(57)【要約】【課題】軌道に沿って配設され、信号機等へ電力を供給する配電ケーブルにおいて、手間とコストをかけることなく、沿線火災により焼損した後も通電を確保できるようにする。【解決手段】配電ケーブル１００は、導体１と、導体１の外側に施す絶縁層３と、絶縁層３の外側に施す遮蔽層４と、を備えている。そして、導体１と絶縁層３との間に、厚さ２．２ｍｍ超の耐火層２が施されている。こうすれば、沿線火災によって焼損した後であっても、耐火層２が絶縁破壊されないので、導体１と遮蔽層４との短絡が生じなくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、前記導体の外側に施す絶縁層と、前記絶縁層の外側に施す遮蔽層と、を備えた配電ケーブルであって、
前記導体と前記絶縁層との間に、厚さ２．２ｍｍ超の耐火層が施されていることを特徴とする配電ケーブル。
【請求項２】
前記耐火層は、厚さ０．１８ｍｍのマイカテープが１４層以上積層されたものであることを特徴とする請求項１に記載の配電ケーブル。
【請求項３】
軌道の敷設方向に沿って配設された配電ケーブルと、前記軌道の側方に設けられるとともに、前記配電ケーブルに接続されて電力の供給を受ける信号機と、を備える信号システムであって、
前記配電ケーブルに、請求項１または２に記載の配電ケーブルを用いたことを特徴とする信号システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車を運行するための設備に電力を供給するための配電ケーブル、およびこの配電ケーブルを用いた信号システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
線路上の各列車は、上り方向に向かって走行していたり、下り方向に向かって走行していたり、高速で走行していたり、徐行していたり、駅に停車していたりと様々な動作をしている。しかし、線路の各所には、信号機等の、走行速度や所定区間への進入の可否についての指示を与える設備（以下信号機等）が設けられ、各列車は信号機等からの指示に従って走行するので、各列車は衝突することなく同一線路上を円滑に走行することができる。逆に、信号機等が機能しない状態では、列車の運行は極めて困難となる。
【０００３】
ところで、信号機等を機能させるには電力が必要となる。このため、線路には、軌道に沿って配電ケーブルが配設され、信号機等はこの配電ケーブルから電力の供給を受けるようになっている（特許文献１参照）。配電ケーブルには、主に、導体と、導体の外側に施す絶縁層と、絶縁層の外側に施す遮蔽層と、遮蔽層の外側に施すシースとで構成される６．６ｋＶ架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル（以下６．６ｋＶＣＶケーブル）が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２０１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、都市部においては、線路や配電ケーブルの近傍にまで建物が設けられていることが多い。しかし、６．６ｋＶＣＶケーブルは耐火性能を有していないため、これらの建物から出火（いわゆる沿線火災が発生）すると、配電ケーブルの絶縁層が焼損して導体と遮蔽層とが短絡し、信号機等へ電力が供給できなくなるおそれがある。
【０００６】
この問題に対処するため、発明者は、（１）配設されている配電ケーブルに耐火シートを巻き付ける、（２）配設されている配電ケーブルの配設ルートを変更する、（３）６．６ｋＶＣＶケーブルの外側にあらかじめ耐火層を設けたものを用いる、の３つの方法について検討した。その結果、（１）については、高所作業なるので巻き付け時の作業および巻き付け後のメンテナンスに手間がかかる、長期間の使用に耐えない、コストが高い、沿線の美観を損なう、といった問題点が見つかった。（２）については、沿線火災が想定される都市部の線路においては、新たな用地を確保することが困難、トラフ等も付設する必要が生じコストが高い、といった問題が見つかった。（３）については、耐火層がケーブルシースの外側にあり、耐火層の使用量が多くなるため、製造コストが高くなるという問題が見つかった。
【０００７】
次に、発明者は、従来、屋外用（鉄道用を含む）の配電ケーブルとしては用いられてこなかった屋内用耐火ケーブルに着目した。屋内用耐火ケーブルは、導体と絶縁層との間に耐火層を備えることにより、火災が発生して絶縁層が焼損しても、導体と遮蔽層との間の絶縁抵抗および絶縁耐力を保ち、避難設備や消火設備への電力供給を確保できるようにしたものである。この屋内用耐火ケーブルに燃焼試験（ＩＥＣ６０３３２−２１；燃焼温度７５０℃、燃焼時間９０分、消火後２０時間の通電）を行い、水で消火した後に再び通電したところ、屋内用耐火ケーブルの導体の外側に施す耐火層が絶縁破壊され、導体と、耐火層の外側にある遮蔽層が短絡してしまった。このような結果となったのは、屋内用耐火ケーブルは、火災の発生中（概ね３０分を想定）さえ通電を確保できればいいように設計されたもので、そもそも消火後の通電性能までは求められていないためである。
