JP2004039386A

JP2004039386A - Trolley wire containing optical fiber

Info

Publication number: JP2004039386A
Application number: JP2002193421A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Okada; 岡田　俊博; Hiroyuki Endo; 遠藤　寛幸; Hiroyoshi Hiruta; 蛭田　浩義; Kunio Hashimoto; 橋本　邦夫; Masahiko Suzuki; 鈴木　正彦; Hitoshi Hashimoto; 橋本　仁志
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Central Japan Railway Co
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Central Japan Railway Co
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a trolley wire containing optical fiber in which the distortion inflicted on the trolley wire body is made not to be impressed directly on coated optical fibers. <P>SOLUTION: The optical fiber cable 4 has a clearance against the deformation of the groove hole 2 due to bending and extension of the trolley wire body 1. Or, the groove hole 2 is arranged in the center of the trolley wire body 1. Thereby, the distortion inflicted on the trolley wire body 1 is not impressed directly on the coated optical fibers 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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、トロリ線本体にかかる歪みが直接的に光ファイバ芯線に加わらないようにした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、架設使用中にパンタグラフとの摺動による摩耗により、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】
架設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。異常摩耗、局部摩耗の正確な位置検知は、現状のシステムでは不可能であるため、摩耗箇所の確認には人力となり時間を要する。
【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、検知線として絶縁電線に替わって光ファイバを使用することを提案するものである。検知線として光ファイバを使用すると、トロリ線の摩耗限度検知あるいは引張り強度低下による異常伸びを、トロリ線内部に挿入した光ファイバの断線及び長手方向伸び歪み分布測定により検知することができる。そして、昼夜をとわず、２４時間体制での異常管理、異常場所の正確な位置検知を可能とすることができる。
【０００８】
そこで、本出願人は、光ファイバを挿入したトロリ線の開発を進めているが、光ファイバの挿入溝孔を従来の絶縁電線の挿入溝孔と同じ配置構造とした場合、トロリ線をドラムに対して横巻するドラム巻作業及びそのドラムからの延線作業において、トロリ線本体の曲げ延ばしに伴い光ファイバに約１．０％の伸び、圧縮ひずみが加わり、そこでほとんどの場合、光ファイバに大きな伝送ロスが生じ、延線後に光ファイバは使用不可能となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、トロリ線本体にかかる歪みが直接的に光ファイバ芯線に加わらないようにした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、光ファイバ心線が金属管に収納された光ファイバケーブルを前記溝孔内に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、前記トロリ線本体の曲げ延ばしによる前記溝孔の変形に対するクリアランスを有するものである。
