(57)【要約】【課題】  分岐合流を有した複雑なトンネルを複数の換気所を協調制御し、煤煙濃度、一酸化炭素濃度の適正化、省エネ等の多目的な制御目的を満足させる。【解決手段】  制御装置100に排気量を決定する排気量決定手段102と送機量を決定する送気量決定手段103を独立して備える。排気量決定手段102はトンネル内の煤煙濃度にしたがって排気量を決定し、送気量決定手段103は決定された排気量とトンネル内風速に着目して送気量を決定する。さらに排気量決定手段102はトンネル内で検出した煤煙濃度値ＶＩを用いたフィードバック制御で排気量を決定し、送気量決定手段103は予測モデル403を用いたフィードフォワード制御で送気量を決定する。これによれば、分岐合流部を有した複雑なトンネルに対しても煤煙濃度が悪化したりすることなく換気制御ができる。【選択図】  図１
2005097897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ダクトと送気ダクトを有し、排気ダクトからトンネル内の汚染空気を排気するとともに送気ダクトからトンネル内に空気を送り込むことによりトンネルを換気するトンネル換気制御装置において、
トンネル内の煤煙濃度を基に排気ダクトからの排気量を決定する排気量決定手段と、トンネル内の風速を基に送気ダクトからの送気量を決定する送気量決定手段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】
前記トンネルには煤煙濃度を検出する煤煙濃度検出計とトンネル内の風速を検出する風速計を備え、前記排気量決定手段は前記煤煙濃度検出計の検出値を用いて排気ダクトからの排気量を決定し、前記送気量決定手段は前記風速計の検出値を用いて送気ダクトからの送気量を決定することを特徴とする請求項１記載のトンネル換気制御装置。
【請求項３】
送排気量、交通量、自然風等からトンネル内の風速や煤煙濃度を予測する予測モデルを備え、前記排気量決定手段は前記煤煙濃度検出計の検出値を用いたフィードバック制御により排気ダクトからの排気量を決定し、前記送気量決定手段は決定された排気量と前記風速計の検出値から前記予測モデルを用いた演算で送気ダクトからの送気量を決定することを特徴とする請求項２記載のトンネル換気制御装置。
【請求項４】
前記トンネルに煤煙濃度を検出する複数の煤煙濃度検出計と、独立に制御可能な複数の排気ダクトを備え、前記排気量決定手段は前記煤煙濃度検出計の検出値を取り込み、多変数フィードバック制御によりそれぞれの排気ダクトからの排気量を決定することを特徴とする請求項１または２記載のトンネル換気制御装置。
【請求項５】
前記送気量決定手段は、決定された排気量と前記風速計の検出値から前記予測モデルを用いた演算でトンネル内の風速が所定の範囲となるような送気量を決定することを特徴とする請求項３記載のトンネル換気制御装置。
【請求項６】
前記トンネル内に分岐部または合流部を備え、前記送気量決定手段は、決定された排気量と前記風速計の検出値から前記予測モデルを用いた演算で、前記分岐部または合流部の風速が所定の範囲となるような送気量を決定することを特徴とする請求項３または５記載のトンネル換気制御装置。
【請求項７】
煤煙濃度検出計、風速計、独立した排気ダクト、独立した送気ダクトをそれぞれ複数備え、前記排気量決定手段は各煤煙濃度検出計の検出値と各排気ダクトの排気量の関係にしたがって各排気ダクトの排気量を決定し、前記送気量決定手段は各風速計の検出値と各送気ダクトの送気量の関係と、前記排気量決定手段によって決定された各排気ダクトの排気量にしたがって各送気ダクトの送気量を決定することを特徴とする請求項１記載のトンネル換気制御装置。
【請求項８】
排気ダクトと送気ダクトを有し、排気ダクトからトンネル内の汚染空気を排気するとともに送気ダクトからトンネル内に空気を送り込むことによりトンネルを換気する換気制御方法において、
排気ダクトからの排気量を決定する演算を行った後、送気ダクトからの送気量を決定する演算を行うことを特徴とするトンネル換気制御方法。
【請求項９】
トンネル内の煤煙濃度を基に排気ダクトからの排気量を決定する演算を行った後、トンネル内の風速を基に送気ダクトからの送気量を決定する演算を行うトンネル換気制御装置のパラメータ調整サービス方法において、