このように、従来は、高いコストと多大な手間をかける以外に、沿線火災によって配電ケーブルの通電が止まってしまうのを防ぐ手立てがなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、軌道に沿って配設され、信号機等へ電力を供給する配電ケーブルにおいて、手間とコストをかけることなく、沿線火災により焼損した後も通電を確保できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、屋内用耐火ケーブルに、配電ケーブルに必要な性能を備えさせるため、試行錯誤を重ねた結果、屋内用耐火ケーブルの導体を被覆する耐火層の厚さを工夫するという着想に至った。図４は、開発過程で得た、耐火層の厚さとＩＥＣ６０３３２−２１で規定された燃焼試験後の最小絶縁抵抗との関係を示したグラフである。図４に示したように、耐火層の厚さが２．２ｍｍ以下の場合には、最小絶縁抵抗が低すぎて（２ＭΩ未満で）短絡してしまうレベルであったのに対し、厚さを２．５ｍｍに増やしたところ、突如、燃焼後も短絡を起こさないだけの絶縁抵抗（１１ＭΩ以上）を維持できるようになった。また、厚さを更に２．９ｍｍに増やしたところ、絶縁抵抗が更に高まった。これらの結果から、耐火層の厚さを所定以上にすることで焼損後も通電性能を持続できるようになるという知見を得て、本発明に至った。
【００１０】
本発明は、導体と、前記導体の外側に施す絶縁層と、前記絶縁層の外側に施す遮蔽層と、を備えた配電ケーブルであって、前記導体と前記絶縁層との間に、厚さ２．２ｍｍ超の耐火層が施されていることを特徴とする。
【００１１】
このようにすれば、沿線火災の発生・消火後に通電を再開しても、耐火層が絶縁破壊せず、導体と遮蔽層とが短絡することがないので、焼損前と同様に通電が可能となる。このため、軌道の一方側にのみ複数の配電ケーブルが配設されている箇所において、少なくとも何れかの配電ケーブルを本発明に係る配電ケーブルとすれば、当該箇所において沿線火災が発生し、全ての配電ケーブルが焼損した後であっても、本発明に係る配電ケーブルによって通電が確保されるので、列車の運行を速やかに再開することができる。
また、沿線火災の消火後から少なくとも２０時間は通電を継続することができるので、その日の営業時間は焼損した配電ケーブルを用いたまま列車の運行を行い、営業時間の終了後に交換作業を行うことができる。従って、列車の運行を中断させることなく復旧を行うことができる。
【００１２】
なお、望ましくは、上記発明において、前記耐火層は、厚さ０．１８ｍｍのマイカテープが１４層以上積層されたものにするとよい。
このようにすれば、市販のマイカテープを導体に巻き付けるだけで容易に耐火層を形成することができる。
【００１３】
また、本発明は、軌道の敷設方向に沿って配設された配電ケーブルと、前記軌道の側方に設けられるとともに、前記配電ケーブルに接続されて電力の供給を受ける信号機と、を備える信号システムであって、前記配電ケーブルに、上記の配電ケーブルを用いたことを特徴とする。
このようにすれば、沿線火災により配線ケーブルが焼損した後も、配電ケーブルが通電を確保するので、列車の運行を速やかに再開することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軌道に沿って配設され、信号機等へ電力を供給する配電ケーブルにおいて、手間とコストをかけることなく、沿線火災により焼損した後も通電を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る配電ケーブルの先端部を示した斜視図である。
【図２】図１の配電ケーブルの耐火試験を行った結果を示す表であり、（ａ）は耐火層のマイカテープを７枚巻（１４層）とした場合の結果、（ｂ）は８枚巻（１６層）とした場合の結果である。
【図３】都市部における配電ケーブルの配設例を示した図である。
【図４】耐火層の厚さとＩＥＣ６０３３２−２１で規定された燃焼試験後の最小絶縁抵抗との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
〔配電ケーブルの構成〕
まず、本発明の実施形態に係る配電ケーブルの具体的構成について説明する。
配電ケーブル１００は、図１に示すように、高圧耐火ケーブル１０ａ，１０ｂ，１０ｃを３本束ねたものとなっている。各高圧耐火ケーブル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの構成は、識別するための色分け（例えば赤、青、黄）がなされている点を除き何れも同様である。
