(57)【要約】【課題】  切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式において、トンネル内空気の汚染による環境悪化を抑制すると共に運転コストの低減を図る。【解決手段】  換気制御装置２２がトンネル１３に入る車両１１の交通量及び大型車交通量に基づいて煤煙ポイントを演算し、この煤煙ポイントと交通量が最大領域にあるときのトンネル１３からの漏出量に基づいて設定された切換煤煙ポイントとを比較し、トンネル１３内の排煙ポイントがこの切換煤煙ポイント以下のときは、第１換気方法を選択して大きいときは第２換気手段を選択し、各換気方法に対応してジェットファン１６、排風ファン２０、集塵機２１を制御する。【選択図】        図１
2005068762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中排気トンネル換気設備において、トンネル内の車両通行量と該車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて該トンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算し、該切換ポイントに基づいてトンネル途中の排出通路から排気ガスを排気する集中排気換気方式と前記トンネルの一方から排気ガスを排気する縦流換気方式とに切り換える制御手段を設けたことを特徴とする切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式。
【請求項２】
集中排気トンネル換気設備において、トンネル内の車両通行量と該車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて該トンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算することにより、トンネル途中の排出通路に設けられた第２換気手段である送風機及び排風機を運転して汚染された排気ガスを排気する集中排気換気方式からトンネル坑道内に設けられた第１換気手段である送風機を運転して汚染された排気ガスを排気する縦流換気方式に切り換える制御手段を設けたことを特徴とする切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式。
【請求項３】
請求項２記載の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式において、前記煤煙などの発生量を検出する汚染状態検出手段は、前記トンネル内の車両通行量と該車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて切換ポイントを演算する切換ポイント演算手段であり、前記制御手段は、該切換ポイントに基づいて前記第１換気手段と前記第２換気手段とを制御することを特徴とする切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式。
【請求項４】
請求項２記載の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式において、前記制御手段は、前記切換ポイントが予め設定された設定切換ポイント以下のときは前記トンネル内の空気を車両走行方向の上流側から下流側に排出する前記縦流換気方式として、交通換気力による換気あるいはトンネル坑道内に設けられた前記第１換気手段の送風機を制御して運転する一方、前記切換ポイントが前記設定切換ポイントより大きいときはトンネル途中よりトンネル内の汚染物質を排出するために前記第２換気手段を作動させ、前記トンネル内の空気を前記排気通路方向に排出するように制御することを特徴とする切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式。
【請求項５】
請求項３記載の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式において、前記汚染状態検出手段は、前記トンネル内の煤煙量、窒素酸化物量、一酸化炭素量の汚染量を推定する推定手段であり、前記制御手段は、該汚染量に基づいて前記集中排気換気手段と前記縦流換気手段とを制御することを特徴とする切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式。
【請求項６】
請求項５記載の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式において、前記制御手段は、前記汚染量が予め設定された切換判定値以下のときは前記トンネル内の空気を車両走行方向の上流側から下流側に排出するように前記縦流換気手段を制御し、前記汚染量が前記切換判定値より大きいときは前記集中排気換気手段を作動させると共に前記トンネル内の空気を前記排気通路方向に排出するように前記縦流換気手段を制御することを特徴とすることを特徴とする切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式。
【請求項７】
