(57)【要約】【課題】ドラム巻工程における光ファイバ入りトロリ線にかかる曲げ歪みを小さくして、光ファイバへの歪みも抑える。【解決手段】銅または銅合金からなるトロリ線本体２の内部に、その長手方向に沿って溝孔３を設け、その溝孔３内に、摩耗検知、温度検知及び歪み検知可能な光ファイバケーブル４を収容した光ファイバ入りトロリ線１を巻き取るための光ファイバ入りトロリ線用ドラム６において、ドラム胴部７の径Ｒを上記光ファイバ入りトロリ線１の曲げ歪みが許容値以下になる径以上に形成すると共に、上記光ファイバ入りトロリ線１の巻取り条長を確保すべく上記ドラム胴部７両端の外鍔部８に上記光ファイバ入りトロリ線１を係止するスリット１１を形成した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅または銅合金からなるトロリ線本体の内部に、その長手方向に沿って溝孔を設け、その溝孔内に、摩耗検知、温度検知及び歪み検知可能な光ファイバケーブルを収容した光ファイバ入りトロリ線を巻き取るための光ファイバ入りトロリ線用ドラムにおいて、ドラム胴部の径を上記光ファイバ入りトロリ線の曲げ歪みが許容値以下になる径以上に形成すると共に、上記光ファイバ入りトロリ線の巻取り条長を確保すべく上記ドラム胴部両端の外鍔部に上記光ファイバ入りトロリ線を係止するスリットを形成したことを特徴とする光ファイバ入りトロリ線用ドラム。
【請求項２】
上記ドラム胴部の径が、１０００ｍｍφ以上であり、上記光ファイバ入りトロリ線の曲げ歪みが許容値以下になる請求項１記載の光ファイバ入りトロリ線用ドラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パンタグラフ等を介して電車に給電を行うトロリ線を巻き取るトロリ線用ドラムに係り、特に、銅または銅合金からなるトロリ線本体の内部に、その長手方向に沿って溝孔を設け、その溝孔内に、摩耗検知、温度検知及び歪み検知可能な光ファイバケーブルを収容した光ファイバ入りトロリ線を巻き取るための光ファイバ入りトロリ線用ドラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロリ線は、銅または銅合金からなり、導電性がよく、しかも引っ張り荷重が大きく耐摩耗性に優れているので、電気鉄道の架線等に多用されている。
【０００３】
この種のトロリ線は、一定張力を負荷して架線使用されているが、その張力は高いほど電気車の走行速度を上げることができる。しかし、トロリ線は、架設中のパンタグラフの摺動摩擦により、その断面積が減少し、トロリ線の破断荷重が減少していくため、トロリ線の摩耗管理は必要不可欠なものであった。
【０００４】
また、架線使用中のトロリ線には、電気車に給電するための電流が流されており、この電流及びパンタグラフとの離線アーク等により、トロリ線は温度上昇して、その引張り強度が局部的に低下する場合があった。
【０００５】
架設中のトロリ線の摩耗管理については、従来はレーザ等を用いた検出装置を列車に据え付け、深夜の電気車の運行がない時間に、この電気車を走行させてトロリ線の摩耗状況を調査するようになっていた。
【０００６】
しかしながら、この方法では、昼間の電気車の運行中に発生した異常摩耗を検出することはできない。
【０００７】
一方、トロリ線内部の所定位置に検知線（絶縁電線）を挿入して、トロリ線の摩耗が検知線まで達すると断線して、摩耗限界に達したことの信号を出力するトロリ線が使用される場合もあった。
【０００８】
しかしながら、この方法でも、昼間の電気車の運行中に発生した異常摩耗を検出することはできない。また、夜間に異常摩耗を検出した場合においても、直ぐにその位置を特定するまでの検出精度はなく、摩耗位置を目視で確認する必要があった。
【０００９】
