JP2005088694A - 光ファイバ複合トロリ線 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ファイバ心線が収容溝内のバリなどによって傷付くことを防止でき、光ファイバ心線に加わる応力や歪み等の外力を軽減でき、耐候性に優れた光ファイバ複合トロリ線を提供する。
【解決手段】 トロリ線本体７内の摩耗限界位置に摩耗検知用の光ファイバを収容した光ファイバ複合トロリ線であって、トロリ線本体７内の摩耗限界位置に、光ファイバ心線３を収容する金属管４とその金属管４内に充填されたジェリー５とを有する光ファイバユニット２を、当該トロリ線本体７の長手方向に沿って収容した。光ファイバ心線３がジェリー５を介在させて金属管４内に挿入されているので、光ファイバ心線３が傷付くことなく防護されると共に、トロリ線１の伸線時やドラム巻取時に光ファイバ心線３に加わる応力や歪み等の外力が軽減される。また、ジェリー５は、金属管４内に充填されているため雨天時内の水滴によって流されることなく確実に光ファイバ心線３を湿気から防護すると共に、光ファイバ心線３を弾性的に支持して長手方向への移動を抑える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トロリ線本体内の摩耗限界位置に摩耗検知用の光ファイバを収容した光ファイバ複合トロリ線に関する。

トロリ線は、導電性が良く、しかも引張荷重が大きく耐摩耗性に優れているので、電気鉄道やクレーン等に多用されている。この種のトロリ線として、トロリ線本体内の摩耗限界位置に、摩耗検知用の検知線を埋設したものが知られている。図３に示すように、従来の検知線入りトロリ線ａは、溝付きトロリ線本体ｂの大弧面部ｃにトロリ線本体ｂの長手方向に沿って２本の検知線収容溝ｄを形成し、それら収容溝ｄ内の摩耗限界位置に絶縁被覆された検知線ｅ（φ1.55mm）をそれぞれ収容したものである。

かかる検知線入りトロリ線ａによれば、トロリ線本体ｂの摩耗が進行すると絶縁被覆された検知線ｅが露出し、さらに摩耗が進行すると検知線ｅの絶縁被覆層が削られて内部の導体部が露出してトロリ線本体ｂと接触し、これらが導通することで摩耗限界を探知できる。しかし、このシステムでは、摩耗によって露出した検知線ｅの導体部とトロリ線本体ｂとの導通がどこで発生しているのか、すなわち摩耗位置の検知までは不可能である。また、列車ノイズ等により昼間におけるトロリ線の監視は現状では不可能である。

他方、検知線に光ファイバを用いた光ファイバ複合トロリ線が提案されている。この光ファイバ複合トロリ線は、トロリ線本体内の摩耗限界位置に摩耗検知用の光ファイバを埋設したものであり、トロリ線本体の摩耗により光ファイバが傷付くと、光ファイバの端末からの入光の反射時間等に基づき、摩耗の検知のみならず摩耗位置まで検知できる。

しかし、光ファイバをトロリ線本体ｂの収容溝ｄに収容した場合、トロリ線ａの巻取・延線において大きな歪みが発生するため、光ファイバが破断することが考えられる。また、列車通過時の振動で光ファイバ心線がトロリ線本体に対して一方向に移動することが考えられる。また、トロリ線ａの製造時、運搬時、延線時などにトロリ線ａに加わる歪みが光ファイバの耐歪特性を超えるため、光ファイバの破断やロス増加が問題となる。このため、実用化には至っていない。

ところで、特許文献１には、光ファイバ心線をジェリーと共にトロリ線本体ｂの収容溝ｄ内に収容した光ファイバ複合トロリ線が開示されているが、かかるタイプでは以下の問題が生じる可能性がある。

特開平４−５１３６号公報

1. トロリ線本体ｂの収容溝ｄ内にバリ等が発生する可能性が極めて高いため、ここに光ファイバ心線をそのまま収容した場合、ジェリーが存在するとはいえ、光ファイバ心線に傷がつき破断する可能性がある。

2. 雨天時、光ファイバ心線が湿気に晒されるため又は水滴に接触するため、光ファイバの破断寿命が短くなってしまう。また、一応ジェリーが入っているが、ジェリー充填度合いが長手方向にムラとなってジェリーの無い部分が発生する可能性があり、ここに水滴が接触して断面寿命を短くする。また、ジェリーが水で流されてしまえば、なおさらである。

3. 光ファイバ心線をトロリ線本体ｂの収容溝ｄに集合する際、この構造ではトロリ線本体ｂと光ファイバ心線ｅのＥＡ（ヤング率×断面積）に違いがありすぎるため、集合時のバックテンションを制御することが困難である。従って、光ファイバ心線の方のＥＡを大きくする必要がある。

