JP4266124B2 - トンネル内換気制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内の交通量と、トンネル内の空気の状態を示す指標値とに基づいて、トンネル内の風速を制御するトンネル内換気制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル内の風速を制御する換気制御システムとしては、トンネルの出口から汚染物質を排出するためのジェットファンを有し、トンネル内の分岐点における風向分岐比に基づいて、トンネル内の風向風速分布と、トンネル内部の圧力分布とを演算し、演算結果に基づいて、トンネル出口における風速を制御する制御システムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２２１９９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、大都市圏内に地下トンネルを構築する場合、トンネルの出口から汚染物資を排出することを抑制するため、横流式の送風機と、排風機とを用いてトンネル内の換気が行われている。
【０００５】
この場合、トンネルの出口付近に、出口からの汚染物質流出を抑制する観点から、出口付近に集中排風機を設ける必要がある。
【０００７】
本発明者の考察によれば、火災発生時におけるトンネル内の煤煙管理と風速管理を適切に行うことが可能なトンネル内換気制御システムに対する要望が高まっている。
【０００８】
そこで、本発明は、火災発生時におけるトンネル内の煤煙管理と風速管理を適切に行うことが可能なトンネル内換気制御システムを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、本線、分岐線、及び合流線を有するトンネルに設置された複数のセンサから出力された、トンネル内の空気の状態を示す指標値と、トンネル内の交通流とに基づいて、トンネル内の風速を制御するトンネル内換気制御システムであって、トンネル内で火災が発生したか否かを判定する火災発生判定手段と、火災が発生した位置を特定する火災位置特定手段と、火災特定位置よりも下流側で渋滞が発生したか否かを判定する渋滞判定手段と、渋滞判定手段により下流側で渋滞が発生していないと判定した場合、火災位置特定手段により特定された火災発生位置の風速が走行方向の一定風速となるように、火災発生位置の風速を制御する風速制御手段とを備えたトンネル内換気制御システムである。
【００２５】
これにより、トンネル内で火災が発生したか否かが火災発生判定手段により判定され、火災が発生した位置が火災位置特定手段により特定され、火災特定位置よりも下流側で渋滞が発生したか否かが渋滞判定手段によりを判定され、渋滞判定手段により下流側で渋滞が発生していないと判定した場合、火災位置特定手段により特定された火災発生位置の風速が走行方向の一定風速となるように、火災発生位置の風速が風速制御手段により制御されるので、トンネル内の煤煙管理と風速管理が適切に行われ、安心して避難することが出来る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係るトンネル内換気制御システムの全体構成例を示す模式図である。
【００２８】
図２は、本発明に係るトンネル内換気制御システムの詳細構成例を示す模式図である。
【００２９】
なお、図２に示すトンネル内換気制御システムにおいては、説明の簡略化を図る観点から、各センサに関しては、一台のみ表示しているが、図１と同様に、センサは、複数設けられていることはいうまでもない。
【００３０】
図３は、本実施の形態に係るトンネル内換気制御システムの制御対象である地下トンネルの一例を示す模式図である。
【００３１】
図４は、本実施の形態に係るトンネル内換気制御システムの制御対象である図３に示す地下トンネルのＡ−Ａ断面の一例を示す模式図である。
【００３２】
図５は、本地下トンネル内の空気の流れを模式的に示す図である。
【００３３】
本トンネル内換気制御システムの制御対象である地下トンネルは、図２に示すように、都市部の地下に設けられた１０ｋｍ〜２０ｋｍの長さを有する一方通行トンネルである。
【００３４】
この地下トンネルは、地上から進入する車両が本線と合流する合流部分と、本線から分岐して地上に出るための分岐部分とを有している。
【００３５】
なお、本実施の形態では、説明の簡略化を図る観点から、合流部分と分岐部分がそれぞれ一つずつ存在する地下トンネルを例示しているが、これに限らず、複数の合流部分と、分岐部分とを有していてよいことはいうまでもない。
【００３６】
本トンネルの天井部分には、図３及び図４に示すように、トンネル内の空気を排気するための換気用排気口が所定の間隔、例えば約１０ｍの間隔で設けられている。
【００３７】
また、本トンネルの側壁部には、図４に示すように、外部から取り入れた新鮮空気をトンネル内部に送出するための換気用送気口が所定の間隔、例えば約１０ｍの間隔で設けられている。
【００３８】
本地下トンネル内では、図２及び図５に示すように、換気塔により外部から取り込まれた新鮮空気は、換気塔内に設けられた送風機７１〜７ｎによってトンネルの天井面上の送気ダクトに送出される。
【００３９】
そして、新鮮空気は、送気ダクトに連通し、かつ、トンネルの側面に設けられた換気用送気口を通じてトンネル内に送出される。トンネル内の空気は、トンネルの天井面又は側面に設けられた換気用排風口又は集中排風口を通じて排気ダクト内に取り込まれる。そして、排気ダクト内に取り込まれたトンネル内の空気は、排風機又は集中排風機９によって換気塔に送出される。換気塔に送出された空気は、図示しない電気集塵機等によって集塵処理をされた後、外部に排出される。
【００４０】
図６及び図７は、本地下トンネル内部に設置されたセンサの配置の一例を示す模式図である。
【００４１】
なお、図６は、トンネル内を側方（同図内の１に直交する向き）から見た図であり、図７は、本トンネル内を天井面（同図内のｂに直交する向き）から見た図となっている。
【００４２】
本トンネル内の側壁部分には、監視カメラ１１〜１ｎと火災検知器２１〜２ｎとがほぼ同一間隔で交互に設けられている。
【００４３】
なお、本トンネルの天井面には、排気ダクトが設けられており、排風機８１〜８ｎ又は集中排風機９によって、トンネル内の空気が吸引されている。
【００４４】
なお、図６においては、説明の便宜を図る観点から、排気ダクト内に排風機８１〜８ｎと集中排風機９とが設けられた図となっているが、排風機８１〜８ｎと集中排風機９とは、実際には、当該排気ダクトに連通された換気塔内に設けられている。
【００４５】
本トンネル内の側壁部分には、所定の間隔で複数の換気用の換気用送風口が設けられており、外部から送風機７１〜７ｎによって取り込まれた新鮮空気が車両が走行する路面に向けて送出されている。
【００４６】
本地下トンネル内には、複数のＶＩ計４１〜４Ｎが路壁に設けられている。
【００４７】
また、本地下トンネル内には、複数のＣＯ濃度計５１〜５Ｎが路壁に設けられている。
【００４８】
本地下トンネル内には、複数の風向風速計６１〜６ｎが路壁に設けられている。
【００４９】
なお、図７においては、説明の便宜を図る観点から、送気ダクト内に送風機７１〜７ｎが設けられた図となっているが、実際には、送風機７１〜７ｎは、当該送気ダクトに連通された換気塔内に設けられている。
【００５０】
本実施の形態に係るトンネル内換気制御システムは、複数の監視カメラ１１〜１Ｎと、複数の火災検知器２１〜２ｎと、複数のトラフィックカウンタ３１〜３ｎと、複数のＶＩ計４１〜４Ｎと、複数のＣＯ濃度計５１〜５Ｎと、複数の風向風速計６１〜６ｎと、複数の送風機７１〜７ｎと、複数の排風機８１〜８ｎと、集中排風機９と、換気制御装置１０とから構成される。
【００５１】
本実施の形態に係る換気制御装置１０は、火災判定部１０Ａとシミュレーション実行部１０Ｂと、火災パターン記憶部１０Ｃと、渋滞判定部１０Ｄと、風量パターン抽出部１０Ｅと、第１のフィードバック制御部１０Ｆと、交通流パターン記憶部１０Ｇと、交通流情報記憶部１０Ｈと、データ入力部１０Ｉと、交通流パターン作成部１０Ｊと、交通流予測部１０Ｋと、風量分担設定部１０Ｌと、制御モデル記憶部１０Ｍと、目標値変更部１０Ｎと、第２のフィードバック制御部１０Ｏと、風量分担候補記憶部１０Ｐとから構成される。
【００５２】
なお、本実施の形態に係る換気制御装置１０は、例えば記憶媒体または通信ネットワークを介してインストールされた、若しくは製造時に書き込まれたプログラムに基づいて動作が制御されるコンピュータによって実現される。
【００５３】
また、本実施の形態に係る換気制御装置１０を構成する各部は、ソフトウェア又はハードウェア若しくはソフトウェアとハードウェアとの組合わせの何れから構成されていてもよい。
【００５４】
各監視カメラ１１〜１ｎは、トンネル内部に設置され、トンネル内部を撮像し、撮像したトンネル内の画像を火災判定部１０Ａに出力する。
【００５５】
各火災検知器２１〜２ｎは、トンネル内部に設置され、トンネル内で火災が発生した場合に発生する煙を検知し、火災が発生したことを示す検知信号を火災判定部１０Ａに出力する。
【００５６】
各トラフィックカウンタ３１〜３ｎは、トンネル内を走行する車両の台数と、車両の速度とを検出する機能と、検出した車両の台数と速度とに、識別情報と検出時刻とを付加し、識別情報と検出時刻とを付加した車両の台数と速度との組を換気制御装置１０に出力する機能とを有する。
【００５７】