【００１１】
前記光ファイバケーブルは、前記光ファイバ心線が前記金属管に対して余長を確保して前記金属管に収納されていてもよい。
【００１２】
前記光ファイバケーブルは、前記光ファイバ心線がジェリー介在とともに前記金属管に収納されていてもよい。
【００１３】
また、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、光ファイバ心線が金属管に収納された光ファイバケーブルを前記溝孔内に収納した光ファイバ入りトロリ線であって、前記溝孔は、前記トロリ線本体の中央に配置されているものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
第一の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）が金属管６に収納された光ファイバケーブル４を溝孔２内に収納した光ファイバ入りトロリ線であって、光ファイバケーブル４は、トロリ線本体１の曲げ延ばしによる溝孔２の変形（圧縮、伸びひずみ）に対するクリアランスを有する。
【００１６】
また、光ファイバケーブル４は、図２に示されるように、ルース型光ファイバケーブル、即ち、光ファイバ心線５が金属管６に対して圧縮ひずみを吸収するための余長を確保して金属管６に収納されているものである。光ファイバ心線５は、ジェリー介在７とともに金属管６に収納されている。８は、金属管６を覆うポリエチレン被覆である。
【００１７】
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９、上半分を小弧面部３という。この実施形態では、大弧面部９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が設けられている。それぞれの溝孔２に光ファイバケーブル４が挿入される。
【００１８】
この溝孔２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の位置を小弧面部３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。
【００１９】
溝孔２は、楕円の一部に三角をつないだような断面形状とし、その楕円の短径を約１．８５ｍｍとした。その溝孔２の楕円部分に外径約１．１φｍｍの光ファイバケーブル４を挿入した。光ファイバケーブル４は、光ファイバ心線５の外径を約０．４ｍｍとし、内径０．７ｍｍ、外径０．９ｍｍのステンレス管６内にジェリー７介在とともに収容した。また、ステンレス管６にポリエチレン８被覆を行い、外径約１．１φｍｍの光ファイバケーブル４とした。
【００２０】
上記の光ファイバ入りトロリ線は、光ファイバ心線５が金属管６に対して圧縮ひずみを吸収するための余長を確保して金属管６に収納されている。具体的には、溝孔２の断面積に対する光ファイバケーブル４の占有面積を面積比で３０〜５０％にした（以下、占有面積は面積比で表す）。これにより、トロリ線本体１にかかる伸び、圧縮ひずみが光ファイバケーブル４に直接かかることを防ぐことができる。
【００２１】
占有面積が３０％以下の場合は、トロリ線本体１にかかるひずみによるファイバケーブル４の溝孔２内での動き得る長さ（可動域）が長くなる。すると、架線使用中にパンタグラフでの振動による光ファイバケーブル４の一方向への動きが大きくなり、長手方向の端末部での光ファイバケーブル４への負荷により、断線などの支障が発生する。
【００２２】
一方、占有面積が５０％以上の場合は、ドラム巻時、延線時におけるトロリ線本体１の圧縮ひずみが直接的に光ファイバケーブル４にかかるため、光ファイバ心線５にマイクロベンド（小曲り）現象が発生し、伝送損失が増大し使用不可能となる。
【００２３】
また、上記の光ファイバ入りトロリ線は、光ファイバ心線５を金属管６内にジェリー介在７とともにルースに挿入されているので、光ファイバケーブル４にかかる伸び、圧縮ひずみが吸収可能となっている。
【００２４】
金属管６の内部における光ファイバ心線５の占有面積は、金属管６の断面積に対し４０％以下とする。
【００２５】
占有面積が４０％を超えると、光ファイバケーブル４にかかるひずみが光ファイバ心線５にもかかるため、ひずみ吸収が難しくなる。また、金属管６内にジェリー介在７を介在させることで占有面積が４０％以下の状態でも、パンタグラフ等の振動によって、光ファイバ心線５が容易に移動しないようにしている。
【００２６】
溝孔２の短径サイズと光ファイバケーブル４の最適寸法について、表１の各寸法で試作し検討を行った結果、占有面積＝（光ファイバケーブル径／溝孔短径）^２　とした場合、占有面積が約３０〜５０％において、伸び、圧縮ひずみをよく吸収することが実証された。表１によれば、溝孔短径１．８５ｍｍに対しては、光ファイバケーブルの最適径は、１．０〜１．３５ｍｍとなる。
【００２７】
【表１】

