(57)【要約】【課題】  トンネルの施工誤差によって発生した整流板の取付け情報を速やかに修正し得るトンネル内整流板の取付け評価システムを提供する。【解決手段】  トンネルの天井部に取り付けられる換気用整流板の取付け評価システムであって、整流板が取り付けられる位置のトンネル形状の計測データ及び整流板の初期情報を入力可能な入力部５０と、入力された計測データに基づき作成したトンネル形状モデルに前記初期情報に基づき作成した整流板モデルを配置することによって前記初期情報を修正した整流板の取付け情報を作成するデータ処理部２０と、このデータ処理部で作成された前記整流板の取付け情報を出力可能な出力部４０とを具備している。【選択図】    図１
2005273245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの天井部に取り付けられる換気用整流板の取付け評価システムであって、整流板が取り付けられる位置のトンネル形状の計測データ及び整流板の初期情報を入力可能な入力部と、入力された計測データに基づき作成したトンネル形状モデルに前記初期情報に基づき作成した整流板モデルを配置することによって前記初期情報を修正した整流板の取付け情報を作成するデータ処理部と、このデータ処理部で作成された前記整流板の取付け情報を出力可能な出力部とを具備したことを特徴とするトンネル内整流板の取付け評価システム。
【請求項２】
トンネルの天井部に取り付けられる換気用整流板の取付け評価システムであって、整流板が取り付けられる位置のトンネル形状の図面データと計測データ及び整流板の初期情報を入力可能な入力部と、前記図面データと計測データ及び初期情報を基にトンネル形状モデル及び整流板モデルを作成するモデル化処理部と、前記トンネル形状モデルに前記整流板モデルを配置することによって前記初期情報を修正した整流板の取付け情報を作成する整流板取付け評価・修正部と、この整流板取付け評価・修正部で作成された整流板の取付け情報を出力する出力部とを具備したことを特徴とするトンネル内整流板の取付け評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトンネル内整流板の取付け評価システムに係り、特に道路トンネルの天井部に取り付けられる換気用整流板の取付け情報を得る場合に好適なトンネル内整流板の取付け評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
長さが数キロに達する道路トンネル（以下、単にトンネルという。）では、トンネル内を換気し、通過する自動車から排気される有害ガス濃度を許容値以下に維持し、通行の安全性、快適性や維持管理作業のための環境を確保している。換気方法には自然換気、縦流換気、横流換気等がある。横流換気法はトンネルの車道に沿って給気ダクトと排気ダクトを併設し、新鮮な空気の導入と汚染空気の排出を同時に行う。すなわち、自動車の通行に伴い発生する汚染空気を給気ダクトから供給される新鮮な空気で薄めるとともに、汚染空気を排気ダクトから直ちにトンネル外に排出するので、トンネル内全体を良好な環境に保つことが可能である。（例えば、特許文献１〜３参照。）
【０００３】
このため、今日のトンネルの延長、規模の長大化の状況では、横流換気法がトンネル延長に対する制約が少なく、災害時での対応性が優れている等の理由で長大トンネルでは主流になっている。横流換気法では給気ダクト又は排気ダクトの少なくとも一方がトンネルの天井壁を利用してトンネルの天井部に作製される。図１０はダクトの代表的な断面形状を示したものであり、図１０（１）はトンネル１の天井部に給気ダクト２Ａと排気ダクト２Ｂを設けた場合である。各ダクトは天井板４と仕切板５と天井壁６によって囲われて形成される。図１０（２）はトンネル１の天井部全面にダクト２を設けた場合である。ダクト２は天井板４と天井壁６によって囲われて形成される。そしてダクト２が給気ダクトである場合には、ダクト２の下面に車道に沿って配された空気吹出口７から新鮮空気をトンネル内に吹き出す。ダクト２が排気ダクトである場合には、同様にダクト２の下面に配された空気吸引口からトンネル内の汚染空気をダクト内に吸い込む。
【０００４】
