JPH0765479B2 - Tunnel ventilation controller - Google Patents
Tunnel ventilation controllerInfo
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- JPH0765479B2 JPH0765479B2 JP18382992A JP18382992A JPH0765479B2 JP H0765479 B2 JPH0765479 B2 JP H0765479B2 JP 18382992 A JP18382992 A JP 18382992A JP 18382992 A JP18382992 A JP 18382992A JP H0765479 B2 JPH0765479 B2 JP H0765479B2
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- JP
- Japan
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- value
- wind speed
- tunnel
- fan
- detector
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、道路用トンネルなどの
トンネルの中を換気するためのトンネル換気制御装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunnel ventilation control device for ventilating a tunnel such as a road tunnel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、トンネル内を換気する方式とし
て、空気の流れの見地から（１）トンネル長手方向に送
風する縦流式、（２）トンネル内の送気用ダクトおよび
排気用ダクトによって車道を横切って送風する横流式、
（３）トンネル内の送気用ダクトから各坑口に送風する
半横流式、などに分類され、さらに換気制御方式とし
て、トンネル内の煙霧透過率（ＶＩ値）と一酸化炭素濃
度（ＣＯ値）などの換気指標を用いて、（ａ）各検出器
による実測値に基づいてトンネル内に多数設置された送
風ファンの運転台数および送風方向を決定するフィード
バック制御や（ｂ）トンネル内を通過する交通量や各種
計測値から換気状態を推定して汚染発生量を予測するフ
ィードフォワード制御などが行われている（特開昭６０
−１８１４９９号公報参照）。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for ventilating a tunnel, from the viewpoint of air flow, (1) a longitudinal flow type that blows air in the longitudinal direction of the tunnel, and (2) an air duct and an exhaust duct in the tunnel Cross-flow type that blows air across the
(3) It is classified into a semi-crossflow type in which air is blown from the air supply duct in the tunnel to each well, and as a ventilation control method, the haze transmittance (VI value) and carbon monoxide concentration (CO value) in the tunnel. Using ventilation indexes such as (a) feedback control that determines the number of blower fans installed in the tunnel and the blowing direction based on the measured values by each detector, and (b) traffic that passes through the tunnel. Feedforward control is performed to estimate the amount of pollution by estimating the ventilation state from the amount and various measured values (JP-A-60).
(See Japanese Patent Publication No. 181499).
【０００３】図５は、従来のトンネル換気制御装置の一
例を示すブロック図であり、図６はこの動作を示すフロ
ーチャートである。トンネル６０の中には、ジェットフ
ァンなどの送風ファン６１が所定間隔で複数台設置され
ており、トンネル６０の各坑口６０ａ，６０ｂ付近に
は、一酸化炭素濃度（ＣＯ値）を測定するＣＯ検出器６
２，６３、および煙霧透過率（ＶＩ値）を測定するＶＩ
検出器６４，６５がそれぞれ設けられ、トンネル６０の
中央付近に風向および風速を測定するＷ検出器６６が設
けられている。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional tunnel ventilation control device, and FIG. 6 is a flow chart showing this operation. In the tunnel 60, a plurality of blower fans 61 such as jet fans are installed at predetermined intervals, and CO detection for measuring carbon monoxide concentration (CO value) is performed near each of the wellheads 60a and 60b of the tunnel 60. Bowl 6
VI measuring 2, 63, and haze transmittance (VI value)
Detectors 64 and 65 are provided, and a W detector 66 that measures the wind direction and the wind speed is provided near the center of the tunnel 60.
【０００４】まず、ステップＳ１からスタートして、ス
テップＳ２において、ＣＯ検出器６２，６３、ＶＩ検出
器６４，６５およびＷ検出器６６からの出力は、入力処
理手段７１に入力され、フィルタリング、レベル変換、
異常値判定などの信号処理が行われ、監視装置８０へ出
力されるとともに、ファン運転モード決定手段７２に入
力される。First, starting from step S1, in step S2, the outputs from the CO detectors 62, 63, VI detectors 64, 65 and W detector 66 are input to the input processing means 71 for filtering and leveling. conversion,
Signal processing such as abnormal value determination is performed and output to the monitoring device 80 and also to the fan operation mode determination means 72.
【０００５】次に、ステップＳ３，Ｓ４において、ファ
ン運転モード決定手段７２では、入力処理手段７１から
のＣＯ値、ＶＩ値に基づいて、送風ファン６１の運転台
数および送風方向などの運転モードをたとえば数分〜数
十分の制御周期で決定する。Next, in steps S3 and S4, the fan operation mode determination means 72 determines the operation mode such as the number of operating blower fans 61 and the blowing direction based on the CO value and the VI value from the input processing means 71. It is determined in a control cycle of several minutes to several tens of minutes.
【０００６】運転モードの決定手順として、たとえば
ｉ）トンネル６０の各坑口６０ａ，６０ｂ付近の２つの
ＶＩ値を一定時間で平均処理して２つのＶＩ値を比較
し、高い値を示す坑口から低い値を示す坑口への方向を
送風方向に決定する方法や、ｉｉ）複数のＶＩ値やＣＯ
値の中から最悪値を選択して、その平均値や時間変化率
などから現在必要な換気量を決定して、その換気量に対
応する送風ファン６１の運転台数を決定する方法などが
ある。As a procedure for determining the operation mode, for example, i) two VI values in the vicinity of each wellhead 60a, 60b of the tunnel 60 are averaged for a certain period of time and the two VI values are compared, and the lowest one from the wellhole showing a high value. A method to determine the direction of air flow to the wellhead showing the value, ii) multiple VI values and CO
There is a method in which the worst value is selected from the values, the ventilation amount required at present is determined from the average value or the time change rate, and the operating number of the blower fans 61 corresponding to the ventilation amount is determined.
