(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記落石防護柵の支柱に光ファイバー固定部材を取り付けて該光ファイバー固定部材と前記支柱との間に前記光ファイバーを挟持するとともに、前記光ファイバー固定部材のうち、前記落石防護柵に対向する面を湾曲状に形成したことを特徴とする光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項２】
落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記垂れ下がり防止部材を、前記落石防護柵の面外変形が吸収されるようにかつ所定の引張力が導入されるように該落石防護柵の非落石側に張設されたワイヤーで構成し、該ワイヤーに取り付けられた検知部吊持部材に前記検知部を吊持したことを特徴とする光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項３】
前記検知部吊持部材のうち、前記検知部が当接する部分を湾曲状に形成した請求項２記載の光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項４】
前記ワイヤーの両端を前記落石防護柵に固定するとともに該ワイヤーの任意箇所に所定の伸縮バネを介在させ、該伸縮バネをその変形能力で前記面外変形を吸収するとともにその引寄せ力で前記ワイヤーに引張力を導入することができるように構成した請求項２記載の光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項５】
前記ワイヤーの一端を前記落石防護柵に固定するとともに該ワイヤーをプーリー等の巻回手段に巻回し、その他端に錘を取り付けて該錘の自重を該ワイヤーに作用させるように構成した請求項２記載の光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項６】
落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記垂れ下がり防止部材を中空状のスライダーで構成するとともに、前記検知部を構成する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置及びリング形成終了位置の近傍を前記スライダー内に挿通し、前記スライダーを該スライダー内における光ファイバー相互の摩擦力及び該光ファイバーと前記スライダー内面との摩擦力で前記光ファイバーに引張力を導入し該光ファイバーの垂れ下がりを防止するように構成したことを特徴とする光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項７】
落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記垂れ下がり防止部材を伸縮バネで構成するとともに、該伸縮バネの各端を前記検知部を構成する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置近傍とリング形成終了位置近傍の直線状部分にそれぞれ固定し、前記伸縮バネをその引寄せ力で前記光ファイバーの垂れ下がりを防止するように構成したことを特徴とする光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項８】
落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記垂れ下がり防止部材を螺旋状バネで構成し、該螺旋状バネを前記検知部の内部に配置して該検知部の内面に当接させたことを特徴とする光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項９】
落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記光ファイバーを一芯の光ファイバーケーブルとし、該一芯の光ファイバーケーブルの終端側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルの基端側及び終端側を光ファイバリング干渉計のカプラーに光接続するとともに基端側又は終端側にＯＴＤＲを前記光ファイバリング干渉計のカプラーと切替自在に光接続したことを特徴とする光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項１０】
落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記光ファイバーを二芯の光ファイバーケーブルとし、該二芯の光ファイバーケーブルの終端側においては二芯間を遅延素子で光接続しておき、基端側を光ファイバリング干渉計のカプラー及びＯＴＤＲに切替自在に光接続したことを特徴とする光ファイバーを用いた落石検知システム。
【請求項１１】
落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記光ファイバーを二芯の光ファイバーケーブルとし、その終端側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルのうち、一方の素線の基端側と終端側に光ファイバリング干渉計のカプラーを光接続するとともに、他方の素線の基端側又は終端側にＯＴＤＲを光接続したことを特徴とする光ファイバーを用いた落石検知システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として崖と道路あるいは線路との間に設けられた落石防護柵に適用される光ファイバーを用いた落石検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、光学ガラスで形成されたコアと呼ばれる芯材の外側にクラッドと呼ばれる被覆材が配置された二重構造であって、コアの方がクラッドにくらべて光の屈折率が高いため、一端から入射された光が屈折率の低いクラッドとの界面で全反射しながら、コア内を伝送していく性質を有しており、かかる性質を利用して、医療機器や照明のみならず、情報伝達のための通信ケーブルとして広く利用されている。