【００２８】
また、光ファイバケーブル４における光ファイバ心線５のサイズに対する金属管６の最適内径について表２の各寸法での試作検討を行った結果、金属管内径に対する光ファイバ心線径を占有面積で約４０％以下にすることで、光ファイバケーブル４に加わったひずみに対しても十分に吸収することが実証された。表２によれば、０．７ｍｍφの金属管内径に対し０．４ｍｍの光ファイバ心線径が最適といえる。ただし、Ｎｏ．２の場合は、伝送ロスは小さく製造時におけるひずみ吸収は可能といえるが、トロリ線として使用するうえでの問題点が残る。つまり、金属管内での裕度が大きい為、架線使用時におけるトロリ線本体１の変化（温度上昇、局部摩耗）を読み取るまでの時間がかかりシステムの信頼性の低下を招く恐れがある。
【００２９】
【表２】

【００３０】
以上、説明したように、光ファイバ入りトロリ線は、溝孔２に対する光ファイバケーブル４のクリアランスを設け占有面積を３０〜５０％にすることで、製造時におけるトロリ線本体１のひずみを大幅に吸収することが可能である。
【００３１】
光ファイバ心線５を金属管６内に収納したルース型ファイバと限定しない構造（例えば、光ファイバ心線５を直接溝孔２に収容した構造）でも、溝孔２に対する光ファイバの占有面積を３０％の下限値に近づけることで、製造時（ドラム巻取時、延線時）および架線使用時における伸び、圧縮ひずみを吸収することが可能と容易に推測される。
【００３２】
また、製造方法、トロリ線構造（溝孔位置）によっては、光ファイバケーブルにかかるひずみが異なる。溝孔位置をトロリ線本体１の中心線Ｌ１に近づけることでひずみが低減し、許容の占有率も５０％以上でも少ないひずみのため、吸収が可能となる。
【００３３】
詳しく述べると、トロリ線がドラムに巻き取られる場合、トロリ線本体１には、曲げによる伸び、圧縮ひずみが発生する。そのひずみは、トロリ線本体１の中心線Ｌ１から離れるほど大きくなり、断面積１７０ｍｍ^２　のトロリ線本体１の外周では、約１．６％のひずみが加わる。ここで、ドラムでの巻取方法は横巻きである。横巻きとは、トロリ線本体１の中心線Ｌ１をドラムの軸と平行にした巻取方法である。従って、トロリ線本体１の中心線Ｌ１の位置ではひずみが最小となる。
【００３４】
そこで、第二の発明に係る光ファイバ入りトロリ線は、図３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が金属管６に収納された光ファイバケーブル４を溝孔２内に収納した光ファイバ入りトロリ線であって、溝孔２は、トロリ線本体１の左右の中央に描いた中心線Ｌ１上に配置されている。光ファイバケーブル４は、図２に示したものである。
【００３５】
このトロリ線本体１は、下半分の大弧面部９に、長手方向に沿って１箇所の溝孔２が設けられている。この溝孔２は、光ファイバケーブル収納位置が摩耗限度の位置にあり、ここでは小弧面部３の頂点から約９〜１１ｍｍの位置としている。溝孔２は、ほぼ真円の一部に三角をつないだような断面形状であり、その円は、約２．０ｍｍの直径を有している。最適な溝孔２の円部分の大きさは１．８〜２．５ｍｍφである。１．８ｍｍφよりも大きくしておけば、ダイスでの引抜加工が易しく、量産性に適する。また、２，５ｍｍφを超えないようにすると、トロリ線本体断面積が大きく減少することがなく、強度面での問題がない。
【００３６】
一方、円部分に挿入する光ファイバケーブル４の径を２．１ｍｍφとして、約４．８％のかしめを加え、そのかしめ加工に耐えうるよう光ファイバ心線５外径を約０．７ｍｍとし、内径１．５ｍｍ、外径１．７ｍｍのステンレス管６内にジェリー介在７とともに収容した。また、ステンレス管６にポエチレン被覆８を０．２ｍｍ厚で施し、外径２．１ｍｍφの光ファイバケーブル４とした。最適な光ファイバケーブル４のかしめしろは、０．１ｍｍ（約５％）以下であり、これならば光ファイバ心線５にひずみが発生することがない。
【００３７】
また、ステンレス管内における光ファイバ心線の占有面積は、約３０％以下が好ましく、これならば、光ファイバ心線にひずみが発生することがない。
【００３８】
トロリ線本体１の中央に溝孔２を配置した構造は、大弧面部９からのかしめによって、溝孔２を形成する為、溝孔２の大きさと光ファイバケーブル４の径によっては、光ファイバケーブル４が落下する恐れもあるといえる。よって、溝孔２を形成するためのかしめ加工時において、光ファイバケーブル４を５％以下の割合で、断面積を減少させて挿入し、光ファイバケーブル４の落下を防いでいる。よって、この溝孔２に挿入する光ファイバケーブル４の構造として、光ファイバ心線５を金属管６内にジェリー介在７とともにルースに挿入することで、かしめ時における光ファイバ心線５への影響を少なくしている。
【００３９】
溝孔２の円部分２．０ｍｍφに対し、２，１ｍｍφの光ファイバケーブル４を挿入すると、かしめしろによって、光ファイバケーブル４がトロリ線本体１と一体化することが確認できた。
【００４０】
トロリ線は、トロリ線断面積減少が少なく、しかも加工性の点で優れていることが望ましい。表３の各寸法で試作し検討を行った結果、トロリ線断面積は１６０ｍｍ^２　以上であることが望ましく、よって、最適溝孔径は１．８〜２．５ｍｍφとなる。
【００４１】
【表３】