【０００７】次に、ステップＳ５において、所定の制御
周期毎に決定された運転モードに基づいて、ファン運転
制御手段７３が送風ファン６１の運転箇所すなわちどの
送風ファンを運転するかを選択して、ステップＳ６にお
いて、動力盤７４を介して、トンネル６０内に設置され
た送風ファン６１の送風方向や動作（運転／停止）を制
御して、坑口６０ａ側または坑口６０ｂ側へ汚染空気を
排出する。また、ファンの運転箇所の選定に際しては、
故障の送風ファンを除外したり、複数の送風ファンが同
時に起動されることがないよう制御される。Next, in step S5, the fan operation control means 73 selects an operating location of the blower fan 61, that is, which blower fan to operate, based on the operation mode determined for each predetermined control cycle. In step S6, the blowing direction and the operation (operation / stop) of the blower fan 61 installed in the tunnel 60 are controlled via the power board 74 to discharge the contaminated air to the side of the well 60a or the side of the well 60b. Also, when selecting the operating location of the fan,
Control is performed so that a defective blower fan is not excluded and that multiple blower fans are not activated at the same time.
【０００８】なお、トンネル６０内の環境が急激に悪化
して、所定の制御周期では追従できない事態に対処する
ため、入力処理手段７１から出力される各ＶＩ値や各Ｃ
Ｏ値が所定の閾値を超えた場合に、即座に送風ファンの
運転台数を増加させる割込み制御が実行される。また、
各検出器のいずれかが故障して異常値を出力するという
事態に対処するため、一定の周期で時間変動する交通量
に対応する換気量データを予めプログラム制御手段８１
に記憶しておいて、このデータに基づいてファン運転モ
ードを決定してファン運転制御手段７３に指令を出すプ
ログラム制御などが実行される。Incidentally, in order to cope with a situation where the environment inside the tunnel 60 is suddenly deteriorated and cannot be followed in a predetermined control cycle, each VI value and each C output from the input processing means 71 are dealt with.
When the O value exceeds a predetermined threshold value, interrupt control for immediately increasing the number of operating blower fans is executed. Also,
In order to cope with the situation where any one of the detectors fails and outputs an abnormal value, the program control means 81 previously stores the ventilation volume data corresponding to the traffic volume that fluctuates with a certain period.
The fan control mode is determined based on this data and a program control for issuing a command to the fan control means 73 is executed.
【０００９】このように所定の制御周期毎に上述の換気
制御が実行されることによって、トンネル内のＣＯ値、
ＶＩ値が一定範囲内に収まるよう換気される。By thus performing the above-mentioned ventilation control every predetermined control cycle, the CO value in the tunnel,
Ventilation is performed so that the VI value falls within a certain range.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トンネル換気制御装置では、ｉ）トンネル内を通行する
車両のピストン効果によって、車両の走行方向に発生す
る交通換気力と、ｉｉ）トンネルの各坑口付近での気象
条件の相違に起因する自然風による自然換気力、との合
成換気力の方向に対して、送風ファンによる強制換気力
の方向が逆になって制御されることがあり、合成換気力
の方向に対して順方向に強制換気を行って同程度の換気
能力を達成する場合と比べて、逆方向に強制換気を行う
場合には必然的に送風ファンの運転台数が多くなり、し
たがって電力消費量が格段に多くなり、全体として不経
済な換気制御が行われるという課題がある。たとえば自
然風が２．５ｍ／ｓの状態において、５ｍ／ｓというト
ンネル内換気風を得ようとするとき、自然風の方向と同
じ方向に強制換気を行った場合と、逆方向に強制換気を
行い、自然風とは逆方向に５ｍ／ｓの換気風を得た場合
とでは理論計算によればトンネルの大きさにかかわら
ず、同方向、逆方向それぞれに必要な電力量の比は、自
然風と同じ方向の場合を１とすると、逆方向の場合はお
よそ１．７となる。However, in the conventional tunnel ventilation control device, i) the traffic ventilation force generated in the traveling direction of the vehicle due to the piston effect of the vehicle passing through the tunnel, and ii) each tunnel entrance. The direction of the forced ventilation force by the blower fan may be reversed to the direction of the synthetic ventilation force with the natural ventilation force due to the natural wind due to the difference in the meteorological conditions in the vicinity, and the synthetic ventilation may be controlled. Compared to the case where forced ventilation is performed in the forward direction with respect to the direction of force to achieve the same ventilation capacity, the number of blower fans inevitably increases when forced ventilation is performed in the reverse direction. There is a problem that power consumption is remarkably increased and uneconomical ventilation control is performed as a whole. For example, when trying to obtain a ventilation air in a tunnel of 5 m / s in a state where the natural wind is 2.5 m / s, the forced ventilation is performed in the same direction as the natural wind and in the opposite direction. According to theoretical calculation, when the ventilation wind of 5 m / s is obtained in the opposite direction to the natural wind, the ratio of the amount of power required in the same direction and the opposite direction is When the case of the same direction as the wind is 1, the case of the opposite direction is about 1.7.
【００１１】たとえば、送風ファンとして５０ｋｗのジ
ェットファンを１０台設置し、全台運転にして１日に１
０時間ファンの運転があるトンネルの１ケ月の電力コス
トを概算してみると、電力単価２０円／ｋｗｈと仮定し
て、５０ｋｗ×１０台×１０時間×３０日×２０円／ｋ
ｗｈ＝３００万円となる。For example, 10 jet fans each having a capacity of 50 kW are installed as blowers, and all the fans are operated once a day.
Approximately one month's electricity cost of a tunnel with 0 hour fan operation, assuming that the electricity unit price is 20 yen / kwh, 50kw x 10 units x 10 hours x 30 days x 20 yen / k
wh = 3 million yen.
【００１２】このようなトンネルにおいて、上述の１：
１．７という消費電力量の差は、年間にして、３００万
円／月×１．０／１．７×１２ケ月＝２，１２０万円と
いう高額なランニングコストとなる。In such a tunnel, the above-mentioned 1:
The power consumption difference of 1.7 results in a high running cost of 3 million yen / month × 1.0 / 1.7 × 12 months = 21.2 million yen in a year.
