準値よりも大きな値で設けられるものである。なお、トンネル内のＶＩ値が判定ＶＩ値を下回った場合、換気制御である後述の遅延判定制御が行われ、視環境改善が図れるようになっている。確認時間は、整備不良車等による一時的なトンネル内のＶＩ値の低下により、判定ＶＩ値やＶＩ非常値が一時的に下回る場合を考慮して設けられるものである。効果待ち時間は、換気運転後、煤煙拡散効果（判定ＶＩ値を上回る）が現れるまでの待ち時間である。なお、これらの換気制御パラメータの設定については、トンネルの線形、縦断勾配、交通特性等により、トンネル毎に設定されるものである。
また、換気計測制御装置７０は、これらの換気制御パラメータを用い、遅延判定制御、濃度悪化割込み制御、煤煙移動時間演算処理、ＪＦ運転台数演算処理を行う。
【００１６】
遅延判定制御は、トンネル内のＶＩ値が判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回ったとしても即換気運転するのではなく、多地点計測により煤煙移動を追跡し、煤煙の拡散状態により効率的な換気運転を判断するものである。また、効率的な換気運転を判断するために、所定の遅延判定回数が設けられている。遅延判定回数は、トンネル内で判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回る煤煙移動を追跡する際のカメラ２０の台数を設定するものである。この設定により、煤煙移動追跡中、判定ＶＩ値を上回れば換気運転は行わないが、設定したカメラ２０の台数を超えた条件において、判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回っている場合は換気運転を行うといった効率的な換気制御が可能となる。
【００１７】
濃度悪化割込み制御は、広範囲（多地点）に渡ってＶＩ非常値を下回るような状況が発生した場合、現状のトンネル内の風速による煤煙拡散効果がほとんど無いと考えられることから、遅延判定制御を介さずに直ちに換気運転する割込みによる制御である。なお、悪化したＶＩ値が判定ＶＩ値を上回った場合は換気運転が停止となる。
煤煙移動時間演算処理は、判定ＶＩ値やＶＩ非常値を下回るトンネル内のＶＩ値を測定したカメラ２０から、次のカメラ２０まで煤煙が移動するために必要な時間を演算する処理機能である。
【００１８】
煤煙移動時間演算処理は、次式により行われる。
ＶＩ計ｎ〜ＶＩ計ｎ＋１間距離／ＡＶ値＝ＶＩ計ｎ＋１への煤煙移動時間
なお、ここでのＶＩ計とはカメラ２０のことである。
ＪＦ運転台数演算処理は、判定ＶＩ値を下回っているトンネル内のＶＩ値を改善するために、煤煙拡散に必要なトンネル内の風速を得られるＪＦ運転台数を演算する処理機能である。
また、換気計測制御装置７０は、換気制御パラメータとして、ＣＯ管理基準値とＣＯ非常値とを有している。
【００１９】
ＣＯ管理基準値は、トンネル内の保守作業を数時間程度できる時間を考慮したＣＯ値である。ＣＯ非常値は、トンネル環境の安全を考慮して早めに換気運用する必要があり、ＣＯ管理基準値を上回らないようにするための判断値である。なお、ＣＯ非常値の持つ意味から、ＣＯ非常値をＣＯ管理基準値より低い値に設定することは勿論である。また、ＣＯ値に対する制御判断として、ＣＯ値（１分間平均値）に対し、ＣＯ非常値を越えている状態が悪化確認時間を継続した場合、濃度悪化制御になり、最大ノッチ数（ＪＦ１０全台）が運転される。最大ノッチ数運転後、ＣＯ値（１分間平均値）がＣＯ非常値を上回っているようであれば最大ノッチ運転が継続される。ＣＯ非常値を下回った状態が復帰確認時間を継続した場合は、濃度悪化制御は解除され、通常計測制御とされる。
【００２０】
次に、このような構成のトンネル用換気システムにおける換気制御方法について説明する。なお、以下の説明における換気制御は、主に換気計測制御装置７０により実行されるものである。また、以下の説明におけるＶＩ計とはカメラ２０のことである。
【００２１】