そこで、近年、銅または銅合金からなるトロリ線本体の内部に、その長手方向に沿って溝孔を設け、その溝孔内に、摩耗検知、温度検知及び歪み検知可能な光ファイバケーブルを収容した光ファイバ入りトロリ線が開発・研究されている。
【００１０】
この光ファイバ入りトロリ線によれば、昼夜に亘って摩耗管理を行うことができると共に、異常摩耗の発生位置を即座に検知することができる。
【００１１】
この光ファイバ入りトロリ線は、工場で製造されて、架線現場まで運搬する場合に木製ドラムに巻き付けられている。図５に示すように、現状では、従来のトロリ線に用いられていた木製ドラム５１が使用されている。木製ドラム５１は、ドラム胴部５２と、そのドラム胴部５２の両端に形成された外鍔部５３とから構成されている。
【００１２】
木製ドラム５１は、そのドラム胴径や鍔径が、延線車両等のサイズによって制限されており、ドラム胴径は、８００ｍｍφが最大であった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバ入りトロリ線を、従来の木製ドラム５１で巻き取る場合に、そのドラム胴径が最大の８００ｍｍφであっても、光ファイバ入りトロリ線内部の光ファイバに大きな曲げ歪みが発生し、光ファイバケーブルに伝送ロスが生じてしまい、正確な摩耗検知、温度検知及び歪み検知ができないといった問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は上記問題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、ドラム巻工程における光ファイバ入りトロリ線にかかる曲げ歪みを小さくして、光ファイバへの歪みも抑えることができる光ファイバ入りトロリ線用ドラムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決すべく、本発明は、銅または銅合金からなるトロリ線本体の内部に、その長手方向に沿って溝孔を設け、その溝孔内に、摩耗検知、温度検知及び歪み検知可能な光ファイバケーブルを収容した光ファイバ入りトロリ線を巻き取るための光ファイバ入りトロリ線用ドラムにおいて、ドラム胴部の径を上記光ファイバ入りトロリ線の曲げ歪みが許容値以下になる径以上に形成すると共に、上記光ファイバ入りトロリ線の巻取り条長を確保すべく上記ドラム胴部両端の外鍔部に上記光ファイバ入りトロリ線を係止するスリットを形成したものである。
【００１６】
上記構成によれば、ドラム胴部の径を光ファイバ入りトロリ線の曲げ歪みが許容値以下になる径以上に大きくしたことによって、光ファイバ入りトロリ線の巻径が大きくなるため、そのトロリ線にかかる曲げ歪みを小さくでき、光ファイバへの歪みも抑えることができる。これによって、光ファイバケーブルに伝送ロスが生じず、トロリ線の摩耗検知、温度検知及び歪み検知を正確に行うことができる。また、ドラム胴径を大きくしたことによって、その分、光ファイバ入りトロリ線の巻取り条長が減少するが、外鍔部にスリットを設けたことによって、外鍔部の外周面まで光ファイバ入りトロリ線を巻き取ることができ、必要な巻取り条長を確保することができる。
【００１７】
そして、上記ドラム胴部の径が、１０００ｍｍφ以上であり、光ファイバ入りトロリ線の曲げ歪みが許容値以下になるものが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る光ファイバ入りトロリ線用ドラムの好適な実施の形態を示した正面図、図２は光ファイバ入りトロリ線を示した断面図、図３は各ドラム胴径における各部の歪み量と最大巻き量を示した表である。
【００２０】
まず、光ファイバ入りトロリ線及び光ファイバ入りトロリ線用ドラムの構成を説明する。
【００２１】