【００１３】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、電力消費が無い自然換気力および交通換気力の合
成換気力を利用して、トンネル内の換気を経済的に行う
とともに、環境悪化が予測される場合に迅速な換気を行
うことができるトンネル換気制御装置を提供することで
ある。In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to economically ventilate a tunnel by utilizing the combined ventilation of natural ventilation and traffic ventilation without power consumption, and to deteriorate the environment. It is an object of the present invention to provide a tunnel ventilation control device capable of performing rapid ventilation when the situation is predicted.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、トンネル内に
設置された煙霧濃度検出器（ＶＩ検出器）、有毒汚染ガ
ス濃度検出器および風向風速検出器（Ｗ検出器）と、前
記トンネル内に複数台設置された送風ファンと、各検出
器からの出力を信号処理する入力処理手段と、前記入力
処理手段からの出力に基づいて、前記送風ファンの運転
台数および送風方向を決定するファン運転モード決定手
段と、前記ファン運転モード決定手段からの出力に基づ
いて、前記送風ファンの運転を制御するファン運転制御
手段とを備えたトンネル換気制御装置において、前記送
風ファンの運転台数、性能パラメータおよび前記トンネ
ルの形状パラメータから基準風速値を演算する基準風速
演算手段と、前記基準風速値と前記風向風速検出器から
得られた風速実測値とを比較して、前記基準風速値より
前記風速実測値の方が小さい場合に、前記送風ファンの
送風方向を反転するように前記ファン運転制御手段に指
令する送風方向判定手段と、前記送風ファンの送風方向
を反転したときの前記トンネル内に滞留する空気の最大
滞留時間を算出し、前記風速実測値および前記煙霧濃度
検出器から得られた煙霧透過率実測値に基づいて、予想
される煙霧透過率の最小値を求め、所定の第１基準値と
比較して、前記最小値が第１基準値以下となる場合に、
送風方向の反転を禁止するように前記ファン運転制御手
段に指令する送風方向反転許可手段とを備えたことを特
徴とするトンネル換気制御装置である。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a fume concentration detector (VI detector), a poisonous pollutant gas concentration detector and a wind direction wind speed detector (W detector) installed in a tunnel, and the inside of the tunnel. A plurality of blower fans, input processing means for signal-processing the output from each detector, and fan operation for determining the number of blower fans to be operated and the blowing direction based on the output from the input processing means. In a tunnel ventilation control device including a mode determination means and a fan operation control means for controlling the operation of the blower fan based on the output from the fan operation mode determination means, the number of operating blower fans, a performance parameter, and Reference wind speed calculation means for calculating a reference wind speed value from the tunnel shape parameter, and actual wind speed measurement obtained from the reference wind speed value and the wind direction wind speed detector. When the measured wind speed value is smaller than the reference wind speed value, the blowing direction determination means for instructing the fan operation control means to reverse the blowing direction of the blowing fan, and the blowing fan. Calculate the maximum residence time of the air that stays in the tunnel when the blowing direction is reversed, and based on the measured wind speed and the measured haze transmittance obtained from the haze concentration detector, the expected haze When the minimum value of the transmittance is obtained and compared with a predetermined first reference value, and when the minimum value is equal to or less than the first reference value,
A tunnel ventilation control device, comprising: a fan direction reversal permission unit that instructs the fan operation control unit to prohibit reversal of the air blow direction.
【００１５】また本発明は、前記送風方向反転許可手段
が、前記最大滞留時間、前記風速実測値および前記汚染
ガス濃度検出器から得られた汚染ガス濃度実測値に基づ
いて、予想される汚染ガス濃度の最大値を求め、所定の
第２基準値と比較して、前記最大値が第２基準値以上と
なる場合に、送風方向の反転を禁止するように前記ファ
ン運転制御手段に指令することを特徴とする。Further, according to the present invention, the ventilation direction reversal permission means predicts the polluted gas based on the maximum residence time, the measured wind speed value, and the polluted gas concentration measured value obtained from the polluted gas concentration detector. Obtaining the maximum value of the density, comparing it with a predetermined second reference value, and instructing the fan operation control means to prohibit reversal of the blowing direction when the maximum value is equal to or more than the second reference value. Is characterized by.
【００１６】[0016]
【作用】本発明に従えば、送風ファンの運転台数、性能
パラメータおよびトンネルの形状パラメータから、強制
換気力だけの換気能力に基づく基準風速値が求まり、こ
の基準風速値と風向風速検出器から得られた風速実測値
とを比較して、基準風速値より風速実測値の方が小さい
場合に送風ファンの送風方向を反転させることによっ
て、合成換気力の方向に対して順方向に強制換気力が働
くため、所定の換気能力を達成するために必要な送風フ
ァン運転台数を減らすことができる。According to the present invention, the reference wind speed value based on the ventilation capacity of only the forced ventilation force can be obtained from the operating number of blower fans, the performance parameter and the tunnel shape parameter, and obtained from this reference wind speed value and the wind direction wind speed detector. By comparing the measured wind speed value with the measured wind speed value and reversing the blowing direction of the blower fan when the measured wind speed value is smaller than the reference wind speed value, the forced ventilation force is forward in the direction of the combined ventilation force. Since it works, it is possible to reduce the number of blower fans that are required to achieve a predetermined ventilation capacity.
【００１７】また、送風方向を反転したときのトンネル
内に滞留する空気の最大滞留時間を算出して、風速実測
値および煙霧透過率実測値に基づいて、予想される煙霧
透過率の最小値を求め、所定の第１基準値と比較して、
該最小値が第１基準値以下となる場合に、送風方向の反
転を禁止するようにファン運転制御手段に指令する送風
方向反転許可手段を備えることによって、送風方向の反
転による一時的な煙霧濃度の上昇を未然に防止すること
ができる。Further, the maximum residence time of the air staying in the tunnel when the blowing direction is reversed is calculated, and the minimum expected haze transmittance is calculated based on the measured wind speed and the measured haze transmittance. Obtained, compared with the predetermined first reference value,
When the minimum value is less than or equal to the first reference value, the fan operation control unit is instructed to instruct the fan operation control unit to prohibit the reversal of the air flow direction by providing the air flow direction reversal permission unit, so that the temporary fume concentration by the reversal of the air flow direction Can be prevented from rising.