集中排気トンネル換気設備において、トンネル内の車両通行量と該車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて該トンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算することにより、トンネル途中の排出通路に設けられた第２換気手段である送風機及び排風機を運転して汚染された排気ガスを排気する集中排気換気方式からトンネル坑道内に設けられた第１換気手段である送風機を運転して汚染された排気ガスを排気する縦流換気方式に切り換える制御手段を設け、前記切換ポイントは下記数式
切換ポイント＝交通量×｛（１−大型車混入率）×小型車煤煙発生量
＋大型車混入率×大型車煤煙発生量｝
に基づいて算出されることを特徴とする切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路トンネル内に設けられたジェットファンや集塵機などを制御して換気を行う切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の排ガスによる大気汚染が顕著であり、特に、道路トンネルでは、排ガスが滞留しやすく、環境改善が強く望まれている。そのため、従来では、運転者の視界の確保による安全性や良好な運転環境を確保するために、内部にジェットファンや集塵機を配設している。従って、ジェットファンによってトンネル内に車両走行方向上流側から下流側への空気流動を生成すると共に、集塵機によってトンネル内の空気から煤塵、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質を除去することで、道路トンネル内の環境を改善することができる。
【０００３】
しかし、自動車交通が集中する大都市域のトンネルでは、入口及び出口からの大量の排ガスの漏洩による周辺環境の悪化が問題となる。そのため、上述した従来のトンネル換気装置では、トンネルの端部から汚染空気を排出しないために、上述したジェットファンと集塵機を併用してトンネルの端部からの汚染空気の漏出量を規制していた。
【特許文献１】特開平７-３２４６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、トンネルの端部からの汚染空気の漏出量を規制する換気装置では、交通量が非常に少ないときでも単にジェットファンと集塵機を併用して運転する必要があり、運転コストが高く、非経済的であった。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するものであって、トンネル内空気の汚染による環境悪化を抑制すると共に運転コストの低減を図った切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式は、集中排気トンネル換気設備において、トンネル内の車両通行量と該車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて該トンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算し、該切換ポイントに基づいてトンネル途中の排出通路から排気ガスを排気する集中排気換気方式と前記トンネルの一方から排気ガスを排気する縦流換気方式とに切り換える制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式では、トンネル内の車両通行量と該車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて該トンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算することにより、トンネル途中の排出通路に設けられた第２換気手段である送風機及び排風機を運転して汚染された排気ガスを排気する集中排気換気方式からトンネル坑道内に設けられた第１換気手段である送風機を運転して汚染された排気ガスを排気する縦流換気方式に切り換える制御手段を設けたことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式では、前記煤煙などの発生量を検出する汚染状態検出手段は、前記トンネル内の車両通行量と該車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて切換ポイントを演算する切換ポイント演算手段であり、前記制御手段は、該切換ポイントに基づいて前記第１換気手段と前記第２換気手段とを制御することを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式では、前記制御手段は、前記切換ポイントが予め設定された設定切換ポイント以下のときは前記トンネル内の空気を車両走行方向の上流側から下流側に排出する前記縦流換気方式として、交通換気力による換気あるいはトンネル坑道内に設けられた前記第１換気手段の送風機を制御して運転する一方、前記切換ポイントが前記設定切換ポイントより大きいときはトンネル途中よりトンネル内の汚染物質を排出するために前記第２換気手段を作動させ、前記トンネル内の空気を前記排気通路方向に排出するように制御することを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