まず、図２に示すように、複数のカメラ２０によって撮像された画像上の白黒のコントラストから算出されるＶＩ値の１分間平均値が求められる（ステップ２０１）。また、ＣＯ計４０からのＣＯ値の１分間平均値と、ＡＶ計３０からのＡＶ値の１分間平均値とが求められる（ステップ２０２，２０３）。次いで、（ステップ２０４）にてＶＩ値＜ＶＩ非常値が判定される。ＶＩ値＜ＶＩ非常値でなければＶＩ値＜判定ＶＩ値が判定される（ステップ２０５）。（ステップ２０４）にてＶＩ値＜ＶＩ非常値であると判定されると、ｍ地点以上同時発生か否かが判定され（ステップ２０６）、ｍ地点以上同時発生でない場合は（ステップ２０７）に移行し、ｍ地点以上同時発生である場合は後述の（ステップ３０１）に移行する。なお、（ステップ３０１）への移行は、濃度悪化割込み制御である。
【００２２】
（ステップ２０７）では、確認時間経過後ＶＩ値＜判定ＶＩ値が判定され、確認時間経過後ＶＩ値＜判定ＶＩ値であれば遅延判定制御により、（ステップ２０８）の煤煙移動時間演算処理に進む。（ステップ２０８）では、ＶＩ計ｎ〜ＶＩ計ｎ＋１間距離／ＡＶ値（補正値）により、ＶＩ計ｎ＋１への煤煙移動時間が求められる。なお、ＡＶ値は、（ステップ２０３）で求められたＡＶ計３０からのＡＶ値の１分間平均値であり、所定の補正値により補正されたものである。
次いで、（ステップ２０９）にて移動時間経過後、ＶＩ計ｎ＋１のＶＩ値＜判定ＶＩ値であるか否かが判定され（ステップ２１０）、ＶＩ計ｎ＋１のＶＩ値＜判定ＶＩ値である場合には、遅延判定回数はＮ回以上かどうかの判定され（ステップ２１１）、ＶＩ計ｎ＋１のＶＩ値＜判定ＶＩ値であって、かつ遅延判定回数がＮ回以上である場合には、後述の（ステップ３０１）に移行する。
【００２３】
一方、（ステップ２０２）にてＣＯ計４０からのＣＯ値の１分間平均値が求められた後、ＣＯ非常値＜ＣＯ値が判定され（ステップ２１２）、ＣＯ非常値＜ＣＯ値である場合には、ＣＯ悪化時制御となる（ステップ２１３）。このとき、効果待ち時間経過後のＣＯ値（１分間平均値）からＣＯ管理基準値＜ＣＯ値が判定され（ステップ２１４，２１５）、ＣＯ管理基準値＜ＣＯ値であればアラーム警報が行われる（ステップ２１６）。このとき、ＣＯ非常値の見直しが行われる（ステップ２１７）。ＣＯ管理基準値＜ＣＯ値でなければ、ＣＯ非常値＜ＣＯ値が判定され（ステップ２１８）、ＣＯ非常値＜ＣＯ値であれば（ステップ２１３）からの処理が実行され、ＣＯ非常値＜ＣＯ値でなければスタートへ戻る。
【００２４】
次に、図３に示すように、（ステップ３０１）のＪＦ運転台数演算処理においては、トンネル内ＶＩ値を判定ＶＩ値以上に拡散させるために必要な風速しきい値を用意し、この風速しきい値を得るために必要なＪＦ運転台数を演算して制御する。この場合、（ステップ２０３）でのＡＶ計３０からのＡＶ値の１分間平均値が用いられる。
ＪＦ運転台数が演算されると、（ステップ３０２）での効果待ち時間後、ＶＩ計１〜ｎのＶＩ値＜ＶＩ管理基準値が判定され（ステップ３０３）、ＶＩ計１〜ｎのＶＩ値＜ＶＩ管理基準値であればアラーム警報が行われる（ステップ３０４）。このとき、判定ＶＩ値とＶＩ非常値の見直しが行われる（ステップ３０５）。その後、（ステップ３０６）にて、ＶＩ計１〜ｎのＶＩ値＜ＶＩ管理基準値でないと判定されると、ＪＦ運転停止となる（ステップ３０７）。
【００２５】
次に、換気計測制御装置７０による換気制御の具体例について説明する。
なお、以下の説明においては、図４に示すモデルトンネルを基にしている。
まず、図５により、換気計測制御装置７０による第１の換気制御について説明する。図５では、トンネル内ＶＩ値が判定ＶＩ値を下回ることにより、遅延判定を開始し、煤煙を追跡していった結果、追跡中煤煙が拡散されたのでＪＦ運転する必要がなくなった場合を示している。また、遅延制御によるＪＦ運転条件として、遅延判定開始後、遅延判定において連続３回判定ＶＩ値を下回ったら、ＪＦ運転を行うものとしている。
【００２６】