前記トンネル換気制御装置は請求項１−８に記載のトンネル換気制御装置であって、サービスセンターはトンネルから検出した煤煙濃度や風速等の実績値と排風量や送風量の運転実績を受信すると、前記煤煙濃度や風速等から実施されている制御の良好性を評価し、制御の良好性が損なわれていると判断した場合には煤煙濃度と排気量および風速と送気量の関係を変更するように制御パラメータを求めて送信し、前記トンネル換気制御装置の制御パラメータを調整することを特徴とするトンネル換気制御装置のパラメータ調整サービス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内を換気する制御装置に係り、とりわけ分岐部や合流部を備えた都市型トンネルに対して、排気と送気を組み合わせて換気する横流型換気制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル内に送風機と排風機を備えた横流換気方式に関して以下の方式があった。特許文献１ではトンネル内の汚染状態に着目し、それほど汚染されていない場合、交通流の上流側では送風量を排風量より大きくし、交通流の下流側では排風量を送風量より大きくする。一方、トンネル内の汚染状態が悪く、トンネル出口からの汚染排出量が大きい場合には、交通流の上流側では排風量を送風量より大きくし、下流側では送風量を排風量より大きくする運転方式であった。
【０００３】
また特許文献２では、分岐部や合流部を有するトンネルの換気状態に関する予測演算の精度を向上させる換気方法として、トンネルをセクションに分割し、各々のセクション毎に流通する空気に関する運動方程式を立て、これらを連立して解くことでトンネル内の風速分布を演算する手法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平8−218798号公報
【０００５】
【特許文献２】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】
【０００６】
特許文献１の手法では、送風量と排風量を個別に制御することについて示しているが、分岐部や合流部を有したトンネルへの適用を考慮していない。このため記載されている単純な送気量と排気量の決定方法を適用した場合、分岐部や合流部の直前で風速が著しく小さくなったり、出口で適切な逆風が作れない等の理由で、汚染濃度がトンネル内で部分的に悪化したり、汚染物が坑口から漏れ出す等の問題が生じる場合がある。
【０００７】
また特許文献２の手法では、分岐合流部を有したトンネル内の風速分布を得る手法について記載しているが、送排気量の決定方法としては、予測された風速分布が望ましい範囲に納まることを条件に送排風量を修正するのみである。トンネルの規模が大きくなり、分岐合流部が増えると、計算の対象となるセクション数が増大するとともに換気所の数も増え、送気と排気の組み合わせは膨大となる。特許文献２ではこの点への考慮がなされていないため、送気と排気の多数の組み合わせについて逐一風速分布を計算して良好な解を探索するので、解を得るための計算時間が膨大になる。また送排風量の修正を繰り返す特許文献２の手法は計算時間を少なくできるが、計算結果は最初に設定した送排風量に依存したものとなり、適切な解を算出できない場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服し、分岐合流部を有する複雑なトンネルに対しても短時間に排気量と送気量を算出して換気制御を行えるトンネル換気制御方法および装置を提供することにある。また、トンネル換気制御装置のパラメータの遠隔調整サービスの方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では上記問題を解決するために、排気量を決定する排気量決定手段と送気量を決定する送気量決定手段を独立して備え、それぞれを異なった指針で別個に動作させる方式とした。すなわち排気量決定手段はトンネル内の煤煙濃度にしたがって排気量を決定し、送気量決定手段は決定された排気量とトンネル内風速に着目して送気量を決定する方式とした。
【００１０】
