JPH1088996A - トンネル内消火ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル内における車両事故等によって発生
する火災を無人で迅速かつ漏れなく消し止める。 【解決手段】 トンネル内に敷設されたレール２上を走
行する消火ロボット１が、２つのＣＣＤカメラ１１，１
２によって火災発生箇所を検出し、その範囲に応じた噴
射パターンで消火剤を噴射することにより火災を消し止
める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネル内に発
生する火災を無人で消火することができるトンネル内消
火ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル内において車両事故等による火
災が発生した場合、トンネル内が閉所であり、しかも煙
の充満によって視界が妨げられる等の理由から人手によ
る消火作業は極めて困難となる。また、火災の発生から
消防車が駆け付けるまでには一定の時間を要することか
ら消火作業が遅れがちとなり、このため被害が一層拡大
する危険がある。こうした事情から、従来交通量の多い
特定のトンネル内においては火災の発生を検知して水を
噴射する安全設備が設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
安全設備は、水を噴射することによってトンネル内の温
度上昇を抑え、これによって人の安全を確保したり、あ
るいは高熱によるトンネル内コンクリート壁の劣化等を
防止する点では効果があるものの、車両に搭載された又
は車両から漏れ出たガソリンや軽油等の燃焼を完全に消
し止めることができず、十分な消火能力を期待できない
という問題があった。

【０００４】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、トンネル内における車両事故等によって発生
する火災を無人で迅速かつ漏れなく消し止めることがで
きるトンネル内消火ロボットを提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明は、トンネル内を移動して
火災の消火作業を行う消火ロボットであって、可変に制
御される噴射範囲で液状または粉状の消火剤を噴射する
消火剤噴射手段と、トンネル内における高温部の範囲を
検出する高温部検出手段と、前記高温部検出手段によっ
て検出される高温部の範囲に応じて前記消火剤噴射手段
による消火剤の噴射範囲を制御する噴射制御手段とを具
備することを特徴としている。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記消火剤噴射手段は、噴射方向が
可変に構成されるとともに、前記高温部までの距離と方
向とを検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によ
って検出される距離に応じて走行を制御する走行制御手
段と、前記位置検出手段によって検出される方向に応じ
て前記消火剤噴射手段による噴射方向を制御する噴射方
向制御手段とを具備することを特徴としている。

【０００７】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記消火剤噴射手段は、噴射口の形
状が可変に構成されるとともに、前記噴射制御手段は、
前記高温部の範囲に応じて前記噴射口の形状を制御する
ことを特徴としている。

【０００８】また、請求項４記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記消火剤噴射手段は、異なる形状
の噴射口を有する複数のノズルからなるとともに、前記
噴射制御手段は、前記高温部の範囲に応じて前記複数の
ノズルの中から使用するノズルを選択するよう切り換え
制御することを特徴としている。

【０００９】また、請求項５記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記消火剤噴射手段は、噴射口の向
きが可変に構成されるとともに、前記噴射制御手段は、
消火剤が散布される範囲を可変にすべく、前記高温部の
範囲に応じて前記噴射口の向きを消火剤の噴射中に変化
させる範囲を制御することを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。 Ａ：実施形態の構成 （１）全体構成 図１はこの発明の一実施形態の全体構成を示す斜視図で
ある。同図において、１は、トンネル内の車両事故等で
発生した火災の消火作業を行う消火ロボットであり、２
は、トンネル内の上部壁面に敷設されたレールである。
消火ロボット１は、走行機能を備え、レール２と係合す
る走行車輪１ａ，１ｂを駆動してトンネル内を車線方向
に走行する。また、消火ロボット１は、例えば赤外線感
応型のＣＣＤカメラ１１，１２によって一定温度以上の
高温部（すなわち火災発生箇所）をある面積をもった範
囲として検出し、この高温部に向けて噴射ノズル１８か
ら消火剤を噴射する。ここで、消火剤としては噴射ノズ
ル１８からの噴射を可能とするため液状または粉状の化
学消火剤が用いられる。

【００１１】（２）消火ロボット１の電気的構成 次に、消火ロボット１の電気的構成について説明する。
図２は消火ロボット１の電気的構成を示すブロック図で
ある。同図において、一対のＣＣＤカメラ１１，１２
は、トンネル内の状況を赤外線感応方式によって撮像
し、各々の撮像結果を出力する。１３は火災検出部であ
り、一対のＣＣＤカメラ１１，１２の撮像結果を画像解
析してトンネル内高温部の範囲Ｗを検出するとともに所
定の３次元計測原理を用いて当該高温部までの距離Ｌと
方向Ｄを算出する。