各ＶＩ計４１〜４ｎは、所定の間隔、例えば１００ｍの間隔を存して配置された一対の光源と光センサとから構成されており、トンネル内部のＶＩ値を検出する機能と、検出したＶＩ値に検出時刻と識別情報とを付加する機能と、識別情報と検出時刻とを付加したＶＩ値を換気制御装置１０に出力する機能とを有する。
【００５８】
なお、本明細書に記載のＶＩ値とは、車両の運転手が確認出来る範囲、換言すれば視距を、光源からの光が全て光センサに受光される時の光の強度を１００パーセントとした場合における当該基準に対する割合として０〜１００パーセントの相対値で表された数値である。
【００５９】
図８は、本実施の形態に係る地下トンネル内のＶＩ値とＶＩ計４１〜４Ｎの設置位置との関係の一例を示す図である。
【００６０】
各ＣＯ濃度計５１〜５ｎは、トンネル内のＣＯ濃度を検出し、検出したＣＯ濃度に識別情報と検出時刻とを付加する機能と、識別情報と検出時刻とを付加したＣＯ濃度を換気制御装置１０に出力する機能とを有する。
【００６１】
各風向風速計６１〜６ｎは、トンネル内の風速と風向とを検出する機能と、検出した風速と風向の組に識別情報と検出時刻とを付加する機能と、識別情報と検出時刻とを付加した風速と風向の組を換気制御装置１０に出力する機能とを有する。
【００６２】
図９は、本実施の形態に係る地下トンネル内の車道内の風速と、風向風速計６１〜６ｎの設置位置との関係の一例を示す図である。
【００６３】
各送風機７１〜７ｎは、トンネル内部の図示しない換気塔内に設けられており、外部から新鮮空気を取り込み、取り込んだ新鮮空気をトンネル側方の複数の換気用送風口からトンネル内部に送出するためのものである。
【００６４】
各排風機８１〜８ｎは、トンネル内部の図示しない換気塔内に設けられており、トンネルの天井面に設けられた複数の換気用排風口からトンネル内部の空気を吸引し、吸引したトンネル内部の空気を外部に排出するためのものである。
【００６５】
集中排風機９は、トンネルの出口側に設けられており、排風口よりも大きい径を有する集中排風口からトンネル内の空気を吸引し、吸引したトンネル内の空気を外部に排出するためのものである。
【００６６】
火災判定部１０Ａは、火災検知器から出力された検知信号を受け取ったか否かにより、トンネル内に火災が発生したか否かを判定する機能と、当該判定の結果、トンネル内に火災が発生していると判定した場合、各監視カメラ１１〜１ｎから出力された画像に周知の画像処理を行う機能と、当該画像処理の結果、得られた画像からトンネル内で火災が発生した火災発生位置を特定する機能と、当該得られた画像に基づいて、火災発生位置からトンネルの出口まで、換言すれば下流側の車両間隔を特定する機能と、特定した火災発生位置の情報と、特定した車両間隔の情報と、火災が発生したことを示す火災発生有り情報との組を渋滞判定部１０Ｄに出力する機能と、前述した判定の結果、トンネル内で火災が発生していないと判定した場合、火災発生していないことを示す火災発生無し情報を交通流パターン作成部１０Ｊと、シミュレーション実行部１０Ｂとにそれぞれ出力する機能とを有する。
【００６７】
シミュレーション実行部１０Ｂは、火災判定部１０Ａから出力された火災発生無し情報を受け取り、火災が発生した場合におけるトンネル内部のシミュレーションを実行する機能と、当該シミュレーションの実行の結果、得られた火災発生時における風速パターンを火災パターン記憶部１０Ｃに記憶させる機能とを有する。
【００６８】
火災パターン記憶部１０Ｃには、シミュレーション実行部１０Ｂにより実行された火災発生時のシミュレーションの結果、得られた各送風機７１〜７ｎ、各排風機８１〜８ｎ、及び集中排風機９に割り当てられた風量分担、換言すれば風量パターンが記憶されている。
【００６９】
渋滞判定部１０Ｄは、火災判定部１０Ａから出力された火災発生有り情報と火災発生位置と、車両間隔の情報とを受け取る機能と、各トラフィックカウンタ３１〜３ｎから出力された車両の交通量と速度とを受け取る機能と、車両間隔の情報と火災発生位置からトンネルの出口までの間、換言すれば下流側の車両の速度が所定の速度、例えば２０ｋｍ／ｈ以下であるか否かとにより、下流側で渋滞が発生しているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、下流側で渋滞が発生していないと判定した場合、渋滞が発生していないことを示す渋滞発生無し情報と火災発生位置とを風量パターン抽出部１０Ｅに出力する機能と、前述した判定の結果、下流側で渋滞が発生していると判定した場合、渋滞が発生していることを示す渋滞発生有り情報と、火災発生位置とを風量パターン抽出部１０Ｅに出力する機能とを有する。
【００７０】
風量パターン抽出部１０Ｅは、渋滞判定部１０Ｄから出力された渋滞発生無し情報と火災発生位置とを受け取った場合、火災発生位置の風速が車両の走行方向の一定風速となる複数の風量パターンを、火災パターン記憶部１０Ｃから読み出す機能と、渋滞判定部１０Ｄから出力された渋滞発生有り情報を受け取った場合、火災パターン記憶部１０Ｃに記憶された風速パターンのうち、火災発生位置の風速がゼロ近傍となる複数の風量パターンを火災パターン記憶部１０Ｃから読み出す機能と、読み出した火災発生位置の風速がゼロ近傍となる複数の風量パターンの横流排風量が横流送風量よりも大きくなっているか否か、換言すれば、アンバランス運転を行うものであるか否かを判定する機能と、当該判定の結果、風量パターンのうち、横流排風量が横流送風量よりも大きくなっていると判定した風量パターンを抽出する機能と、抽出した風量パターンが現在の風量分担からの変更量が最小であるかを判定する機能と、当該判定の結果、抽出した風量パターンが現在の風量分担からの変更量が最小である風量パターンを新たな風量分担として設定する機能と、当該設定した風量分担を第１のフィードバック制御部１０Ｆに出力する機能と、読み出した火災発生位置の風速が車両の走行方向の一定風速となる複数の風量パターンの横流排風量が横流送風量よりも大きくなっているか否か、換言すれば、アンバランス運転を行うものであるか否かを判定する機能と、当該判定の結果、風量パターンのうち、横流排風量が横流送風量よりも大きくなっていると判定した風量パターンを抽出する機能と、抽出した風量パターンが現在の風量分担からの変更量が最小であるかを判定する機能と、当該判定の結果、抽出した風量パターンが現在の風量分担からの変更量が最小である風量パターンを新たな風量分担として設定する機能と、当該設定した風量分担を第１のフィードバック制御部１０Ｆに出力する機能とを有する。
【００７１】
第１のフィードバック制御部１０Ｆは、風速風向計６１〜６ｎから出力された風速と風向との組が火災発生位置の目標風速と目標風向となるように制御ゲインを切替えて、各送風機７１〜７ｎ、各排風機８１〜８ｎ、及び集中排風機９に対する制御信号を出力する。
【００７２】
交通量パターン記憶部１０Ｇには、各トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と検出時刻との組に対応して、大型車、小型車毎の交通量と平均速度とが記憶されている。
【００７３】
ここで、交通量とは、１時間当り、何台の車両が通過したかを意味する指標値である。
また、本明細書に記載の交通流とは、交通量（台／ｈ）と、車両走行速度（Ｋｍ／ｈ）とを包含する。
【００７４】
交通流情報記憶部１０Ｈには、各トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と、検出時刻と、車両の台数と、走行速度とが対応して記憶されている。
【００７５】
データ入力部１０Ｉは、操作者の操作により、トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と、交通パターン作成要求期間との組が入力されるものである。
【００７６】
交通流パターン作成部１０Ｊは、データ入力部１０Ｉを介して入力されたトラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と、交通パターン作成要求期間との組が入力されたか否かにより交通流パターン作成要求があるか否かを判定する機能と、当該判定の結果、トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と、交通パターン作成要求期間との組が入力されたと判定した場合、交通流情報記憶部１０Ｈに記憶された過去に計測された作成要求期間分の大型車、小型車別の台数と、速度との組をトラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報をキーとして読み出す機能と、読み出した所定の期間分の大型車、小型車別の台数と、速度との組のうち、大型車の台数と小型車の台数とを所定の時間間隔で、かつ、トラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎に集計する機能と、集計した台数を時間で除することにより、大型車、小型車別の交通量を算出する機能と、受け取った車両の速度に基づいて、所定の時間間隔で大型車、小型車別の平均速度を算出する機能と、算出した大型車、小型車別の交通量と平均速度とを各トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報に対応して、交通流パターン記憶部１０Ｇに記憶させる機能と、トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報を交通流予測部１０Ｋに出力する機能と、前述した判定の結果、トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と、交通パターン作成要求期間との組が入力されていないと判定した場合当該判定処理を引き続き実行する機能とを有する。
