JP2005001494A

JP2005001494A - 光ファイバ入りトロリ線の製造方法

Info

Publication number: JP2005001494A
Application number: JP2003166615A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hashimoto; 仁志橋本; Hiroyoshi Hiruta; 浩義蛭田; Masahiko Suzuki; 正彦鈴木; Kunio Hashimoto; 邦夫橋本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】製造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の製造方法を提供する。
【解決手段】導体からなるトロリ線本体１に、このトロリ線本体１内に配置する光ファイバ５の外径よりも大きい幅の開口部２ａを有する溝２を形成し、この開口部２ａより溝２内に一定張力を印加した光ファイバ５を引込み、開口部２ａを閉じる。これにより、光ファイバのひずみを低減することができる。
【選択図】図１

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、製造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の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロリ線は、その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】
架線として使用中のトロリ線の摩耗については、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、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。さらに、トロリ線の過温度上昇による引張り強度の局部的に低下については、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。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−１９７８３８号公報
【０００５】
【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。
【０００６】
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、延線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延線で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、製造時のひずみを最小限に押さえる構造或いは製造方法が望まれる。
【０００７】
従来では、トロリ線本体に形成した溝に光ファイバを挿入する際のひずみ発生を最小限にする製造方法が確立されていないため、延線後における光ファイバのひずみが許容範囲を越え、使用不可能となってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、製造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の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【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に、このトロリ線本体内に配置する光ファイバの外径よりも大きい幅の開口部を有する溝を形成し、この開口部より溝内に一定張力を印加した光ファイバを引込み、前記開口部を閉じるものである。
【００１０】
前記トロリ線本体の左右に前記溝を形成し、一方の溝に引込む光ファイバと他方の溝に引込む光ファイバとで印加する張力を異ならせてもよい。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１に示されるように、本発明による製造方法では、導体からなるトロリ線本体１に、このトロリ線本体１内に配置する光ファイバケーブル（又は光ファイバ芯線）５の外径よりも大きい幅の開口部２ａを有する溝２を形成し、この開口部２ａより溝２内に一定張力を印加した光ファイバケーブル５を引込み、その後、開口部２ａを閉じるものである。
【００１３】
トロリ線本体１が伸線される方向の上流には、トロリ線母材に溝を形成する第一溝付けダイス（図示せず）と、溝形状を整える第二溝付けダイス（図示せず；第一溝付けダイスと一体であってもよい）と、トロリ線母材を小弧面部と大弧面部とに分割する第三溝付けダイス（図示せず）とが設置される。トロリ線母材がこれらの溝付けダイスを通過することにより、図示したように、開口部２ａを有する溝２が長手方向に形成されたトロリ線本体１が伸線される。なお、図は簡略的にトロリ線本体１の断面を円として描いている。
【００１４】
図１に示した工程では、光ファイバケーブル５を溝２孔に挿入すると同時に仕上りダイスにより開口部２ａの溝閉口加工が行われる。仕上りダイスより下流ではトロリ線本体１に閉塞部が形成されている。これは、光ファイバ入りトロリ線の完成形状である。
【００１５】
図２に、光ファイバケーブル５を一定張力で供給するペイオフ装置（張力制御部）を示す。ペイオフ装置は、光ファイバケーブル５が巻かれている光ファイバボビン２１と、光ファイバケーブル５が掛け回されている複数のガイドプーリ２２とを備え、ガイドプーリ２２の１つ以上は張力制御用の可動プーリである。光ファイバケーブル５は光ファイバボビン２１より張力制御用の可動プーリを含む各ガイドプーリ２２を経由し、トロリ線本体１の溝２の開口部２ａまでペイオフされる。可動プーリが移動することによって光ファイバケーブル５を所定の張力に安定維持することができる。
【００１６】
なお、図示したペイオフ装置は、光ファイバボビン２１及びガイドプーリ２２を２セット有することにより、２本の光ファイバケーブル５を個別に張力制御しつつ並行して供給できるもので、後述する図３の光ファイバ入りトロリ線の製造に好適なものである。
【００１７】
図３に、本発明により製造した光ファイバ入りトロリ線を示す。トロリ線本体１は、銅又は銅合金からなり、このトロリ線本体１の下半分の大弧面部６には、長手方向に沿って、１箇所以上の溝２が設けられている。図示例では、トロリ線本体１の左右の中央に描いた中心線Ｌ１の左右にそれぞれ溝２が設けられている。各溝２に、光ファイバケーブル５が挿入されている。各溝２の内部は光ファイバケーブル５を収納するべく、光ファイバケーブル５の外径よりも大きい幅（溝短径ｄ）を有して湾曲しており、トロリ線本体１の表面に近い部分が溝閉口加工によって閉じられている。
【００１８】
この溝２の光ファイバケーブル５収納部は、高さ方向において摩耗限度の位置にあり、小弧面部３の頂点から約９〜１１ｍｍの位置としている。左右の溝２の位置は同じとは限らない。
【００１９】
この光ファイバ入りトロリ線をドラムに巻くときには、ドラムの胴と中心線Ｌ１とを平行にして巻く。そこで、張力制御部における張力は、図３に示すトロリ線の場合、ドラム巻時に内胴側に位置する光ファイバケーブル５において伸びひずみが０．１％となる張力制御を行う。もう一方のドラム巻時に外胴側に位置する光ファイバケーブル５は伸びひずみが０．２％となる制御を行う。これらの制御を行いつつ、各溝２に各光ファイバケーブル５を挿入することにより、架線時の光ファイバケーブル５の累積ひずみは０．５％以下に押さえられ、必要とする性能を発揮することが可能となる。
【００２０】
その溝２に対し、光ファイバケーブル５の占有面積（溝断面積に対する光ファイバケーブル断面積の比率）を３０〜５０％として閉塞加工することにより、圧縮ひずみが光ファイバケーブル５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、トロリ線にかかるひずみにより、ファイバケーブル５の溝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への負荷により、断線などの支障が発生する。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５にかかるため、光ファイバケーブル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。よって、占有面積は３０〜５０％とするのが好適である。
【００２２】
本発明では、製造時の光ファイバ挿入張力を最小限におさえることにより、光ファイバケーブル５への伸びひずみを防いでいる。伸びひずみが０．２％を越える場合は、架線時の引張張力および摺動摩耗により、伝送損失が増大し、検知精度の低下あるいは光ファイバ断線により架線実施後の短時間で使用不可能となる恐れがある。そこで、ペイオフ装置において、伸びひずみが０．２％を越えないような張力を印加する。
【００２３】
溝２の短径サイズと光ファイバケーブル５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。
【００２４】
【表１】