【００４２】
また、光ファイバケーブル４の金属管６の最適内径について表４の各寸法で試作し検討を行った結果、金属管内径に対する光ファイバ心線径を占有面積で約３０％以下にすることで、光ファイバケーブル４に加わったかしめ圧に対しても十分に吸収することが実証された。
【００４３】
【表４】

【００４４】
図３に示した第二実施形態では、溝孔２をトロリ線本体１の大弧面部に設けたが、トロリ線の異常伸び、温度上昇を検知するだけにおいては、溝孔２は大弧面部に限定することなく、図４のように小弧面部３に設けることも可能である。
【００４５】
ドラムでの巻取方法が横巻きとすると、第三実施形態のように、小弧面部に溝孔２を設けた場合においてもトロリ線のドラムへの巻取、延線作業時のトロリ線にかかる曲げひずみは、直接的には光ファイバケーブル４にかからず、延線後も許容ひずみ内となり、使用することが可能である。
【００４６】
光ファイバ入りトロリ線を使用した検知システムは、トロリ線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、２４時間体制でトロリ線の摩耗箇所、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。
【００４７】
本発明の構造によれば、製造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。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４９】
（１）光ファイバケーブルがトロリ線本体の曲げ延ばしによる溝孔の変形に対するクリアランスを有するので、ドラム巻作業や延線作業における光ファイバケーブルへの歪み波及を防止することができる。
【００５０】
（２）光ファイバ心線が金属管に対して余長を確保しているので、光ファイバケーブル（金属管）に歪みが生じても、光ファイバ心線には影響がない。
【００５１】
（３）光ファイバ心線がジェリー介在とともに金属管に収納されているので、架線使用時の振動による光ファイバ心線の移動が抑制される。
【００５２】
（４）溝孔がトロリ線本体の中央に配置されているので、横巻きしたときに歪みが小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第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】本発明の光ファイバ入りトロリ線に使用する光ファイバケーブルの断面図である。
【図３】本発明の第二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４】本発明の第三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。
【符号の説明】
１　トロリ線本体
２　溝孔
３　小弧面部
４　光ファイバケーブル
５　光ファイバ心線
６　金属管（ステンレス管）
７　ジェリー介在
９　大弧面部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a trolley wire containing an optical fiber having a built-in optical fiber for detecting an abnormality of the trolley wire, and more particularly, to a trolley wire containing an optical fiber in which distortion applied to a trolley wire main body is not directly applied to an optical fiber core wire. It is about.
[0002]
[Prior art]
The trolley wire is widely used in electric railways and the like because the trolley wire body is made of copper or a copper alloy and has good conductivity, and also has a large tensile load and excellent wear resistance.
[0003]
This type of trolley wire is used as an overhead wire with a constant tension applied thereto. The higher the tension, the higher the traveling speed of the electric vehicle can be. However, since the trolley wire wears due to sliding with the pantograph during erection, its cross-sectional area decreases and the rupture load of the trolley wire decreases. Therefore, wear control of the trolley wire is indispensable. .
[0004]
In addition, a current is supplied to the trolley wire while the overhead wire is being used to supply power to the electric vehicle, and the trolley wire rises in temperature due to this current and a break arc from the pantograph, and its tensile strength is locally reduced. In some cases, an accident may occur in which the trolley wire breaks during use of the overhead wire.
[0005]
Regarding the wear of the trolley wire during construction use, conventionally, a detection device using a laser or the like is installed on the train, and at night, when the electric car is not operating, the electric car is run to investigate the wear condition of the trolley wire Is being done. However, this method cannot detect abnormal wear that occurs during the operation of the electric vehicle in the daytime. In addition, a trolley wire that inserts a detection wire (insulated wire) into a predetermined position inside the trolley wire, breaks when the trolley wire wear reaches the detection wire, and outputs a signal indicating that the wear limit has been reached is also used. However, even with this method, it is impossible to detect abnormal wear occurring during the operation of the electric vehicle in the daytime. Further, even when wear is detected at night, there is no detection accuracy until the position is immediately specified, and it is necessary to manually confirm the wear position. Since accurate position detection of abnormal wear and local wear is impossible with the current system, confirmation of a worn portion requires human power and takes time.
[0006]