式では、前記汚染状態検出手段は、前記トンネル内の煤煙量、窒素酸化物量、一酸化炭素量の汚染量を推定する推定手段であり、前記制御手段は、該汚染量に基づいて前記集中排気換気手段と前記縦流換気手段とを制御することを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式では、前記制御手段は、前記汚染量が予め設定された切換判定値以下のときは前記トンネル内の空気を車両走行方向の上流側から下流側に排出するように前記縦流換気手段を制御し、前記汚染量が前記切換判定値より大きいときは前記集中排気換気手段を作動させると共に前記トンネル内の空気を前記排気通路方向に排出するように前記縦流換気手段を制御することを特徴とすることを特徴としている。
【００１２】
請求項７の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式は、集中排気トンネル換気設備において、トンネル内の車両通行量と該車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて該トンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算することにより、トンネル途中の排出通路に設けられた第２換気手段である送風機及び排風機を運転して汚染された排気ガスを排気する集中排気換気方式からトンネル坑道内に設けられた第１換気手段である送風機を運転して汚染された排気ガスを排気する縦流換気方式に切り換える制御手段を設け、前記切換ポイントは下記数式
切換ポイント＝交通量×｛（１−大型車混入率）×小型車煤煙発生量
＋大型車混入率×大型車煤煙発生量｝
に基づいて算出されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式によれば、トンネル内の車両通行量と車両通行量に対する大型車混入率とに基づいてトンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算し、この切換ポイントに基づいてトンネル途中の排出通路から排気ガスを排気する集中排気換気方式とトンネルの一方から排気ガスを排気する縦流換気方式とに切り換える制御手段を設けたので、トンネル内の空気があまり汚染されていないときには、内部空気を外部に排出する換気を行うことで、周辺環境を多大に悪化させることなく、空気浄化のための運転コストを低減して経済性を高めることができる一方、トンネル内の空気が汚染されて環境状態が悪いときには、汚染空気を浄化した後に外部に排出する換気を行うことで、トンネル内での運転環境を良好に維持すると共に、大量の汚染空気を一度に外部に排出することはなく、周辺環境の悪化を抑制することができる。
【００１４】
請求項２の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式によれば、トンネル内の車両通行量と車両通行量に対する大型車混入率とに基づいてトンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算することにより、トンネル途中の排出通路に設けられた第２換気手段である送風機及び排風機を運転して汚染された排気ガスを排気する集中排気換気方式からトンネル坑道内に設けられた第１換気手段である送風機を運転して汚染された排気ガスを排気する縦流換気方式に切り換える制御手段を設けたので、トンネル内の空気があまり汚染されていないときには、内部空気を外部に排出する換気を行うことで、周辺環境を多大に悪化させることなく、空気浄化のための運転コストを低減して経済性を高めることができる一方、トンネル内の空気が汚染されて環境状態が悪いときには、汚染空気を浄化した後に外部に排出する換気を行うことで、トンネル内での運転環境を良好に維持すると共に、大量の汚染空気を一度に外部に排出することはなく、周辺環境の悪化を抑制することができる。
【００１５】
請求項３の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式によれば、煤煙などの発生量を検出する汚染状態検出手段をトンネル内の車両通行量と車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて切換ポイントを演算する切換ポイント演算手段とし、制御手段がこの切換ポイントに基づいて第１換気手段と第２換気手段とを制御するようにしたので、汚染頻度の異なる車両の種類に応じた切換ポイントを演算することで、トンネル内の汚染状態を高精度に検出して第１換気手段と第２換気手段とを適正に切り換え、周辺環境の悪化を確実に抑制することができる。
【００１６】
請求項４の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式によれば、制御手段は、切換ポイントが予め設定された設定切換ポイント以下のときはトンネル内の空気を車両走行方向の上流側から下流側に排出する前記縦流換気方式として、交通換気力による換気あるいはトンネル坑道内に設けられた第１換気手段の送風機を制御して運転する一方、切換ポイントが設定切換ポイントより大きいときはトンネル途中よりトンネル内の汚染物質を排出するために第２換気手段を作動させ、トンネル内の空気を排気通路方向に排出するように制御するので、汚染空気を確実に浄化して排出通路から排出ことができる。