【００７７】
なお、本明細書に記載の交通流とは、車両の交通量（台／ｈ）と、平均速度との組を意味する。
【００７８】
なお、本実施の形態に係る交通流パターン作成部１０Ｊが交通量を集計する時間周期としては、０．５時間又は１時間とすることがより好ましい。
【００７９】
また、本実施の形態に係る交通流パターン作成部１０Ｊが大型車と小型車との平均時速を集計する時間周期としては、５分又は１０分とすることがより好ましい。
【００８０】
なお、本実施の形態に係る交通流パターン作成部１０Ｊが、集計した大型車と小型車との台数と速度とに統計処理を行う手法としては、例えば、特定日、特定曜日、又は特定時間ごとに車両の速度と台数との平均値を求める手法がある。
【００８１】
交通流予測部１０Ｋは、トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報に該当し、かつ、同一日内の大型車、小型車別の台数と速度との組を交通流情報記憶部１０Ｈから読み出す機能と、読み出した同一日内の大型車、小型車別の台数を経過時間で除することにより、同一日内におけるトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通量を算出する機能と、読み出した同一日内の大型車、小型車別の速度を台数で除することにより、同一日内におけるトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の大型車、小型車別の平均速度を算出する機能と、当該算出したトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通量、平均速度、及び検出時刻との組である交通実績パターンに類似する交通流パターン内の交通量と平均速度とをトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通流の予測値として交通流パターン記憶部１０Ｇから読み出す機能と、交通流の予測値として読み出したトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通流の予測値を風量分担設定部１０Ｌに出力する機能とを有する。
【００８２】
なお、本実施の形態では、交通流予測部１０Ｋは、トラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎に、実績パターンと類似する交通流パターンを交通流パターン記憶部１０Ｇから読み出し、読み出した交通流パターン内に含まれる検出時刻の交通量と、平均速度とを、トラフィックカウンタ３１〜３ｎの設置位置における交通量と平均速度との推定値としてもよいことは言うまでもない。
【００８３】
なお、本実施の形態では、交通流予測部１０Ｋは、トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報に該当し、かつ、同一日内の大型車、小型車別の台数と速度との組を交通流情報記憶部１０Ｈから読み出す機能と、読み出した同一日内の大型車、小型車別の台数を経過時間で除することにより、同一日内におけるトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通量を算出する機能と、読み出した同一日内の大型車、小型車別の速度を台数で除することにより、同一日内におけるトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の大型車、小型車別の平均速度を算出する機能と、当該算出したトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通量、平均速度、及び検出時刻との組である交通実績パターンに類似する交通流パターン内の交通量と平均速度とをトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通流の予測値として交通流パターン記憶部１０Ｇから読み出す機能とを有していたが、これに限らず、トンネル内の本線に外部から進入する大型車、小型車別の交通量に、各合流トンネルから進入してくる大型車、小型車別の交通量を加算し、当該総和から各分岐トンネルからトンネル外部に退出する大型車、小型車別の交通量を減ずることにより、トンネル本線内部の各ポイントを通過する大型車、小型車別の交通量を算出することにより、トラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通流の予測値を算出してもよい。
【００８４】
なお、この場合、各トラフィックカウンタ３１〜３ｎは、本線、合流部、分岐部の各トンネルの入口、出口にのみ設けるものとし、トンネル内の本線上には設けない構成とする。
【００８５】
風量分担設定部１０Ｌは、換気機毎の風量を設定する機能と、交通流予測部１０Ｋから出力されたトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通流の予測値を受け取る機能と、設定した風量分担と、平常時における風速に関する制御モデルに基づいて、トンネル内の各位置における風速の空間分布を推定する機能と、設定した風量分担と、平常時におけるＶＩ値に関する制御モデルに基づいて、トンネル内のＶＩ値の分布を推定する機能と、設定した風量分担と、平常時におけるＣＯ濃度に関する制御モデルに基づいて、トンネル内のＣＯ濃度の分布を推定する機能と、車両の速度の予測値が所定の速度以下であるか否かにより、渋滞しているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、車両の速度の予測値が所定の速度以下であると判定した場合制御モデル記憶部１０Ｍから、渋滞時における制御モデル、換言すれば、煤煙発生量及びＣＯ発生量のモデルを読み出し、平常時における風速に関する制御モデル、平常時におけるＶＩ値に関する制御モデル、及び平常時におけるＣＯ濃度に関する制御モデルを渋滞時のモデルに切り替える機能と、前述した判定の結果、車両の速度の予測値が所定の速度以下でないと判定した場合、平常時又は渋滞時における制御モデルと交通流の予測値とに基づいて算出された風量分担でトンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生しているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、トンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生していないと判定した場合、さらに許容される風速の最低値を下回っているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、風速の最低値を下回っていないと判定した場合、さらに許容されるＶＩ値の最低値を下回っているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、許容されるＶＩ値の最低値を下回っていないと判定した場合、さらに許容されるＣＯ濃度の最大値を上回っているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、許容されるＣＯ濃度の最大値を上回っていないと判定した場合、さらに許容される風速の最大値を上回っているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、許容される風速の最大値を上回っていないと判定した場合、さらに集中排風機９の前後の風速段差が許容される最大値を上回っているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、集中排風機９の前後の風速段差が許容される最大値を上回っていないと判定した場合、当該風量分担を風量分担記憶部に記憶させる機能と、前述した判定の結果、トンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生していると判定された場合、風速の最低値を下回っていると判定した場合、許容されるＶＩ値の最低値を下回っていると判定した場合、ＣＯ濃度の最大値を上回っていると判定した場合、許容される風速の最大値を上回っていると判定した場合、及び集中排風機９の前後の風速段差が許容される最大値を上回っていると判定した場合の何れかひとつの場合には、設定した風量を変更し、変更した風量を用いて、前述した各判定処理を風量分担候補が現れるまで繰り返す機能と、風量分担候補記憶部１０Ｐを参照し、参照の結果、風量分担候補があるか否かを判定する機能と、当該判定の結果、風量分担候補がないと判定した場合、制御モデルと交通流の予測値とに基づいて算出された風量分担でトンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生しているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、トンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生していないと判定した場合、さらに許容される風速の最低値を下回っているか否かを判定する機能と、当該判定の結果、風速の最低値を下回っていないと判定した場合、さらに許容されるＶＩ値の最低値を下回っているか否かを判定する機能と、、当該判定の結果、許容されるＶＩ値の最低値を下回っていないと判定した場合、さらに許容されるＣＯ濃度の最大値を上回っているか否かを判定する機能と、当該判定の結果ＣＯ濃度の最大値を上回っていないと判定した場合、当該風量分担を風量分担候補記憶部に記憶させる機能と、前述した判定の結果、トンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生していると判定した場合、風速の最低値を下回っていると判定した場合、許容されるＶＩ値の最低値を下回っていると判定した場合、及びＣＯ濃度の最大値を上回っていると判定した場合の何れかひとつの場合には、設定した風量を変更し、変更した風量を用いて、前述した各判定処理を繰り返す機能と、風量分担候補を目標値変更部１０Ｎに出力する機能とを有する。