図２に示すように、光ファイバ入りトロリ線１は、銅または銅合金から構成されたトロリ線本体２の内部に、その長手方向に沿って溝孔３が設けられており、その溝孔３内には、摩耗検知、温度検知及び歪み検知可能な光ファイバケーブル４が収容されている。光ファイバ入りトロリ線１の外径は１５．５ｍｍとなっている。なお、図中５は、この光ファイバ入りトロリ線１を固定するための溝を示す。
【００２２】
図１に示すように、光ファイバ入りトロリ線用ドラム６は、光ファイバ入りトロリ線１が巻き付くドラム胴部７と、そのドラム胴部７の両端に形成された外鍔部８とから構成されている。ドラム胴部７は、複数の木製板を組み付けてなり、円筒状に形成されている。外鍔部８は、約７５ｍｍの厚さを有し、円盤状に形成されている。
【００２３】
ところで、本発明は、ドラム胴部７の直径であるドラム胴径Ｒを、光ファイバ入りトロリ線１の曲げ歪みが許容値以下になる径、本実施の形態では１０００ｍｍφ以上とし、光ファイバ入りトロリ線１の巻取時の曲げ歪みを許容値よりも少なくするようにしたことを特徴とする。
【００２４】
ここで、図３の各ドラム胴径における各部の歪み量と最大巻き量を示した表を参照すると、ドラム胴径Ｒが８００ｍｍφの場合では、トロリ線の歪み量が１．１６％で、その内部の光ファイバの歪み量が０．９０％となり、光ファイバケーブルに大きな伝送ロスが発生してしまうことが判る。
【００２５】
光ファイバの許容可能な最大歪み量を０．７％に設定すると、ドラム胴径Ｒが１０００ｍｍφであるときに、トロリ線の歪み量が０．９４％で、その内部の光ファイバの歪み量が０．６９％となり、上記条件をクリアすることができる。トロリ線の曲げ歪み量の許容値は０．９４％となる。
【００２６】
そして、ドラム胴径Ｒを１１００ｍｍφ、１２００ｍｍφと大きくするにつれて、トロリ線の歪み量が０．８５％、０．７８％と小さくなり、光ファイバの歪み量も０．５５％、０．５０％と小さくなる。すなわち、ドラム胴径Ｒが大きいほど、光ファイバ入りトロリ線１の歪み量が小さくなり、光ファイバの歪み量も小さくなるので、光ファイバケーブルの伝送ロスの視点では有利となる。
【００２７】
しかし、ドラム胴径Ｒを大きくすると、その分、光ファイバ入りトロリ線１の巻き取り可能長さである巻取り条長を示す最大巻き量が小さくなってしまう。これは、延線車両等の光ファイバ入りトロリ線用ドラム６を支持する装置のサイズによって、外鍔部８の最大の径が制限されるためである。具体的には、ドラム胴径Ｒが８００ｍｍφ、９４０ｍｍφ、１０００ｍｍφ、１１００ｍｍφ、１２００ｍｍφと大きくなるにつれて、最大巻き量が、１９００ｍ、１７００ｍ、１６５０ｍ、１１００ｍ、８００ｍと徐々に小さくなっていた。
【００２８】
このように、ドラム胴径Ｒが９４０ｍｍφ以上では、最大架線長１８２０ｍを巻くことができない。
【００２９】
そこで、本発明では、従来は光ファイバ入りトロリ線１を巻いていなかった巻空（外鍔部８の外周部付近）の部分にも光ファイバ入りトロリ線１を巻いて、最大架線長１８２０ｍを確保するようにした。
【００３０】
しかし、巻空部分が無くなると、光ファイバ入りトロリ線１の端末部を留めるスペースが無くなってしまう。そこで、本発明は、外鍔部８に、光ファイバ入りトロリ線１を係止するスリット１１を形成したことを特徴とする。
【００３１】
スリット１１は、外径１５．５ｍｍの光ファイバ入りトロリ線１が通るようにその幅Ｈ１が２０〜３０ｍｍに形成されている。また、スリット１１は、光ファイバ入りトロリ線１に極端な曲げが加わらないようにするために、線の巻方向に対して、２０〜３０°の振れ角度αを有した構造となっている。スリット１１の深さは、２０〜３０ｍｍとなっている。このスリット１１の長さＬは、外鍔部８の厚さが７５ｍｍであるので、約２００〜２５０ｍｍとなっている。
【００３２】
次に、上記構成による光ファイバ入りトロリ線用ドラム６の作用を説明する。