【０００３】
ここで、光ファイバの周囲に振動が生じたり軸ひずみが生じたりすると、光の伝搬位相に変化が生じることが知られており、かかる位相変化を例えば光ファイバリング干渉計を用いて検出すれば、上述した振動を検知する振動センサあるいはひずみセンサとして用いることができる。
【０００４】
そして、このような光ファイバリング干渉計を用いた振動センサーは、崖と道路あるいは線路との間に設けられた落石防護柵に落石が衝突したことを検知するためのセンサーとしても使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような落石防護柵に光ファイバーを適用する場合、光ファイバーは落石防護柵の構築方向に沿って直線状に張設されるため、落石によって落石防護柵が面外変形すると、かかる光ファイバーはそれに作用する引張力によって容易に破断してしまい、その後の計測は不可能となるという問題を生じていた。
【０００６】
また、仮に破断しないとしても、光ファイバリング干渉計では、落石があったかどうかを検知することはできても、その性質上、落石発生位置を特定することはできないという問題も生じていた。
【０００７】
このように、光ファイバーを用いた落石検知は未だ実用化には至っていない。
【０００８】
それに対し、電線を張設しその通電遮断によって落石を検知する方法や加速度センサーを取り付けその振動検知で落石を発見する方法あるいはひずみゲージでひずみの変化を検出して落石を発見する方法も使用されてはいるが、電線による方法では落石発生位置を特定することは原理的に不可能であり、加速度センサーやひずみゲージによる方法で道路や線路に沿った長い区間にわたって落石を監視することは経済的に非現実的となる。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、落石の発生及びその位置を長い区間にわたって監視するのみならず、落石防護柵が大変形・破壊に至るまでその変形状況を監視することが可能な光ファイバーを用いた落石検知システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは請求項１に記載したように、落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記落石防護柵の支柱に光ファイバー固定部材を取り付けて該光ファイバー固定部材と前記支柱との間に前記光ファイバーを挟持するとともに、前記光ファイバー固定部材のうち、前記落石防護柵に対向する面を湾曲状に形成しものである。
【００１２】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは請求項２に記載したように、落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記垂れ下がり防止部材を、前記落石防護柵の面外変形が吸収されるようにかつ所定の引張力が導入されるように該落石防護柵の非落石側に張設されたワイヤーで構成し、該ワイヤーに取り付けられた検知部吊持部材に前記検知部を吊持したものである。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは、前記検知部吊持部材のうち、前記検知部が当接する部分を湾曲状に形成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは、前記ワイヤーの両端を前記落石防護柵に固定するとともに該ワイヤーの任意箇所に所定の伸縮バネを介在させ、該伸縮バネをその変形能力で前記面外変形を吸収するとともにその引寄せ力で前記ワイヤーに引張力を導入することができるように構成したものである。
【００１５】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは、前記ワイヤーの一端を前記落石防護柵に固定するとともに該ワイヤーをプーリー等の巻回手段に巻回し、その他端に錘を取り付けて該錘の自重を該ワイヤーに作用させるように構成したものである。
【００１６】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは請求項６に記載したように、落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記垂れ下がり防止部材を中空状のスライダーで構成するとともに、前記検知部を構成する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置及びリング形成終了位置の近傍を前記スライダー内に挿通し、前記スライダーを該スライダー内における光ファイバー相互の摩擦力及び該光ファイバーと前記スライダー内面との摩擦力で前記光ファイバーに引張力を導入し該光ファイバーの垂れ下がりを防止するように構成したものである。
【００１７】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは請求項７に記載したように、落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記垂れ下がり防止部材を伸縮バネで構成するとともに、該伸縮バネの各端を前記検知部を構成する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置近傍とリング形成終了位置近傍の直線状部分にそれぞれ固定し、前記伸縮バネをその引寄せ力で前記光ファイバーの垂れ下がりを防止するように構成したものである。