In addition, regarding a local decrease in tensile strength due to an excessive temperature rise of the trolley wire, since there is no method for measuring the temperature of the trolley wire body in the longitudinal direction, a decrease in tensile strength when exposed to high temperatures is detected. It is impossible.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present applicant proposes to use an optical fiber instead of an insulated wire as a detection wire. When an optical fiber is used as the detection wire, it is possible to detect the wear limit of the trolley wire or detect abnormal elongation due to a decrease in tensile strength by measuring the disconnection of the optical fiber inserted inside the trolley wire and measuring the strain distribution in the longitudinal direction. Then, it is possible to perform abnormality management and accurate position detection of an abnormal place 24 hours a day, seven days a week.
[0008]
Therefore, the present applicant has been developing a trolley wire into which an optical fiber is inserted.However, when the insertion groove of the optical fiber has the same arrangement structure as the insertion groove of the conventional insulated wire, the trolley wire is connected to the drum. On the other hand, in the winding operation of the drum wound horizontally and the wire drawing operation from the drum, the optical fiber is stretched by about 1.0% due to the extension of the trolley wire and a compressive strain is applied. A large transmission loss occurs, and the optical fiber becomes unusable after the extension.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and to provide a trolley wire with an optical fiber in which the strain applied to the trolley wire main body is not directly applied to the optical fiber core wire.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a trolley wire body made of a conductor, in which a slot is provided, and an optical fiber cable in which an optical fiber core wire is housed in a metal tube is housed in an optical fiber cable housed in the slot. A trolley wire, wherein the optical fiber cable has clearance for deformation of the slot due to bending and extension of the trolley wire body.
[0011]
In the optical fiber cable, the optical fiber core wire may be accommodated in the metal tube while securing an extra length with respect to the metal tube.
[0012]
In the optical fiber cable, the optical fiber core may be housed in the metal tube together with jelly.
[0013]
Further, the present invention is a trolley wire containing an optical fiber in which a groove is provided inside a trolley wire main body made of a conductor, and an optical fiber cable in which an optical fiber core wire is housed in a metal tube is housed in the groove. The slot is arranged at the center of the trolley wire main body.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0015]
As shown in FIG. 1, a trolley wire with an optical fiber according to the first invention is provided with a slot 2 along a longitudinal direction inside a trolley wire body 1 made of copper or a copper alloy, and detects wear and temperature. An optical fiber core wire 5 for strain detection (see FIG. 2) is a trolley wire containing an optical fiber in which an optical fiber cable 4 housed in a metal tube 6 is housed in a slot 2. It has a clearance against deformation (compression and elongation strain) of the slot 2 due to bending and extension of the trolley wire main body 1.
[0016]
As shown in FIG. 2, the optical fiber cable 4 is a loose type optical fiber cable, that is, a metal fiber having a sufficient length for the optical fiber core 5 to absorb the compressive strain with respect to the metal tube 6. It is housed in the tube 6. The optical fiber core 5 is housed in a metal tube 6 together with the jelly insert 7. 8 is a polyethylene coating covering the metal tube 6.
[0017]
The trolley wire main body 1 has a constriction in the upper left and right directions. The lower half of the constriction is referred to as a large arc surface portion 9 and the upper half is referred to as a small arc surface portion 3. In this embodiment, the slots 2 are provided at two places in the large arc surface portion 9, that is, at the right and left of the center line L1 drawn in the center on the left and right. An optical fiber cable 4 is inserted into each slot 2.