つまり、▲１▼では、カメラ１のＶＩ値が判定ＶＩ値を下回っているため、確認時間経過後、遅延判定が開始される。▲２▼では、煤煙移動時間後のカメラ２のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を下回っているため、煤煙移動の追跡が行われる。ここでは、遅延判定回数１となる。▲３▼では、煤煙移動時間後のカメラ３のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を下回っているため、煤煙移動の追跡がさらに行われる。ここでは、遅延判定回数２となる。▲４▼では、煤煙移動時間後のカメラ４のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を上回っているため、遅延判定終了となる。
【００２７】
次に、図６により、換気計測制御装置７０による第２の換気制御について説明する。図６では、トンネル内ＶＩ値が判定ＶＩ値を下回ることにより、遅延判定を開始し、煤煙を追跡していった結果、拡散効果が得られず遅延判定回数を満たしているため、ＪＦ運転を行い、視環境を回復させた場合を示している。また、遅延制御によるＪＦ運転条件として、遅延判定開始後、遅延判定において連続３回判定ＶＩ値を下回ったら、ＪＦ運転を行うものとしている。
【００２８】
つまり、▲１▼では、カメラ１のＶＩ値が判定ＶＩ値を下回っているため、確認時間経過後、遅延判定が開始される。▲２▼では、煤煙移動時間後のカメラ２のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を下回っているため、煤煙移動の追跡が行われる。ここでは、遅延判定回数１となる。▲３▼では、煤煙移動時間後のカメラ３のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を下回っているため、煤煙移動の追跡がさらに行われる。ここでは、遅延判定回数２となる。▲４▼では、煤煙移動時間後のカメラ４のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を下回っているため、ＪＦ運転が行われる。ここでは、遅延判定回数３となる。▲５▼では、効果待ち時間後、全てのカメラのＶＩ値が判定ＶＩ値を上回っているため、ＪＦ運転が停止される。
【００２９】
次に、図７により、換気計測制御装置７０による第３の換気制御について説明する。図７では、トンネル内ＶＩ値がＶＩ非常値を下回ることにより、遅延判定を開始し、煤煙を追跡していった結果、追跡中煤煙が拡散されたのでＪＦ運転する必要がなくなった場合を示している。また、濃度悪化割込み制御の条件として、ＶＩ非常値を下回るカメラが同時に連続２地点の場合、ＪＦ運転を行うものとする。遅延制御によるＪＦ運転条件として、遅延判定開始後、遅延判定において連続２回判定ＶＩ値を下回ったら、ＪＦ運転を行うものとしている。
【００３０】
つまり、▲１▼では、カメラ１のＶＩ値がＶＩ非常値を下回っているため、確認時間経過後、遅延判定が開始される。▲２▼では、煤煙移動時間後のカメラ２のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を下回っているため、煤煙移動の追跡が行われる。ここでは、遅延判定回数１となる。▲３▼では、煤煙移動時間後のカメラ３のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を上回っているため、遅延判定が終了となる。
【００３１】
次に、図８により、換気計測制御装置７０による第４の換気制御について説明する。図８では、トンネル内ＶＩ値が判定ＶＩ値を下回ることにより遅延判定を開始し、煤煙を追跡していった結果、遅延判定回数を満たしたのでＪＦ運転を行い、視環境を回復した場合を示している。また、濃度悪化割込み制御の条件として、ＶＩ非常値を下回るカメラが同時に連続２地点の場合、ＪＦ運転を行うものとしている。遅延制御によるＪＦ運転条件として、遅延判定開始後、遅延判定において連続２回判定ＶＩ値を下回ったら、ＪＦ運転を行うものとしている。
【００３２】