【００８６】
制御モデル記憶部１０Ｍには、平常時及び渋滞時におけるＶＩ値に関する制御モデル、ＣＯ濃度に関する制御モデル、及び風速に関する制御モデル、換言すれば、煤煙発生量とＣＯ発生量とに関する制御モデルが記憶されている。
【００８７】
目標値変更部１０Ｎは、風量分担設定部１０Ｌから出力された各風量分担候補に対し、消費電力が全風量分担候補のうちで最低のものであるか否かを判定する機能と、当該判定の結果、消費電力が全風量分担候補のうちで最低のものであると判定した場合、現在の分量分担から風量分担候補への変動幅が所定の割合以内であるか否かを判定する機能と、当該判定の結果、現在の分量分担から風量分担候補への変動幅が所定の割合以内であると判定した場合、当該風量分担候補を、新しい風量分担として設定する機能と、前述した判定の結果、現在の分量分担から風量分担候補への変動幅が所定の割合以内でないと判定した場合、消費電力が全風量分担候補のうちで２番目であるか否かを判定する機能と、当該判定の結果、消費電力が全風量分担候補のうちで２番目であると判定した場合、風量分担候補を新たな風量分担として設定する機能と、当該風量分担によって実現するためのＶＩ値の目標値とＶＩ値の設定値とを一致させる機能と、当該風量分担によって実現するためのＣＯ濃度の最大値と、ＣＯ濃度の最大値の設定値とを一致させる機能と、当該風量分担によって実現するための風速の最低値と、風速の設定値とを一致させる機能とを有する。
【００８８】
第２のフィードバック制御部１０Ｏは、ＶＩ計４Ａ〜４Ｎから出力されるＶＩ値とＶＩ値の目標値とを一致させるため、集中排風機９よりも上流側の送風機７１〜７ｎと排風機とに同一風量ずつ変化させるための制御信号を出力する機能と、ＣＯ濃度計５Ａ〜５Ｎから出力されるＣＯ濃度と、ＣＯ濃度の設定値とを一致させるため、集中排風機９よりも上流側の送風機７１〜７ｎと排風機とに同一風量ずつ変化させるための制御信号を風機と排風機とにそれぞれ出力する機能と、集中排風機９よりもトンネル内で出口側の風速を制御するため、集中排風機９に風量変更させるための制御信号を集中排風機９に出力する機能と、風向風速計６１〜６ｎから出力される風速と風向とがトンネルの出口からトンネル内の汚染物質を外部に流出させる向きに生じている場合に、排風機の排風量の変更量を送風機７１〜７ｎの送風量の変更量よりも大きく変化させるための制御信号を排風機と送風機７１〜７ｎとにそれぞれ出力する機能と、トンネル入り口付近の風向風速計６１〜６ｎから出力される風速が許容される風速以上である場合に、風速を設定値に一致させるため、送風機７１〜７ｎの送風量の変更量を排風機の排風量の変更量よりも大きくするための制御信号を送風機７１〜７ｎと排風機とにそれぞれ出力する機能とを有する。
【００８９】
風量分担候補記憶部１０Ｐには、風量分担設定部１０Ｌによって選択された各送風機、排風機、及び集中排風機に割り当てられた風量の候補である風量分担候補が記憶されている。
【００９０】
次に、以上のように構成された換気制御システムの動作を図を用いて説明する。
【００９１】
図１０は、本実施の形態に係る換気制御システムの火災判定部１０Ａの動作を説明するためのフローチャートである。
【００９２】
＜火災判定部１０Ａの実行処理＞
始めに、火災判定部１０Ａは、火災検知器から出力された検知信号を受け取ったか否かにより、トンネル内部で火災が発生したか否かを判定する（ＳＴ１）。
【００９３】
火災判定部１０Ａは、この工程ＳＴ１で火災が発生したと判定した場合（ＳＴ１：Ｙｅｓ）、火災判定部１０Ａは、監視カメラ１１〜１ｎから出力された画像を受け取ると、当該受け取った画像に、周知の画像処理を行うことにより、火災の発生した火災発生位置と車両間隔とを特定する（ＳＴ２）。
【００９４】
一方、火災判定部１０Ａは、前述した工程ＳＴ１でトンネル内部で火災が発生していないと判定した場合（ＳＴ１：Ｎｏ）、火災発生無し情報を交通流パターン作成部１０Ｊに出力する（ＳＴ３）。
【００９５】
工程ＳＴ４では、火災判定部１０Ａは、特定した火災発生位置の情報と、火災が発生したことを示す火災発生有り情報との組を渋滞判定部１０Ｄに出力すると共に、火災発生有り情報と、特定した車両間隔の情報との組を風量パターン抽出部１０Ｅに出力する。
【００９６】
以上のような一連の処理により火災判定部１０Ａは、動作を終了する。
【００９７】
図１１は、本実施の形態に係るトンネル内換気制御システムの渋滞判定部１０Ｄの動作を説明するためのフローチャートである。
【００９８】
＜渋滞判定部１０Ｄの実行処理＞
始めに、渋滞判定部１０Ｄは、各トラフィックカウンタ３１〜３ｎから出力された車両の速度と、車両の台数とを受け取る（ＳＴ１１）。
【００９９】
続いて、渋滞判定部１０Ｄは、車両間隔と、火災災発生位置からトンネルの出口までの間、換言すれば、下流側の車両の速度が所定の速度以下であるか否かとにより、下流側に渋滞が発生しているか否かを判定する（ＳＴ１２）。
【０１００】
渋滞判定部１０Ｄは、この工程ＳＴ１２で下流側に渋滞が発生していると判定した場合（ＳＴ１２：Ｙｅｓ）、渋滞が発生していることを示す渋滞発生有り情報と、火災発生位置とを風量パターン抽出部１０Ｅに出力する（ＳＴ１３）。
【０１０１】
一方、渋滞判定部１０Ｄは、前述した工程ＳＴ１２で下流側で渋滞が発生していないと判定した場合（ＳＴ１２：Ｎｏ）、渋滞が発生していないことを示す渋滞発生無し情報と火災発生位置とを風量パターン抽出部１０Ｅに出力する（ＳＴ１４）。
【０１０２】
以上のような一連の処理により、渋滞判定部１０Ｄは、処理を終了する。
【０１０３】
図１２は、本実施の形態に係る換気制御システムの風量パターン抽出部１０Ｅの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１０４】
＜風量パターン抽出部１０Ｅの実行処理＞
始めに、風量パターン抽出部１０Ｅは、渋滞判定部１０Ｄから出力された渋滞発生有り情報を受け取ったか否かにより、下流で渋滞が発生したか否かを判定する（ＳＴ２１）。
【０１０５】
風量パターン抽出部１０Ｅは、この工程ＳＴ２１で下流で渋滞が発生したと判定した場合（ＳＴ２１：Ｙｅｓ）、火災発生位置の風速がゼロ近傍になる風量パターンを火災パターン記憶部１０Ｃから読み出す（ＳＴ２２）。
【０１０６】
次に、風量パターン抽出部１０Ｅは、読み出した風量パターンの横流排風量が横流送風量より大きいか否かを判定する（ＳＴ２３）。
【０１０７】
風量パターン抽出部１０Ｅは、この工程ＳＴ２３で風量パターンの横流排風量が横流送風量よりも大きくなっていると判定した場合（ＳＴ２３：Ｙｅｓ）、該当する風量パターンを抽出する（ＳＴ２４）。
【０１０８】
一方、風量パターン抽出部１０Ｅは、前述した工程ＳＴ２３で風量パターンの横流排風量が横流送風量よりも大きくなっていないと判定した場合（ＳＴ２３：Ｎｏ）、そのまま動作を終了する。
【０１０９】
工程ＳＴ２５では、風量パターン抽出部１０Ｅは、抽出した風量パターンが現在の風量分担からの変更量が最小であるかを判定する。
【０１１０】
風量パターン抽出部１０Ｅは、この工程ＳＴ２５で抽出した風量パターンが現在の風量分担からの変更量が最小であると判定した場合（ＳＴ２５：Ｙｅｓ）、抽出した風量パターンが現在の風量分担からの変更量が最小である風量パターンを新たな風量分担として設定する（ＳＴ２６）。
【０１１１】
次に、風量パターン抽出部１０Ｅは、設定した風量分担を第１のフィードバック制御部１０Ｆに出力する（ＳＴ２７）。
【０１１２】
一方、風量パターン抽出部１０Ｅは、前述した工程ＳＴ２１で下流で渋滞が発生していないと判定した場合（ＳＴ２１：Ｎｏ）、火災発生位置付近の風速が走行方向の一定風速となる風量パターンを火災パターン記憶部１０Ｃから読み出す（ＳＴ３２）。
【０１１３】
次に、風量パターン抽出部１０Ｅは、前述した工程ＳＴ２３と同様に、読み出した風量パターンの横流排風量が横流送風量よりも大きいか否かを判定する（ＳＴ３３）。
【０１１４】
風量パターン抽出部１０Ｅは、この工程ＳＴ３３で読み出した風量パターンの横流排風量が横流送風量よりも大きくなっていると判定した場合（ＳＴ３３：Ｙｅｓ）、該当する風量パターンを抽出する（ＳＴ３４）。
【０１１５】
一方、風量パターン抽出部１０Ｅは、前述した工程ＳＴ３３で風量パターンの横流排風量が横流送風量より大きくなっていないと判定した場合（ＳＴ３３：Ｎｏ）、そのまま動作を終了する。
【０１１６】
風量パターン抽出部１０Ｅは、その後、前述した工程ＳＴ２５に移行する。
【０１１７】
これにより、第１のフィードバック制御部１０Ｆにより、風速風向計から出力された風速と風向とが火災発生位置の目標風速と目標風向に一致するように、火災の発生位置に応じて制御ゲインを切り替えて風速が制御される。
