(57)【要約】【課題】延線時における光ファイバのひずみを最小限に押さえる光ファイバ入りトロリ線を提供する。【解決手段】導体からなるトロリ線本体１の内部に溝孔２，３を設け、該溝孔２，３に光ファイバケーブル４を収納した光ファイバ入りトロリ線であって、前記光ファイバケーブル４は、延線時における前記溝孔２，３の圧縮ひずみ及び伸びひずみを吸収するための余長が予め調整されている。よって、延線時に溝孔２，３に圧縮ひずみ及び伸びひずみが生じても、光ファイバケーブル４に生じるひずみは小さい。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体からなるトロリ線本体の内部に溝孔を設け、該溝孔に光ファイバケーブルを収納した光ファイバ入りトロリ線であって、前記光ファイバケーブルは、延線時における前記溝孔の圧縮ひずみ及び伸びひずみを吸収するための余長が予め調整されていることを特徴とする光ファイバ入りトロリ線。
【請求項２】
前記光ファイバケーブルは、光ファイバ心線がパイプに収納されており、延線時に伸びひずみが加わる溝孔に収納される光ファイバケーブルは、前記パイプ内で前記光ファイバ心線を螺旋状に配置して余長が調整されており、延線時に圧縮ひずみが加わる溝孔に収納される光ファイバケーブルは、前記パイプに対し前記光ファイバ心線に余長を持たせてないことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ入りトロリ線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トロリ線の異常検知用に光ファイバを内蔵した光ファイバ入りトロリ線に係り、特に、延線時における光ファイバのひずみを最小限に押さえる光ファイバ入りトロリ線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロリ線は、そのトロリ線本体が銅又は銅合金からなるため導電性が良く、しかも、引張り荷重が大きく、耐摩耗性にも優れているので、電気鉄道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、その張力が高いほど電気車の走行速度を上げられる。しかし、トロリ線は架線使用中にパンタグラフの摺動摩耗により、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為、トロリ線の摩耗管理は必要不可欠なものである。
【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をしてその引張り強度が局部的に低下する場合があり、最悪の場合は架線使用中にトロリ線が断線するという事故が発生する可能性がある。
【０００５】
架線使用中のトロリ線の摩耗については、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、電気車の運行がないときに、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ことが行なわれている。しかし、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出来ない。また、トロリ線内部の所定の位置に検知線（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、摩耗限界に達したことの信号を出力するトロリ線も使用されているが、やはり、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出来ない。また、夜間に摩耗を検出した場合においても、すぐ、その位置を特定するまでの検出精度はなく、摩耗位置を人力で確認する必要がある。
【０００６】
また、トロリ線の過温度上昇による引張り強度の局部的な低下については、トロリ線本体の温度測定を長手方向に渡って行なう方法がないため、高温に曝された場合の引張り強度低下を検知することは不可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、前述の問題を解決するために、検知線として絶縁電線に替わって光ファイバを使用した光ファイバ入りトロリ線を提案するものである。つまり、トロリ線の摩耗検知あるいは引張り強度低下による異常な伸びひずみを、トロリ線内部に挿入した光ファイバの長手方向伸び歪み分布測定により検知し、トロリ線の事故発生を未然に防止することができる。
【０００８】