排気量決定手段は、トンネル内の煤煙濃度が所定の範囲に納まるように排気量を決定する。この後、送気量決定手段は分岐合流部前後やトンネルの出口風速が所定の範囲となるように、送気量を決定する。さらに排気量決定手段はトンネル内で検出した煤煙濃度値を用いたフィードバック制御で排気量を決定し、送気量決定手段は予測モデルを用いたフィードフォワード制御で送気量を決定する方式とした。
【００１１】
送気量と排気量をそれぞれ適切に算出する手段を備えたことで、分岐合流部を有したトンネルに対しても煤煙濃度が悪化したりすることなく換気制御を行うことができる。また排気量を算出する演算と送気量を算出する演算を別個に行うことで、送排気量を一括して演算する場合に比べ、解の組み合わせ数が大幅に低減され、計算時間が短縮できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、送気量と排気量をそれぞれ適切に算出する手段を備えたことで、分岐合流部を有した複雑なトンネルに対しても煤煙濃度が悪化したりすることなく換気制御を行うことができる。また排気量を算出する演算と送気量を算出する演算を別個に行い、さらに排気量を確定してから送気量の算出を行うため、送排気量を一括して演算する場合に比べ、解の組み合わせ数が大幅に低減され、計算時間が短縮できる。
【００１３】
またパラメータの遠隔調整サービスを具備したことで、制御精度を長期間に渡って維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面にしたがって詳細に説明する。図１は本発明によるトンネル換気制御装置の第１の実施例を示す。制御装置100は制御対象150に備えられた各種検出器からの信号を取りこみ、トンネル151内部の空気を適切に換気するために制御対象150に備えられた排気手段170、送気手段171を制御するための信号を出力する。
【００１５】
本実施例では説明を簡単にするため、制御対象150としては一方通行のトンネルに対して、横流式と呼ばれるトンネルの長手方向に排気ダクト172と送気ダクト173を備え、トンネルの長手方向と垂直に空気の流れを作り換気するシステムを例に説明する。空気の流れを作るために排気手段170と送気手段171が取り付けられており、制御装置100からの指令に従いそれぞれ排気ダクト172と送気ダクト173の空気の流れを制御する。
【００１６】
本実施例でトンネル151内には、以下の検出器が取り付けられている。風向、風力を検出するＡＶ計156、煤煙濃度を検出するＶＩ計157である。以下風向、風力の値をＡＶ値、煤煙濃度の値をＶＩ値と称する場合がある。
【００１７】
制御装置100は、検出器からの信号でトンネル内の現在の状態を検出しつつ、トンネルを換気するために適切な排気量と送気量を決定し、出力する。制御装置100は状態量検出手段101、排気量決定手段102、送気量決定手段103を備えている。状態量検出手段101は、制御対象150のトンネル151内部に設置されたＡＶ計156、ＶＩ計157からの検出値を取りこみ、ＶＩ値を排気量決定手段102に、ＡＶ値を送気量決定手段103に出力する。排気量決定手段102はＶＩ値から排気量を決定する。また送気量決定手段103は排気量決定手段102が決定した排気量とＡＶ値とから送気量を決定する。
【００１８】
図２に排気量決定手段102が実行するアルゴリズムを示す。Ｓ２−１で状態検出手段101から出力されたＶＩ値を取り込む。そして、（１）式にしたがって排気量Ａ1を算出する。
Ａ1＝Ａ0＋ＧA(ＶＩ〜−ＶＩ0)      （１）
ただし、Ａ0：現在の排気量、ＶＩ〜：ＶＩの目標値、ＶＩ0：状態検出手段101から取り込んだＶＩの実績値、ＧA：比例ゲインである。
【００１９】
（１）式では現在の排気量に対して、取り込んだＶＩ値が目標値より小さいときにはトンネル内の汚染が進んでいるとして排気量を増やす。またＶＩ値が目標値より大きいときにはトンネル内が必要以上に浄化されていると判断し、効率運転の観点から排気量を小さくする操作を行う。（１）式には最も簡単な比例制御の例を示したが、比例積分制御としたり、不感帯を備えて制御を安定化させる等、改善方法は種々考えられる。
【００２０】
図３に送気量決定手段102が実行するアルゴリズムを示す。Ｓ３−１で状態検出手段101から出力されたＡＶ値を取り込む。Ｓ３−２で、排気量決定手段102から排気量を取り込む。Ｓ３−３で、（２）式にしたがって送気量Ｂ1を算出する。