【００１８】さらに、汚染ガス濃度実測値に基づいて、
予想される汚染ガス濃度の最大値を求め、所定の第２基
準値と比較して、該最大値が第２基準値以上となる場合
に送風方向の反転を禁止するようにファン運転制御手段
に指令することによって、送風方向反転による一時的な
汚染ガス濃度の上昇を未然に防止することができる。Further, based on the measured value of the pollutant gas concentration,
A fan operation control means is provided to obtain the maximum expected pollutant gas concentration, compare it with a predetermined second reference value, and prohibit reversal of the air flow direction when the maximum value is greater than or equal to the second reference value. By issuing the command, it is possible to prevent a temporary increase in the concentration of pollutant gas due to the reversal of the air flow direction.
【００１９】[0019]
【実施例】図１は、本発明の一実施例であるトンネル換
気制御装置を示すブロック図であり、図２は、この動作
を示すフローチャートである。トンネル１０内には、ジ
ェットファンなどの送風ファン１１が所定間隔で複数台
設置されており、トンネル１０の各坑口１０ａ，１０ｂ
付近には、有毒汚染ガス濃度検出器として、一酸化炭素
濃度（ＣＯ値）を測定するＣＯ検出器１２，１３、およ
び煙霧濃度検出器として煙霧透過率（ＶＩ値）を測定す
るＶＩ検出器１４，１５がそれぞれ設けられ、送風ファ
ン１１からの送風圧力変動が少ない場所、たとえばトン
ネル１０の中央付近に風向および風速を測定するＷ検出
器１６が設けられている。なお、ＶＩ検出器１４，１５
は、一定距離離して設けられた投光部と受光部とで構成
されており、両者間の空気中に浮遊する物体（煙霧）に
よる光の吸収、散乱によって生ずる光の透過率の変化を
測定するものが一般に用いられているが、本発明はこれ
に限定されるものではない。また、Ｗ検出器１６とし
て、プロペラと回転速度計とを組合わせたものや、超音
波のドップラ現象を用いたものが一般に用いられている
が、その他の風向風速計でも構わない。また、汚染の判
定指標として、ＣＯ値を用いる例を以下説明するが、酸
化窒素ＮＯxやその他の汚染ガスの濃度を用いても構わ
ない。1 is a block diagram showing a tunnel ventilation control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flow chart showing this operation. A plurality of blower fans 11 such as jet fans are installed in the tunnel 10 at predetermined intervals, and each wellhead 10a, 10b of the tunnel 10 is installed.
In the vicinity, CO detectors 12 and 13 that measure carbon monoxide concentration (CO value) as a poisonous pollutant gas concentration detector, and a VI detector 14 that measures fume transmittance (VI value) as a fume concentration detector. , 15 are respectively provided, and a W detector 16 for measuring the wind direction and the wind speed is provided in a place where the blow pressure from the blower fan 11 is small, for example, near the center of the tunnel 10. The VI detectors 14 and 15
Is composed of a light emitting unit and a light receiving unit that are separated by a certain distance, and measures the change in light transmittance caused by the absorption and scattering of light by an object (fume) floating in the air between them. However, the present invention is not limited to this. Further, as the W detector 16, a combination of a propeller and a tachometer, or a combination of ultrasonic Doppler phenomenon is generally used, but other anemometers may be used. Although an example of using a CO value as a contamination determination index will be described below, the concentrations of nitric oxide NO x and other polluting gases may be used.
【００２０】以下、本実施例の構成およびその動作につ
いて、図２を参照しながら説明する。まず、ステップａ
１からスタートして、ステップａ２において、ＣＯ検出
器１２，１３、ＶＩ検出器１４，１５およびＷ検出器１
６からの出力は、入力処理手段２１に入力され、フィル
タリング、レベル変換、異常値判定などの信号処理が行
われ、トンネル付近の運転室や遠隔運転室に設けられた
監視装置３０に出力されるとともに、ファン運転モード
決定手段２２に入力される。The configuration and operation of this embodiment will be described below with reference to FIG. First, step a
Starting from 1, in step a2, CO detectors 12, 13, VI detectors 14, 15 and W detector 1
The output from 6 is input to the input processing means 21, subjected to signal processing such as filtering, level conversion, and abnormal value determination, and output to the monitoring device 30 provided in the driver's cab near the tunnel or in the remote driver's cab. At the same time, it is input to the fan operation mode determination means 22.
【００２１】次に、ステップａ３，ａ４において、ファ
ン運転モード決定手段２２では、入力処理手段２１から
のＣＯ値、ＶＩ値に基づいて、送風ファン１１の運転台
数および送風方向などの運転モードを、たとえば数分〜
数十分の制御周期で決定する。運転モードの決定手順と
して、たとえばｉ）トンネル１０の各坑口１０ａ，１０
ｂ付近の２つのＶＩ値を一定時間で平均処理して２つの
ＶＩ値を比較し、高い値を示す坑口から低い値を示す坑
口への方向を送風方向に決定する方法や、ｉｉ）複数箇
所に設けられた検出器からのＶＩ値やＣＯ値の中から最
悪値を選択して、その平均値や時間変化率などから現在
必要な換気量を決定して、その換気量に対応する送風フ
ァンの運転台数を決定する方法などがある。Next, at steps a3 and a4, the fan operation mode determining means 22 determines the operation mode such as the number of operating fan 11 and the air blowing direction based on the CO value and VI value from the input processing means 21. For example, a few minutes
Decide in a control cycle of several tens of minutes. As a procedure for determining the operation mode, for example, i) each wellhead 10a, 10 of the tunnel 10
A method of averaging two VI values in the vicinity of b for a certain period of time and comparing the two VI values, and determining the direction from the well mouth showing a high value to the well mouth showing a low value as the ventilation direction, or ii) multiple points The worst value is selected from the VI value and CO value from the detector provided in the, and the ventilation amount required at present is determined from the average value and the time change rate, and the ventilation fan corresponding to the ventilation amount. There is a method of determining the number of operating vehicles.