各高圧耐火ケーブル１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、中心の導体１、導体１を被覆する耐火層２、耐火層２の外側に施す絶縁層３、絶縁層３の外側に施す半導電性テープ４、半導電性テープ４の外側に施す遮蔽層５、遮蔽層５を外側から固定する押えテープ６、押えテープ６を外側から被覆し、高圧耐火ケーブル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの表層部をなすシース７とで構成されている。
【００１８】
導体１は、軟銅素線の円形圧縮より線となっている。
絶縁層３は、架橋ポリエチレンで形成されている。
遮蔽層５は、軟銅テープで形成されている。
シース７は、耐燃性ポリエチレンで形成されている。
【００１９】
本実施形態の耐火層２は、厚さ０．１８ｍｍのガラスマイカテープ（ガラスクロスに集成マイカを貼り付けたもの）２１を、らせん状に、かつ、導体１に巻き付け済みの部分の軸方向先端側の半分と、これから巻き付ける部分の軸方向基端側の半分とが重なり合うように巻き付け、更にその外側からもう一枚のガラスマイカテープ２１を同様にして巻き付け・・というようにして、計７枚または８枚のガラスマイカテープ２１を巻き付けたものとなっている。このような巻き方とすることで、１枚のガラスマイカテープ２１が二重になるため、高圧耐火ケーブル１０ａ，１０ｂ，１０ｃを軸方向と直交する面で切断した時の耐火層２の断面は、１４層または１６層のガラスマイカテープ２１が積層した状態となる。なお、このように構成された耐火層２の計算上の厚さは２．５２ｍｍまたは２．８８ｍｍとなるが、製造時に誤差が生じることがあり、１４層の場合には２．０〜２．５ｍｍと幅がある。一方、従来の１２層の場合は、１．８〜２．２ｍｍである。このことから、本実施形態の耐火層２の厚さは、厚さ０．１８ｍｍのガラスマイカテープを７枚以上巻くことによって初めて可能となる２．２ｍｍ超ということになる。
【００２０】
〔配電ケーブルの耐火性能〕
次に、上記配電ケーブル１００の耐火性能について説明する。
説明に際し、本実施形態の配電ケーブル１００（マイカテープを７枚（１４層）巻いたものおよび８枚（１６層）巻いたもの）の耐火性能を、屋内用耐火ケーブルと比較するための耐火試験を行った。なお、屋内用耐火ケーブルには、耐火層のマイカテープが６枚（１２層）で、他の構成は本実施形態の配電ケーブル１００と同じになっているものを用いた。
【００２１】
耐火試験の具体的手順としては、まず、マイカテープ７枚巻の配電ケーブル１００から長さ１．３ｍのサンプルを切り取り、ラッシングワイヤーおよびメッセンジャーワイヤーを用いて試験装置に支持して、サンプルが実際の配電ケーブルの使用状態と同じになるようにした。そして、サンプルの両端に６．６ｋＶ電線路の最高使用電圧（６．９ｋＶ）の対地電圧である４ｋＶの電圧を印加しながら、ＩＥＣ６０３３２−２１に準拠した燃焼温度（７５０℃）、燃焼時間（９０分）で、サンプルの中間部を燃焼させた。そして、４ｋＶの電圧印加を一端中断し、導体と遮蔽層との間に５００Ｖの電圧を印加することで、導体と遮蔽層との間の絶縁抵抗を測定した。
その後、サンプルへの電圧の印加を一旦やめ、じょうろを用いて１６Ｌの水を、サンプル中間部の長手方向一端から他端へと約１０分間移動させながらかけ続け、サンプルの消火作業を行った。
そして、サンプルに再び燃焼中と同様の電圧を２０時間印加し、絶縁抵抗を測定した。
【００２２】
その後、マイカテープ８枚巻の配電ケーブル１００、および６枚巻の屋内用耐火ケーブルからそれぞれサンプルを切り取り、上述したマイカテープ７枚巻の配電ケーブル１００のサンプルと同様の耐火試験を行った。
【００２３】
この結果、屋内用耐火ケーブルをサンプルとした耐火試験では、消火後に通電を再開した直後、試験装置が過電流を検出して電流を遮断した。このことは、耐火層が絶縁破壊し、導体と遮蔽層との間が短絡してしまったことを示している。
【００２４】
これに対し、マイカテープ７枚巻の本実施形態の配電ケーブル１００をサンプルとした耐火試験では、図２（ａ）に示すように、３本の耐火ケーブル１０（赤相、青相、黄相）全てにおいて、燃焼中は絶縁抵抗の低下がみられるものの、消火後は耐火層２が残って絶縁抵抗が試験前と同程度まで回復し、２０時間経過しても導体１と遮蔽層４との間が短絡することはなかった。
このことは、配電ケーブル１００が焼損するような沿線火災が発生した場合、他の設備に重大な損傷がない限り、消火直後速やかに列車の運行を再開でき、再開後少なくとも２０時間は列車の運行を継続できることを示している。２０時間という長さは、一日の営業時間の長さを超えるため、最終列車の通過までは、焼損した配電ケーブル１００を用いることができ、新たなケーブルへの交換は夜間の保線作業時に行うことができる。