【００１７】
請求項５の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式によれば、汚染状態検出手段をトンネル内の煤煙量、窒素酸化物量、一酸化炭素量の汚染量を推定する推定手段とし、制御手段がこの汚染量に基づいて集中排気換気手段と縦流換気手段とを制御するようにしたので、汚染の原因を直接推定することで、トンネル内の汚染状態を高精度に検出して第１換気手段と第２換気手段とを適正に制御し、周辺環境の悪化を確実に抑制することができる。
【００１８】
請求項６の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式によれば、制御手段は、汚染量が予め設定された切換判定値以下のときはトンネル内の空気を車両走行方向の上流側から下流側に排出するように縦流換気手段を制御し、汚染量が切換判定値より大きいときは集中排気換気手段を作動させると共にトンネル内の空気を排気通路方向に排出するように縦流換気手段を制御するようにしたので、トンネル内の汚染状態を高精度に検出して集中排気換気手段と縦流換気手段とを適正に切り換え、周辺環境の悪化を確実に抑制することができる。
【００１９】
請求項７の発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式によれば、トンネル内の車両通行量と車両通行量に対する大型車混入率とに基づいてトンネル内の煤煙などの発生量を基に切換ポイントを演算することにより、トンネル途中の排出通路に設けられた第２換気手段である送風機及び排風機を運転して汚染された排気ガスを排気する集中排気換気方式からトンネル坑道内に設けられた第１換気手段である送風機を運転して汚染された排気ガスを排気する縦流換気方式に切り換える制御手段を設け、切換ポイントを、
切換ポイント＝交通量×｛（１−大型車混入率）×小型車煤煙発生量
＋大型車混入率×大型車煤煙発生量｝
に基づいて算出するようにしたので、トンネル内の空気があまり汚染されていないときには、内部空気を外部に排出する換気を行うことで、周辺環境を多大に悪化させることなく、空気浄化のための運転コストを低減して経済性を高めることができる一方、トンネル内の空気が汚染されて環境状態が悪いときには、汚染空気を浄化した後に外部に排出する換気を行うことで、トンネル内での運転環境を良好に維持すると共に、大量の汚染空気を一度に外部に排出することはなく、周辺環境の悪化を抑制することができ、また、トンネル内の空気の汚染状態を切換ポイントとして適正に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１に本発明の第１実施例に係る切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式の概略構成を示す。
【００２２】
第１実施例のトンネル換気制御装置において、図１に示すように、車両１１が走行する道路１２の途中には所定長さのトンネル１３が設けられている。このトトンネル１３は、車両１１が図１にて左方の入口部１４から入り、右方の出口部１５から出るような一方通行区間であり、この道路１２及びトンネル１３に隣接して車両１１が逆方向に走行できる図示しない道路及びトンネルが設けられている。
【００２３】
このトンネル１３の天井部には複数のジェットファン（送風ファン）１６が所定間隔をおいて取付けられている。このジェットファン１６は図示しない駆動モータにより正転駆動及び逆転駆動可能であって、トンネル１３内の空気を車両走行方向上流側あるいは下流側へ流動することができる。また、トンネル１３の上方には排気ダクト（排気通路）１７が設けられており、一端部がトンネル１３における車両走行方向下流側の天井部に形成された開口部１８に連通し、他端部に大気開口部１９が形成され、この大気開口部１９に排風ファン２０及び集塵機２１が装着されている。
【００２４】
この排風ファン２０はトンネル１３内の空気（自動車排ガス）を開口部１８から排気ダクト１７に吸引するためのものであって、また、集塵機２１は排気ダクト１７に吸引した空気から煤塵などの有害物質を収集除去するものであり、例えば、濾過フィルタや電気集塵機などである。
【００２５】
そして、本実施例のトンネル換気制御装置では、換気制御装置２２が、トンネル１３内の車両通行量と大型車混入率とから演算された煤煙ポイント（切換ポイント）に基づいてジェットファン１６、排風ファン２０、集塵機２１を制御し、トンネル換気方法を変更可能となっている。
【００２６】
即ち、第１換気方法としての縦流換気方式は、図１にて白抜き矢印で表すものであり、走行車両１１によりトンネル１３の出口部１５側に流動する空気と合わせて各ジェットファン１６を正転駆動し、トンネル１３内の空気を車両１１の走行方向下流側へ流動することで、出口部１５から排出する一方、上流側の入口部１４から外部空気を取り入れる。この第１換気方法は、トンネル１３内の車両通行量が比較的少なくて空気の汚染状態がそれ程悪くないときに適用され、トンネル１３内の汚染空気を単に外部に排出することで排気ガスの滞留を抑制している。