しかし、光ファイバケーブルは従来の絶縁電線と違って、トロリ線のドラム巻取時、延線時における大きなひずみ発生により、破断してしまう現象や架線使用時のひずみ測定に支障をきたす恐れがある。トロリ線内部に挿入された光ファイバケーブルへのひずみが最小限となるように、延線時のひずみを最小限に押さえる構造が望まれる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、延線時における光ファイバのひずみを最小限に押さえる光ファイバ入りトロリ線を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、導体からなるトロリ線本体の内部に溝孔を設け、該溝孔に光ファイバケーブルを収納した光ファイバ入りトロリ線であって、前記光ファイバケーブルは、延線時における前記溝孔の圧縮ひずみ及び伸びひずみを吸収するための余長が予め調整されているものである。
【００１１】
前記光ファイバケーブルは、光ファイバ心線がパイプに収納されており、延線時に伸びひずみが加わる溝孔に収納される光ファイバケーブルは、前記パイプ内で前記光ファイバ心線を螺旋状に配置して余長が調整されており、延線時に圧縮ひずみが加わる溝孔に収納される光ファイバケーブルは、前記パイプに対し前記光ファイバ心線に余長を持たせてなくてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
本発明に係る光ファイバ入りトロリ線は、図１に示されるように、銅又は銅合金からなるトロリ線本体１の内部に長手方向に沿って溝孔２，３を設け、摩耗検知、温度検知、ひずみ検知用の光ファイバ心線５（図２参照）がパイプ６に収納された光ファイバケーブル４を溝孔２，３内に収納した光ファイバ入りトロリ線である。この光ファイバ入りトロリ線は、ドラム巻取時、延線時のひずみ対策として、トロリ線本体にかかるひずみを考慮し、事前に光ファイバケーブルの余長を調整したものである。即ち、光ファイバケーブル４は、延線時における溝孔２，３の圧縮ひずみ及び伸びひずみを吸収するための余長が予め調整されている。
【００１４】
また、光ファイバケーブル４は、図２に示されるように、光ファイバ心線５がパイプ６に収納されているものである。７は、パイプ６を覆うポリエチレン被覆である。
【００１５】
トロリ線本体１は、左右の上寄りにくびれを有し、このくびれより下半分を大弧面部、上半分を小弧面部という。この実施形態では、大弧面部に２箇所、即ち、左右の中央に描いた中心線Ｌ１の右と左とに溝孔２，３が設けられている。それぞれの溝孔２，３に光ファイバケーブル４が挿入される。
【００１６】
この溝孔２，３は、光ファイバケーブル収納位置がトロリ線本体１に許容される摩耗限度の位置にある。ここでは、溝孔２，３の位置を小弧面部の頂点から９〜１１ｍｍの位置としている。また、トロリ線の中心線Ｌ１からは、３〜６ｍｍの位置にしている。この位置に溝孔２，３を配置して光ファイバケーブル４を収納することにより、摩耗対策、即ち、光ファイバによる摩耗検知を行うことができる。溝孔を２箇所設けたのは偏摩耗対策用である。
【００１７】
図３に、ドラム巻取り時の光ファイバ入りトロリ線を示す。通常、トロリ線は、横巻と呼ばれる方法で巻かれる。即ち、トロリ線本体１の中心線Ｌ１をドラムの胴と平行にして巻く。図には、ドラムの胴として仮想線Ｌ２を示しておく。従って、中心線Ｌ１は仮想線Ｌ２と平行になる。このとき、一方の溝孔２は中心線Ｌ１よりも胴に近く、他方の溝孔３は中心線Ｌ１よりも胴から遠く位置する。ドラムの胴を水平に置いた場合、溝孔２，３は上下に位置する。そこで、溝孔３を上溝孔３、溝孔２を下溝孔２と呼ぶ。
【００１８】
本発明にあっては、上溝孔３は、延線において圧縮ひずみが発生するため、その上溝孔３には、約０．３〜０．５％の圧縮ひずみを吸収可能な光ファイバケーブルを挿入する。例えば、予め光ファイバケーブル４内の光ファイバ心線５は金属管６に対して余長をゼロとし、延線時に０．５％の圧縮ひずみが吸収できる光ファイバケーブル４とした。本実施形態では、上溝孔３に挿入した光ファイバケーブル４は、外径１．７ｍｍφであり、光ファイバ心線５の外径を約０．７ｍｍとし、内径１．２ｍｍ、外径１．５ｍｍのステンレス管６内に収納した。また、ステンレス管６にポリエチレン被覆７を施した構造とした。
【００１９】
この構造において、約０．４５％の圧縮ひずみを吸収できるため、延線後の架線使用時の圧縮ひずみは約０．１％以下の圧縮ひずみが残存する程度であり、伝送ロスとなる圧縮ひずみ０．２％以下で抑えることができる。
【００２０】
一方、下溝孔２は、延線において伸びひずみが発生する。そこで、本発明では、約０．５％の伸びひずみにも耐えうるように、予め約３〜０．５％の光ファイバ心線余長を持たせた光ファイバケーブルを挿入する。例えば、光ファイバ心線に予め約０．４５％の余長を持たせる為、ステンレス管６の内壁に沿わせて光ファイバ心線５を螺旋状に配置した構造とする。本実施形態では、光ファイバケーブル４は上溝孔用と同じ寸法であり、外径１．７ｍｍφであり、光ファイバ心線５の外径を約０．７ｍｍとし、内径１．２ｍｍ、外径１．５ｍｍのステンレス管６内に螺旋状に収納した。また、ステンレス管６にポリエチレン被覆７を施した構造とした。これにより、延線時においての伸びひずみが約０．１％以下に抑えられ、伝送ロスも少なく問題ないといえる。