[0018]
The slot 2 is located at a position where the optical fiber cable storage position is within the wear limit allowed for the trolley wire main body 1. Here, the position of the slot 2 is 9 to 11 mm from the vertex of the small arc surface portion 3. Further, it is located at a position of 3 to 6 mm from the center line L1 of the trolley wire. By arranging the slot 2 at this position and housing the optical fiber cable 4, measures against wear, that is, wear detection by the optical fiber can be performed.
[0019]
The slot 2 has a cross-sectional shape in which a triangle is connected to a part of an ellipse, and the minor axis of the ellipse is about 1.85 mm. An optical fiber cable 4 having an outer diameter of about 1.1 mm was inserted into the oval portion of the slot 2. The optical fiber cable 4 was housed in a stainless steel tube 6 having an outer diameter of about 0.4 mm, an inner diameter of 0.7 mm, and an outer diameter of 0.9 mm with the jelly 7 interposed therebetween. The stainless steel tube 6 was coated with polyethylene 8 to obtain an optical fiber cable 4 having an outer diameter of about 1.1 mm.
[0020]
The above-mentioned trolley wire with an optical fiber is accommodated in the metal tube 6 with a sufficient length for the optical fiber core wire 5 to absorb the compressive strain with respect to the metal tube 6. Specifically, the occupied area of the optical fiber cable 4 with respect to the cross-sectional area of the slot 2 was set to 30 to 50% in area ratio (hereinafter, the occupied area is represented by area ratio). Thereby, it is possible to prevent extension and compression strain applied to the trolley wire main body 1 from being directly applied to the optical fiber cable 4.
[0021]
When the occupied area is 30% or less, the movable length (movable range) of the fiber cable 4 in the slot 2 due to the strain applied to the trolley wire main body 1 becomes long. Then, the movement of the optical fiber cable 4 in one direction due to the vibration of the pantograph becomes large during the use of the overhead wire, and a load on the optical fiber cable 4 at the terminal portion in the longitudinal direction causes trouble such as disconnection.
[0022]
On the other hand, when the occupied area is 50% or more, the compressive strain of the trolley wire main body 1 when the drum is wound or extended is directly applied to the optical fiber cable 4, so that the optical fiber core 5 has a microbend (small bend). ) A phenomenon occurs, transmission loss increases, and the device becomes unusable.
[0023]
In addition, since the above-mentioned trolley wire with an optical fiber has the optical fiber core wire 5 loosely inserted into the metal tube 6 together with the jelly interposition 7, the stretch and the compressive strain applied to the optical fiber cable 4 can be absorbed. I have.
[0024]
The area occupied by the optical fiber core 5 inside the metal tube 6 is set to 40% or less of the sectional area of the metal tube 6.
[0025]
If the occupied area exceeds 40%, the strain applied to the optical fiber cable 4 is also applied to the optical fiber core 5, so that strain absorption becomes difficult. Further, even when the occupied area is 40% or less, the optical fiber core wire 5 is prevented from easily moving by the vibration of the pantograph or the like even when the occupied area is 40% or less by interposing the jelly interposition 7 in the metal tube 6.
[0026]
The short diameter of the slot 2 and the optimum dimension of the optical fiber cable 4 were experimentally manufactured with the dimensions shown in Table 1 and examined. As a result, when the occupied area = (optical fiber cable diameter / slot short diameter) ² , It has been demonstrated that when the occupied area is about 30 to 50%, the material absorbs elongation and compressive strain well. According to Table 1, the optimum diameter of the optical fiber cable is 1.0 to 1.35 mm for a slot minor diameter of 1.85 mm.
[0027]
[Table 1]