【００１８】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは請求項８に記載したように、落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記垂れ下がり防止部材を螺旋状バネで構成し、該螺旋状バネを前記検知部の内部に配置して該検知部の内面に当接させたものである。
【００１９】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは請求項９に記載したように、落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記光ファイバーを一芯の光ファイバーケーブルとし、該一芯の光ファイバーケーブルの終端側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルの基端側及び終端側を光ファイバリング干渉計のカプラーに光接続するとともに基端側又は終端側にＯＴＤＲを前記光ファイバリング干渉計のカプラーと切替自在に光接続したものである。
【００２０】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは請求項１０に記載したように、落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記光ファイバーを二芯の光ファイバーケーブルとし、該二芯の光ファイバーケーブルの終端側においては二芯間を遅延素子で光接続しておき、基端側を光ファイバリング干渉計のカプラー及びＯＴＤＲに切替自在に光接続したものである。
【００２１】
また、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムは請求項１１に記載したように、落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して前記落石防護柵に取り付け、前記光ファイバーを二芯の光ファイバーケーブルとし、その終端側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルのうち、一方の素線の基端側と終端側に光ファイバリング干渉計のカプラーを光接続するとともに、他方の素線の基端側又は終端側にＯＴＤＲを光接続したものである。
【００２２】
本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムにおいては、落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に光ファイバーを配置してあるが、かかる光ファイバーについては、これを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、該検知部のリング径が落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して落石防護柵に取り付けてある。
【００２３】
このようにすると、落石防護柵が落石で面外方向に変形したとき、その変形に追従するように検知部が収縮してそのリング径が小さくなるが、かかるリング径が所定の限度を越えると、検知部での伝送損失が大きくなり、後方散乱光、例えばレイリー散乱光は入射側にて大きく減衰する。
【００２４】
そのため、光ファイバーの基端側から光を入射させ、その後方散乱光を計測し、該後方散乱光が大きく減衰していることが観察されれば、落石防護柵が面外変形を生じていることを検知することができる。
【００２５】
ちなみに、入射した光パルスと後方散乱光が検知された時間差を距離に換算することによって、伝送損失が大きくなった位置、すなわち、落石防護柵が面外変形を生じている位置を特定することができる。
【００２６】
なお、落石防護柵が落石で面外方向に変形しても、光ファイバーは、検知部のリング径が収縮することによって該面外変形を吸収するため、従来のように、落石防護柵の面外変形によって光ファイバーに引張力が作用し破断に至るといった懸念はなくなる。
【００２７】
また、光ファイバーの基端側から入射した光と戻ってきた光との干渉状態の変化を常時観察することにより、落石防護柵に変形があったかどうかを把握することもできる。
【００２８】
落石防護柵は、落石を防止するために設けられたものである限り、防護の対象は必ずしも道路や線路とは限らず、重要施設を取り囲むように設置されたもの等も包含される。
【００２９】
光ファイバーは、いわゆる素線と呼ばれるものをはじめ、補強ワイヤが素線とともに埋設されてなる光ファイバーケーブルも本発明で言う光ファイバーに含まれるものとする。また、補強ワイヤが埋設されているかどうかに関わらず、素線が複数埋設された光ファイバーケーブル、例えば二芯タイプのものも本発明の光ファイバーに含まれるものとする。
【００３０】
ちなみに、上述した後方散乱光を計測する場合には、一芯の光ファイバーケーブルで足りるし、かつ終端側を基端側に戻す必要もない。一方、光の干渉を計測する場合には、終端側を基端側に戻す必要があり、これらと光ファイバケーブルの種類とを考慮すれば、さまざまな組み合わせ形態が考えられる。
【００３１】
すなわち、まず後方散乱光を計測すれば足りる場合、上述したように一芯の光ファイバーケーブルで足りるし、かつ終端側を基端側に戻す必要もない。
【００３２】
次に、後方散乱光の計測に加えて光の干渉も計測する場合、さらにいくつかの方法が考えられる。
【００３３】
例えば、まず第１に、一芯の光ファイバーケーブルを上述したように落石防護柵に取り付けるとともに、その終端側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルの基端側及び終端側を光ファイバリング干渉計のカプラーに光接続するとともにＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectmeter）を光ファイバーケーブルの基端側又は終端側に光ファイバリング干渉計のカプラーと切替自在に光接続する構成が考えられる。終端側を基端側に戻す方法は任意であり、例えば地面内に埋設して戻すようにすればよい。