図１１に示したようにダクト２が給気ダクトである場合には、トンネルの入出口を起点として所定区間毎にサブダクト８が接続され、サブダクト８に設けられた送風機９によって新鮮空気がサブダクト８からメインダクトであるダクト２内に補給される。また、図１２に示したようにダクト２が排気ダクトである場合には、トンネルの入出口を起点として所定区間毎にサブダクト１０が接続され、サブダクト１０に設けられた排風機１１によってメインダクトであるダクト２内の汚染空気がサブダクト１０から外部に排気される。
【０００５】
ところで、上記のダクト２にサブダクト８やサブダクト１０が接続する部分では気流の乱れ、偏流を生じ易い。また、気流が乱れるとダクト内の圧力損失が大きくなり、送風機や排風機での送風動力の増大を招く。このため、偏流の防止と送風動力の低減を目的として、上記接続部での気流の乱れを抑制するために複数枚の板で構成された整流板１２を設置することが一般に行われている。図１３に示したように各整流板１２は縦長短冊状であり、下端が天井板４に近接し、上端が天井壁６に近接して配置される。また、幅方向は気流を所望の角度で案内し易いように曲率を有している。天井壁６は通常、円周内面によって形成されるので、ダクト２の幅方向に対して、端側の整流板１２ａは高さが最も低く、中央側の整流板１２ｃは最も高い。中間の整流板１２ｂは天井壁６の内周面に合わせて高さが中間に設定される。
【０００６】
これらの整流板１２はトンネルの建設工事中に設計図面に基づいて事前に作製しておく。トンネル１の完成後に前記した天井板４や仕切板５を先ず設置しダクトの骨格を完成させる。その後の最終段階で事前に作製しておいた整流板１２をダクト２内の必要箇所に取付ける。
【特許文献１】特開２０００−７３６９９号公報
【特許文献２】特開２００１−９０４９７号公報
【特許文献３】特開２００２−２２７５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この種のトンネルの建設工事ではその施工精度がかなり粗く、種々の原因によってトンネルの完成時にはトンネル又はダクト断面の形状が施工図面通りではなく、通常、数センチレベルで誤差が発生する。このため、トンネルの完成後に事前に作製しておいた整流板を現場に持ち込み、取付けようとするとトンネルの天井壁６と整流板１２が干渉してぶつかり、取付けが困難になるという事態がしばしば生じる。逆に整流板１２の高さが不足して、整流板１２の上端と天井壁６との間に過大な隙間ができるという事態もしばしば生じる。このため、整流板の取付け作業の途中で整流板を現場加工するか、又は整流板を作り直す必要が生じて、整流板の取付け作業の能率を悪くしていた。このような問題点に対処するために、図１４に示したように整流板１２に対応して、２枚に分割した整流板１３、１４を重ねてボルト締めする構造とし、取付け時の整流板の必要高さＨを重ね代ｈによって調整する方法も一部で採用されている。すなわち、整流板１３、１４の少なくとも一方に設けたボルト孔１５を長孔とし、ボルト１６の位置を長孔に沿ってずらすことにより重ね代ｈを調整する。この方法によれば整流板の高さに関する現場調整を比較的容易に行うことができる。しかしながら、ボルト締めのために高所危険作業が必須となり、抜本的な対策とはいえない。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであり、本発明の目的は、トンネルの施工誤差によって発生した整流板の取付け情報を速やかに修正し、現場調整を必要とせずに整流板の取付け作業の能率向上を図ることができるトンネル内整流板の取付け評価システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るトンネル内整流板の取付け評価システムは、トンネルの天井部に取り付けられる換気用整流板の取付け評価システムであって、整流板が取り付けられる位置のトンネル形状の計測データ及び整流板の初期情報を入力可能な入力部と、入力された計測データに基づき作成したトンネル形状モデルに前記初期情報に基づき作成した整流板モデルを配置することによって前記初期情報を修正した整流板の取付け情報を作成するデータ処理部と、このデータ処理部で作成された前記整流板の取付け情報を出力可能な出力部とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るトンネル内整流板の取付け評価システムは、トンネルの天井部に取り付けられる換気用整流板の取付け評価システムであって、整流板が取り付けられる位置のトンネル形状の図面データと計測データ及び整流板の初期情報を入力可能な入力部と、前記図面データと計測データ及び初期情報を基にトンネル形状モデル及び整流板モデルを作成するモデル化処理部と、前記トンネル形状モデルに前記整流板モデルを配置することによって前記初期情報を修正した整流板の取付け情報を作成する整流板取付け評価・修正部と、この整流板取付け評価・修正部で作成された整流板の取付け情報を出力する出力部とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トンネル工事の施工誤差によってトンネルの天井部に取り付けられる換気用整流板の寸法や配置の修正が必要となった場合でも、速やかに整流板の加工や施工に関する取付け情報を修正し出力することができる。このため、現場調整を必要とせずに、整流板の取付け作業の能率向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明に係るトンネル内整流板の取付け評価システムの実施形態を示すシステム構成図である。当システムは主として入力部５０とデータ処理部２０と出力部４０とによって構成される。入力部５０及び出力部４０は入出力制御部３０を介してデータ処理部２０との各種データのやりとりを行う。入力部５０はキーボード５１、マウス５２、ハードディスク５３、外部記録媒体取込部５４、モデム５５の各機器を備えている。この入力部５０では整流板が取り付けられる位置のトンネル形状の図面データと計測データ及び前記整流板の初期情報が上記の各機器を介して入力可能とされる。出力部４０は表示装置４１、プリンタ４２を備えている。
【００１３】
データ処理部２０は入力データ処理部２２、モデル化処理部２３、整流板取付け評価部２４、整流板加工図作成部２５、施工情報作成部２６並びにモデル格納部２７、配置結果格納部２８、施工情報格納部２９によって構成される。入力データ処理部２２は入力部５０で入力されたデータをコンピュータ内で処理できる形式にデータ変換する。モデル化処理部２３はこれらのデータに基づきトンネル形状モデル及び整流板モデルを作成するとともに、その結果をモデル格納部２７に格納する。
【００１４】
整流板取付け評価部２４はモデル格納部２７に格納されたトンネル形状モデルと整流板モデルとを読み出し、トンネル形状モデルに整流板モデルを貼付け、配置することによって整流板の高さや取付け位置を評価するとともに、その評価結果を配置結果格納部２８に格納する。整流板加工図作成部２５では配置結果格納部２８に格納された整流板の取付け評価結果に基づいて各整流板の加工図を作成し、その作成結果を配置結果格納部２８に格納する。施工情報作成部２６は配置結果格納部２８に格納された整流板の取付け評価結果に基づいて整流板の取付け要領資料や施工図書を作成し、その作成結果を施工情報格納部２９に格納する。すなわち、上記整流板取付け評価部２４、配置結果格納部２８、整流板加工図作成部２５、施工情報作成部２６、配置結果格納部２８、施工情報格納部２９が総合されて本発明に係る整流板取付け評価・修正部を構成しており、整流板の取付け情報を作成する。
【００１５】
図２は上記評価システムの評価手順を示すフローチャートである。まず、入力部５０では整流板が取り付けられる位置のトンネル形状の図面データがキーボード５１、マウス５２、外部記録媒体取込部５４、モデム５５などを介して入力される（Ｓ１０１）。トンネル形状の図面データとはトンネルの施工図面であり、平面図、正面図、側面図、断面図などである。これらの図面データは入出力制御部３０を介して入力データ処理部２２に送られ、入力データ処理部２２では入力された図面データをコンピュータ内で処理できる形式にデータ変換する。入力部５０には整流板の初期情報も入力される（Ｓ１０３）。整流板の初期情報とは前記トンネル形状の図面データにリンクして作成された整流板に関する情報であり、各整流板の寸法形状図、トンネルに対する各整流板の配置図などである。
【００１６】