Ｂ1＝Ｂ0＋(Ａ1−Ａ0)＋ＧB(ＡＶ〜−ＡＶ0)      （２）
ただし、Ｂ0：現在の送気量、Ａ1：今回の排気量，Ａ0：前回の排気量、ＡＶ〜：ＡＶの目標値、ＡＶ0：状態検出手段101から取り込んだＡＶの実績値、ＧB：比例ゲインである。
【００２１】
(２)式では現在の送気量に対して、排気量の変化量（Ａ1−Ａ0）を次回の送気量に加えることで，排気量の変化が風速に与える影響を送気量でキャンセルする。その後，第３項で風速を調整するための送気量を加算する。
【００２２】
取り込んだＡＶ値が目標値より小さいときには送気量を増やし、目標値より大きいときには送気量を小さくする処理を行い、トンネル151のＡＶ計設置点の風速を目標値に維持する。目標値は固定でも良いが、ＶＩ値等に関連して定義してもよい。
【００２３】
図４は本発明の第２の実施例の構成図で、送気量決定手段400が予測モデルを用いた予見制御で、最適な送気量を決定する場合の実施例を示す。予見制御を行うために、トンネル151にトンネル内に侵入する車両の台数、速度、大型車混入比を検出するトラフィックカウンタ462を備えている。
【００２４】
制御装置100は送風量に関する何通りかの、次回の運転案を決定し出力する運転案生成部４01を有する。この運転案生成部401の出力した運転案を採用した場合にどのような風向・風速、煤煙濃度、ＣＯ濃度になるかを予測し、さらにエネルギー消費量を予測モデル403を用いて算出する予測モデル演算部402を有する。この予測モデル演算部402の結果にしたがって運転案を評価する運転案評価部405、運転案の評価結果にしたがって次回の運転方式を決定する運転方式決定部406から構成される。制御装置100は、検出器からの信号でトンネル内の現在の状態を検出しつつ、予測モデル403を用いて将来の状態を予測し、適切な送風量を決定する。
【００２５】
図５に運転案生成部401が実行するアルゴリズムを示す。まずＳ５−１で送気量決定部406から現在の送気量を取りこむ。次にＳ５−２で排気量決定手段102が算出した排気量を取り込む。そしてＳ５−３で次時刻の送気量の案を複数生成する。たとえば「送気量を２０ｍ3／分増加」のような案をいくつか生成する。通常は（２）式の第１項と第２項の和であるＢ0＋(Ａ1−Ａ0）の近傍の送気量を運転案として生成すれば良いが、煤煙濃度が大きく変化した場合等には、広い範囲で多くの運転案を生成し、選択範囲を広げる必要性が生じる場合もある。
【００２６】
図６に予測モデル演算部102が実行するアルゴリズムを示す。Ｓ６−１で制御対象150の各センサから現在の実績を取りこむ。また運転案生成部401から次回の送気量の運転案を取りこむ。運転案は通常複数生成されているが、その場合は各運転案に対して以下の処理を同じく行うことになる。
【００２７】
Ｓ６−２でトンネル内各部の風速を算出する。計算方法は、例えば「道路トンネル技術基準（換気編）；同解説（社団法人日本道路境界編、昭和60年12月）」に詳しい。ここでは、トンネル内をいくつかのメッシュに分割し、トンネル内の気体流れのダイナミクスを記述した（３）式を用いることで、数値解析的に解いている。
【００２８】
【数１】
2005097897.tif 000003
【００２９】
ここで、ｕ：車道内風速、Ｍ：トンネル内空気の質量、f(u)：外力の合計、ｔ：時間である。
【００３０】
Ｓ６−３でトンネル内部の煤煙濃度（ＶＩ値）、ＣＯ濃度（ＣＯ値）を算出する。各濃度は（４）式の対流拡散方程式に従うことが知られている。
【００３１】
【数２】
2005097897.tif 000004
【００３２】
ここで、ｕ：車道内風速、Ｄ：拡散係数、ｃ：煤煙または一酸化炭素濃度、ｑ：汚染物質の排出量、ｔ：時間、ｘ：トンネル軸方向の位置である。
【００３３】
同様にトンネル内をいくつかのメッシュに分割した上で、Ｓ６−２で得た風速をｕに適用し、さらに境界条件としてトンネル入口と出口のＶＩ、ＣＯ値を０とすることで、トンネル各部位のＶＩ、ＣＯ濃度を算出できる。
【００３４】
さらにＳ６−４で取りこんだ排気量と送気量の運転案に対して、排気手段170、送気手段171を動作させるのに必要な電力消費量を算出する。電力消費量は簡単に算出することもできるが、排気量と送気量にしたがった値を予めテーブルに蓄えておいても良い。