【００３４】
かかる構成においては、一芯の光ファイバーケーブルの基端側と終端側にそれぞれ光を入射するとともに、終端側と基端側から戻ってきた光を光ファイバリング干渉計で光の干渉状況を常時監視し、振動が検知されたならば、光ファイバーケーブルの接続をＯＴＤＲに切り替え、後方散乱光を計測するようにすればよい。
【００３５】
第２に、二芯の光ファイバーケーブルを上述したように落石防護柵に取り付け、該光ファイバーケーブルの終端側においては二芯間を遅延素子で光接続しておき、基端側を光ファイバリング干渉計のカプラー及びＯＴＤＲに切替自在に光接続する構成が考えられる。かかる構成では、終端側を基端側に戻す必要はない。
【００３６】
かかる構成においては、光ファイバーケーブルの各素線の基端側にそれぞれ光を入射するとともに、他方の素線からそれぞれ戻ってきた光を光ファイバリング干渉計で光の干渉状況を常時監視し、振動が検知されたならば、二芯の光ファイバーケーブルのうち、いずれかの素線の基端側をＯＴＤＲに切替接続し、後方散乱光を計測するようにすればよい。
【００３７】
第３に、二芯の光ファイバーケーブルを上述したように落石防護柵に取り付けるとともに、その終端側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルのうち、一方の素線の基端側と終端側に光ファイバリング干渉計のカプラーを光接続するとともに、他方の素線の基端側又は終端側にＯＴＤＲを光接続する構成が考えられる。基端側への戻りルートは任意であり、例えば地面内に埋設して戻すようにすればよい。
【００３８】
かかる構成においては、光ファイバーケーブルの一方の素線の基端側と終端側にそれぞれ光を入射するとともに、終端側と基端側から戻ってきた光を光ファイバリング干渉計で光の干渉状況を常時監視するとともに、他方の素線の基端側又は終端側に接続されたＯＴＤＲで後方散乱光を計測するようにすればよい。
【００３９】
光ファイバーをリング状に巻いてなる検知部は、落石防護柵の面外変形量が監視すべき値になったことを検知できるように構成しておけばよい。具体的には、落石防護柵の面外変形に伴い、上述したように検知部のリング径も収縮するが、そのリング径が光ファイバーのマイクロベンド損失が増大する曲率半径に対応するように最初のリング径を設定しておけばよい。このとき、必要に応じて、光ファイバーのスパン長（落石防護柵に固定されている間隔）等を適宜考慮する。なお、収縮時のリング径が小さすぎると、光ファイバーが曲げ破損を生じるおそれがあるので、リング径を設定するにあたってはこの点も考慮するのが望ましい。
【００４０】
光ファイバーをリング状に巻いて検知部とする構成としてはさまざまな態様が考えられ、具体的には、１スパン内に一つのリングが形成されるように配置する、１スパン内に複数のリングが所定のピッチで形成されるように配置するなどの態様が考えられる。
【００４１】
ここで、光ファイバーをリング状に巻くとは、１スパン内の連続的な光ファイバーのいずれかの箇所に少なくとも一つのリング状に巻かれた箇所があれば足りることを意味するものであり、落石防護柵による面外変形が検知部のみによって吸収される限り、検知部を除く部分については、必ずしも直線状である必要はない。例えば、検知部を除く部分を湾曲管内に納めることによって、その垂れ下がりを防止する構造であってもかまわない。かかる構成においては、落石防護柵が面外変形したとき、光ファイバーはその面外変形に追従するように湾曲管内を抜け出し、その抜け出しは、検知部の収縮という形で吸収される。
【００４２】
ここで、リング状に巻かれた検知部の位置や光ファイバーのスパン長を決定する固定位置を落石防護柵のどの箇所に位置決めするかは任意であるが、例えば、前記落石防護柵の支柱に光ファイバー固定部材を取り付けて該光ファイバー固定部材と前記支柱との間に前記光ファイバーを挟持するとともに、前記光ファイバー固定部材のうち、前記落石防護柵に対向する面を湾曲状に形成することが考えられる。
【００４３】
かかる構成においては、光ファイバーは、落石防護柵の面外変形に伴って光ファイバー固定部材の湾曲面に当接しながら非落石側に押し出されることとなり、固定位置での曲げ破損を未然に回避することが可能となる。
【００４４】
垂れ下がり防止部材は、自重によって光ファイバーが垂れ下がり、その結果、リング状に巻かれた検知部のリング径が保持されずに変化してしまうといった事態を防止できるよう、以下のように構成する。
【００４５】
すなわち、かかる垂れ下がり防止部材を、前記落石防護柵の面外変形が吸収されるようにかつ所定の引張力が導入されるように該落石防護柵の非落石側に張設されたワイヤーで構成し、該ワイヤーに取り付けられた検知部吊持部材に前記検知部を吊持した構成が考えられる。
【００４６】
かかる構成においては、ワイヤーは、落石防護柵の面外変形に伴って、その変形を吸収しつつ該落石防護柵に所定の引張力で張設される。そして、光ファイバーの検知部は、このように所定の引張力で張設されたワイヤーに検知部吊持部材を介して吊持されるため、落石防護柵が面外変形したときでも、光ファイバーは、下方にたるむことなく、検知部のリング径が収縮することで落石防護柵の面外変形を吸収する。
【００４７】
ここで、前記検知部吊持部材のうち、前記検知部が当接する部分を湾曲状に形成した場合には、光ファイバーは、落石防護柵の面外変形に伴って検知部吊持部材の湾曲面を滑るように収縮するため、吊持位置での光ファイバーの曲げ破損を未然に回避することが可能となる。
【００４８】
垂れ下がり防止部材を前記落石防護柵の面外変形が吸収されるようにかつ所定の引張力が導入されるように構成するには、例えば、前記ワイヤーの両端を前記落石防護柵に固定するとともに該ワイヤーの任意箇所に所定の伸縮バネを介在させ、該伸縮バネをその変形能力で前記面外変形を吸収するとともにその引寄せ力で前記ワイヤーに引張力を導入することができるように構成することが考えられる。