【００２７】
また、第２換気方法としての集中排気換気方式は、図１にて白抜き矢印を黒塗り矢印に切り換えて表すものであり、走行車両１１によりトンネル１３の出口部１５側に流動する空気に対抗して各ジェットファン１６を逆転駆動し、トンネル１３内の空気を中心側に流動、つまり、内部空気が出口部１５から出ないようにすると共に、排風ファン２０及び集塵機２１を駆動してトンネル１３内の空気を開口部１８から排気ダクト１７に吸引することで、集塵機２１によりこの吸引した汚染空気から有害物質を収集除去し、清浄空気を大気開口部１９から外部に排出する一方、トンネル１３の入口部１４及び出口部１５から外部空気を取り入れる。この第２換気方法は、トンネル１３内の車両通行量が多くて空気の汚染状態が悪いときに適用され、トンネル１３内の汚染空気を浄化してから外部に排出することで大量の汚染空気の一括排出を防止している。
【００２８】
そして、換気制御装置２２は、煤煙ポイント演算部（汚染状態検出手段、煤煙ポイント演算手段）２３と切換判定部（制御手段）２４と切換操作部２５とを有している。煤煙ポイント演算部２３は、トンネル１３内の車両通行量とこの車両通行量に対する大型車混入率とに基づいて煤煙ポイントを演算するものであり、トンネル１３の入口部１４には交通量計測センサ２６が設けられている。従って、この交通量計測センサ２６は、トンネル１３に入る車両１１における全体の交通量と大型車交通量とをカウントして煤煙ポイント演算部２３に計測データを送信し、煤煙ポイント演算部２３は全体の交通量に対する大型車混率を演算し、下記数式に基づいて煤煙ポイントを演算する。
【００２９】
煤煙ポイント＝交通量×｛（１−大型車混入率）×小型車煤煙発生量
＋大型車混入率×大型車煤煙発生量｝
ここで、交通量とは、一定時間当たりの車両通行台数（台／ｈ）であり、大型車混入率とは、一定時間当たりの車両通行台数に対する大型車通行台数の割合であり、小型車煤煙発生量及び大型車煤煙発生量とは、１台の小型車あるいは大型車が所定距離走行したときに排出する煤煙量（m２/km・Veh）であり、一般に、小型車煤煙発生量の平均値は０．２、大型車煤煙発生量の平均値は２．２と設定されている。
【００３０】
切換判定部２４は、煤煙ポイント演算部２３により算出された煤煙ポイントと予め設定された切換煤煙ポイントとを比較し、その大小比較により第１換気方法と第２換気方法とを切り換えるものである。この切換煤煙ポイントは、トンネル１３内での車両１１の交通量が想定される条件の交通量時にトンネル１３の出口部１５からの煤煙漏出量に基づいて設定される。
【００３１】
即ち、前述した第２換気方法では、トンネル１３内の空気を中心側に流動して排気ダクト１７に吸引し、集塵機２１により浄化して外部に排出する一方、入口部１４及び出口部１５から外部空気を取り入れるため、トンネル１３内の車両通行量が多くて汚染状態が悪いときはトンネル１３内の空気を十分に浄化できる。ただし、トンネル１３内には車両１１が常時走行して出口部１５側への走行風が発生するため、この第２換気方法であっても、トンネル内の汚染空気の一部が出口部１５から漏出拡散してしまう。そこで、トンネル１３内での車両１１の交通量が多い時間帯でどの程度の煤煙漏出量があるかを演算し、この煤煙漏出量に基づいて切換判定値を設定する。つまり、車両１１の交通量が多い時間帯、例えば、１４〜１５時の計測データから、交通量が1461（台／ｈ）、大型車混入率が27.1％であると、煤煙ポイントは、
煤煙ポイント＝1461×｛（１−0.271 ）×0.2 ＋0.271 ×2.2 ≒1084
となる。そして、このときの出口部１５から漏出率が約28.0％であるため、この煤煙漏出量に相当する煤煙ポイントは、1084×0.28＝303.52となり、約300と切換煤煙ポイントを設定することができる。
【００３２】
従って、トンネル１３の交通量が多くて汚染状態が悪いときには、煤煙ポイント300相当の煤煙の量が外部に漏出しているものであり、切換判定部２４は、トンネル１３内の煤煙ポイントがこの切換煤煙ポイント（300）以下のときは、第１換気方法を選択し、煤煙ポイントがこの切換煤煙ポイントより大きいときは第２換気手段を選択するようにしている。
【００３３】
そして、切換操作部２５は、切換判定部２４が選択した第１換気方法あるいは第２換気方法に対応してジェットファン１６、排風ファン２０、集塵機２１を制御するものである。
【００３４】
このように構成された本実施例のトンネル換気制御装置では、換気制御装置２２がトンネル１３に入る車両１１の交通量及び大型車交通量に基づいて煤煙ポイントを演算し、この煤煙ポイントと交通量が想定される条件の交通量時にトンネル１３からの煤煙漏出量に基づいて設定された切換煤煙ポイント（設定切換ポイント）とを比較し、トンネル１３内の煤煙ポイントがこの切換煤煙ポイント以下のときは、第１換気方法を選択して大きいときは第２換気手段を選択し、各換気方法に対応してジェットファン１６、排風ファン２０、集塵機２１を制御する。
【００３５】