【００２２】次に、ステップａ５において、ファン運転
制御手段２３から出力される送風ファン１１の運転台数
や予め記憶された送風ファン１１の性能パラメータおよ
びトンネル１０の形状パラメータから、基準風速演算手
段２５が、自然換気力および交通換気力の要因を排除し
た強制換気力だけの換気能力に基づく基準風速値を演算
する。基準風速値を求める演算の一例として、１台の送
風ファン１１の吐出風速（ｍ／ｓｅｃ）をＶj、吐出面
積（ｍ2）をＡj、運転台数（台）をＮとして、トンネル
１０の断面積（ｍ2）をＡr、壁面抵抗係数をλ、入口損
失係数をζe、延長（ｍ）をＬ、代表寸法（ｍ）をＤと
おくと、基準風速値Ｗref（ｍ／ｓｅｃ）は、Next, in step a5, the reference wind speed calculating means 25 determines from the operating number of the blower fans 11 output from the fan operation control means 23, the performance parameters of the blower fans 11 and the shape parameters of the tunnel 10 which are stored in advance. Calculates the reference wind speed value based on the ventilation capacity of only the forced ventilation, excluding the factors of natural ventilation and traffic ventilation. An example of calculation for obtaining the reference wind velocity value, as the discharge air velocity (m / sec) the V j of one of the blower fan 11, the discharge area a (m 2) A j, the number of operating units (the base) N, tunnel 10 If the cross-sectional area (m 2 ) is A r , the wall resistance coefficient is λ, the inlet loss coefficient is ζ e , the extension (m) is L, and the representative dimension (m) is D, the reference wind velocity value W ref (m / sec ) Is
【００２３】[0023]
【数１】 [Equation 1]
【００２４】という理論式に個々の具体的数値を代入す
ることによって求めることができる。ここでＤとは断面
積Ａrをトンネル断面の周長で除算して４倍した値であ
る。It can be obtained by substituting each specific numerical value into the theoretical expression. Here, D is a value obtained by dividing the sectional area A r by the perimeter of the tunnel section and multiplying by 4.
【００２５】また、数１の理論式は、送風ファン１１の
運転台数Ｎを変数とする関数であるため、図３に示すよ
うに、横軸に送風ファンの運転台数Ｎをとり、縦軸に基
準風速値Ｗrefをとって、数１を予めグラフ化またはテ
ーブル化して記憶しておくことにより、演算時間の短縮
化を図ることが可能である。また、予め交通量のない無
風時に計測した値を用いてもよい。Further, since the theoretical formula of the equation 1 is a function in which the operating number N of the blower fans 11 is a variable, as shown in FIG. 3, the operating number N of the blower fans is plotted on the horizontal axis and the vertical axis is plotted on the vertical axis. The calculation time can be shortened by taking the reference wind speed value W ref and storing the equation 1 in the form of a graph or a table in advance. Alternatively, a value measured in advance when there is no traffic and no wind may be used.
【００２６】次に、ステップａ６において、送風方向反
転許可手段４０のＴ演算部４１が、Ｗ検出器１６から得
られた風速実測値Ｗxやトンネル１０の形状パラメータ
などから、トンネル１０内に滞留する空気の最大滞留時
間Ｔを算出する。Next, in step a6, the T calculation unit 41 of the blowing direction reversal permission means 40 stays in the tunnel 10 from the measured wind speed W x obtained from the W detector 16 and the shape parameter of the tunnel 10. The maximum residence time T of the air to be used is calculated.
【００２７】最大滞留時間Ｔを求める算出方法の一例と
して、トンネル１０の延長（ｍ）をＬ、現在の風速実測
値（ｍ／ｓｅｃ）をＷx、補正係数をβとおくと、最大
滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）は、As an example of the calculation method for obtaining the maximum residence time T, assuming that the extension (m) of the tunnel 10 is L, the current wind speed measured value (m / sec) is W x , and the correction coefficient is β, the maximum residence time is T (sec) is
【００２８】[0028]
【数２】 [Equation 2]
【００２９】という近似式に代入することによって求め
ることができる。なお、補正係数βは、トンネル１０の
延長により変化し、たとえば１０００ｍ級のトンネルの
場合は約１．２程度の値となるが、実際にはシミュレー
ションや現地試運転などで求めたり、通常運転の経験値
を用いても構わない。It can be obtained by substituting into the approximate expression The correction coefficient β changes due to the extension of the tunnel 10, and is a value of about 1.2 in the case of a tunnel of 1000 m class, for example, but it is actually obtained by simulation or field trial operation, or experience of normal operation. You may use the value.
【００３０】さらに、最大滞留時間Ｔを求める算出方法
の他の例として、グラフを用いる方法がある。図４は、
トンネル１０内の空気移動量、風速およびファン運転台
数の時間変化を示すグラフである。まず、初期段階の時
刻ｔ０からｔ２において、送風ファン１１が一定の台数
で運転して、一定の風速で坑口１０ｂから坑口１０ａへ
向かって換気が行われており、時刻ｔ２で送風方向が反
転した場合、時刻ｔ３において、トンネル１０内に風速
が一旦０（ｍ／ｓｅｃ）になって、それ以降逆方向に送
風され、時刻ｔ４以降は風速が安定する。このとき、時
刻ｔ１における坑口１０ｂの空気は、一定の風速で坑口
１０ａに向かって移動しているが、時刻ｔ２での送風方
向反転によって次第に減速して、時刻ｔ３で坑口１０ａ
付近に停留した後、再び坑口１０ｂ付近へ向かって戻る
ことになり、長時間にわたってトンネル１０の外へ排出
されないことになる。したがって、時刻ｔ１から時刻ｔ
４までが最大滞留時間Ｔとして求めることができる。Further, as another example of the calculation method for obtaining the maximum residence time T, there is a method using a graph. Figure 4
5 is a graph showing changes over time in the amount of air movement in the tunnel 10, the wind speed, and the number of operating fans. First, from the time t0 to t2 in the initial stage, the blower fans 11 are operated with a constant number of fans, ventilation is performed from the wellhead 10b to the wellhead 10a at a constant wind speed, and the blowing direction is reversed at the time t2. In this case, at time t3, the wind speed once becomes 0 (m / sec) in the tunnel 10, and then the air is blown in the opposite direction, and after time t4, the wind speed stabilizes. At this time, the air in the wellhead 10b at time t1 is moving toward the wellhead 10a at a constant wind speed, but is gradually decelerated due to the reversal of the blowing direction at time t2, and at time t3 the wellhead 10a.