[0028]
In addition, as a result of a trial study of the optimum inner diameter of the metal tube 6 with respect to the size of the optical fiber core wire 5 in the optical fiber cable 4 at each dimension shown in Table 2, the optical fiber core diameter with respect to the metal tube inner diameter was approximately It has been proved that by setting the content to 40% or less, the strain applied to the optical fiber cable 4 is sufficiently absorbed. According to Table 2, it can be said that the optical fiber core diameter of 0.4 mm is optimal for the inner diameter of the metal tube of 0.7 mmφ. However, no. In the case of 2, the transmission loss is small, and it can be said that strain absorption at the time of manufacturing is possible, but there remains a problem in using it as a trolley wire. That is, since the tolerance in the metal pipe is large, it takes time to read the change (temperature rise, local wear) of the trolley wire main body 1 when the overhead wire is used, which may reduce the reliability of the system.
[0029]
[Table 2]

[0030]
As described above, in the trolley wire with an optical fiber, by providing a clearance of the optical fiber cable 4 with respect to the slot 2 and occupying an area of 30 to 50%, the distortion of the trolley wire main body 1 at the time of manufacturing is greatly reduced. It is possible to absorb.
[0031]
Even in a structure that is not limited to a loose fiber in which the optical fiber 5 is housed in the metal tube 6 (for example, a structure in which the optical fiber 5 is housed directly in the slot 2), the area occupied by the optical fiber in the slot 2 is reduced. It is easily presumed that by approaching the lower limit of 30%, it is possible to absorb elongation and compression strain during production (drum winding, wire extension) and use of overhead wire.
[0032]
In addition, the strain applied to the optical fiber cable differs depending on the manufacturing method and the trolley wire structure (slot position). By bringing the slot position closer to the center line L1 of the trolley wire main body 1, the strain is reduced, and even if the allowable occupation ratio is 50% or more, the strain can be absorbed because the strain is small.
[0033]
More specifically, when the trolley wire is wound around a drum, the trolley wire main body 1 undergoes elongation and compression strain due to bending. The strain increases as the distance from the center line L1 of the trolley wire main body 1 increases, and about 1.6% of strain is applied to the outer periphery of the trolley wire main body 1 having a cross-sectional area of 170 mm ² . Here, the winding method on the drum is horizontal winding. The horizontal winding is a winding method in which the center line L1 of the trolley wire main body 1 is parallel to the axis of the drum. Therefore, the strain is minimized at the position of the center line L1 of the trolley wire main body 1.
[0034]
Therefore, in the trolley wire with an optical fiber according to the second invention, as shown in FIG. 3, a slot 2 is provided along the longitudinal direction inside a trolley wire main body 1 made of copper or a copper alloy to detect wear, An optical fiber core wire 5 for temperature detection and strain detection is a trolley wire containing an optical fiber in which an optical fiber cable 4 housed in a metal tube 6 is housed in a slot 2. Are arranged on a center line L1 drawn in the center on the left and right sides of. The optical fiber cable 4 is as shown in FIG.
[0035]
In the trolley wire main body 1, one slot 2 is provided in the lower half large arc surface portion 9 along the longitudinal direction. The slot 2 is located at a position where the optical fiber cable is stored at the limit of abrasion. In this case, the slot 2 is located at about 9 to 11 mm from the top of the small arc surface portion 3. The slot 2 has a cross-sectional shape in which a triangle is connected to a part of a perfect circle, and the circle has a diameter of about 2.0 mm. The optimal size of the circular portion of the slot 2 is 1.8 to 2.5 mmφ. If it is larger than 1.8 mmφ, the drawing process with a die is easy and suitable for mass production. If the diameter is not more than 2.5 mmφ, the cross-sectional area of the trolley wire main body does not greatly decrease, and there is no problem in strength.
[0036]
On the other hand, the diameter of the optical fiber cable 4 to be inserted into the circular portion is 2.1 mmφ, caulking of about 4.8% is added, and the outer diameter of the optical fiber core wire 5 is about 0.7 mm so as to withstand the caulking, It was housed in a stainless steel tube 6 having an inner diameter of 1.5 mm and an outer diameter of 1.7 mm together with the jelly intervention 7. A stainless steel tube 6 was coated with a polyethylene coating 8 to a thickness of 0.2 mm to obtain an optical fiber cable 4 having an outer diameter of 2.1 mmφ. The optimum crimping of the optical fiber cable 4 is 0.1 mm (about 5%) or less, so that the optical fiber core 5 does not generate distortion.
[0037]
Also, the area occupied by the optical fiber core in the stainless steel tube is preferably about 30% or less, so that no distortion occurs in the optical fiber core.
[0038]
In the structure in which the slot 2 is arranged at the center of the trolley wire main body 1, the slot 2 is formed by caulking from the large arc surface portion 9. Therefore, depending on the size of the slot 2 and the diameter of the optical fiber cable 4, the optical fiber It can be said that the cable 4 may fall. Therefore, at the time of caulking for forming the slot 2, the optical fiber cable 4 is inserted at a rate of 5% or less with a reduced cross-sectional area to prevent the optical fiber cable 4 from dropping. Therefore, as a structure of the optical fiber cable 4 inserted into the slot 2, the optical fiber core 5 is loosely inserted into the metal tube 6 together with the jelly interposition 7, so that the influence on the optical fiber core 5 at the time of swaging is obtained. Is reduced.
[0039]
When the optical fiber cable 4 of 2,1 mmφ was inserted into the circular portion 2.0 mmφ of the slot 2, it was confirmed that the optical fiber cable 4 was integrated with the trolley wire main body 1 by swaging.
[0040]
It is desirable that the trolley wire has a small reduction in the trolley wire cross-sectional area and is excellent in workability. As a result of trial manufacture and examination of each dimension shown in Table 3, the trolley wire cross-sectional area is desirably 160 mm ² or more, and therefore, the optimum slot diameter is 1.8 to 2.5 mmφ.
[0041]
[Table 3]

