JP2000046853A - 超音波式トンネル内風速測定システム - Google Patents

超音波式トンネル内風速測定システム

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JP2000046853A
JP2000046853A JP21367698A JP21367698A JP2000046853A JP 2000046853 A JP2000046853 A JP 2000046853A JP 21367698 A JP21367698 A JP 21367698A JP 21367698 A JP21367698 A JP 21367698A JP 2000046853 A JP2000046853 A JP 2000046853A
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tunnel
ultrasonic
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wind speed
transducer
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Takaaki Hayashi
孝明 林
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Kaijo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】トンネル内の風速を正確に測定することによ
り、トンネル内に滞留している排気ガスを効果的にかつ
効率的にトンネル外に排気するよう送風機の駆動制御等
を行う。 【解決手段】超音波の送信及び受信機能を有する一対の
超音波送受波器91,92を、トンネル1の長手方向の
中心軸に対して並行なトンネル内の天井8の長手方向に
所定の間隔をもち、かつ該一対の超音波送受波器91,
92は相互に道路面4での反射する超音波信号を受信可
能な角度θになるように配置し、該一対の超音波送受波
器91,92の一方の超音波送受波器から他方の超音波
送受波器に送波される超音波の伝搬時間と他方の超音波
送受波器から一方の超音波送受波器に送波される超音波
の伝搬時間との時間差から当該トンネル内の風速を求め
る変換器7とから構成された超音波式トンネル内風速測
定システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル内の風速
を超音波を用いて測定する超音波式トンネル内風速測定
システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高速自動車道路や一般道路に設けられて
いるトンネルのうち、距離の長いトンネルには、トンネ
ル内に滞留する自動車の排気ガスをトンネル外に排気す
る送風機が設けられている。そしてこの送風機の駆動制
御は、トンネル内の排気ガス濃度の検知と共に、トンネ
ル外の自然の風の影響により生ずるトンネル内の風や、
自動車の走行によって生ずる風などの風速を検知して制
御するようにしている。
【0003】このトンネル内の風速の従来の測定システ
ムは、図2(a)に示すトンネルの断面図及び図2
(b)に示すトンネルの長手方向の一部横断面図(図2
(a)のA−A' 矢視の断面)から明らかなように、ト
ンネル1の側壁2に気象観測等に使用されている超音波
風速計3を設置してトンネル内の側壁付近の風速を測定
する方法がある。この方法に使用する超音波風速計3
は、図3に示してあるように、若干ずれた2つの平面上
で超音波が所定の角度で交差するように設けられた2対
の超音波送受波器31,32および33,34を設け、
この各組の超音波送受波器相互間で授受される超音波の
各伝搬時間差から、別の設けらて演算装置を含む変換器
により、ベクトル合成値として平均風速、平均風向を測
定するものである。
【0004】また、従来の他の測定システムは、図4
(a)に示すトンネルの断面図及び図4(b)に示すト
ンネルの長手方向の一部横断面図(図4(a)のA−
A' 矢視の断面)から明らかなように、トンネル1の左
右側壁2,2の道路面4からほぼ同じ高さであって、ト
ンネル1の長手方向中心軸Sに対して所要の角度θをも
って向き合うように一対の超音波送受波器51,52を
設け、交互に超音波を送波しこれを交互に受波して、超
音波送受波器51から超音波送受波器52に送波される
超音波の伝搬時間t1 と、超音波送受波器52から超音
波送受波器51に送波される超音波の伝搬時間t2 との
伝搬時間差から、風速を求めるものである。従って、超
音波送受波器51,52を結ぶ線上の平均的な風速を求
めるようにしたものがある。
【0005】なお、超音波送受波器51,52は、送受
波兼用トランジューサー若しくは送波・受波専用の振動
子とから構成されており、ケーブル6によりトンネル内
の所要箇所に設けられた演算装置を含む変換器7に接続
され、この変換器7により測定されたデータは、図示し
ていないケーブルによりトンネル管理事務所等に送信さ
れ、前述したトンネル内の送風管理等に使用される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
トンネルの側壁に超音波風速計3を設置して測定する方
法は、トンネル内の風速を正確に測定することができな
いという問題があった。即ち、トンネル1内を風が流れ
る場合は、トンネル1の真ん中が強く左右の側壁2又は
天井8・道路面4に近付くにつれて弱くなるという特性
があるため、側壁に設けた場合には実際の平均的風速よ
りも弱い風速として検出されることになる。また、トン
ネル1の左右側壁2,2に一対の超音波送受波器51,
52を設けて、相互の伝搬時間t1 とt2 との伝搬時間
差から風速を求める方法は、トンネル内の平均的な風速
を求め得るものであるが、トンネル内を走行する自動車
の荷台等による背の高い自動車が走行した場合は、超音
波信号の側線が遮断され、送受信できない問題が生じる
欠点があった。本発明は、トンネル内の平均的な風速を
欠測を生じさせないで求め得る測定システムを提供する
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波式トンネ