【００３３】
上記構成によると、ドラム胴部７のドラム胴径Ｒを所定値以上（本実施の形態では１０００ｍｍφ）に大きくしたことによって、光ファイバ入りトロリ線１の巻径が大きくなるため、そのトロリ線本体２にかかる曲げ歪みを小さくでき、光ファイバケーブル４への歪みも抑えることができる。これによって、光ファイバケーブル４に伝送ロスが生じるのを防止でき、トロリ線の摩耗検知、温度検知及び歪み検知を正確に行うことができる。
【００３４】
さらに、トロリ線本体２内に光ファイバケーブル４を挿入したことによって、この光ファイバケーブル４が、トロリ線１への通電による電磁誘導、電気ノイズの影響或いは架設環境条件の影響を受けることなく、トロリ線１の異常摩耗箇所、局部温度上昇箇所及び異常伸び発生箇所を容易に且つ確実に特定することが可能となる。
【００３５】
また、外鍔部８にスリット１１を形成したことによって、光ファイバ入りトロリ線１を巻空部分まで巻き取って固定することができるので、その巻取り条長を必要な長さ（１８２０ｍ）まで確保することができる。
【００３６】
図４は本発明に係る光ファイバ入りトロリ線用ドラムの好適な他の実施の形態を示した正面図である。
【００３７】
本実施の形態の光ファイバ入りトロリ線用ドラム２１は、ドラム胴部２２のドラム胴径が図１の光ファイバ入りトロリ線用ドラム６と同等に形成され、その内幅（ドラム胴部２２の幅）Ｈ２が、従来の木製ドラムよりも大きく形成されたことを特徴とする。
【００３８】
具体的には、従来の木製ドラムでは、最大内幅が６００ｍｍであったところを、本実施の形態では、８００ｍｍ程度に大きくすることで、光ファイバ入りトロリ線１の巻取り条長を確保するようになっている。
【００３９】
但し、現状のトロリ線延線車においては、最大内幅は６５０ｍｍが限度であるため、適用することはできないが、将来的に光ファイバ入りトロリ線用ドラムの内幅を大きくできるスペースを有するトロリ線延線車が利用されるようになった場合には、図４の光ファイバ入りトロリ線用ドラム２１は、外鍔部２３にスリット等の加工を施す必要が無く、非常に有効なものとなる。
【００４０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ドラム胴部のドラム胴径を所定値以上に大きくしたことによって、光ファイバ入りトロリ線の巻径が大きくなるため、そのトロリ線本体にかかる曲げ歪みを小さくでき、光ファイバケーブルへの歪みも抑えることができる。これによって、光ファイバケーブルに伝送ロスが生じるのを防止でき、トロリ線の摩耗検知、温度検知及び歪み検知を正確に行うことができるといった優れた効果を発揮する。
【００４１】
さらに、外鍔部にスリットを形成したことによって、光ファイバ入りトロリ線を巻空部分まで巻き取って固定することができるので、その巻取り条長を必要な長さまで確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ入りトロリ線用ドラムの好適な実施の形態を示した正面図である。
【図２】光ファイバ入りトロリ線を示した断面図である。
【図３】各ドラム胴径における各部の歪み量と最大巻き量を示した表である。
【図４】本発明に係る光ファイバ入りトロリ線用ドラムの他の好適な実施の形態を示した正面図である。
【図５】従来の木製ドラムを示した正面図である。
【符号の説明】
１　光ファイバ入りトロリ線
２　トロリ線本体
３　溝孔
４　光ファイバケーブル
６　光ファイバ入りトロリ線用ドラム
７　ドラム胴部
８　外鍔部
１１　スリット
Ｒ　ドラム胴径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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