【００３５】
また運転案に対して、排気手段170、送気手段171で運転されているファンの台数が変化するかどうかを調べ、起動停止回数を算出する。ファンの運転台数を現在の運転台数に対して１台起動もしくは停止させる必要がある場合には、起動回数を１とする等で、簡単に対応付けることができる。
【００３６】
以上のようにして運転案生成部401が提示した運転案について、これを採用したときの制御結果の予測値およびエネルギー消費量等を算出する。運転案は通常複数提示されるが、その場合には各運転案毎に同様の処理を繰り返し、対応した制御結果の予測値およびエネルギー消費量等を算出する必要がある。
【００３７】
図７に運転案評価部が行う処理を示す。運転案評価部405では、運転案生成部401が生成した複数の運転案のそれぞれについて、実現される制御量（ＡＶ値、ＶＩ値、ＣＯ値）、エネルギー消費量等の適切性（最も適切な運転案を選ぶ）を評価し、運転案選択の基準を生成する。本実施例では予見ファジィ推論を用いて運転案を評価し、運転方式を決定する場合を示す。
【００３８】
予見ファジィは図８、図９に示すルールとメンバシップ関数の組み合わせからなり、ルールは「ＩＦ：運転案ＡによりＡＶ値が満足、ＴＨＥＮ：運転案Ａを採用」のように、予見ファジィ特有の形態となっている。
【００３９】
まずＳ７−１で、各制御量やエネルギー消費量の予測値を取りこむ。次にＳ７−２でメンバシップ関数を用いて予測値の適合度を算出する。適合度が大きいほど望ましい制御結果が実現されたことを示している。
【００４０】
図８、図９はメンバシップ関数を用いてＡＶの予測値に対する適合度を算出する例を示している。図８では予測ＡＶ値が３７（ｍ／ｓ）、メンバシップ関数（満足度関数）の形状として図８の形状を仮定すると、適合度は矢印のような操作で０．４となる。図９では、エネルギー消費量が６０ｋｗ／ｈ増加、メンバシップ関数（満足度関数）の形状として図９の形状を仮定すると、適合度は矢印のような操作で０．２となる。同様の操作で、他の緒量の適合度も得ることができる。
【００４１】
最後にＳ７−３で送気量に関する各運転案ｊの総合満足度Ｗjを算出する。総合満足度Ｗjは例えば（５）式で算出する。
Ｗj＝β1ＡVI1＋β2ＡCO1＋β3ＡAV1＋β4ＡEH＋…      （５）
ただし、ＡVI1：ＶＩ1の適合度、ＡCO1：ＣＯ1の適合度、ＡAV1：ＡＶ1の適合度、ＡEH：エネルギー消費量の適合度、β1、β2、β3、β4、…：各評価ファクターの適合度に乗じる重みで、各評価ファクターの重要度に対応する。
【００４２】
例えばＡＶ値とエネルギー消費量を重要視する場合には、β1とβ4を相対的に大きくすれば良い。あるいは重要度の高いファクターのみを選択的に用いて総合満足度の評価対象にしても良い。このようにして運転案ｊに対応した総合満足度を算出できる。同様にして他の運転案の総合満足度を算出する。
【００４３】
図10に送気量決定部406が実行する処理を示す。Ｓ10−１で各運転案について総合満足度を計算した結果から最も望ましい運転案を選択する。そしてＳ10−２で、選択した送気量を送気手段171に出力する。
【００４４】
図11に本発明の第３の実施例を示す。複数の合流、分岐部を有した複雑トンネルに本発明を適用した場合の実施例である。制御対象1150は上りと下りの本線が複数箇所支線でつながれた複雑トンネルであり、上り本線は上り本線入口1101から上り本線出口1102まで、下り本線は下り本線入口1104から下り本線出口1103までの区間である。
【００４５】
両本線はいくつかの支線でつながれており、それぞれ支線出入口1105〜1109から車の流出入がある。上り本線は例えば上り分合流部1151のような分合流部で支線とつながっており、下り本線は例えば下り分合流部1152のような分合流部で支線とつながっている。センサ1120〜1136は、ＶＩ計、ＣＯ計、ＡＶ計がまとめて設置されている。
【００４６】
このような大規模トンネルには通常複数の換気所があり、本実施例では換気所1110〜1113が分担してトンネル内の換気制御を行っている。換気所1113を例にとると、換気所1113の排気ダクト1141からの排気および換気所1113の送気ダクト1142からの送気によりトンネルの該当部分の換気を行う。