モデル化処理部２３では入力された前記図面データを基にトンネル形状モデルを作成する（Ｓ１０２）。トンネル形状モデルとはコンピュータで各種の検討を行う場合に便利となるように加工されたトンネル形状のモデルであり、例えば上記したトンネルの平面図、正面図、側面図、断面図を合成することによってトンネル形状を三次元的に表現した立体図である。しかしながら、立体図に限らず、トンネルの平面図や正面図がそのままトンネル形状モデルとして採用される場合もあり、またはトンネル形状モデルが展開図の場合もある。また、モデル化処理部２３では入力された前記整流板の初期情報を基に整流板モデルを作成する（Ｓ１０４）。この整流板モデルもコンピュータで各種の検討を行う場合に便利となるように加工された整流板のモデルであり、例えば複数枚の整流板を三次元的に配置した立体図である。
【００１７】
これらのトンネル形状モデル及び整流板モデルは一旦、モデル格納部２７に格納される。以上の手順はトンネルの完成以前に実施可能なステップであり、通常の場合、取付けるべき各整流板は前記した個々の整流板の寸法形状図に基づいて予め工場で製作され、トンネルの完成時頃にはトンネルの施工現場に入荷された状況にある。
【００１８】
以降に述べる手順はトンネルの完成後に行われる。前述したようにこの種のトンネルの建設工事ではその施工精度がかなり粗く、種々の原因によってトンネルの完成時にはトンネル又はダクトの実形状が施工図面通りではなく、通常、数センチレベルで誤差が発生している。したがって、完成後のトンネルの実形状を現地計測する。この現地計測は施工図面に示された基準位置を用いて行われ、光波測距儀やレーザスキャナなどの計測手段を用いて行う。なお、整流板の原寸調整ではトンネル中央の天井部分よりも側面部分の方が施工誤差の調整が困難になる。したがって、計測にあたっては側面部分の計測精度が高くなるように配慮する。
【００１９】
Ｓ１０５ではこの現地計測に基づくトンネル形状の計測データが入力部５０から入力され、モデル化処理部２３では入力された計測データを基にトンネル形状モデルを修正するか、又は前のトンネル形状モデルに計測データに基づくトンネル形状モデルを重ね合わせる。現地計測は施工図面に示された基準位置を用いて行うため、前記した図面データと新たに入力した計測データの座標系を統一することができる。このため、両者を重ね合わせることによって、モデル化処理部２３ではトンネル形状モデルの修正又は重ね合わせを容易におこなうことができる。修正又は重ね合わせされたトンネル形状モデルは再びモデル格納部２７に格納される。
【００２０】
Ｓ１０６ではモデル格納部２７に格納された修正又は重ね合わせ後のトンネル形状モデルと整流板モデルを読み出し、整流板取付け評価部２４では修正又は重ね合わせ後のトンネル形状モデルに整流板モデルを貼付けた整流板貼付け図を作成する。次に整流板取付け評価部２４では上記の整流板貼付け図を評価し、トンネルに対する整流板の配置が不具合であれば、整流板を好ましい位置に配置し直した整流板配置図を作成する。この整流板配置図（又は整流板の配置し直しを必要としない整流板貼付け図。以下、同じ。）は配置結果格納部２８に格納される。次に整流板取付け評価部２４では整流板配置図から各整流板とトンネル壁面との隙間を算出する（Ｓ１０７）。この隙間の算出結果に基づいて、整流板取付け評価部２４では各整流板の加工量を算出する（Ｓ１０８）。Ｓ１０８で算出された各整流板の加工量に基づいて、整流板加工図作成部２５では各整流板の加工図を作成する（Ｓ１０９）。加工図は配置結果格納部２８に格納される。施工情報作成部２６は配置結果格納部２８に格納された整流板配置図に基づいて整流板の取付け要領資料や施工図書を作成する（Ｓ１１０）。また、その作成結果は施工情報格納部２９に格納される。
【００２１】