【００４９】
また、前記ワイヤーの一端を前記落石防護柵に固定するとともに該ワイヤーをプーリー等の巻回手段に巻回し、その他端に錘を取り付けて該錘の自重を該ワイヤーに作用させるように構成してもよい。
【００５０】
垂れ下がり防止部材は他にも以下の態様が考えられる。
【００５１】
すなわち、前記垂れ下がり防止部材を中空状のスライダーで構成するとともに、前記検知部を構成する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置及びリング形成終了位置の近傍を前記スライダー内に挿通し、前記スライダーを該スライダー内における光ファイバー相互の摩擦力及び該光ファイバーと前記スライダー内面との摩擦力で前記光ファイバーに引張力を導入し該光ファイバーの垂れ下がりを防止するように構成することが考えられる。
【００５２】
かかる構成においては、落石防護柵の面外変形に伴い、光ファイバーは、光ファイバー同士及びスライダー内面からの摩擦力に抵抗するようにして該スライダーから引き出される。そのため、光ファイバーは、落石防護柵が面外変形してもたるむことなく、検知部のリング径が小さくなるという形でその面外変形を吸収する。
【００５３】
なお、かかる構成の場合、光ファイバー自体に引張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適している。
【００５４】
また、前記垂れ下がり防止部材を伸縮バネで構成するとともに、該伸縮バネの各端を前記検知部を構成する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置近傍とリング形成終了位置近傍の直線状部分にそれぞれ固定し、前記伸縮バネをその引寄せ力で前記光ファイバーの垂れ下がりを防止するように構成することが考えられる。
【００５５】
かかる構成においては、落石防護柵の面外変形に伴い、検知部の両側に延びる光ファイバーは、伸縮バネに抵抗しながら互いに離間するとともに、その離間距離だけ、検知部のリング径が小さくなる。このとき、伸縮バネは、光ファイバーの直線状部分を互いに引き寄せるため、光ファイバーは、落石防護柵が面外変形してもたるむことなく、検知部のリング径が小さくなるという形でその面外変形が吸収される。
【００５６】
なお、かかる構成の場合、光ファイバー自体に引張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適している。
【００５７】
また、前記垂れ下がり防止部材を螺旋状バネで構成し、該螺旋状バネを前記検知部の内部に配置して該検知部の内面に当接させた構成が考えられる。
【００５８】
かかる構成においては、螺旋状バネの外側に拡がろうとする復元力が検知部の内側に放射状に作用し、その力は直線状部分に引張力となって伝達される。そのため、光ファイバーの直線状部分が垂れ下がるのを防止することができるとともに、落石防護柵が面外変形したときには、検知部は、螺旋状バネに抵抗するようにして光ファイバーの直線状部分に引張力を伝達させつつ、そのリング径が小さくなるため、光ファイバーの直線部の垂れ下がりはやはり防止され、かくして、光ファイバーは、落石防護柵が面外変形してもたるむことなく、検知部のリング径が小さくなるという形でその面外変形が吸収される。
【００５９】
なお、かかる構成の場合、光ファイバー自体に緊張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適している。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
図１は、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システムを示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システム１は、落石防護柵２と、該落石防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバー３とから概ね構成してあり、光ファイバー３は、落石防護柵２の支柱４ごとに固定してある。
【００６２】
光ファイバー３を支柱４に固定するにあたっては、同図及び図２に示すように、落石防護柵２の支柱４に光ファイバー固定部材５を配置し、該光ファイバーを支柱４と光ファイバー固定部材５との間に挟持するようにすればよい。
【００６３】
ここで、光ファイバー固定部材５は、落石防護柵２に対向する面が湾曲状に形成されるよう、円筒状部材で構成してある。
【００６４】
光ファイバー３は図１に示すように、支柱４，４間の三箇所にてリング状に巻いて検知部６を構成してあり、落石防護柵２の面外変形に伴って検知部６のリング径が収縮自在となるよう、垂れ下がり防止部材としてのワイヤー７を介して落石防護柵２に取り付けてある。
【００６５】
ここで、ワイヤー７は、光ファイバー３と同様、落石防護柵２の非落石側に張設してあるが、その両端を落石防護柵２の支柱４，４に固定する際、該ワイヤーの端部近傍に伸縮バネ８を介在させてあり、該伸縮バネの変形能力で落石防護柵２の面外変形を吸収するとともに、その引寄せ力で該ワイヤーに引張力を導入するように構成してある。そして、光ファイバーの検知部６は、このように所定の引張力で張設されたワイヤー７に検知部吊持部材１１を介して吊持してある。
【００６６】
検知用吊持部材１１は、ワイヤー７に固定するためのフック１２と該フックの基端側に設けられた吊持本体１３とからなり、該吊持本体は、検知部６が当接する部分が湾曲状に形成されるよう、円筒状に形成してある。
【００６７】