また、マイカテープ８枚巻の本実施形態の配電ケーブル１００をサンプルとした耐火試験でも、図２（ｂ）に示すように、７枚巻の場合と同様の結果が得られた。
【００２５】
〔配電ケーブルの使用例〕
次に、上記配電ケーブル１００の使用例について説明する。
本実施形態の配電ケーブル１００は、上述したような耐火性能を有するため、沿線火災によって焼損しても２０時間程度通電を確保することができる。従来は、止む無く、図３に示したように、主として用いる配電ケーブル１１０と予備として用いる配電ケーブル１１０の両方を軌道Ｒの一側方に配設していた箇所においても、少なくとも一方（例えば上側の方）の配電ケーブルを、本実施形態の配電ケーブル１００とすることにより、沿線火災によって両方の配電ケーブルが焼損しても、本実施形態の配電ケーブル１００は通電を確保するので、消火後は速やかに列車の運行を再開することができる。
【００２６】
また、従来は、２本の配電ケーブルが両方とも焼損するのを防ぐために一方の配電ケーブルを軌道の一側方に、他方の配電ケーブルを軌道の他方側に配設していた箇所の、少なくとも一方の配電ケーブルを、本実施形態の配電ケーブル１００とすることにより、２本の配電ケーブルを纏めて一側方に配設することが可能となる。そうすれば、一度に両方の配電ケーブルのメンテナンスを行うことができるので、メンテナンス作業を容易にすることができる。
【００２７】
以上のように、本実施形態の配電ケーブル１００は、導体１と、導体１の外側に施す絶縁層３と、絶縁層３の外側に施す遮蔽層４と、を備えたものであって、導体１と絶縁層３との間に、厚さ２．２ｍｍ超の耐火層２が施されたものとなっている。
【００２８】
こうすることで、沿線火災の発生・消火後に通電を再開しても、耐火層２が絶縁破壊せず、導体１と遮蔽層４とが短絡することがないので、焼損前と同様に通電が可能となる。このため、軌道の一方側にのみ複数の配電ケーブルが配設されている箇所において、少なくとも何れかの配電ケーブルを本発明に係る配電ケーブル１００とすれば、当該箇所において沿線火災が発生し、全ての配電ケーブルが焼損した後であっても、本実施形態に係る配電ケーブル１００によって通電が確保されるので、列車の運行を速やかに再開することができる。
また、沿線火災の消火後から少なくとも２０時間は通電を継続することができるので、その日の営業時間は焼損した配電ケーブル１００を用いたまま列車の運行を行い、営業時間の終了後に交換作業を行うことができる。従って、列車の運行を中断させることなく復旧を行うことができる。
【００２９】
また、本実施形態の配電ケーブル１００の耐火層２は、厚さ０．１８ｍｍのマイカテープ２１が１４層以上積層されたものとなっている。
こうすることで、市販のマイカテープを導体１に巻き付けるだけで容易に耐火層２を形成することができる。
【００３０】
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記実施形態では、コスト等の関係上、ガラスマイカテープを７枚または８枚としたが、コストに関係なく耐火性能を更に高めたい場合には、ガラスマイカテープを９枚以上巻くようにしてもよい。
また、上記実施形態では、１枚のガラスマイカテープを二重になるように巻き付けたが、巻き付け済みの部分の軸方向先端側の３分の２と、これから巻き付ける部分の軸方向基端側の３分の２とが重なり合うように巻き付けることにより、１枚のガラスマイカテープを三重になるよう巻き付けてもよい。
また、上記実施形態では、高圧耐火ケーブルを３本束ねたものを配電ケーブルとしたが、１，２本、或いは４本以上束ねたものとしてもよい。
また、上記実施形態では、導体を軟銅素線の円形圧縮より線としたが、アルミ等の他の金属で形成されたものや、他の断面形状に圧縮されたもの、圧縮されていないもの、或いは単線としてもよい。
また、上記実施形態では、１号線、２号線が共に軌道の一方側に配設された場合に有用であると説明したが、１号線を軌道の一側方、２号線を軌道の他側方に配設する場合であっても、１，２号線の両方、或いは、火災時に焼損する可能性の高い何れか一方を、上記実施形態の配電ケーブルとしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１００  配電ケーブル
１０  高圧耐火ケーブル
１  導体
２  耐火層
２１  ガラスマイカテープ
５  遮蔽層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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