After staying in the vicinity, it will return to the vicinity of the wellhead 10b again and will not be discharged to the outside of the tunnel 10 for a long time. Therefore, from time t1 to time t
Up to 4 can be obtained as the maximum residence time T.
【００３１】次に、ステップａ７において、送風方向反
転許可手段４０のτ演算部４２が、Ｗ検出器１６から得
られた風速実測値ＷｘおよびＶＩ検出器１４，１５から
得られたＶＩ値に基づいて、空気の滞留によって予想さ
れる煙霧透過率の最小値τを算出する。以下、煙霧透過
率の最小値τを求める算出方法の一例を説明する。ＶＩ
検出器１４，１５の投光部と受光部との距離（ｍ）を
ｄ、煙霧光学濃度（１／ｍ）をＫとおくと、煙霧透過率
τ（％）は、Next, in step a7, the τ calculation unit 42 of the blowing direction reversal permission means 40 is based on the measured wind speed value Wx obtained from the W detector 16 and the VI value obtained from the VI detectors 14 and 15. Then, the minimum value τ of the haze transmittance expected due to the retention of air is calculated. Hereinafter, an example of a calculation method for obtaining the minimum value τ of the haze transmittance will be described. VI
Assuming that the distance (m) between the light projecting portion and the light receiving portion of the detectors 14 and 15 is d and the smoke optical density (1 / m) is K, the smoke transmittance τ (%) is
【００３２】[0032]
【数３】 [Equation 3]
【００３３】で表される。そして、トンネルの延長
（ｍ）をＬ、風速（ｍ）をＷxとして、風下側坑口付近
のＶＩ値をτ0、そのときの煙霧光学濃度Ｋ0とおくと、It is represented by When the tunnel extension (m) is L, the wind speed (m) is W x , the VI value near the leeward side pit is τ 0 , and the fume optical density K 0 at that time is:
【００３４】[0034]
【数４】 [Equation 4]
【００３５】が成り立つ。ここで、トンネル１０内の単
位長さ当り１秒間に発生する煙霧発生量をＢとおくと、The following holds. Here, if the amount of fumes generated per unit length in the tunnel 10 per second is B,
【００３６】[0036]
【数５】 [Equation 5]
【００３７】が成り立ち、すなわち煙霧光学濃度Ｋ
0は、煙霧発生量Ｂと検出空間が煙霧に曝される時間に
よって決定される。Holds, that is, the optical density of smoke K
0 is determined by the amount of haze generation B and the time during which the detection space is exposed to haze.
【００３８】次に、煙霧発生量Ｂは現状のＶＩ値（＝τ
0）が判明すれば、Next, the fume generation amount B is the current VI value (= τ
If 0 ) is found,
【００３９】[0039]
【数６】 [Equation 6]
【００４０】で求まる。そこで、最大滞留時間Ｔを用い
ると、検出空間の煙霧濃度ＫおよびＶＩ値τは、（３）
式と（６）式より、It can be obtained by Therefore, if the maximum residence time T is used, the fume concentration K and the VI value τ in the detection space are (3)
From equation and equation (6),
【００４１】[0041]
【数７】 [Equation 7]
【００４２】となって、予想される煙霧透過率の最小値
τを求めることができる。Then, the minimum value τ of the expected haze transmittance can be obtained.
【００４３】次に、ステップａ８において、送風方向反
転許可手段４０のＫco演算部４３が、Ｗ検出器１６から
得られた風速実測値ＷxおよびＣＯ検出器１２，１３か
ら得られたＣＯ値に基づいて、空気の滞留によって予想
されるＣＯ値の最大値Ｋcoを算出する。Next, in step a8, the K co calculation unit 43 of the blowing direction reversal permission means 40 causes the measured wind speed value W x obtained from the W detector 16 and the CO value obtained from the CO detectors 12 and 13. Based on the above, the maximum value K co of the CO value expected due to the retention of air is calculated.
【００４４】ＣＯ値の最大値Ｋcoを求める算出手段の一
例として、トンネルの延長（ｍ）をＬ、風速実測値をＷ
x、最大滞留時間をＴ、現在のＣＯ値をＫcoxとし、As an example of the calculation means for obtaining the maximum CO value K co , the length (m) of the tunnel is L and the measured wind speed is W.
x , the maximum residence time is T, and the current CO value is K cox ,
【００４５】[0045]
【数８】 [Equation 8]
【００４６】が成り立つ。Holds.
【００４７】次に、ステップａ９において、Ｋcoref部
４６で予め定められた基準値Ｋcorefと（９）式で求ま
ったＣＯ値の最大値Ｋcoと比較して、最大値Ｋcoが基準
値Ｋcoref以上となる場合に、送風方向の反転を禁止す
るようにファン運転制御手段２３に指令して、ステップ
ａ１２へ移行する。最大値Ｋcoが基準値Ｋcorefより小
さい場合はステップａ１０に移行して、τref部４５で
予め定められた基準値τrefと（８）式で求めた煙霧透
過率の最小値τと比較して、最小値τが基準値τref以
下となる場合に、送風方向の反転を禁止するようにファ
ン運転制御手段２３に指令して、ステップａ１２へ移行
する。最小値τが基準値τrefより大きい場合は、ステ
ップａ１１に移行する。Next, in step a9, the reference value K coref determined in advance by the K coref section 46 is compared with the maximum value K co of the CO value obtained by the equation (9), and the maximum value K co is determined as the reference value. When it is equal to or more than K coref , the fan operation control means 23 is instructed to prohibit the reversal of the blowing direction, and the process proceeds to step a12. If the maximum value K co is smaller than the reference value K coref, the process proceeds to step a10 to compare the reference value τ ref predetermined by the τ ref unit 45 with the minimum value τ of the haze transmittance obtained by the equation (8). Then, when the minimum value τ becomes equal to or less than the reference value τ ref , the fan operation control unit 23 is instructed to prohibit the reversal of the air blowing direction, and the process proceeds to step a12. When the minimum value τ is larger than the reference value τ ref , the process proceeds to step a11.