ル内風速測定システムは、超音波の送信及び受信機能を
有する一対の超音波送受波器を、トンネルの長手方向の
中心軸に対して並行なトンネル内の天井の長手方向に所
定の間隔をもち、かつ該一対の超音波送受波器は相互に
道路面で反射する超音波信号を受信可能な角度になるよ
うに配置し、該一対の超音波送受波器の一方の超音波送
受波器から他方の超音波送受波器に送波される超音波の
伝搬時間と他方の超音波送受波器から一方の超音波送受
波器に送波される超音波の伝搬時間との時間差から当該
トンネル内の風速を求める変換器とから構成されたもの
である。
【0008】
【発明の実施の形態】図1(a)(b)は、本発明の超
音波式トンネル内風速測定システムの実施例を説明する
模式図で、図1(a)はトンネル1の断面図、図1
(b)はトンネル1の長手方向の一部縦断面図(図1
(a)のB−B' 矢視の断面)である。図1から明らか
なように、一対の超音波送受波器91,92をトンネル
1の天井8中央の長手方向に所要の間隔Lをおいて設置
されると共に、この両超音波送受波器91,92から交
互に送信される超音波はその中間の道路面4で反射され
て相手方の超音波送受波器92,91で受信されるよう
に所要の角度θをもって配置されている。この超音波送
受波器91,92は、それぞれ送受波兼用トランジュー
サーと送波用振動子とから構成されている。
【0009】また、超音波送受波器91,92は、ケー
ブル6により演算装置を含む変換器7に接続されてお
り、超音波送受波器91から超音波送受波器92に送波
される超音波の伝搬時間t1 と、超音波送受波器92か
ら超音波送受波器91に送波される超音波の伝搬時間t
2 との伝搬時間差から、風速を求めるものである。従っ
て、トンネル1内中央の上下方向、即ち天井8と道路面
4との間の風速が測定されるもので、トンネル1内の平
均的な風速が求められるものである。また、本発明にお
いては、トンネル内を流れる風の方向も測定することが
できるもので、必要に応じて送風機の正逆の回転も含め
て制御することができる。なお、前述した伝搬時間差か
ら風速Vを求める式は、次の通りである。
【0010】
【数1】
【0011】なお、Lは送受波器相互間の距離、t1
一方の送受波器から他方の送受波器まで超音波が伝送さ
れる伝搬時間、t2 は他方の送受波器から一方の送受波
器まで超音波が伝送される伝搬時間である。また、本発
明において用いられる超音波の周波数は、20kHz〜
30kHzが適している。これはトンネル内に設けられ
る送受波器相互間の距離、即ち超音波の伝搬距離の関係
と、トンネル内の環境ノイズに係るS/N比の関係など
から求められたものである。また、超音波送受波器9
1,92から道路面4に向けて送信される超音波の水平
面に対する角度θは、40°〜60°程度が好ましく、
特に45°前後が最適である。
【0012】前述した実施例は、トンネル内の走行車線
が偶数車線の場合を想定して、トンネルの長手方向の略
中心部の天井に所定間隔をもって一対の超音波送受波器
91,92を設置した例を示したが、一方通行のトンネ
ル内の走行車線が3車線以上の奇数車線の場合は、トン
ネルの長手方向の略中心部ではなく、走行車線のほぼ境
界線上に対向する天井に所定間隔をもって配置する必要
がある。なお、本発明におけるトンネル内の超音波送受
波器の設置場所は、トンネルの入口付近、出口付近、中
間地点など送風機設置場所との関連により適宜設置する
ものである。
【0013】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、トン
ネル内の平均的風速を正確に測定することができるの
で、トンネル内で発生してトンネル内に滞留している排
気ガスを、効果的にかつ効率的にトンネル外に排気する
よう送風機の駆動制御を行うことが可能となり、トンネ
ル内の排気ガスによる汚染環境を改善することができる
と共に、送風機駆動電力の適正な使用を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明するトンネルの模式図で
ある。
【図2】従来例を説明するトンネルの模式図である。
【図3】従来例の測定システムにおける超音波風速計の
風速検出部の外観図である。
【図4】従来の他の例を説明するトンネルの模式図であ
る。
【符号の説明】
1 トンネル 2 トンネルの側壁 3 超音波風速計の風速検出部 31〜34,51,52,91,92 超音波送受波器 4 道路面 6 ケーブル 7 変換器 8 天井

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波の送信及び受信機能を有する一対
    の超音波送受波器を、トンネルの長手方向の中心軸に対
    して並行なトンネル内の天井の長手方向に所定の間隔を
    もち、かつ該一対の超音波送受波器は相互に道路面で反
    射する超音波信号を受信可能な角度になるように配置
    し、 該一対の超音波送受波器の一方の超音波送受波器から他
    方の超音波送受波器に送波される超音波の伝搬時間と他
    方の超音波送受波器から一方の超音波送受波器に送波さ
    れる超音波の伝搬時間との時間差から当該トンネル内の
    風速を求める変換器とから構成された超音波式トンネル
    内風速測定システム。
  2. 【請求項2】 前記一対の超音波送受波器をトンネル内
    の天井の中央長手方向に所定の間隔をもち、かつ該一対
    の超音波送受波器は相互に道路面で反射する超音波信号
    を受信可能な角度になるように配置した請求項1に記載
    の超音波式トンネル内風速測定システム。
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Cited By (6)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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WO2022193342A1 (zh) * 2021-03-16 2022-09-22 山东科技大学 一种矿井巷道高精度风流测量方法

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