【０１１８】
以上のような一連の処理により、風量パターン抽出部１０Ｅは、動作を終了する。
【０１１９】
図１３は、本実施の形態に係る換気制御システムの交通流パターン作成部１０Ｊの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１２０】
＜交通流パターン作成部１０Ｊの実行処理＞
始めに、交通流パターン作成部１０Ｊは、データ入力部１０Ｉを介して入力されたトラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と、交通パターン作成要求期間との組が入力されたか否かにより交通流パターン作成要求があるか否かを判定する（ＳＴ４１）。
【０１２１】
交通流パターン作成部１０Ｊは、この工程ＳＴ４１でトラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と、交通パターン作成要求期間との組が入力されたと判定した場合（ＳＴ４１：Ｙｅｓ）、交通流情報記憶部１０Ｈに記憶された過去に計測された作成要求期間分の大型車、小型車別の台数と、速度との組をトラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報をキーとして読み出す（ＳＴ４２）。
【０１２２】
次に、交通流パターン作成部１０Ｊは、読み出した所定の期間分の大型車、小型車別の台数と、速度との組のうち、大型車の台数と小型車の台数とを所定の時間間隔で、かつ、トラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎に集計する（ＳＴ４３）。
【０１２３】
次に、交通流パターン作成部１０Ｊは、集計した台数を時間で除することにより、大型車、小型車別の交通量を算出する（ＳＴ４４）。
【０１２４】
次に、交通流パターン作成部１０Ｊは、受け取った車両の速度に基づいて、所定の時間間隔で大型車、小型車別の平均速度を算出する（ＳＴ４５）。
【０１２５】
次に、交通流パターン作成部１０Ｊは、算出した大型車、小型車別の交通量と平均速度とを各トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報に対応して、交通流パターン記憶部１０Ｇに記憶させる（ＳＴ４６）。
【０１２６】
一方、交通流パターン作成部１０Ｊは、前述した工程ＳＴ４１でトラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報と、交通パターン作成要求期間との組が入力されていないと判定した場合（ＳＴ４１：Ｎｏ）、当該判定処理を引き続き実行する。
【０１２７】
以上のような一連の処理により、交通流パターン作成部１０Ｊは、処理を終了する。
【０１２８】
図１４は、本実施の形態に係る換気制御システムの交通流予測部１０Ｋの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１２９】
＜交通流予測部１０Ｋの実行処理＞
交通流予測部１０Ｋは、トラフィックカウンタ３１〜３ｎの識別情報に該当し、かつ、同一日内の大型車、小型車別の台数と速度との組を交通流情報記憶部１０Ｈから読み出す（ＳＴ５１）。
【０１３０】
次に、交通流予測部１０Ｋは、読み出した同一日内の大型車、小型車別の台数を経過時間で除することにより、同一日内におけるトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通量を算出する（ＳＴ５２）。
【０１３１】
次に、交通流予測部１０Ｋは、読み出した同一日内の大型車、小型車別の速度を台数で除することにより、同一日内におけるトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の大型車、小型車別の平均速度を算出する（ＳＴ５３）。
【０１３２】
次に、交通流予測部１０Ｋは、当該算出したトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通量、平均速度、及び検出時刻との組である交通実績パターンに類似する交通流パターン内の交通量と平均速度とをトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通流の予測値として交通流パターン記憶部１０Ｇから読み出す（ＳＴ５４）。
【０１３３】
次に、交通流予測部１０Ｋは、交通流パターンの予測値として読み出したトラフィックカウンタ３１〜３ｎ毎の交通流の予測値を風量分担設定部１０Ｌに出力する（ＳＴ５５）。
【０１３４】
以上のような一連の処理により、交通流予測部１０Ｋは、動作を終了する。
【０１３５】
図１５ないし図１７は、本実施の形態に係る換気制御システムの風量分担設定部１０Ｌの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１３６】
＜風量分担設定部１０Ｌの実行処理＞
始めに、風量分担設定部１０Ｌは、換気機毎の風量を設定する（ＳＴ６１）。
【０１３７】
次に、風量分担設定部１０Ｌは、設定した風量分担と、平常時における風速に関する制御モデルに基づいて、トンネル内の各位置における風速の空間分布を推定する（ＳＴ６２）。
【０１３８】
次に、風量分担設定部１０Ｌは、設定した風量分担と、平常時におけるＶＩ値に関する制御モデルに基づいて、トンネル内のＶＩ値の分布を推定する（ＳＴ６３）。
【０１３９】
次に、風量分担設定部１０Ｌは、設定した風量分担と、平常時におけるＣＯ濃度に関する制御モデルに基づいて、トンネル内のＣＯ濃度の分布を推定する（ＳＴ６４）。
【０１４０】
次に、風量分担設定部１０Ｌは、車両の速度の予測値が所定の速度以下であるか否かにより、渋滞しているか否かを判定する（ＳＴ６５）。
【０１４１】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ６５で車両の速度の予測値が所定の速度以下であると判定した場合（ＳＴ６５：Ｙｅｓ）、平常時における風速に関する制御モデル、平常時におけるＶＩ値に関する制御モデル、及び平常時におけるＣＯ濃度に関する制御モデル、換言すれば煤煙発生量、ＣＯ発生量のモデルを渋滞時のモデルに切り替える（ＳＴ６６）。
【０１４２】
一方、風量分担設定部１０Ｌは、前述した工程ＳＴ６５で車両の速度の予測値が所定の速度以下でないと判定した場合（ＳＴ６５：Ｎｏ）、後述する工程ＳＴ７１に移行する。
【０１４３】
工程ＳＴ７１では、風量分担設定部１０Ｌは、制御モデルと交通流の予測値とに基づいて算出された風量分担でトンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生しているか否かを判定する。
【０１４４】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７１でトンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生していないと判定した場合（ＳＴ７１：Ｎｏ）、さらに許容される風速の最低値を下回っているか否かを判定する（ＳＴ７２）。
【０１４５】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７２で風速の最低値を下回っていないと判定した場合（ＳＴ７２：Ｎｏ）、さらに許容されるＶＩ値の最低値を下回っているか否かを判定する（ＳＴ７３）。
【０１４６】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７３で許容されるＶＩ値の最低値を下回っていないと判定した場合（ＳＴ７３：Ｎｏ）、さらに許容されるＣＯ濃度の最大値を上回っているか否かを判定する（ＳＴ７４）。
【０１４７】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７４でＣＯ濃度の最大値を上回っていないと判定した場合（ＳＴ７４：Ｎｏ）、さらに許容される風速の最大値を上回っているか否かを判定する（ＳＴ７５）。
【０１４８】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７５で許容される風速の最大値を上回っていないと判定した場合（ＳＴ７５：Ｎｏ）、さらに集中排風機９の前後の風速段差が許容される最大値を上回っているか否かを判定する（ＳＴ７６）。
【０１４９】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７６で集中排風機９の前後の風速段差が許容される最大値を上回っていないと判定した場合（ＳＴ７６：Ｎｏ）、当該風量分担を風量分担記憶部に記憶させる（ＳＴ７７）。
【０１５０】
一方、風量分担設定部１０Ｌは、前述した工程ＳＴ７１でンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生していると判定された場合（ＳＴ７１：Ｙｅｓ）、前述した工程ＳＴ７２で風速の最低値を下回っていると判定した場合（ＳＴ７２：Ｙｅｓ）、前述した工程ＳＴ７３で許容されるＶＩ値の最低値を下回っていると判定した場合（ＳＴ７３：Ｙｅｓ）、前述した工程ＳＴ７４でＣＯ濃度の最大値を上回っていると判定した場合（ＳＴ７４：Ｙｅｓ）、前述した工程ＳＴ７５で許容される風速の最大値を上回っていると判定した場合（ＳＴ７５：Ｙｅｓ）、及び前述した工程ＳＴ７６で集中排風機９の前後の風速段差が許容される最大値を上回っていると判定した場合（ＳＴ７６：Ｙｅｓ）の何れかひとつの場合には、風量を変更し（ＳＴ７８）、変更した風量を用いて、前述した工程ＳＴ７１〜工程ＳＴ７６を繰り返す。