即ち、トンネル１３内の煤煙ポイントが切換煤煙ポイント以下のときは、トンネル１３内の空気があまり汚染されていないということであり、各ジェットファン１６を正転駆動してトンネル１３内の空気を出口部１５から排出する一方、入口部１４から外部空気を取り入れ、トンネル１３内での汚染空気の滞留を抑制する。この場合、トンネル１３内を走行する車両１１が少ないために排気ガスの排出量も少なく、浄化処理を行うことなく外部に排出しても周辺環境を悪化させることはなく、排風ファン２０や集塵機２１も駆動する必要がなくなって運転コストを低減して経済性を高めることができる。
【００３６】
一方、トンネル１３内の煤煙ポイントが切換煤煙ポイントより大きいときは、トンネル１３内の空気が汚染されて環境状態が良くないと判定されたということであり、ジェットファン１６を逆転駆動してトンネル１３内の空気を中心側に流動し、排風ファン２０及び集塵機２１を駆動してトンネル１３内の空気を開口部１８から排気ダクト１７に吸引し、集塵機２１により有害物質を収集除去した後に外部に排出する一方、トンネル１３の入口部１４及び出口部１５から外部空気を取り入れ、トンネル１３内の汚染空気を浄化する。そのため、トンネル１３内を走行する多数の車両１１から排出される排気ガスを浄化処理してから排出することで、トンネル１３内での運転環境を良好に維持する一方で、煤塵等を含んだ大量の汚染空気を外部に排出することはなく、周辺環境の悪化を抑制することができる。
【００３７】
従って、トンネル１３内の交通量が多い昼間の時間帯、特に大型車の混入率の高い朝、夕、夜の各時間帯では、トンネル１３内の排気ガスを浄化処理することで運転環境を良好に維持でき、トンネル１３内の交通量が少ない夜間の各時間帯や高速道路が建設されて間もない時期では、トンネル１３内の排気ガスが少ないために外部に排出しても周辺環境を多大に悪化させることはなく、運転コストを低減できる。そして、煤煙の排出量が異なる車種に応じた煤煙ポイントにより切換判定することで、トンネル１３の汚染状態を高精度に検出して適正な切換制御を可能とすることができる。
【００３８】
なお、上述の実施例では、第１換気方法と第２換気方法とを切り換えるために設定した切換煤煙ポイントは、トンネル１３の使用環境に応じて変化するものであり、事前にトンネルの交通量、大型車混入率、煤煙漏出率（量）等を測定することで、トンネル環境に対して適正な切換煤煙ポイントを設定する必要がある。
【実施例２】
【００３９】
図２に本発明の第２実施例に係る切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式の概略構成を示す。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４０】
第２実施例のトンネル換気制御装置では、図２に示すように、換気制御装置３１が、トンネル１３内の計測あるいは推定した煤煙量に基づいてジェットファン１６、排風ファン２０、集塵機２１を制御し、トンネル換気方法を変更可能となっている。
【００４１】
即ち、第１換気方法は図１にて白抜き矢印で表すものであり、走行車両１１によりトンネル１３の出口部１５側に流動する空気と合わせて各ジェットファン１６を正転駆動し、トンネル１３内の空気を車両１１の走行方向下流側へ流動することで、出口部１５から排出する一方、上流側の入口部１４から外部空気を取り入れる。この第１換気方法は、トンネル１３内の車両通行量が比較的少なくて空気の汚染状態がそれ程悪くないときに適用され、トンネル１３内の汚染空気を単に外部に排出することで排気ガスの滞留を抑制している。
【００４２】
また、第２換気方法は図１にて白抜き矢印を黒塗り矢印に切り換えて表すものであり、走行車両１１によりトンネル１３の出口部１５側に流動する空気に対抗して各ジェットファン１６を逆転駆動し、トンネル１３内の空気を中心側に流動、つまり、内部空気が出口部１５から出ないようにすると共に、排風ファン２０及び集塵機２１を駆動してトンネル１３内の空気を開口部１８から排気ダクト１７に吸引することで、集塵機２１によりこの吸引した汚染空気から有害物質を収集除去し、清浄空気を大気開口部１９から外部に排出する一方、トンネル１３の入口部１４及び出口部１５から外部空気を取り入れる。この第２換気方法は、トンネル１３内の車両通行量が多くて空気の汚染状態が悪いときに適用され、トンネル１３内の汚染空気を浄化してから外部に排出することで大量の汚染空気の一括排出を防止している。
【００４３】
そして、換気制御装置３１は、換気切換判定部（制御手段）３２と切換操作部３３とを有している。換気切換判定部３２は、トンネル１３内の煤煙量（汚染量）と予め設定された切換判定値とを比較し、その大小比較により第１換気方法と第２換気方法とを切り換えるものである。そのため、トンネル１３内の出口側には内部の煤煙量を計測する複数の煤煙透過率センサ（汚染状態検出手段、煤煙量検出手段）３４が設けられている。この煤煙透過率センサ３４は、トンネル１３にて前方に光を投射して設置位置から所定距離（例えば、100m）離れた位置での光量を計測し、そのこの計測した光量から透過率を演算するものである。トンネル１３内の煤煙量は、自動車排ガスに含まれる煤塵やディーゼル黒煙などの浮遊粒子状物質の量であり、この浮遊粒子状物質の量が増加するとトンネル１３内の透過率が低下する、即ち、トンネル１３内の煤煙量はこの透過率と相関関係にあるため、煤煙透過率に基づいて第１換気方法と第２換気方法とを切り換える。
【００４４】