【００４８】次に、ステップａ１１において、送風方向
判定手段が、基準風速値ＷrefとＷ検出器１６で測定さ
れた風速実測値Ｗxとを比較して、ｉ）基準風速値Ｗref
より風速実測値Ｗxの方が大きいまたは等しい場合、ス
テップａ１２に移って、交通換気力と自然換気力との合
成換気力の方向と現在の強制換気力の方向とが一致して
いると判断して、現在の送風方向を維持するようにファ
ン運転制御手段２３に指令して送風ファンの運転箇所を
適宜選択する。一方、ｉｉ）基準風速値Ｗrefより風速
実測値Ｗxの方が小さい場合、ステップａ１３に移っ
て、合成換気力の方向と強制換気力の方向とが逆である
と判断して、現在の送風方向を反転するようにファン運
転制御手段２３に指令して送風ファンの運転箇所を適宜
選択する。Next, in step a11, the air flow direction determination means compares the reference wind speed value W ref with the measured wind speed value W x measured by the W detector 16, and i) the reference wind speed value W ref
If the measured wind speed value W x is larger or equal, the process proceeds to step a12, and it is determined that the direction of the combined ventilation force of the traffic ventilation force and the natural ventilation force and the current direction of the forced ventilation force match. Then, the fan operation control means 23 is instructed to maintain the current air blowing direction, and the operating location of the air blowing fan is appropriately selected. On the other hand, ii) when the measured wind speed value W x is smaller than the reference wind speed value W ref , the process proceeds to step a13, where it is determined that the direction of the combined ventilation force and the direction of the forced ventilation force are opposite to each other, and The fan operation control means 23 is instructed to reverse the blowing direction, and the operating location of the blowing fan is appropriately selected.
【００４９】このような判断手順について、図３を参照
しながら説明すると、現在の送風ファン１１の運転台数
がＮａであると仮定して、ｉ）風速実測値がＷａである
場合は、Ｎ＝Ｎａのときの基準風速値Ｗrefより大きい
ため、強制換気力に対して合成換気力が順方向に作用し
いると判断し、一方、ｉｉ）風速実測値がＷｂである場
合は、Ｎ＝Ｎａのときの基準風速値Ｗrefより小さいた
め、強制換気力に対して合成換気力が逆方向に作用して
いると判断することになる。The determination procedure will be described with reference to FIG. 3. Assuming that the number of blower fans 11 currently in operation is Na, i) when the measured wind speed is Wa, N = Since it is larger than the reference wind speed value W ref for Na, it is determined that the combined ventilation force is acting in the forward direction with respect to the forced ventilation force. On the other hand, ii) when the measured wind speed value is Wb, N = Na Since it is smaller than the reference wind speed value W ref at that time, it is determined that the combined ventilation force acts in the opposite direction to the forced ventilation force.
【００５０】次に、ステップａ１４において、上述のよ
うに決定された運転モードに基づいて、ファン運転制御
手段２３が、動力盤２４を介してトンネル１０内に設置
された送風ファン１１の送風方向や動作を制御して、坑
口１０ａ側または坑口１０ｂ側へ汚染空気を排出する。Next, at step a14, the fan operation control means 23 determines the blowing direction of the blowing fan 11 installed in the tunnel 10 via the power panel 24 based on the operation mode determined as described above. By controlling the operation, the contaminated air is discharged to the wellhead 10a side or the wellhead 10b side.
【００５１】このように所定の制御周期毎に上述の換気
動作が実行されることによって、電力消費が無い合成換
気力を巧みに利用して、トンネル１０内の煙霧濃度や汚
染ガス濃度が一定範囲内に収まるよう経済的にトンネル
換気が行われる。By thus performing the above-described ventilation operation in every predetermined control cycle, the fume concentration and the pollutant gas concentration in the tunnel 10 can be controlled within a certain range by skillfully utilizing the synthetic ventilation force without power consumption. It is economically ventilated to fit inside.
【００５２】なお、上述の換気制御に併せて、トンネル
内環境の急激な悪化に対処する割込み制御や検出系異常
のバックアップのためのプログラム制御が実行される。In addition to the above ventilation control, interrupt control for coping with a sudden deterioration of the environment in the tunnel and program control for backing up the detection system abnormality are executed.
【００５３】[0053]
【発明の効果】以上詳説したように、本発明によれば、
送風ファンによる強制換気力に加えて、交通換気力およ
び自然換気力の合成換気力を有効に活用することができ
るため、所定の環境レベルを達成するのに必要な送風フ
ァン運転台数を減らすことができるため、電力消費量の
低減化を図ることが可能となる。As described in detail above, according to the present invention,
In addition to the forced ventilation by the blower fan, the combined ventilation of traffic and natural ventilation can be effectively utilized, which reduces the number of blower fans required to achieve the specified environmental level. Therefore, the power consumption can be reduced.
【００５４】また、送風方向を直ちに反転すると環境悪
化が予想される場合には、現状の運転モードを維持し
て、迅速な換気を行うことによって、トンネル内の環境
レベルを所定範囲内に抑制することが可能となる。When the environment is expected to be deteriorated by immediately reversing the blowing direction, the current operation mode is maintained and rapid ventilation is performed to suppress the environmental level in the tunnel within a predetermined range. It becomes possible.
【図１】本発明の一実施例であるトンネル換気制御装置
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a tunnel ventilation control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例であるトンネル換気制御装置
の動作を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flow chart showing an operation of the tunnel ventilation control device according to the embodiment of the present invention.