【００４７】
制御装置1101は第１の実施例と同様に、状態検出手段1101、排気量決定手段1102、送気量決定手段1103から構成されている。状態量検出手段101は、制御対象1150に設置された多数のＡＶ計、ＶＩ計からの検出値を取りこみ、ＶＩ値を排気量決定手段1102に、ＡＶ値を送気量決定手段1103に出力する。排気量決定手段1102はＶＩ値から排気量を決定する。また送気量決定手段1103は排気量決定手段1102が決定した排気量とＡＶ値とから送気量を決定する。
【００４８】
図12に排気量決定手段1102が実行するアルゴリズムを示す。Ｓ12−１で状態量検出手段1101からＶＩの検出値を取りこむ。ＶＩの検出値が複数であることが第１の実施例と異なる。Ｓ12−２で多変数フィードバック制御で各換気所の排気量を算出する。本実施例では換気所1110〜1113の４換気所の例を示す。各換気所の時刻ｔにおける排気量をベクトルＡtの形態で（６）式に示す。
Ａt ＝(ａ0、ａ1、ａ2、ａ3)      （６）
トンネル内に設置されたＶＩ計の時刻ｔにおける検出値のベクトルＶtを（７）式に示す。本実施例では1120〜1136の17個のセンサにＶＩ計が備えられている例を示す。
Ｖt ＝（ｖ0、ｖ１、……、ｖ16）      （７）
またＶＩの目標値Ｖcを（８）式に示す。
Ｖc ＝（ｖｃ0、ｖｃ１、……、ｖｃ16）      （８）
次に、ＶＩ計で検出したＶＩの帰還値とＶの偏差に対して、操作する換気所を対応付ける多変数制御行列Ｆを（９）式で定義する。
【００４９】
【数３】
2005097897.tif 000005
【００５０】
ここでｆijはｉ番目のＶＩ計からの帰還値と目標値との偏差に対してｊ番目の換気所の排気手段が施す制御操作の集合で、（10）式で表される。
ｆij＝(Ｇij、Ｄpij、Ｄnij、Ｌpij、Ｌnij)         （10）
ただし、Ｇij：制御ゲイン、Ｄpij：下限不感帯、Ｄnij：上限不感帯、Ｌpij：風量変化上限リミッタ、Ｌnij：風量変化下限リミッタである。このとき多変数フィードバック制御の制御則は（11）式で表される。
(Ａt+1)t＝(Ａt)t＋ΔＡ
＝(Ａt)t＋Ｆ＊( [Ｖc−Ｖt] )t           （11）
ここで、＊はΔＡを算出するためのオペレーションで、（12）式で表される。
【００５１】
【数４】
2005097897.tif 000006
【００５２】
このような一括演算の結果、最終的には（11）式の(Ａt+1)tの要素として各換気所の排気手段の排気量が決定される。
【００５３】
図13に送気量決定手段1103が実行するアルゴリズムを示す。Ｓ13−１で状態量検出手段1101からトンネル内の風速値を取り込む。同様にＡＶ値は複数である。Ｓ13−２で排気量決定手段1102から排気量としてＡt+1とＡtを取り込む。Ｓ13−３で同様に多変数フィードバック制御で送気量を算出する。
【００５４】
換気所は1110〜1113の４換気所とし、各換気所の時刻ｔにおける送気量をベクトルＢtの形態で（13）式に示す。
Ｂt ＝（ｂ0、ｂ1、ｂ2、ｂ3）        （13）
トンネル内に設置されたＡＶ計の時刻ｔにおける検出値のベクトルＡＶtを（14）式に示す。1120〜1136の17個のセンサにＡＶ計が備えられている例を示す。
ＡＶt ＝（ａｖ0、ａｖ１、……、ａｖ16）        （14）
またＡＶの目標値ＡＶcを（15）式に示す。
ＡＶc ＝（ｖｃ0、ｖｃ１、……、ｖｃ16）        （15） 
次に、ＡＶ計で検出したＡＶの帰還値とＡＶの偏差に対して、操作する換気所を対応付ける多変数制御行列Ｈを（16）式で定義する。
【００５５】
【数５】
2005097897.tif 000007
【００５６】
ここでｈijはｉ番目のＡＶ計からの帰還値と目標値との偏差に対して、ｊ番目の換気所の送気手段が施す制御操作の集合で、（17）式で表される。
Ｈij＝（Ｊij、Ｋpij、Ｋnij、Ｐpij、Ｐnij）        （17）
ただし、Ｊij：制御ゲイン、Ｋpij：下限不感帯、Ｋnij：上限不感帯、Ｐpij：風量変化上限リミッタ、Ｐnij：風量変化下限リミッタである。このとき多変数フィードバック制御の制御則は（18）式で表される。