この場合、換気切換判定部３２は、トンネル１３内の煤煙透過率と切換判定値とを比較して換気方法とを切り換えるものであるが、この切換判定値は、トンネル１３内での車両１１の交通量が想定される条件の交通量時にトンネル１３の出口部１５からの煤煙漏出量に基づいて設定される。
【００４５】
即ち、前述した第２換気方法では、トンネル１３内の空気を中心側に流動して排気ダクト１７に吸引し、集塵機２１により浄化して外部に排出する一方、入口部１４及び出口部１５から外部空気を取り入れるため、トンネル１３内の車両通行量が多くて汚染状態が悪いときはトンネル１３内の空気を十分に浄化できる。ただし、トンネル１３内には車両１１が常時走行して出口部１５側への走行風が発生するため、この第２換気方法であっても、トンネル内の汚染空気の一部が出口部１５から漏出拡散してしまう。そこで、トンネル１３内での車両１１の交通量が多い時間帯でどの程度の煤煙漏出量があるかを計測し、この煤煙漏出量に基づいて切換判定値を設定する。つまり、車両１１の交通量が多い時間帯、例えば、１４〜１５時の計測データから、総煤煙排出量が0.178m２/s 、煤煙漏出率が28.0％であると、出口部１５からの煤煙漏出量は約0.05m２/sとなる。そして、前述したように、煤煙量と透過率とは相関関係にあるため、煤煙漏出量に応じた煤煙透過率を求め、これを切換判定値として設定する。
【００４６】
従って、トンネル１３の交通量が多くて汚染状態が悪いときには、切換判定値（煤煙透過率）に応じた量の煤煙が外部に漏出しているものであり、換気切換判定部３２は、煤煙透過率センサ３４が計測したトンネル１３内の煤煙透過率がこの切換判定値以下のときは、第１換気方法を選択し、煤煙透過率がこの切換判定値より大きいときは第２換気手段を選択するようにしている。
【００４７】
そして、切換操作部３３は、換気切換判定部３２が選択した第１換気方法あるいは第２換気方法に対応してジェットファン１６、排風ファン２０、集塵機２１を制御するものである。
【００４８】
このように構成された本実施例のトンネル換気制御装置では、煤煙透過率センサ３４がトンネル１３内での煤煙透過率を計測し、この煤煙透過率とトンネル１３内の交通量が想定される条件の交通量時の煤煙漏出量に基づいて設定された切換判定値（煤煙透過率）とを比較し、トンネル１３内の煤煙透過率がこの切換判定値以下のときは、第１換気方法を選択して大きいときは第２換気手段を選択し、各換気方法に対応してジェットファン１６、排風ファン２０、集塵機２１を制御する。
【００４９】
即ち、トンネル１３内の煤煙透過率が切換判定値以下のときは、トンネル１３内の空気があまり汚染されていないということであり、各ジェットファン１６を正転駆動してトンネル１３内の空気を出口部１５から排出する一方、入口部１４から外部空気を取り入れ、トンネル１３内での汚染空気の滞留を抑制する。この場合、トンネル１３内を走行する車両１１が少ないために排気ガスの排出量も少なく、浄化処理を行うことなく外部に排出しても周辺環境を多大に悪化させることはなく、排風ファン２０や集塵機２１を駆動する必要もなくなって運転コストを低減して経済性を高めることができる。
【００５０】
一方、トンネル１３内の煤煙透過率が切換判定値より大きいときは、トンネル１３内の空気が汚染されて環境状態が悪いと判定されたということであり、各ジェットファン１６を逆転駆動してトンネル１３内の空気を中心側に流動し、排風ファン２０及び集塵機２１を駆動してトンネル１３内の空気を開口部１８から排気ダクト１７に吸引し、集塵機２１により有害物質を収集除去した後に外部に排出する一方、トンネル１３の入口部１４及び出口部１５から外部空気を取り入れ、トンネル１３内の汚染空気を浄化する。そのため、トンネル１３内を走行する多数の車両１１から排出される排気ガスを浄化処理してから排出することで、トンネル１３内での運転環境を良好に維持する一方で、煤塵等を含んだ大量の汚染空気を外部に排出することはなく、周辺環境の悪化を抑制することができる。
【００５１】
従って、トンネル１３内の交通量が多い昼間の時間帯、特に大型車の混入率の高い朝、夕、夜の各時間帯では、トンネル１３内の排気ガスを浄化処理することで運転環境を良好に維持でき、トンネル１３内の交通量が少ない夜間の各時間帯や高速道路が建設されて間もない時期では、トンネル１３内の排気ガスが少ないために外部に排出しても周辺環境を多大に悪化させることはなく、運転コストを低減できる。そして、トンネル１３内の汚染の原因である煤煙量を直接計測して切換判定することで、トンネル１３の汚染状態を高精度に検出して適正な切換制御を可能とすることができる。
【００５２】
なお、上述の実施例では、第１換気方法と第２換気方法とを切り換えるために設定した切換判定値は、トンネル１３の使用環境に応じて変化するものであり、事前にトンネルの交通量、煤煙漏出率（量）、透過率等を測定することで、トンネル環境に対して適正な切換判定値を設定する必要がある。
【００５３】