【００１２】例えば、１つのＣＣＤカメラが捉える画像
において、トンネル内の火災発生箇所は、図３に示すよ
うに一定温度以上の高温部のパターンＦＰとして現れ
る。このパターンＦＰを代表する所定の点ＦＰ１を選定
し、この点ＦＰ１を目標点とする消火ロボット１からの
距離Ｌと方向Ｄを一対のＣＣＤカメラ１１，１２を用い
た両眼ステレオ法等の３次元計測原理によって求める。
さらに、パターンＦＰの最大幅ＦＰ２を画像解析により
求め、これを消火すべき火災発生箇所の範囲Ｗとする。

【００１３】さて再び図２に戻る。同図において、１４
は噴射方向制御部であり、火災検出部１３によって検出
される火災発生箇所（すなわち、図３に示す目標点ＦＰ
１）の方向に応じて噴射方向を制御する。具体的には、
噴射ノズル１８の俯仰角と旋回角を算出し、各値に応じ
た駆動信号を俯仰駆動部１４ａおよび旋回駆動部１４ｂ
へ供給する。俯仰駆動部１４ａは、噴射方向制御部１４
から供給される駆動信号に基づき噴射ノズル１８を火災
発生箇所の方向に俯仰させる。また、旋回駆動部１４ｂ
は、噴射方向制御部１４から供給される駆動信号に基づ
き噴射ノズル１８を火災発生箇所の方向に旋回させる。

【００１４】１５は噴射パターン制御部であり、火災検
出部１３によって検出される火災発生箇所の範囲Ｗをカ
バーする噴射パターンを形成すべく制御する。具体的に
は、噴射口調節駆動部１６へ駆動信号を供給し、噴射ノ
ズル１８の噴射口に設けられた噴射パターン形成部材１
８ａ（後述する）の位置を制御する。すなわち、この噴
射パターン形成部材１８ａの位置に応じて噴射口の形状
が変化するようになっている。

【００１５】１７は走行制御部であり、トンネル内の車
線方向に所定間隔（例えば５０ｍ間隔）で設置された火
災検出器（図示略）の検出結果と火災検出部１３によっ
て検出される火災発生箇所までの距離Ｌに応じて消火ロ
ボット１の走行と停止を制御する。すなわち、各火災検
出器は火災を検出すると、図示しない管理局へその旨を
報知する。管理局では、火災検出器のアドレス管理を行
っており、火災を報知した火災検出器のアドレス信号を
消火ロボット１へ送信する。なお、これらの信号は有
線、無線のいずれの通信路によって伝達してもよい。消
火ロボット１が火災検出器のアドレス信号を受信する
と、走行制御部１７は、当該火災検出器の位置に向けて
消火ロボット１を走行させる。そして、火災発生箇所に
近づくと、今度は火災検出部１３によって検出される火
災発生箇所までの距離Ｌに応じて走行を制御する。すな
わち、距離Ｌが消火剤の射程距離を越えている場合、射
程距離に入るまで消火ロボット１を走行させ、射程距離
に入ったところで走行を停止させる。なお、消火ロボッ
ト１は、図示しないバッテリを搭載しており、これによ
って上記各部の電源を得るようになっている。

【００１６】（３）噴射ノズル１８の機械的構成 次に、噴射ノズル１８の機械的構成について説明する。
図４は噴射ノズル１８の外観の概略を示す斜視図であ
る。同図に示すように、噴射ノズル１８は、俯仰機構と
旋回機構によって俯仰自在かつ旋回自在に支持されてお
り、これによって噴射時には噴射口が火災発生箇所の方
向に向けられるよう駆動される。

【００１７】また、図５は図４に示す噴射ノズル１８の
矢視Ａ−Ａ′による断面図である。図５に示すように、
噴射ノズル１８は広範囲の噴射を可能とすべく噴射口１
８ｂがラッパ状に開口しており、その噴射口１８ｂには
噴射パターン形成部材１８ａが設けられている。この噴
射パターン形成部材１８ａは、シャフト１８ｃを介して
噴射口調節駆動部１６に連結され、これによって図中Ｘ
方向に駆動されるようになっている。すなわち、噴射パ
ターン形成部材１８ａは、噴射口調節駆動部１６によっ
て可変に位置設定され、その位置に応じて噴射口１８ｂ
の開口形状が定まるようになっている。供給口１８ｄか
ら噴射ノズル１８内に圧入される霧状の消火剤は、噴射
口１８ｂの開口形状に応じた噴射パターンで外部に噴射
される。