(Ｂt+1)t＝(Ｂt)t＋(Ａ1−Ａ0)t＋ΔＢ
＝(Ｂt)t＋(Ａ1−Ａ0)t＋Ｈ＊( [ＡＶc−ＡＶt] )t         （18）
（18）式では現在の送気量に対して、右辺第２項で排気量の変化分を相殺した後、取り込んだＡＶ値が目標値より小さいときには送気量を増やし、目標値より大きいときには送気量を小さくする処理を行い、トンネル内のＡＶ計設置点の各風速を目標値に維持する。＊はΔＢを算出するためのオペレーションで、（19）式で表される。
【００５７】
【数６】
2005097897.tif 000008
【００５８】
このような一括演算の結果、最終的には（18）式の(Ｂt+1)tの要素として各換気所の送気手段の送気量が決定される。
【００５９】
図14は本発明の第４の実施例を示す。制御対象1150に示す複雑トンネルを対象に、送気量決定手段1403が予測モデル1403を用いた予見制御で、最適な送気量を決定する場合の実施例である。
【００６０】
送気量決定手段1403の動作は第２の実施例と同様である。予測モデル1403の構成は多少複雑になるが、例えば文献「グラフ理論による分岐・合流などを持つトンネル内の非定常換気解析（高速道路と自動車第45巻第９号、2002年９月）」記載の手法を適用すれば実現できる。
【００６１】
運転方式決定部405では、多数の地点の風速に着目して送気量を決定する必要がある。図15はこのようなルールとメンバシップ関数の例を示す。各ルールでは風速を評価するいくつかのポイントについて、望ましい値の範囲を定義している。各ルールに対応してメンバシップ関数が定義されており、各ルールの適合度の度合いにしたがって最終的な運転方法を決定し、各換気所の排気量として出力する。
【００６２】
次に、トンネル換気制御装置の制御精度を長期間に渡って一定水準に維持するためのパラメータ調整サービスを行う実施例を示す。
【００６３】
図16にサービスセンターの構成を示す。サービスセンター1600では、制御装置100の制御実績を監視し、必要に応じて排気量決定手段1102と送気量決定手段1103の多変数制御パラメータを調整するトンネル換気制御装置のパラメータ調整サービスを行う。
【００６４】
本実施例ではサービスセンター1600からインターネット等を用いて制御の良否を遠隔監視し、（９）式、（16）式で示したＦ、Ｈを、インターネットを利用して遠隔調整する例を示す。サービスの形態は制御装置100に対して直接パラメータをローディングする方法等、種々考えられる。
【００６５】
本実施例で制御装置100は実績収集手段1610、収集した実績を蓄積する実績蓄積手段1611、実績蓄積手段1611の内容を公衆回線網1620を介してサービスセンター1600へ送信する実績送信手段1612を備えている。またサービスセンター1600には、各箇所の制御状態が好ましくないときにＦ、Ｈのどの項目をどのように調整すればよいかを記述した調整データベース1604が備えられている。たとえば、「ＩＦ：下り分合流部1152直前で風速１ｍ／ｓ程度不十分、ＴＨＥＮ：換気所ｈ3，0〜ｈ3，16のＧ（ゲイン）を１０％大きくする」のようなルールで調整方策が記述されている。
【００６６】
さらに制御装置100から送信された実績を受信する実績受信手段1601、制御状態の良否や、サービスセンター1600からのパラメータ調整が良好に働いているかどうかを評価する実績評価手段1602を備えている。
【００６７】
また、実績評価手段1602の評価結果と情報データベース1604を参照した結果からパラメータ調整の必要性を判断し、必要な場合には実績受信手段1601から調整に必要な実績を取り込み、パラメータ値を算出するパラメータ調整手段1603を備えている。
【００６８】
さらにパラメータを公衆回線網1620を介して制御装置100に送信するパラメータ送信手段1605、パラメータ送信手段1605がパラメータを送信した回数をカウントするパラメータ調整回数カウント手段1606を備えている。
【００６９】
まず制御装置100の動作を説明する。実績収集手段1610は、運転方式（送気機、送気機）と対応する制御実績（ＶＩ値、ＡＶ値等）の組み合わせからなる制御実績を収集し、実績蓄積手段1611に蓄積する。制御実績としてはこの他にトンネル出口からの煤煙や一酸化炭素の漏れ出し量等も考えられる。実績送信手段1612はこれらをサービスセンター1600に送信するが、送信は新たな制御実績が実績蓄積手段1611に蓄積されたタイミングで行っても良いし、一定量蓄積された後に行っても良い。