【００２１】
トロリ線本体１に光ファイバケーブル４を挿入する際、トロリ線本体１を横巻方向で巻き取りつつ光ファイバケーブル４を挿入すると、その挿入作業時は、上溝孔３の長さがトロリ線の条長（中心線Ｌ１における条長）より、約０．５％ほど長くなっている。同じように下溝孔２の長さは、トロリ線の条長より、約０．５％ほど短くなっている。このため、本発明を用いずに単に光ファイバケーブル４を挿入した場合は、延線時において上溝孔３の光ファイバケーブル４は、圧縮ひずみが残ったままの状態となり、下溝孔２の光ファイバケーブル４は伸びひずみが発生した状態となり、どちらも伝送ロスが大きく使用不可能なものとなる。その点、本発明では、上溝孔３用の光ファイバケーブル４は、光ファイバ心線５の余長をゼロとしたので、延線時にかかる約０．５％の圧縮ひずみを吸収することができる。また、延線時に発生する余長に対し、光ファイバ心線５とパイプ６との間には、大きなクリアランスを設けたので、光ファイバ心線５に発生した余長はクリアランスによって吸収される。一方、下溝孔２用の光ファイバケーブル４については、製造時に予め光ファイバ心線５に余長を持たせるため、光ファイバ心線５をパイプ６内に螺旋状に配置して挿入したので、延線時における下溝孔２の伸びひずみに対して、光ファイバ心線５へのひずみを最小限に抑えることができる。
【００２２】
ここで、上溝孔３用の光ファイバケーブル４の最適寸法について検討するべく、表１に示した光ファイバ入りトロリ線を試作し評価を行った。その結果、各部寸法と延線時に光ファイバケーブルにかかる圧縮ひずみとの関係は表１のとおりになった。これより、最適寸法は、ステンレス管内径が１．２ｍｍφ、光ファイバケーブル径が１．７ｍｍφである。これにより、延線時における光ファイバ心線５の圧縮ひずみを約０．１％以下に抑えることが可能となる。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
また、下溝孔２用の光ファイバケーブル４の最適寸法について検討するべく、表２に示した光ファイバ入りトロリ線を試作し評価を行った。その結果、各部寸法と延線時に光ファイバケーブルにかかる伸びひずみとの関係は表２のとおりになった。これより、最適寸法は、ステンレス管内径が１．２ｍｍφである。
【００２５】
また、予めステンレス管６内に光ファイバ心線５を約０．５％の余長を持たせた光ファイバ入りトロリ線は、延線時における光ファイバ心線５の伸びひずみが約０．２％以下のひずみとなり、十分に許容できるひずみ量となる。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
なお、光ファイバケーブル４のパイプ６は、金属管としているが、耐屈曲性に優れた耐熱性プラスチックチューブにすることで、溝孔２，３の内壁に沿った挿入が可能となり、トロリ線長さに対して、光ファイバケーブル４の余長を持たせることが可能である。これにより、圧縮ひずみに対する吸収が可能となる。
【００２８】
本発明によると、延線時にかかる光ファイバケーブルへのひずみを軽減することが可能となり、トロリ線を架線した場合、光ファイバの特性を最大限に利用して、摩耗検知、温度検知、ひずみ検知を可能なシステムを構築できる。
【００２９】
このようにしてトロリ線本体１内に挿入した光ファイバケーブルを使用した検知システムは、トロリ線本体１への通電による電磁誘導あるいは電気ノイズの影響あるいは架設環境条件の影響も受けることはなく、トロリ線本体１の摩耗箇所、局部温度上昇箇所、異常伸び発生箇所を特定することが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３１】
（１）光ファイバケーブルは、延線時における溝孔の圧縮ひずみ及び伸びひずみを吸収するための余長が予め調整されているので、延線時に生じるひずみが小さい。
【００３２】
（２）延線時に伸びひずみが加わる溝孔（下溝孔）に収納される光ファイバケーブルは、パイプに対して光ファイバ心線に余長があり、延線時の伸びひずみを吸収できる。延線時に圧縮ひずみが加わる溝孔（上溝孔）に収納される光ファイバケーブルは、パイプに対して光ファイバ心線に余長がないので、延線時の圧縮ひずみを吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光ファイバ入りトロリ線の断面図である。
【図２】本発明に用いる光ファイバケーブルの断面図である。
【図３】ドラム巻取り時の光ファイバ入りトロリ線の断面図である。
【符号の説明】
１　トロリ線本体
２，３　溝孔
４　光ファイバケーブル
５　光ファイバ心線
６　パイプ（ステンレス管）
【図１】
2004034800.tif 000005
【図２】
2004034800.tif 000006
【図３】
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