図３はＳ１０６における整流板貼付け図を例示した模式平面図である。図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。図３、図４において一般車両が通行するメイントンネル６０の天井部には天井板６２が取付けられ、天井板６２と天井壁６４によって囲われた空間が給気ダクト６６とされる。給気ダクト６６の下方空間６７は一般車両が通行する道路とされる。メイントンネル６０にはサブトンネル６８が合流している。このサブトンネル６８は給気ダクト６６に新鮮空気を供給することを主目的としており、サブトンネル６８の天井部には給気ダクト６６に通じるサブダクト７０が設けられ、サブダクト７０の下方空間７２は非常用やメンテナンス用の道路として使われる。給気ダクト６６とサブダクト７０の合流部には整流板７４が設けられている。整流板７４は複数枚の整流板７４ａ〜７４ｅを平面的に観て斜め方向に配置した構成とされる。サブダクト７０の上流側から供給された新鮮空気は整流板７４に案内されて矢印Ｆ方向に円滑に方向転換する。この整流板７４の存在によって合流部での偏流の発生と圧力損失の増大化を抑制する。図３、図４において二点鎖線で示したトンネル形状はＳ１０１で入力されたトンネルの図面データから認識されるトンネル形状モデルである。また、整流板７４はＳ１０３で入力された整流板の初期情報から認識される整流板モデルであり、トンネルの図面データとリンクしている。また、図３、図４において実線で示したトンネル形状はＳ１０５で入力されたトンネル完成後の計測データから認識されるトンネル形状モデルである。すなわち、図３、図４はトンネル工事の施工誤差によって、図面データから認識されるトンネル形状モデルとトンネル完成後の計測データから認識されるトンネル形状モデルとの間に誤差が発生している事例を示している。そして、図面データとリンクしている整流板７４をそのまま完成後のトンネルに適用すると、トンネル壁面と各整流板７４ａ〜７４ｅとの間に隙間が発生し、整流板としての機能が大きく損なわれることを示している。
【００２２】
したがって、Ｓ１０６ではこれらの整流板貼付け図に基づいて、計測データから認識されるトンネル形状モデルに対して各整流板を配置し直した整流板配置図を新たに作成する。図５は図３のＢ−Ｂ矢視による整流板配置図を示している。Ｓ１０７ではこの整流板配置図に基づいて各整流板７４ａ〜７４ｅと天井壁６４との隙間を算出する。この隙間の算出結果に基づいて、整流板取付け評価部２４では各整流板の加工量を算出する（Ｓ１０８）。各整流板の加工量に基づいて、Ｓ１０９では各整流板７４ａ〜７４ｅの加工図を作成する。
【００２３】
図６は整流板加工図作成部２５で作製される加工図を例示したものである。同図において（１）は上記した整流板７４ａの最終姿を示す加工図であり、整流板７４ａが未作製であれば当該加工図に基づき整流板７４ａが新規に作製される。（２）は整流板７４ａが既に図面データとリンクして作製されている場合の加工図である。この場合には作製済みの整流板７４ａに対して溶接などによって継ぎ足すべき加工片８０が図示される。（３）は整流板７４ａが修正されることを見込んで、予め高い寸法で作製されている場合である。この場合には作製済みの整流板７４ａから切除すべき部分８２が図示される。（４）は整流板７４ａが修正されることを見込んで、予め下部７４ａ１と上部７４ａ２との分割して作製されている場合である。この場合には整流板７４ａの最大高さは重ね代ｄによって調整される。したがって加工図には重ね代ｄが寸法表示されるとともに、整流板７４ａ上端の加工情報が図示される。上記した加工図のいずれかを用いて各整流板を作製すれば、格別の現場調整をすることなく完成後のトンネル形状に適合した整流板を得ることができる。このため、整流板の取付け時には後戻り作業がなくなり、作業能率の向上を図ることができる。
【００２４】
上記説明では図面データとリンクした整流板７４を完成後のトンネル天井部に配置した場合に、整流板７４と天井壁６４との間に隙間が生じるケースについて説明した。しかしながら、上記説明とは逆に整流板７４が高すぎて天井壁６４に衝突するケースも当然に発生する。このようなケースでは整流板配置図は例えば図７に示したように表示されることになり、Ｓ１０７では整流板７４と天井壁６４との間に生じる隙間をマイナス値として算出することになる。また、Ｓ１０９ではＳ１０７で算出されたマイナスの隙間量に基づいて各各整流板の加工図を図６に準じて作成する。
【００２５】
Ｓ１１０では施工情報作成部２６において、例えば図８に示したように所定の形状に加工された各整流板７４ａ〜７４ｅがトンネル完成後の給気ダクト６６の正規位置に取付けられた状態を示す施工図面を作成する。また、複数枚の整流板７４ａ〜７４ｅを内作工場でブロック化して組み立てる場合には、図９に示したようなブロック組立図を作成する。ブロック９０は連結材８４、８６によって各整流板７４ａ〜７４ｅを連結したものである。このブロック９０を整流板の設置位置に運搬し、据え付けると整流板の取付け作業が一気に終了する。施工情報作成部２６ではその他の整流板の取付け要領資料も必要に応じて作成する。