【００２５】
また、光ファイバケーブル挿入張力の検討を行った。表２の各寸法で試作した両者を比較すると、ファイバ径が同一とすると、低張力（０．１ｋｇｆ）の方が伸びひずみは約０．５％から１．１６％削減することが出来た。この結果より、製造時のファイバ挿入張力は０．１ｋｇｆ以下が良いと判断できる。
【００２６】
【表２】

【００２７】
以上説明したように、溝２と光ファイバケーブル５との間にクリアランスを設け占有面積を３０〜５０％で閉塞加工することで、製造時における光ファイバのひずみを大幅に吸収することが可能である。
【００２８】
光ファイバ挿入張力は、光ファイバひずみを０．２％以下で挿入することにより、架線時の光ファイバひずみを０．５％以下に低減することが可能である。
【００２９】
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２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、占有面積が５０％以上でも、このひずみの吸収が可能となる。
【００３０】
本発明によると、製造時にかかる光ファイバケーブル５へのひずみを軽減することが可能となり、この光ファイバ入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。
【００３１】
挿入した光ファイバケーブル５を使用した検知システムは、トロリ線本体１の摩耗あるいは引張り強度低下による異常な伸びひずみを、トロリ線本体１内部に挿入した光ファイバケーブル５の長手方向伸びひずみ分布測定により検知するので、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。よって、トロリ線の事故発生を未然に防止することが出来る。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３３】
（１）溝内に一定張力を印加した光ファイバを引込むようにしたので、製造時における光ファイバのひずみを吸収することができる。
【００３４】
（２）左右の溝で光ファイバに印加する張力を異ならせるようにしたので、ドラム巻時に内胴側、外胴側になる光ファイバのひずみをそれぞれ良好に吸収することができる。
【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挿入及び溝閉口工程におけるトロリ線本体の斜視図である。
【図２】本発明に使用するペイオフ装置の概略構成図である。
【図３】本発明により製造した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
２ａ開口部
５光ファイバケーブル

Claims

導体からなるトロリ線本体に、このトロリ線本体内に配置する光ファイバの外径よりも大きい幅の開口部を有する溝を形成し、この開口部より溝内に一定張力を印加した光ファイバを引込み、前記開口部を閉じることを特徴とする光ファイバ入りトロリ線の製造方法。
前記トロリ線本体の左右に前記溝を形成し、一方の溝に引込む光ファイバと他方の溝に引込む光ファイバとで印加する張力を異ならせる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の製造方法。