【００７０】
次にサービスセンター1600の動作を説明する。実績受信手段1601は送信された実績を受信して蓄積し、実績評価手段1602はこれらを基に制御状況を監視し、制御結果の良否を判定する。制御結果の良否は（５）式に示したのと同様の演算を行うことで、制御の満足度を総合した値Ｗを算出し、Ｗの時系列遷移を評価することで簡単に判定できる。具体的には、（20）式を計算し、この大きさが初期調整時から低下していないことで評価すれば良い。
Ｗj＝β1ＡVI1＋β2ＡCO1＋β3ＡAV1＋β4ＡEH＋…        （20）
ただし、ＡVI1：ＶＩ1の適合度、ＡCO1：ＣＯ1の適合度、ＡAV1：ＡＶ1の適合度、ＡEH：エネルギー消費量の適合度、β1、β2、β3、β4、…：各評価ファクターに対応した定数である。
【００７１】
図17にパラメータ調整手段1603が実行する処理を示す。パラメータ調整手段1603はＳ17−１でパラメータ調整の必要性を判定する。必要性は実績評価手段1602で評価した総合満足度Ｗの低下の有無による。この判断結果から制御装置100で現在用いられている制御パラメータ調整の必要性を判定する。Ｓ17−２で判定結果が「調整必要」の場合、Ｓ17−3で前述した調整ルールにしたがってパラメータ調整を行う。Ｓ17−4で算出したパラメータを制御装置100に送信する。パラメータ調整回数カウント手段1606は、パラメータ調整回数をカウントし、記憶しておく。
【００７２】
サービスセンター1600の作業に対する制御装置管理者への課金は、制御実績の監視業務、パラメータ調整回数カウント手段1606が計数したパラメータ調整回数、実績評価手段1602が評価した制御実績の少なくとも一つに対して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のトンネル換気制御装置の第１の実施例による構成図。
【図２】排気量決定手段の処理フロー図。
【図３】送気量決定手段の処理フロー図。
【図４】第２の実施例でモデル予測制御を行う送気量決定手段の構成図。
【図５】送気量決定手段の運転案生成部の処理フロー図。
【図６】送気量決定手段の予測モデル演算部の処理フロー図。
【図７】送気量決定手段の運転案評価部の処理フロー図。
【図８】運転案評価部のＡＶ値のルールとメンバシップ関数の説明図。
【図９】運転案評価部のエネルギー消費量のルールとメンバシップ関数の説明図。
【図１０】送気量決定手段の運転方式決定部の処理フロー図。
【図１１】第３の実施例で、複雑トンネルに適用した場合の構成図。
【図１２】第３の実施例の排気量決定手段の処理フロー図。
【図１３】第三の実施例の送気量決定手段の処理フロー図。
【図１４】第４の実施例で、複雑トンネルに適用した場合の構成図。
【図１５】第４の実施例の運転案評価部のＡＶ値のルールとメンバシップ関数の説明図。
【図１６】本発明のパラメータ調整システムの一実施例による構成図。
【図１７】パラメータ調整の処理フロー図。
【符号の説明】
【００７４】
100…制御装置、101…状態量検出手段、102…排気量決定手段、103…送気量決定手段、150…制御対象、151…トンネル、156…ＡＶ計、157…ＶＩ計、170…排気手段、171…送気手段、172…排気ダクト、173…送気ダクト、400…送気量決定手段、401…運転案生成部、402…予測モデル演算部、403…予測モデル、404…運転案評価部、405…送気量決定部、1600…サービスセンター、1601…実績受信手段、1602…実績評価手段、1603…パラメータ調整手段、1604…調整データベース、1605…パラメータ送信手段、1606…パラメータ調整回数カウント手段、1610…実績収集手段、1611…実績蓄積手段、1612…実績送信手段、1620…公衆回線網。
【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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