また、煤煙量検出手段として煤煙透過率センサ３４を設けたが、これに限らず、ＣＯセンサやＮＯｘセンサなどを用いてもよい。トンネル１３内の煤煙量は、自動車から排出される排ガス量に左右されるものであり、この自動車排ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）やＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれているため、煤煙量が増加するとこのＣＯやＮＯｘも増加することとなり、トンネル１３内の煤煙量はこのＣＯやＮＯｘと相関関係にあるため、ＣＯセンサやＮＯｘセンサの検出値（ＣＯ量やＮＯｘ量）に基づいて第１換気方法と第２換気方法とを切り換えてもよい。この場合、煤煙透過率センサ３４とＣＯセンサ、ＮＯｘセンサを組み合わせて使用してもよい。また、トンネル１３内に煤塵フィルタを設置し、単位時間当たりの煤煙量を直接計測してもよい。
【実施例３】
【００５４】
図３に本発明の第３実施例に係る切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式の概略構成を示す。
【００５５】
第３実施例のトンネル換気制御装置では、煤煙量検出手段として、前述したように煤煙量を直接計測する煤煙透過率センサ２５に代えて、トンネル１３内の煤煙量を推定するようにしている。即ち、本実施例の還気制御装置は、図３に示すように、交通量測定部４１と汚染物質発生量予測部４２と持込空気量演算部４３と汚染物質濃度演算部（汚染状態検出手段）４４と、切換判定部（制御手段）４５とを有している。
【００５６】
交通量測定部４１は、トンネル内への車両の進入数と速度と大型・小型の割合を測定し、数式１（車両の進入数×トンネル長さ／車両速度）により車両の滞留量を演算する。汚染物質発生量予測部４２は、交通量測定部４１が算出した車両の滞留量からトンネル内の汚染物質発生量を予測する。また、持込空気量演算部４３は、数式２（車両の進入数×速度）により車両によるトンネル内への持込空気量を算出する。汚染物質濃度演算部４４は、汚染物質発生量と持込空気量とに基づいて流入空気、排気、汚染物質の物質収支から汚染物質濃度を算出する。
【００５７】
そして、切換判定部４５は、予測した汚染物質濃度に基づいて切換判定値と比較して前述した第１換気方法と第２換気方法とに切り換える。この場合、少なくとも持込空気量に相当する空気量を排出するようにすればよい。また、持込空気量演算部４３は、外気風速によるトンネル内への自然流入量を加味してジェットファンによる換気量を考慮することが望ましい。また、交通量測定部４１は、トンネル内へ進入する車両が大型か小型であるかを識別し、汚染物質発生量予測部４２及び持込空気量演算部４３はこれを加味して汚染物質発生量及び持込空気量を推測してもよい。更に、交通量測定部４１は、交通量や大型・小型の種別を曜日や季節によりパターン化し、適宜設定してもよい。
【００５８】
また、汚染物質がトンネル全体に拡散混合されると仮定し、汚染物質発生量予測部４２が流入空気、排気、汚染物質の物質収支から排気の汚染物質濃度を算出するようにしたが、切換判定部４５は、汚染物質発生量予測部４２が求めた汚染物質発生量に基づいて換気方法の切り換え、または停止してもよい。
【００５９】
なお、上述した各実施例において、トンネル１３内に３つのジェットファン１６を設けると共に、１つの排気ダクト１７に排風ファン２０及び集塵機２１を設けたが、ジェットファン１６の数はトンネル１３の全長や径、交通量、あるいは性能に応じて適正な数を設置すればよく、また、排気ダクト１７を複数設けて各排気ダクト１７に対応して適正な数だけ排風ファン２０及び集塵機２１を設ければよく、更に、排気ダクト１７、排風ファン２０、集塵機２１の設置位置もトンネル環境に応じて適宜設定すればよい。
【００６０】
また、本発明の切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式は、一方通行、対面通行に限定されるものではなく、途中に分岐部分や合流部分があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施例に係る切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式の概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る切換ポイントを用いたトンネル換気制御方式のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１  車両
１２  道路
１３  トンネル
１４  入口部
１５  出口部
１６  ジェットファン（送風ファン）
１７  排気ダクト（排気通路）
１８  開口部
１９  大気開口部
２０  排風ファン
２１  集塵機
２２  換気制御装置
２３  煤煙ポイント演算部（汚染状態検出手段、煤煙ポイント演算手段）
２４  切換判定部（制御手段）
２５  切換操作部
２６  交通量計測センサ
３１  換気制御装置
３２  切換判定部（制御手段）
３３  切換操作部
３４  煤煙透過率センサ（汚染状態検出手段、煤煙量検出手段）
４１  交通量測定部
４２  汚染物質発生量予測部
４３  持込空気量演算部
４４  汚染物質濃度演算部（汚染状態検出手段）
４５  切換判定部（制御手段）
【図１】
2005068762.tif 000003
【図２】
2005068762.tif 000004
【図３】
2005068762.tif 000005