検知部６は、上述したように落石防護柵２の面外変形量が監視すべき値になったことを検知できるように構成しておけばよい。すなわち、光ファイバー３のマイクロベンド損失は、曲率半径がある程度大きいとほとんど生じないが、一定の半径まで縮小すると急激に大きくなる（これを本明細書では臨界半径と呼ぶことにする）。
【００６８】
したがって、検知部６のリング径については、落石防護柵２の面外変形量が監視すべき値になったときに検知部６のリング径が、上述した臨界半径に相当する径までちょうど縮小するよう、最初のリング径を設定しておけばよい。
【００６９】
このとき、必要に応じて、光ファイバー３のスパン長（落石防護柵２に固定されている間隔）等を適宜考慮する。なお、収縮時のリング径が小さすぎると、伝送損失が大きすぎて遠方の散乱光を計測できなくなったり、光ファイバー３が曲げ破損を生じたりするおそれがあるので、リング径を設定するにあたってはこの点も考慮するのが望ましい。
【００７０】
本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システム１においては、落石防護柵２の設置方向に沿ってその非落石側に光ファイバー３を配置してあるが、かかる光ファイバーについては、これを所定箇所ごとにリング状に巻いて検知部６とするとともに、該検知部のリング径が落石防護柵２の面外変形に伴って収縮自在となるようにワイヤー７を介して落石防護柵２に取り付けてある。
【００７１】
このようにすると、落石防護柵２が落石で面外方向に変形したとき、検知部６は、図３(a)に示すように落石防護柵２の面外変形に追従して収縮し、そのリング径が小さくなるが、かかるリング径が所定の限度を越えると、検知部６での伝送損失が大きくなり、後方散乱光、例えばレイリー散乱光は、光ファイバー３の入射側にて大きく減衰する。
【００７２】
そのため、例えば図４に示すＯＴＤＲを光ファイバー３の基端側に接続して該基端側から光パルスを入射させればよい。
【００７３】
同図に示すＯＴＤＲ２１は、光ファイバー３に入射した光パルスの波長と同じ波長の光が入射端側で後方散乱光として観測される現象を利用したものであり、レーザーダイオード２２より出射した光パルスをビームスプリッタ２３を経由して光ファイバー３に入射するようになっているとともに、後方散乱光をフォトダイオード２４で受光して電気信号に変換し、次いで、デジタル処理された信号データを演算処理部２５で演算処理して減衰の程度を算出することで、伝送損失の有無を把握することができるとともに、入射光パルスから受光波までの時間差より伝送損失が生じている位置を特定することもできる、すなわち、落石防護柵２が面外変形を生じていること及びその位置を検知することができる。
【００７４】
なお、落石が生じて落石防護柵２が面外変形したとき、光ファイバー３は、図３(b)に示すように該面外変形に伴って光ファイバー固定部材５の湾曲面に当接しながら非落石側に押し出されることとなり、固定位置での曲げ破損は未然に回避される。
【００７５】
また、落石防護柵２が落石で面外方向に変形しても、光ファイバー３は、検知部６のリング径が収縮することによって該面外変形を吸収するため、従来のように、落石防護柵２の面外変形によって光ファイバーに引張力が作用し破断に至るといった懸念はなくなる。
【００７６】
一方、二芯の光ファイバーケーブル３ａを図５に示す光ファイバリング干渉計３１の一部として構成し、該光ファイバーケーブルの基端側から入射した光と戻ってきた光との干渉状態の変化を常時観察することにより、落石防護柵２に落石があったかどうかを把握することもできる。
【００７７】
図５に示す光ファイバリング干渉計３１は、光源であるレーザーダイオード３２と、カプラー３３を介して該レーザーダイオードに接続された光ファイバーケーブル３ａと、該光ファイバケーブルの素線の先端をつなぐ光遅延素子３５と、カプラー３３に接続されレーザーダイオード３２から光ファイバケーブル３ａを経由して戻ってきた光を受光する受光素子であるフォトダイオード３６とからなる。
【００７８】
かかる光ファイバリング干渉計３１においては、レーザーダイオード３２から出射されたレーザー光をカプラ３３を介して分波して光ファイバーケーブル３ａの２つの素線に別々に伝播させ、それらの先端に取り付けられた光遅延素子３５を経由して逆向きに戻ってきた２つのレーザー光をカプラ３３で合波した後、これをフォトダイオード３６で検出して光干渉状態を監視する。
【００７９】
このとき、落石があれば、そのときの衝撃による高周波振動が光ファイバーケーブル３ａに作用して２つの光路長に違いが生じ、一定であった光干渉状態に変化が起こるので、これを監視することで落石の有無、頻度、時期、規模等を知ることができる。
【００８０】
また、光ファイバケーブル３ａの基端側にＯＴＤＲ２１と光ファイバリング干渉計３１のカプラー３３とを切替自在に接続するとともに光ファイバケーブル３ａの終端側に光遅延素子３５を接続することによって、光ファイバーを用いた落石検知システム１′をあらたに構成することができる。
【００８１】
ここで、光ファイバーを用いた落石検知システム１′は、光ファイバー３を光ファイバケーブル３ａに代えるとともにＯＴＤＲ２１及び光ファイバリング干渉計３１を備えた点を除けば、光ファイバーを用いた落石検知システム１と実質的に同様であるので、他の構成及び作用効果については、その説明を省略する。
【００８２】
かかる光ファイバーを用いた落石検知システム１′においては、通常時は、光ファイバリング干渉計３１側に切り替えて常時、振動の観測を行う。
【００８３】
そして、光ファイバリング干渉計３１によって振動が観測されれば、光ファイバケーブル３ａをＯＴＤＲ２１側に切り替えて落石による落石防護柵２の面外変形の程度やその位置を調べる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システム１、１′によれば、落石防護柵２が落石で面外方向に変形したとき、その変形に追従するように検知部６が収縮してそのリング径が小さくなるが、かかるリング径が所定の限度を越えると、検知部６での伝送損失が大きくなり、後方散乱光、例えばレイリー散乱光は入射側にて大きく減衰する。