【００２６】
整流板加工図作成部２５で作成された加工図は配置結果格納部２８に格納され、施工情報作成部２６で作成された施工図面などは施工情報格納部２９に格納される。出力部４０では配置結果格納部２８に格納された加工図と施工情報格納部２９に格納された整流板の施工情報を随時に表示装置４１又はプリンタ４２から出力することができる。したがって、これらの整流板の取付け情報に基づいた整流板の加工や施工が容易となり、取付け作業の能率向上を図ることができる。
【００２７】
上述のとおり、本実施形態に係るトンネル内整流板の取付け評価システムによれば、トンネル工事の施工誤差によってトンネルの天井部に取り付けられる換気用整流板の寸法や配置の修正が必要となった場合でも、速やかに整流板の加工や施工に関する取付け情報を出力することができる。このため、整流板の取付け作業の能率向上に寄与することができる。
【００２８】
なお、本実施形態の入力部５０では、整流板が取り付けられる位置のトンネル形状の図面データと計測データの双方を入力可能とし、まず、トンネル形状の図面データに基づいてトンネル形状モデルを作成するようにした。その後、トンネル完成後の計測データの基づくトンネル形状モデルを付加することによって整流板の取付け情報を作成するようにした。このような手法を採用すれば図面データを基準として完成トンネルの計測を行うことができるので、少ない計測点数で正確な計測データを得ることができる。また、図面データと計測データの座標系を統一することによって、本システムでのデータ処理も容易になる。近年、図面データはほとんどの場合にディジタル処理によって作成されるので、図面データの入力は記録媒体又はモデムを利用すれば容易であり、図面データの有効活用を図ることができる。
【００２９】
しかしながら、本発明に係る評価システムの入力部は図面データと計測データの双方の入力を必須とするものではない。すなわち、トンネル完成後の計測データが入力可能であれば、データ処理による整流板の取付け情報の作成は可能であり、図面データは必ずしも入力する必要はない。図面データが例えば手書き図面である場合には計測データのみの入力によって前記実施形態に準じた一連の処理によってシステムが運用される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るトンネル内整流板の取付け評価システムの実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】実施形態に係る評価システムの評価手順を示すフローチャートである。
【図３】整流板貼付け図を例示した模式平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ矢視による整流板配置図の例示図である。
【図６】加工図の例示図である。
【図７】整流板配置図の他の例示図である。
【図８】トンネル完成後の給気ダクトに取付ける整流板の施工図面の例示図である。
【図９】整流板ブロック組立図の例示図である。
【図１０】トンネルの天井部に作製されるダクトの代表的な断面形状を示す模式図である。
【図１１】給気ダクトの接続部状況を示す模式平面図である。
【図１２】排気ダクトの接続部状況を示す模式平面図である。
【図１３】整流板の取付け状態を例示した斜視図である。
【図１４】分割形の整流板を例示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
２０……データ処理部、３０……入出力制御部、４０……出力部、５０……入力部、６０……メイントンネル、６２……天井板、６４……天井壁、６６……給気ダクト、６８……サブトンネル、７０……サブダクト、７４……整流板。
【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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