【０１５１】
次に、風量分担設定部１０Ｌは、風量分担候補記憶部を参照し、参照の結果、風量分担候補があるか否かを判定する（ＳＴ８１）。
【０１５２】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ８１で風量分担候補がないと判定した場合（ＳＴ８１：Ｎｏ）、制御モデルと交通流の予測値とに基づいて算出された風量分担でトンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生しているか否かを判定する（ＳＴ７１）。
【０１５３】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７１でトンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生していないと判定した場合（ＳＴ７１：Ｎｏ）、さらに許容される風速の最低値を下回っているか否かを判定する（ＳＴ７２）。
【０１５４】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７２で風速の最低値を下回っていないと判定した場合（ＳＴ７２：Ｎｏ）、さらに許容されるＶＩ値の最低値を下回っているか否かを判定する（ＳＴ７３）。
【０１５５】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７３で許容されるＶＩ値の最低値を下回っていないと判定した場合（ＳＴ７３：Ｎｏ）、さらに許容されるＣＯ濃度の最大値を上回っているか否かを判定する（ＳＴ７４）。
【０１５６】
風量分担設定部１０Ｌは、この工程ＳＴ７４でＣＯ濃度の最大値を上回っていないと判定した場合（ＳＴ７４：Ｎｏ）、当該風量分担を風量分担候補記憶部に記憶させる（ＳＴ８２）。
【０１５７】
一方、風量分担設定部１０Ｌは、前述したこの工程ＳＴ７１でトンネルの出口から汚染物質を排出する方向に風向が発生していると判定した場合（ＳＴ７１：Ｙｅｓ）、前述した工程ＳＴ７２で風速の最低値を下回っていると判定した場合（ＳＴ７２：Ｙｅｓ）、前述した工程ＳＴ７３で許容されるＶＩ値の最低値を下回っていると判定した場合（ＳＴ７３：Ｙｅｓ）、及び前述した工程ＳＴ７４でＣＯ濃度の最大値を上回っていると判定した場合（ＳＴ７４：Ｙｅｓ）の何れかひとつの場合には、風量を変更し（ＳＴ８３）、変更した風量を用いて、前述した工程ＳＴ７１〜工程ＳＴ７４を繰り返す。
【０１５８】
以上のような一連の処理により、風量分担設定部１０Ｌは、動作を終了する。
【０１５９】
図１８及び図１９は、本実施の形態に係る換気制御システムの目標値変更部１０Ｎの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１６０】
＜目標値変更部１０Ｎの実行処理＞
目標値変更部１０Ｎは、各風量分担候補に対し、消費電力が全風量分担候補のうちで最低のものであるか否かを判定する（ＳＴ９１）。
【０１６１】
目標値変更部１０Ｎは、この工程ＳＴ９１で消費電力が全風量分担候補のうちで最低のものであると判定した場合（ＳＴ９１：Ｙｅｓ）、現在の分量分担から風量分担候補への変動幅が所定の割合以内であるか否かを判定する（ＳＴ９２）。
【０１６２】
目標値変更部１０Ｎは、この工程ＳＴ９２で現在の分量分担から風量分担候補への変動幅が所定の割合以内であると判定した場合（ＳＴ９２：Ｙｅｓ）、当該風量分担候補を、新しい風量分担として設定する（ＳＴ９３）。
【０１６３】
一方、目標値変更部１０Ｎは、前述した工程ＳＴ９１で消費電力が風量分担候補のうちで最低のものでないと判定した場合(ＳＴ９１：Ｎｏ)、引き続き当該判定処理を続行する。
【０１６４】
一方、目標値変更部１０Ｎは、前述した工程ＳＴ９２で現在の分量分担から風量分担候補への変動幅が所定の割合以内でないと判定した場合（ＳＴ９２：Ｎｏ）、消費電力が全風量分担候補のうちで２番目であるか否かを判定する（ＳＴ９４）。
【０１６５】
目標値変更部１０Ｎは、この工程ＳＴ９４で消費電力が全風量分担候補のうちで２番目であると判定した場合、風量分担候補を新たな風量分担として設定する（ＳＴ９５）。
【０１６６】
次に、目標値変更部１０Ｎは、ＶＩ値の目標値とＶＩ値の設定値とを一致させる（ＳＴ９６）。
【０１６７】
次に、目標値変更部１０Ｎは、ＣＯ濃度の最大値と、ＣＯ濃度の最大値の設定値とを一致させる（ＳＴ９７）。
【０１６８】
次に、目標値変更部１０Ｎは、風速の最低値と、風速の設定値とを一致させる（ＳＴ９８）。
【０１６９】
以上のような一連の処理により、目標値変更部１０Ｎは、動作を終了する。
【０１７０】
これにより、第２のフィードバック制御部１０Ｏによって、ＶＩ計４１〜４ｎから出力されるＶＩ値とＶＩ値の目標値とを一致させるため、集中排風機９よりも上流側の送風機７１〜７ｎと排風機とに同一風量ずつ変化させるための制御信号を出力され、ＣＯ濃度計５１〜５ｎから出力されるＣＯ濃度と、ＣＯ濃度の設定値とを一致させるため、集中排風機９よりも上流側の送風機７１〜７ｎと排風機とに同一風量ずつ変化させるための制御信号が送風機７１〜７ｎと排風機とにそれぞれ出力され、集中排風機９よりもトンネル内で出口側の風速を制御するため、集中排風機９に風量変更させるための制御信号を集中排風機９に出力され、風向風速計６１〜６ｎから出力される風速と風向とがトンネルの出口からトンネル内の汚染物質を外部に流出させる向きに生じている場合には、排風機の排風量の変更量を送風機７１〜７ｎの送風量の変更量よりも大きく変化させるための制御信号を排風機と送風機７１〜７ｎとにそれぞれ出力され、トンネル入り口付近の風向風速計６１〜６ｎから出力される風速が許容される風速以上である場合には、風速を設定値に一致させるため、送風機７１〜７ｎの送風量の変更量を排風機の排風量の変更量よりも大きくするための制御信号を送風機７１〜７ｎと排風機とにそれぞれ出力される。
【０１７１】
上述したように、本実施の形態によれば、交通量予測部によりトンネル内の交通量が予測され、複数の風向風速計によりトンネル内の風向と風速とが検出され、複数のＶＩ計によりトンネル内のＶＩ値が検出され、複数のＣＯ濃度計によりトンネル内のＣＯの濃度が検出され、風速分担設定部により風速と、風向と、交通量とに基づいて、前記トンネル内の風速分布が推定され、ＶＩ計により検出されたＶＩ値に基づいて、トンネル内のＶＩ値が推定され、ＣＯ濃度計より検出されたＣＯ濃度に基づいて、トンネル内のＣＯ濃度が推定され、得られた風速分布に基づいて、前記トンネルの入り口又は出口から前記トンネル内の空気を排出する風向が発生しているか否かが風量分担設定部により判定され当該判定の結果、トンネルの入り口又は出口からトンネル内の空気を排出する風向が発生していない場合、トンネル内の風速が所定の風速以下となる地点があるか否かが判定され、当該判定の結果、トンネル内の風速が所定の風速以下となる地点がないと判定した場合、推定の結果、得られたＶＩ値が所定のＶＩ値以下であるか否かが風速分担設定部により判定され、当該判定の結果、ＶＩ値が所定のＶＩ値以上であると判定された場合、推定の結果、得られたＣＯ濃度が所定の濃度以上になるか否かを判定され、当該判定の結果、ＣＯ濃度が所定の濃度以下であると判定された場合に、集中排風機の周囲で発生する風速段差が所定の値以上であるか否かが判定されるので、トンネル内の煤煙濃度管理と、風速管理とを協調させることが出来る。
【０１７２】
本実施の形態によれば、横流式の送風機と排風機とをアンバランス運転を行うことにより、集中排風機がフル運転にならないように制御されるので、消費電力を抑制することが出来る。
【０１７３】
本実施の形態によれば、トンネル内の風速が１０ｋｍ／ｈに抑制されるので、自動二輪車が安全にトンネルに進入することが出来る。
【０１７４】
本実施の形態によれば、集中排風機の周囲で発生する風速段差が抑制されるので、自動二輪車の安全を確保することが出来る。
【０１７５】
本実施の形態によれば、横流式の送風機と排風機とを用いたブロック毎の風量制御が可能となり、トンネル内での平常時における換気制御ブロックと、渋滞時向けの換気制御ブロックを分割制御することが出来る。
【０１７６】
本実施の形態によれば、分岐合流トンネルプロセスに関するモデル誤差の影響を最小限に抑制することが出来る。
【０１７７】
本実施の形態によれば、横流排気フリューからの煙吸収能力を生かし、車道内の避難環境を確保することが出来る。
【０１７８】
本実施の形態によれば、平常時における換気風量分担から火災時における換気風量分担へ速やかかつ円滑に移行することが出来る。
本実施の形態によれば、請求項１に記載した発明以外に、以下に記載の５つの発明が含まれる。
（１）トンネルに設置された複数のセンサから出力された、トンネル内の空気の状態を示す指標値に基づいて、トンネル内の風向を制御するトンネル内換気制御システムであって、トンネル内の風向を検出する複数の風向検出手段と、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内の風速分布を推定する風速推定手段と、風速推定手段により推定されたトンネル内の風速分布に基づいて、トンネル内で発生した汚染物質がトンネルの出口側から流出する向きに風向が発生しているか否かを判定する風向判定手段と、風向判定手段により汚染物質がトンネルの出口側から流出する向きに風向が発生していると判定した場合、トンネル内で発生した汚染物質が前記トンネルの出口側から流出する向きに風向が発生しないように、各風向検出手段により検出されるトンネル内の風向を制御する風向制御手段とを備えたトンネル内換気制御システム。