【００１８】Ｂ：実施形態の動作 次に、上記構成からなる実施形態の動作を説明する。ま
ず、トンネル内の所定位置で車両事故が発生し、これに
よって車両から流れ出したガソリンに引火して、トンネ
ル内の所定範囲にわたって火災が発生した場合を想定す
る。このとき、トンネル内端部等の所定位置に待機して
いる消火ロボット１は、火災を検知した火災発生器のア
ドレス信号を管理局から受信し、火災の発生を検知す
る。これにより、消火ロボット１は、当該火災発生器の
アドレス（設置位置）に向かって走行し、火災発生箇所
に近づくと、今度は火災発生箇所までの距離Ｌと方向Ｄ
を算出する。

【００１９】ここで、火災発生箇所までの距離Ｌが消火
剤の射程距離を越えている場合、消火ロボット１は、火
災発生箇所にさらに接近すべく走行し、射程距離に入る
位置で停止する。次いで、消火ロボット１は、ＣＣＤカ
メラ１１，１２の撮像結果に基づき火災発生箇所の範囲
Ｗを検出し該範囲Ｗをカバーする噴射パターンを形成す
べく、噴射パターン形成部材１８ａを駆動して噴射口１
８ｂの形状を定める。また、このときの火災発生箇所の
方向Ｄに噴射口１８ｂを向けるべく、噴射ノズル１８を
俯仰および旋回させる。そして、消火剤を噴射する。こ
れにより、移動ロボット１の近傍の火災発生箇所をカバ
ーする範囲にわたって消火剤が供給される。こうして近
傍の火炎が消し止められ、火災の範囲が移動ロボット１
の停止位置から後退しその射程距離から外れると、移動
ロボット１は、再び射程距離に入る位置まで移動し、そ
の時点で検出される火災発生箇所の範囲Ｗに応じた噴射
パターンで消火剤を噴射する。また、広範囲について噴
射した後、その範囲内で火災箇所が縮小し局所的に残存
した場合、その部分に向けて噴射範囲を狭め集中的に消
火剤を噴射する。

【００２０】こうして、移動ロボット１は、走行と停止
を繰り返し、各停止時点で検出される火災発生箇所の範
囲Ｗに応じた噴射パターンで消火剤を噴射することによ
り、事故車両のみならずその周囲に広がった火災を漏れ
なく消し止めることが可能になる。また、最初に事故車
両の周辺に広がった広範囲の火災をカバーする噴射パタ
ーンで消火剤を噴射して消し止めた後、なお燃え続ける
事故車両に対して集中的に消火剤を噴射し確実に火災を
消し止めることができる。

【００２１】Ｃ：変更例 なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以
下のような各種の変更が可能である。

【００２２】（１）噴射ノズル１８の構造は、図４およ
び図５に示したものに限らず、噴射パターンや噴射方向
を自在に制御できる構造であれば、その他の構造を採用
することも可能である。例えば、噴射パターンの制御に
ついていえば、実施形態のように噴射口１８ｂの形状を
可変にするのではなく、異なる形状の噴射口を有する複
数の噴射ノズルを備えておき、これらを切り換えて使用
するようにしてもよい。また、例えば、噴射ノズル自体
を螺旋状に旋回させるなどして一定範囲にわたる消火剤
の供給を可能とし、この旋回のパターンや範囲を制御す
ることにより噴射範囲を可変にしてもよい。

【００２３】（２）また、消火剤がトンネル内の路面全
体に行き渡る程度に噴射パターンを広げることができる
場合には、必ずしも実施形態のように噴射方向を可変に
しなくてもよい。

【００２４】（３）また、トンネルの幅が広い等、一定
の噴射速度ではトンネル内を均一に消火できないような
場合には、火元との距離に応じて噴射速度を可変に制御
するよう構成してもよい。

【００２５】（４）また、実施形態では、火災発生箇所
までの距離と方向を測定するための目標点ＦＰ１を特に
限定しなかったが、消火剤の射程距離内であれば任意に
選定可能である。好ましくは、噴射された消火剤が火災
発生箇所をより広くカバーする点を目標点ＦＰ１とする
のがよい。また、パターンＦＰの最大幅ＦＰ２は、あく
までも噴射パターンを制御するための基準として用いら
れ、噴射パターンを最大幅ＦＰ２そのものに一致させる
必要性は必ずしもない。要は、近傍の火災発生箇所をカ
バーする範囲であればよい。

【００２６】（５）また、実施形態では赤外線感応型の
ＣＣＤカメラ１１，１２を用いたが、これに限らず、火
災発生箇所を検出できるものであればその他の方式のも
のを採用してもよい。

【００２７】（６）また、消火ロボット１が火災発生箇
所に接近しすぎた場合、消火ロボット１自身が火災に巻
き込まれる危険があることから、ＣＣＤカメラ１１，１
２とは別に温度センサを設置して消火ロボット１が一定
温度を越える程度まで火災発生箇所に接近することのな
いよう走行を制御してもよい。