【図３】送風ファンの運転台数と基準風速値との関係を
示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between the number of operating blower fans and a reference wind speed value.
【図４】トンネル１０内の空気移動量、風速およびファ
ン運転台数の時間変化を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing changes over time in the amount of air movement in the tunnel 10, the wind speed, and the number of operating fans.
【図５】従来のトンネル換気制御装置の一例を示すブロ
ック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional tunnel ventilation control device.
【図６】従来のトンネル換気制御装置の一例の動作を示
すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an operation of an example of a conventional tunnel ventilation control device.
１０ トンネル １１ 送風ファン １２，１３ ＣＯ検出器 １４，１５ ＶＩ検出器 １６ Ｗ検出器 ２１ 入力処理手段 ２２ ファン運転モード決定手段 ２３ ファン運転制御手段 ２４ 動力盤 ２５ 基準風速演算手段 ２６ 送風方向判定手段 ３０ 監視装置 ３１ プログラム制御手段 ４０ 送風方向反転許可手段 ４１ Ｔ演算部 ４２ τ演算部 ４３ Ｋco演算部 ４４ データ比較部 ４５ τref部 ４６ Ｋcoref部10 Tunnel 11 Blower Fan 12, 13 CO Detector 14, 15 VI Detector 16 W Detector 21 Input Processing Means 22 Fan Operation Mode Determining Means 23 Fan Operation Controlling Means 24 Power Board 25 Reference Air Velocity Calculating Means 26 Blower Direction Determining Means 30 Monitoring device 31 Program control means 40 Air flow direction reversal permission means 41 T calculation unit 42 τ calculation unit 43 K co calculation unit 44 Data comparison unit 45 τ ref unit 46 K coref unit
Claims (2)
器、有毒汚染ガス濃度検出器および風向風速検出器と、 前記トンネル内に複数台設置された送風ファンと、 各検出器からの出力を信号処理する入力処理手段と、 前記入力処理手段からの出力に基づいて、前記送風ファ
ンの運転台数および送風方向を決定するファン運転モー
ド決定手段と、 前記ファン運転モード決定手段からの出力に基づいて、
前記送風ファンの運転を制御するファン運転制御手段と
を備えたトンネル換気制御装置において、 前記送風ファンの運転台数、性能パラメータおよび前記
トンネルの形状パラメータから基準風速値を演算する基
準風速演算手段と、 前記基準風速値と前記風向風速検出器から得られた風速
実測値とを比較して、前記基準風速値より前記風速実測
値の方が小さい場合に、前記送風ファンの送風方向を反
転するように前記ファン運転制御手段に指令する送風方
向判定手段と、前記送風ファンの送風方向を反転したと
きの前記トンネル内に滞留する空気の最大滞留時間を算
出し、前記風速実測値および前記煙霧濃度検出器から得
られた煙霧透過率実測値に基づいて、予想される煙霧透
過率の最小値を求め、所定の第１基準値と比較して、前
記最小値が第１基準値以下となる場合に、送風方向の反
転を禁止するように前記ファン運転制御手段に指令する
送風方向反転許可手段とを備えたことを特徴とするトン
ネル換気制御装置。1. A fume concentration detector, a poisonous pollutant gas concentration detector, and a wind direction wind speed detector installed in a tunnel, a plurality of blower fans installed in the tunnel, and an output from each detector. Input processing means for processing, based on the output from the input processing means, based on the output from the fan operation mode determination means, fan operation mode determination means for determining the operating number of the blower fan and the blowing direction,
In a tunnel ventilation control device including a fan operation control unit that controls the operation of the blower fan, a reference wind speed calculation unit that calculates a reference wind speed value from the operating number of the blower fans, a performance parameter, and a shape parameter of the tunnel, By comparing the reference wind speed value and the measured wind speed value obtained from the wind direction wind speed detector, when the measured wind speed value is smaller than the reference wind speed value, the blowing direction of the blower fan is reversed. An air flow direction determination means for instructing the fan operation control means, and a maximum retention time of air retained in the tunnel when the air flow direction of the air blow fan is reversed is calculated, and the measured wind speed and the fume concentration detector are calculated. Based on the actual measured value of the haze transmittance obtained from the above, the minimum value of the expected haze transmittance is calculated, and compared with a predetermined first reference value to obtain the above-mentioned minimum value. If equal to or less than the first reference value, tunnel ventilation control apparatus characterized by comprising a blowing direction inversion enable means for instructing the fan operation control means so as to prohibit the reversal of the blowing direction.
滞留時間、前記風速実測値および前記汚染ガス濃度検出
器から得られた汚染ガス濃度実測値に基づいて、予想さ
れる汚染ガス濃度の最大値を求め、所定の第２基準値と
比較して、前記最大値が第２基準値以上となる場合に、
送風方向の反転を禁止するように前記ファン運転制御手
段に指令することを特徴とする請求項１に記載のトンネ
ル換気制御装置。2. The maximum expected pollutant gas concentration based on the maximum residence time, the measured wind speed value, and the measured pollutant gas concentration value obtained from the pollutant gas concentration detector, When a value is obtained and compared with a predetermined second reference value, and the maximum value is equal to or larger than the second reference value,
The tunnel ventilation control device according to claim 1, wherein the fan operation control unit is instructed to prohibit reversal of the blowing direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18382992A JPH0765479B2 (en) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | Tunnel ventilation controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18382992A JPH0765479B2 (en) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | Tunnel ventilation controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666099A JPH0666099A (en) | 1994-03-08 |
| JPH0765479B2 true JPH0765479B2 (en) | 1995-07-19 |
Family
ID=16142577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18382992A Expired - Lifetime JPH0765479B2 (en) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | Tunnel ventilation controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765479B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106050290A (en) * | 2016-07-14 | 2016-10-26 | 国网山东省电力公司淄博供电公司 | Intelligent power-free tunnel ventilation device |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP18382992A patent/JPH0765479B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0666099A (en) | 1994-03-08 |
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