これにより、トンネル内の風向が複数の風向検出手段により検出され、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内の風速分布が風速推定手段により推定され、風速推定手段により推定されたトンネル内の風速分布に基づいて、トンネル内で発生した汚染物質がトンネルの出口側から流出する向きに風向が発生しているか否かが風向判定手段により判定され、風向判定手段により汚染物質がトンネルの出口側から流出する向きに風向が発生していると判定した場合、トンネル内で発生した汚染物質がトンネルの出口側から流出する向きに風向が発生しないように、各風向検出手段により検出されるトンネル内の風向が風向制御手段により制御されるので、トンネル内の煤煙濃度管理と、風速管理とを協調させることが出来る。
（２）トンネルに設置された複数のセンサから出力された、トンネル内の空気の状態を示す指標値に基づいて、トンネル内の風速を制御するトンネル内換気制御システムであって、トンネル内の風速を検出する複数の風速検出手段と、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内の風速分布を推定する風速推定手段と、風速推定手段により推定された風速分布に基づいて、トンネル内の風速が許容される風速の最大値を上回っているか否かを判定する風向判定手段と、風向判定手段により前記トンネル内の風速が許容される風速の最大値を上回っていると判定した場合、トンネル内の風速が許容される風速の最大値を上回らないように、各風速検出手段により検出される前記トンネル内の風速を制御する風速制手段とを備えたトンネル内換気制御システム。
これにより、トンネル内の風速が複数の風速検出手段により検出され、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内の風速分布が風速推定手段により推定され、風速推定手段により推定された風速分布に基づいて、トンネル内の風速が許容される風速の最大値を上回っているか否かが風向判定手段により判定され、この風向判定手段によりトンネル内の風速が許容される風速の最大値を上回っていると判定した場合、トンネル内の風速が許容される風速の最大値を上回らないように、各風速検出手段により検出される前記トンネル内の風速が風速制手段により制御されるので、トンネル内の煤煙濃度管理と、風速管理とを協調させることが出来る。
（３）トンネルに設置された複数のセンサから出力された、トンネル内の空気の状態を示す指標値に基づいて、トンネル内の集中排風機の周囲の風速を制御するトンネル内換気制御システムであって、トンネル内の風速を検出する複数の風速検出手段と、トンネル内の風向を検出する複数の風向検出手段と、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内の風速分布を推定する風速推定手段と、風速推定手段により推定された風速分布内の前記集中排風機の周囲における風速段差が所定の値を上回るか否かを判定する風速段差判定手段と、トンネル内の集中排風機の周囲における風速段差が所定の値を上回らないように、各風速検出手段により検出されるトンネル内の風速と、各風向検出手段により検出されるトンネル内の風向とを制御する風速制御手段とを備えたトンネル内換気制御システム。
これにより、トンネル内の風速が複数の風速検出手段により検出され、トンネル内の風向が複数の風向検出手段により検出され、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内の風速分布が風速推定手段により推定され、風速推定手段により推定された風速分布内の集中排風機の周囲における風速段差が所定の値を上回るか否かが風速段差判定手段により判定され、トンネル内の集中排風機の周囲における風速段差が所定の値を上回らないように、各風速検出手段により検出されるトンネル内の風速と、各風向検出手段により検出されるトンネル内の風向とが風速制御手段により制御されるので、トンネル内の煤煙濃度管理と、風速管理とを協調させることが出来る。
（４）本線、分岐線、及び合流線を有し、かつ内部の空気を吸引する集中排風機を有するトンネルに設置された複数のセンサから出力された、トンネル内の空気の状態を示す指標値に基づいて、トンネル内の空気の換気量を制御するトンネル内換気制御システムであって、トンネル内の風速を検出する複数の風速検出手段と、トンネル内の風向を検出する複数の風向検出手段と、トンネル内のＶＩ値を検出する複数のＶＩ値検出手段と、トンネル内のＣＯの濃度を検出する複数のＣＯ濃度検出手段と、所定の制御モデルとに基づいて、トンネル内の風速分布を推定する風速推定手段と、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内のＶＩ値を推定するＶＩ値推定手段と、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内のＣＯ濃度を推定するＣＯ濃度推定手段と、風速推定手段による推定の結果、得られた風速分布に基づいて、トンネルの入り口又は出口からトンネル内の空気を排出する風向が発生しているか否かを判定する風向判定手段と、この風向判定手段による判定の結果、トンネルの入り口又は出口から前記トンネル内の空気を排出する風向が発生していない場合、トンネル内の風速が所定の風速以下となる地点があるか否かを判定する風速判定手段と、この風速判定手段による判定の結果、トンネル内の風速が所定の風速以下となる地点がないと判定した場合、前記ＶＩ値推定手段による推定の結果、得られたＶＩ値が所定のＶＩ値以下であるか否かを判定するＶＩ値判定手段と、このＶＩ値判定手段による判定の結果、ＶＩ値が所定のＶＩ値以上であると判定された場合、前記ＣＯ濃度推定手段による推定の結果、得られたＣＯ濃度が所定の濃度以上になるか否かを判定するＣＯ濃度判定手段と、このＣＯ濃度判定手段による判定の結果、ＣＯ濃度が所定の濃度以下であると判定された場合に、集中排風機の周囲で発生する風速段差が所定の値以上であるか否かを判定する風速段差判定手段と、前記風向判定手段によりトンネルの入り口又は出口からトンネル内の空気を排出する風向が発生してないと判定し、かつ、前記風速判定手段によりトンネル内の風速が所定の風速以下となる地点がないと判定した場合、各風速検出手段により検出された風速と、前記風向検出手段により検出された風向とを、推定された風速と風向とに一致させるように、トンネル内の風向と風速とを制御する風速制御手段と、前記ＶＩ値判定手段により所定のＶＩ値以上であると判定された場合、前記ＶＩ値推定手段により推定されたＶＩ値に一致させるように、前記ＶＩ値検出手段により検出されたＶＩ値を制御するＶＩ値制御手段と、前記ＣＯ濃度判定手段によりＣＯ濃度が所定の濃度以下であると判定された場合、前記ＣＯ濃度推定手段により推定されたＣＯ濃度に一致させるように、前記ＣＯ濃度検出手段により検出されたＣＯ濃度を制御するＣＯ濃度制御手段と、前記風速段差判定手段により風速段差が所定の値未満であると判定した場合、各風速検出手段により検出された風速と、前記風向検出手段により検出された風向とを、前記風速推定手段により推定された風速と、前記風向推定手段により推定された風向とに一致させるように制御する換気量制御手段とを備えたトンネル内換気制御システム。
これにより、トンネル内の風速が複数の風速検出手段により検出され、トンネル内の風向が複数の風向検出手段により検出され、トンネル内のＶＩ値が複数のＶＩ値検出手段により検出され、トンネル内のＣＯの濃度が複数のＣＯ濃度検出手段により検出され、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内の風速分布が風速推定手段により推定され、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内のＶＩ値がＶＩ値推定手段により推定され、所定の制御モデルに基づいて、トンネル内のＣＯ濃度がＣＯ濃度推定手段により推定される。前記風速推定手段による推定の結果、得られた風速分布に基づいて、トンネルの入り口又は出口からトンネル内の空気を排出する風向が発生しているか否かが風向判定手段により判定され、この風向判定手段による判定の結果、トンネルの入り口又は出口からトンネル内の空気を排出する風向が発生していない場合、トンネル内の風速が所定の風速以下となる地点があるか否かが風速判定手段により判定される。この風速判定手段による判定の結果、トンネル内の風速が所定の風速以下となる地点がないと判定した場合、前記ＶＩ値推定手段による推定の結果、得られたＶＩ値が所定のＶＩ値以下であるか否かがＶＩ値判定手段により判定され、このＶＩ値判定手段による判定の結果、ＶＩ値が所定のＶＩ値以上であると判定された場合、前記ＣＯ濃度推定手段による推定の結果、得られたＣＯ濃度が所定の濃度以上になるか否かがＣＯ濃度判定手段により判定され、このＣＯ濃度判定手段による判定の結果、ＣＯ濃度が所定の濃度以下であると判定された場合に、集中排風機の周囲で発生する風速段差が所定の値以上であるか否かが風速段差判定手段により判定される。そして、前記風向判定手段によりトンネルの入り口又は出口からトンネル内の空気を排出する風向が発生してないと判定し、かつ、前記風速判定手段によりトンネル内の風速が所定の風速以下となる地点がないと判定した場合、各風速検出手段により検出された風速と、前記風向検出手段により検出された風向とを、推定された風速と風向とに一致させるように、トンネル内の風向と風速とが風速制御手段により制御される。そして、前記ＶＩ値判定手段により所定のＶＩ値以上であると判定された場合、前記ＶＩ値推定手段により推定されたＶＩ値に一致させるように、前記ＶＩ値検出手段により検出されたＶＩ値がＶＩ値制御手段により制御され、前記ＣＯ濃度判定手段によりＣＯ濃度が所定の濃度以下であると判定された場合、前記ＣＯ濃度推定手段により推定されたＣＯ濃度に一致させるように、前記ＣＯ濃度検出手段により検出されたＣＯ濃度がＣＯ濃度制御手段により制御され、前記風速段差判定手段により風速段差が所定の値未満であると判定した場合、各風速検出手段により検出された風速と、前記風向検出手段により検出された風向とを、前記風速推定手段により推定された風速と、前記風向推定手段により推定された風向とに一致させるように換気量制御手段により制御される。よって、トンネル内の煤煙濃度管理と、風速管理とを協調させることが出来る。