【００８５】
そのため、例えばＯＴＤＲ２１を用いて光ファイバー３や光ファイバケーブル３ａの基端側から光を入射させ、その後方散乱光を計測し、該後方散乱光の減衰率及びその位置を演算することにより、落石防護柵２が面外変形を生じている位置を検知することができる。
【００８６】
また、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システム１、１′によれば、落石防護柵２が落石で面外方向に変形しても、光ファイバー３や光ファイバケーブル３ａは、検知部６のリング径が収縮することによって該面外変形を吸収するため、従来のように、落石防護柵２の面外変形によって光ファイバーに引張力が作用し破断に至るといった懸念はなくなる。
【００８７】
また、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システム１、１′によれば、例えば光ファイバリング干渉計３１を用いて、光ファイバケーブル３ａの基端側から入射した光と戻ってきた光との干渉状態の変化を常時観察することにより、落石防護柵２に落石があったかどうかを把握することもできる。
【００８８】
また、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システム１、１′によれば、落石防護柵２の支柱４に光ファイバー固定部材５を取り付けて該光ファイバー固定部材と支柱４との間に光ファイバー３あるいは光ファイバケーブル３ａを挟持するとともに、光ファイバー固定部材５を円筒状部材にして落石防護柵２に対向する面を湾曲状に形成したので、光ファイバー３あるいは光ファイバケーブル３ａは、落石防護柵２の面外変形に伴って光ファイバー固定部材５の湾曲面に当接しながら非落石側に押し出されることとなり、固定位置での曲げ破損を未然に回避することが可能となる。
【００８９】
また、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システム１、１′によれば、垂れ下がり防止部材を、落石防護柵２の面外変形が吸収されるようにかつ所定の引張力が導入されるように該落石防護柵の非落石側に張設されたワイヤー７で構成し、該ワイヤーに取り付けられた検知部吊持部材１１に検知部６を吊持したので、光ファイバー３や光ファイバケーブル３ａの検知部６は、所定の引張力で張設されたワイヤー７に検知部吊持部材１１を介して吊持されることとなり、落石防護柵２が面外変形したときでも、光ファイバー３や光ファイバケーブル３ａを下方にたるませることなく、また、検知部６のリング径が収縮することで落石防護柵２の面外変形を吸収して光ファイバー３や光ファイバケーブル３ａの破断を防止することが可能となる。
【００９０】
また、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システム１、１′によれば、検知部吊持部材１１の吊持本体１３を円筒状に構成して検知部６が当接する部分を湾曲状に形成したので、光ファイバー３や光ファイバケーブル３ａは、落石防護柵２の面外変形に伴って検知部吊持部材１１の湾曲面を滑るように収縮することとなり、吊持位置での光ファイバー３や光ファイバケーブル３ａの曲げ破損を未然に回避することが可能となる。
【００９１】
本実施形態では、ワイヤー７の両端を落石防護柵２に固定するとともに該ワイヤーの任意箇所に伸縮バネ８を介在させ、該伸縮バネをその変形能力で面外変形を吸収するとともにその引寄せ力でワイヤー７に引張力を導入するように構成したが、これに代えて図６に示す構成としてもよい。
【００９２】
図６に示す変形例では、ワイヤー７の一端を上述の実施形態と同様に落石防護柵２に固定するとともに（図示せず）、該ワイヤーを巻回手段であるプーリー４１に巻回し、その他端に錘４２を取り付けて該錘の自重をワイヤー７に引張力として作用させるように構成してある。
【００９３】
なお、本変形例に係るその他の構成及び作用効果は、上述した実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。ちなみに、上述の錘４２に代えて、伸縮バネを用いてもよい。この場合、伸縮バネの他端は落石防護柵２に固定することになる。
【００９４】
また、本実施形態では、垂れ下がり防止部材としてワイヤー７を用いたが、本発明に係る垂れ下がり防止部材は、自重によって光ファイバーが垂れ下がり、その結果、リング状に巻かれた検知部のリング径が保持されずに変化してしまうといった事態を防止できるものである限り、その構造や形状は任意である。
【００９５】
図７は、変形例に係る垂れ下がり防止部材としての中空状のスライダー５１を示したものである。同図でわかるように、垂れ下がり防止部材としてのスライダー５１は、検知部６を構成する光ファイバー３のうち、リング形成開始位置及びリング形成終了位置の近傍を該スライダー内に挿通してあり、スライダー５１内における光ファイバー３相互の摩擦力及び該光ファイバーとスライダー５１内面との摩擦力によって光ファイバー３に引張力を導入することができるようになっている。
【００９６】
かかる構成においては、落石防護柵２の面外変形に伴い、光ファイバー３は、光ファイバー同士及びスライダー５１内面からの摩擦力に抵抗するようにして該スライダーから引き出されることとなり、かくして、光ファイバー３は、落石防護柵２が面外変形してもたるむことなく、検知部６のリング径が小さくなるという形でその面外変形を吸収することが可能となる。
【００９７】
なお、かかる構成の場合、光ファイバー自体に引張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適している。
【００９８】
その他の構成及び作用効果については、上述の実施形態と同一であるので、ここではその説明を省略する。
【００９９】