【００２８】（７）また、消火ロボット１の動力源とし
ては、上記実施形態のようにバッテリを搭載するのでは
なく、トロリ架線によって外部より電力を供給するよう
にしてもよい。また、エンジンと発電機を搭載して動力
を供給するようにしてもよい。

【００２９】（８）また、消火ロボット１の走行方式
は、上記実施形態のように走行車輪１ａを駆動する方式
に限らず、例えばリニアモータによって磁気的に推力を
得る方式を採用するようにしてもよい。また、走行速度
は、特に限定されないが、火災発生箇所の近傍に迅速に
到達する必要があることから、レール２のつなぎ目やカ
ーブ等の走行路上の制約が許す限り、より高速であるこ
とが望ましい（例えば、秒速１０ｍ程度以上）。

【００３０】（９）また、長距離のトンネルに適用する
場合には、複数の消火ロボット１，１，……をトンネル
内に所定間隔で配置しておき、火災発生時には、これら
消火ロボット１，１，……を火災発生箇所に集中させ、
一斉に消火作業を行わせるようにしてもよい。この場
合、設置スペースがあれば、複数のレール２，２，……
を並列に敷設するようにしてもよい。

【００３１】（１０）また、実施形態では、火災の検知
から消火剤の噴射までを全て無人で行うようにしたが、
これに限らず、例えば消し残した火災発生箇所を人間が
リモートコントローラにより制御して消火を行わせるな
ど、必要に応じて人間の判断を介入させるようにしても
よい。

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、消火ロボットがトンネル内を移動しつつ、トンネル
内の所定範囲に広がった火災発生箇所に対しその範囲に
応じた噴射パターンで消火剤を噴射するので、トンネル
内車両事故によるガソリンや軽油への引火等を原因とす
る火災を無人で迅速かつ漏れなく消し止めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態の全体構成を示す斜視
図である。

【図２】 同実施形態における消火ロボットの電気的構
成を示すブロック図である。

【図３】 同消火ロボットのＣＣＤカメラによるトンエ
ル内火災の撮像画面の一例を示す図である。

【図４】 同消火ロボットの噴射ノズルの外観の概略を
示す斜視図である。

【図５】 図４に示す噴射ノズルの矢視Ａ−Ａ′による
断面図である。

【符号の説明】

１ 消火ロボット ２ レール １１，１２ ＣＣＤカメラ（高温部検出手段） １３ 火災検出部（高温部検出手段、位置検出手段） １４ 噴射方向制御部（噴射方向制御手段） １４ａ 俯仰駆動部 １４ｂ 旋回駆動部 １５ 噴射パターン制御部（噴射制御手段） １６ 噴射口調節駆動部（噴射制御手段） １７ 走行制御部（走行制御手段） １８ 噴射ノズル（消火剤噴射手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル内を移動して火災の消火作業を
   行う消火ロボットであって、 可変に制御される噴射範囲で液状または粉状の消火剤を
   噴射する消火剤噴射手段と、 トンネル内における高温部の範囲を検出する高温部検出
   手段と、 前記高温部検出手段によって検出される高温部の範囲に
   応じて前記消火剤噴射手段による消火剤の噴射範囲を制
   御する噴射制御手段とを具備することを特徴とするトン
   ネル内消火ロボット。
2. 【請求項２】 前記消火剤噴射手段は、噴射方向が可変
   に構成されるとともに、 前記高温部までの距離と方向とを検出する位置検出手段
   と、 前記位置検出手段によって検出される距離に応じて走行
   を制御する走行制御手段と、 前記位置検出手段によって検出される方向に応じて前記
   消火剤噴射手段による噴射方向を制御する噴射方向制御
   手段とを具備することを特徴とする請求項１記載のトン
   ネル内消火ロボット。
3. 【請求項３】 前記消火剤噴射手段は、噴射口の形状が
   可変に構成されるとともに、 前記噴射制御手段は、前記高温部の範囲に応じて前記噴
   射口の形状を制御することを特徴とする請求項１記載の
   トンネル内消火ロボット。
4. 【請求項４】 前記消火剤噴射手段は、異なる形状の噴
   射口を有する複数のノズルからなるとともに、 前記噴射制御手段は、前記高温部の範囲に応じて前記複
   数のノズルの中から使用するノズルを選択するよう切り
   換え制御することを特徴とする請求項１記載のトンネル
   内消火ロボット。
5. 【請求項５】 前記消火剤噴射手段は、噴射口の向きが
   可変に構成されるとともに、 前記噴射制御手段は、消火剤が散布される範囲を可変に
   すべく、前記高温部の範囲に応じて前記噴射口の向きを
   消火剤の噴射中に変化させる範囲を制御することを特徴
   とする請求項１記載のトンネル内消火ロボット。