（５）本線、分岐線、及び合流線を有するトンネルに設置された複数のセンサから出力された、前記トンネル内の空気の状態を示す指標値と、前記トンネル内の交通流とに基づいて、前記トンネル内の風速を制御するトンネル内換気制御システムであって、前記トンネル内で火災が発生したか否かを判定する火災発生判定手段と、前記火災が発生した位置を特定する火災位置特定手段と、前記火災特定位置よりも下流側で渋滞が発生したか否かを判定する渋滞判定手段と、前記渋滞判定手段により下流側で渋滞が発生していると判定した場合、前記火災位置特定手段により特定された火災発生位置の風速がゼロ近傍となるように前記火災発生位置の風速を制御する風速制御手段とを備えたトンネル内換気制御システム。
これにより、トンネル内で火災が発生したか否かが火災発生判定手段により判定され、火災が発生した位置が火災位置特定手段により特定され、火災特定位置よりも下流側で渋滞が発生したか否かが渋滞判定手段により判定され、渋滞判定手段により下流側で渋滞が発生していると判定した場合、火災位置特定手段により特定された火災発生位置の風速がゼロ近傍となるように火災発生位置の風速が風速制御手により制御されるので、トンネル内の煤煙管理と風速管理が適切に行われ、安心して避難することが出来る。
【０１７９】
なお、上記一実施の形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることの出来るプログラムとして、磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することができる。
【０１８０】
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は、何れの形態であっても良い。
【０１８１】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が本発明の実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
【０１８２】
さらに、本発明の実施の形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【０１８３】
また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から本発明の実施の形態における処理が実行される場合も本発明の実施の形態における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成で有っても良い。
【０１８４】
なお、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
【０１８５】
また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【０１８６】
なお、上記一実施の形態に記載した手法を実現するプログラムは、通信ネットワーク、例えばインターネット又はイントラネット若しくはイーサーネットを介して送信することによって提供することも出来る。
【０１８７】
この通信ネットワークを介したプログラムの提供方法としては、例えば、ＡＳＰ（Application Service Provider）によるものを包含する。
【０１８８】
また、プログラムは、上記の機能を実現するものであれば、例えば、Ｃ（登録商標）、Ｃ++（登録商標）、又はＪＡＶＡ（登録商標）等、どのようなプログラミング言語で記載されたものであっても良い。
【０１８９】
また、本発明は、上述した各機能を実現するプログラムを構成するのに必要不可欠なデータ構造、加工用プログラム、及び上記加工用プログラムが機能する各種ハードウェアを包含する。
【０１９０】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化出来る。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成出来る。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【０１９１】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、火災発生時におけるトンネル内の煤煙管理と風速管理を適切に行うことが可能なトンネル内換気制御システムを提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るトンネル内換気制御システムの構成例を示す模式図。
【図２】 本発明に係るトンネル内換気制御システムの詳細構成例を示す模式図。
【図３】 本実施の形態に係るトンネル内換気制御システムの制御対象である地下トンネルの一例を示す模式図。
【図４】 本実施の形態に係るトンネル内換気制御システムの制御対象である図３に示す地下トンネルのＡ−Ａ断面の一例を示す模式図。
【図５】 地下トンネル内の空気の流れを模式的に示す図。
【図６】 地下トンネル内部に設置されたセンサの配置の一例を示す模式図。
【図７】 地下トンネル内部に設置されたセンサの配置の一例を示す模式図。
【図８】 本実施の形態に係る地下トンネル内のＶＩ値とＶＩ計４Ａ〜４Ｎの設置位置との関係の一例を示す図。
【図９】 本実施の形態に係る地下トンネル内の車道内の風速と、風向風速計６１〜６ｎの設置位置との関係の一例を示す図。
【図１０】 本実施の形態に係る換気制御システムの火災判定部１０Ａの動作を説明するためのフローチャート。
【図１１】 本実施の形態に係るトンネル内換気制御システムの渋滞判定部１０Ｄの動作を説明するためのフローチャート。
【図１２】 本実施の形態に係る換気制御システムの風量パターン抽出部１０Ｅの動作を説明するためのフローチャート。
【図１３】 本実施の形態に係る換気制御システムの交通流パターン作成部１０Ｊの動作を説明するためのフローチャート。
【図１４】 本実施の形態に係る換気制御システムの交通流予測部１０Ｋの動作を説明するためのフローチャート。
【図１５】 本実施の形態に係る換気制御システムの風量分担設定部１０Ｌの動作を説明するためのフローチャート。
【図１６】 本実施の形態に係る換気制御システムの風量分担設定部１０Ｌの動作を説明するためのフローチャート。
【図１７】 本実施の形態に係る換気制御システムの風量分担設定部１０Ｌの動作を説明するためのフローチャート。
【図１８】 本実施の形態に係る換気制御システムの目標値変更部１０Ｎの動作を説明するためのフローチャート。
【図１９】 本実施の形態に係る換気制御システムの目標値変更部１０Ｎの動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１１〜１ｎ…監視カメラ、２１〜２ｎ…火災検知器、３１〜３ｎ…トラフィックカウンタ、４１〜４ｎ…ＶＩ計、５１〜５ｎ…ＣＯ濃度計、６１〜６ｎ…風向風速計、７１〜７ｎ…送風機、８１〜８ｎ…排風機、９…集中排風機、１０…換気制御装置、１０Ａ…火災判定部、１０Ｂ…シミュレーション実行部、１０Ｃ…火災パターン記憶部、１０Ｄ…渋滞判定部、１０Ｅ…風量パターン抽出部、１０Ｆ…第１のフィードバック制御部、１０Ｇ…交通流パターン記憶部、１０Ｈ…交通流情報記憶部、１０Ｉ…データ入力部、１０Ｊ…交通流パターン作成部、１０Ｋ…交通流予測部、１０Ｌ…風量分担設定部、１０Ｍ…制御モデル記憶部、１０Ｎ…目標値変更部、１０Ｏ…第２のフィードバック制御部、１０Ｐ…風量分担候補記憶部

Claims (1)

1. 本線、分岐線、及び合流線を有するトンネルに設置された複数のセンサから出力された、前記トンネル内の空気の状態を示す指標値と、前記トンネル内の交通流とに基づいて、前記トンネル内の風速を制御するトンネル内換気制御システムであって、
   前記トンネル内で火災が発生したか否かを判定する火災発生判定手段と、
   前記火災が発生した位置を特定する火災位置特定手段と、
   前記火災特定位置よりも下流側で渋滞が発生したか否かを判定する渋滞判定手段と、
   前記渋滞判定手段により下流側で渋滞が発生していないと判定した場合、前記火災位置特定手段により特定された火災発生位置の風速が走行方向の一定風速となるように、前記火災発生位置の風速を制御する風速制御手段と
   を備えたトンネル内換気制御システム。

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