つまり、▲１▼では、カメラ１のＶＩ値がＶＩ非常値を下回っているため、確認時間経過後、遅延判定が開始される。▲２▼では、煤煙移動時間後のカメラ２のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を下回っているため、煤煙移動の追跡が行われる。ここでは、遅延判定回数１となる。▲３▼では、煤煙移動時間後のカメラ３のＶＩ値を確認すると、判定ＶＩ値を下回っているため、ＪＦ運転が行われる。ここでは、遅延判定回数２となる。▲４▼では、効果待ち時間後、全てのカメラのＶＩ値が判定ＶＩ値を上回っているため、ＪＦ運転が停止となる。
【００３３】
次に、図９により、換気計測制御装置７０による第５の換気制御について説明する。図９では、トンネル内ＶＩ値がＶＩ非常値を２地点以上同時に下回ることにより濃度悪化割込み制御となり、ＪＦ運転を行い、視環境を回復した場合を示している。また、濃度悪化割込み制御の条件として、ＶＩ非常値を下回るカメラが同時に連続２地点の場合、ＪＦ運転を行うものとしている。
つまり、▲１▼では、カメラ１及び２のＶＩ値がＶＩ非常値を下回っているため、確認時間経過後、割込み制御が開始され、ＪＦ運転が行われる。▲２▼では、効果待ち時間後、全てのカメラのＶＩ値が判定ＶＩ値を上回っているため、ＪＦ運転が停止となる。
【００３４】
このように、本実施の形態では、換気計測制御装置７０により、画像処理装置６０からの複数のカメラ２０から得られる画像を処理することで計測されるＶＩ値と、ＡＶ計３０からのトンネル内の風速を計測したＡＶ値と、ＣＯ計４０からのトンネル内の一酸化炭素を計測したＣＯ値とに基づき、ＪＦ１０による換気制御を行うようにしたので、トンネル内の煤煙分布や煤煙移動状況等の把握が容易となり、ＪＦ１０の運転を効率良く行えることから、安定した換気制御及び換気運転に要する電気エネルギーの省エネ化を図ることができる。
なお、本実施の形態では、ＶＩ値計測手段である複数のカメラ２０から得られる画像を処理することで計測されるＶＩ値を用いた場合について説明したが、この例に限らず、複数のＶＩ計５０から得られるＶＩ値を用いるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上の如く本発明に係るトンネル用換気システムによれば、安定した換気制御及び換気運転に要する電気エネルギーの省エネ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル用換気システムの一実施の形態を示す図である。
【図２】図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するためのモデルトンネルを示す図である。
【図５】図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するためのタイムチャートである。
【図６】図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するためのタイムチャートである。
【図７】図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するためのタイムチャートである。
【図８】図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するためのタイムチャートである。
【図９】図１のトンネル用換気システムによる換気制御方法を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１０  ＪＦ（ジェットファン）
２０  カメラ
３０  ＡＶ計
４０  ＣＯ計
５０  ＶＩ計
６０  画像処理装置
７０  換気計測制御装置
【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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