[0042]
In addition, as a result of trial production and examination of the optimum inner diameter of the metal tube 6 of the optical fiber cable 4 at each dimension shown in Table 4, the occupied area of the optical fiber core diameter with respect to the inner diameter of the metal tube is reduced to about 30% or less. It has been proved that the optical fiber cable 4 also absorbs the caulking pressure sufficiently.
[0043]
[Table 4]

[0044]
In the second embodiment shown in FIG. 3, the slot 2 is provided in the large arc surface portion of the trolley wire main body 1. However, the slot 2 is provided only for detecting abnormal extension of the trolley wire and temperature rise. However, it is also possible to provide the small arc surface portion 3 as shown in FIG.
[0045]
Assuming that the winding method with the drum is horizontal winding, as in the third embodiment, even when the slot 2 is provided in the small arc surface portion, the trolley wire can be wound on the drum, and the trolley wire can be used during the extension work. Such bending strain is not directly applied to the optical fiber cable 4, but is within the allowable strain even after being drawn, and can be used.
[0046]
The detection system using a trolley wire with an optical fiber is not affected by electromagnetic induction or electric noise due to energization of the trolley wire or the environmental conditions of the installation. It is possible to specify the location and the location where abnormal elongation occurs.
[0047]
According to the structure of the present invention, it is possible to reduce the strain on the optical fiber cable at the time of manufacturing, and when the trolley wire is wired, the characteristics of the optical fiber are utilized to the utmost, the wear detection, the temperature detection, A system capable of detecting strain can be constructed.
[0048]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following excellent effects.
[0049]
(1) Since the optical fiber cable has a clearance against the deformation of the slot due to the bending and extension of the trolley wire main body, it is possible to prevent distortion from spreading to the optical fiber cable in a drum winding operation or a wire drawing operation.
[0050]
(2) Since the optical fiber core has an extra length with respect to the metal tube, even if the optical fiber cable (metal tube) is distorted, the optical fiber core is not affected.
[0051]
(3) Since the optical fiber core is housed in the metal tube together with the jelly, movement of the optical fiber core due to vibration during use of the overhead wire is suppressed.
[0052]
(4) Since the slot is disposed at the center of the trolley wire main body, distortion is small when the wire is wound horizontally.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a trolley wire with an optical fiber showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of an optical fiber cable used for a trolley wire containing an optical fiber of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a trolley wire with an optical fiber showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a trolley wire with an optical fiber showing a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Trolley wire main body 2 Slot 3 Small arc surface part 4 Optical fiber cable 5 Optical fiber core wire 6 Metal tube (stainless steel tube)
7 Jerry intervention 9 Large arc surface

Claims

A groove is provided inside a trolley wire main body made of a conductor, and an optical fiber core wire is an optical fiber-containing trolley wire housing an optical fiber cable housed in a metal tube in the groove, wherein the optical fiber cable is A trolley wire containing an optical fiber, having a clearance against deformation of the slot due to bending and extension of the trolley wire body.

2. The trolley wire according to claim 1, wherein the optical fiber cable is accommodated in the metal tube while securing an extra length of the optical fiber core with respect to the metal tube. 3.

3. The trolley wire according to claim 1, wherein the optical fiber cable includes the optical fiber core wire housed in the metal tube with jelly interposed therebetween. 4.

A groove is provided inside a trolley wire main body made of a conductor, and an optical fiber core wire is an optical fiber-containing trolley wire in which an optical fiber cable housed in a metal tube is housed in the groove. A trolley wire containing an optical fiber, which is arranged at the center of the trolley wire main body.