本発明に係る垂れ下がり防止部材の別の変形例を図８に示す。
【０１００】
同図に示す垂れ下がり防止部材としての伸縮バネ６１は、該伸縮バネの各端を検知部６を構成する光ファイバー３のうち、リング形成開始位置近傍とリング形成終了位置近傍の直線状部分にそれぞれ固定し、該伸縮バネの引寄せ力で光ファイバー３の垂れ下がりを防止するように構成してある。
【０１０１】
かかる構成においては、落石防護柵２の面外変形に伴い、検知部６の両側に延びる光ファイバー３は、伸縮バネ６１に抵抗しながら互いに離間するとともに、その離間距離だけ、検知部６のリング径が小さくなる。このとき、伸縮バネ６１は、光ファイバー３の直線状部分を互いに引き寄せるため、光ファイバー３は、落石防護柵２が面外変形してもたるむことなく、検知部６のリング径が小さくなるという形でその面外変形が吸収される。
【０１０２】
なお、かかる構成の場合、光ファイバー３自体に引張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適している。
【０１０３】
その他の構成及び作用効果については、上述の実施形態と同一であるので、ここではその説明を省略する。
【０１０４】
本発明に係る垂れ下がり防止部材の別の変形例を図９に示す。
【０１０５】
同図に示す垂れ下がり防止部材としての螺旋状バネ７１は、検知部６の内部に配置して該検知部の内面に当接させてなる。
【０１０６】
かかる構成においては、螺旋状バネ７１の外側に拡がろうとする復元力が検知部６の内側に放射状に作用し、その力は、光ファイバー３の直線状部分に同図矢印に示す方向の引張力となって伝達される。そのため、光ファイバーの直線状部分が垂れ下がるのを防止することができるとともに、落石防護柵２が面外変形したときには、検知部６は、螺旋状バネ７１に抵抗するようにして光ファイバー３の直線状部分に引張力を伝達させつつ、そのリング径が小さくなるため、光ファイバー３の垂れ下がりはやはり防止され、かくして、光ファイバー３は、落石防護柵２が面外変形してもたるむことなく、検知部６のリング径が小さくなるという形でその面外変形が吸収される。
【０１０７】
なお、かかる構成の場合、光ファイバー３自体に緊張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適している。
【０１０８】
以上、図６乃至図９を参照して本実施形態に対する変形例を説明してきたが、かかる変形例において、光ファイバー３の代わりに光ファイバケーブル３ａを用いることができることは言うまでもない。
【０１０９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システムによれば、落石防護柵が落石で面外方向に変形したとき、その変形に追従するように検知部が収縮してそのリング径が小さくなるが、かかるリング径が所定の限度を越えると、検知部での伝送損失が大きくなり、後方散乱光、例えばレイリー散乱光は入射側にて大きく減衰する。
【０１１０】
そのため、光ファイバーの基端側から光を入射させ、その後方散乱光を計測し、該後方散乱光の減衰率及びその位置を演算することにより、落石防護柵が面外変形を生じている位置を検知することができる。
【０１１１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システムの図であり、(a)は正面図、(b)は検知部６周辺の拡大斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システムの作用を示した図。
【図４】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システムに適用するＯＴＤＲを示したブロック図。
【図５】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検知システムに適用する光ファイバリング干渉計を示したブロック図。
【図６】変形例に係る垂れ下がり防止部材を示した詳細図。
【図７】別の変形例に係る垂れ下がり防止部材を示した斜視図。
【図８】別の変形例に係る垂れ下がり防止部材を示した斜視図。
【図９】別の変形例に係る垂れ下がり防止部材を示した斜視図。
【符号の説明】
１                          光ファイバーを用いた落石検知システム
２                          落石防護柵
３                          光ファイバー
３ａ                        光ファイバケーブル（光ファイバー）
４                          支柱
５                          光ファイバー固定部材
６                          検知部
７                          ワイヤー（垂れ下がり防止部材）
８                          伸縮バネ（垂れ下がり防止部材）
４１                        プーリー（巻回手段）
４２                        錘
５１                        スライダー（垂れ下がり防止部材）
６１                        伸縮バネ（垂れ下がり防止部材）
【図１】
0004005379.tif 000002
【図２】
0004005379.tif 000003
【図３】
0004005379.tif 000004
【図４】
0004005379.tif 000005
【図５】
0004005379.tif 000006
【図６】
0004005379.tif 000007
【図７】
0004005379.tif 000008
【図８】
0004005379.tif 000009
【図９】
0004005379.tif 000010