4. トロリ線ａは、製造時、布設時、布設後に大きく伸ばされるため、光ファイバ心線はトロリ線ａに対してプラスの余長が確保される必要があるが、この構造では光ファイバ心線をトロリ線ａの収容溝ｄに集合する際に余長を入れなければならず、ここでの余長管理は困難である。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、光ファイバ心線が収容溝内のバリなどによって傷付くことを防止でき、光ファイバ心線に加わる応力や歪み等の外力を軽減でき、耐候性に優れた光ファイバ複合トロリ線を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、トロリ線本体内の摩耗限界位置に摩耗検知用の光ファイバを収容した光ファイバ複合トロリ線であって、トロリ線本体内の摩耗限界位置に、光ファイバ心線を収容する金属管とその金属管内に充填されたジェリーとを有する光ファイバユニットを、当該トロリ線本体の長手方向に沿って収容したものである。

本発明によれば、光ファイバ心線がジェリーを介在させて金属管内に挿入されているので、光ファイバ心線が傷付くことなく防護されると共に、トロリ線の伸線時やドラム巻取時に光ファイバ心線に加わる応力や歪み等の外力が軽減される。また、ジェリーは、金属管内に充填されているため雨天時内の水滴によって流されることなく確実に光ファイバ心線を湿気から防護すると共に、光ファイバ心線を弾性的に支持して長手方向への移動を抑える。

また、上記光ファイバ心線を金属管内に収容し、その金属管をトロリ線本体内に収容しているので、金属管に対して光ファイバ心線の所定余長（０〜＋１％）を確保することが可能になる一方、金属管をトロリ線本体内に収容するときに既に余長が確保されている（管理されている）ため、トロリ線本体に対する光ファイバ心線の余長管理を行うことができる。

また、上記ジェリーを１００℃〜１５０℃の環境で滴下しない特性を有するものとすれば、トロリ線の温度が最大１５０℃にもなる電気鉄道に使用する際の使用環境においても、ジェリーはドリップすることなく上述した作用効果を発揮し続ける。

以上説明したように本発明に係る光ファイバ複合トロリ線によれば、次のような効果を発揮できる。
(1)光ファイバ心線に加わる応力や歪み等の外力を軽減できる。
(2)光ファイバ心線が収容溝内のバリなどによって傷付くことを防止できる。
(3)列車通過時の振動等による光ファイバ心線の移動を軽減できる。
(4)ジェリーの流出を防止でき耐候性に優れる。

本発明の好適実施形態を添付図面に基いて説明する。

図１は本実施形態に係る光ファイバ複合トロリ線１の断面図、図２はその光ファイバ複合トロリ線に用いられる光ファイバユニット２の断面図である。

図２に示すように、光ファイバユニット２は、光ファイバ心線３を所定の余裕をもって収容する金属管４と、金属管４内に充填されたジェリー５と、金属管４の外周に被覆された被覆層６とを有する。光ファイバ心線３は、シリコンおよびテフロン（登録商標）を施し、外径約０．７ｍｍのものを使用した。また、光ファイバ心線３には、金属管４に対して約＋１％の余長を確保した。

金属管４は、内径１．３ｍｍ、外径１．６ｍｍのステンレス管を使用した。ジェリー５は、１００℃〜１５０℃の環境でも滴下しない特性を有するものを使用した。金属管４（ステンレス管）の外周に設けた被覆層６は、ポリエチレン層とした。被覆層６の外径すなわち光ファイバユニット２の外径は、約２ｍｍとなっている。

かかる光ファイバユニット２は、図１に示すように、トロリ線本体７の大弧面部８の左右に形成された収容溝９内に、トロリ線本体７の摩耗限界位置に位置させて、それぞれ収容されている。

なお、収容溝９内には、光ファイバユニット２の位置を弾性的に固定するためのジェリーや樹脂等の保持材１０を充填してもよい。この保持材１０は、上記ジェリーと同様に、１００℃〜１５０℃の環境でも滴下しない特性を有することが好ましい。

また、光ファイバユニット２の挿入位置（収容溝９、９の位置）は、トロリ線１の中心線１１に対して左右同じ位置としてもよいが、収容溝９が大きい場合には、その溝部分におけるトロリ線本体７の強度が極端に低下することがある。

そのような場合には、図例の如く、左側の光ファイバユニット２の方が右側の光ファイバユニット２よりも下方に位置するように、左右の光ファイバユニット２、２の挿入位置を異ならせるなど、強度低下を回避できる位置設定とすることが望ましい。このように段違い配置とすることにより、強度低下を回避するのみならず、初期検知（左側の光ファイバユニット２）と最終検知（右側の光ファイバユニット２）との２段階検知が可能となる。

トロリ線１の製造から架線までの工程において光ファイバユニット２への歪みが一番大きい工程は、ドラム巻取工程および送出工程であり、最大約０．９％の歪みが光ファイバユニット２に加わる。すなわち、トロリ線１は、図４に示すように、通常、小弧面部１２がドラムの巻取面１３と接するように巻き取られ（横巻き）、かかる横巻きでは、収容溝９、９は、ドラムの径方向に上下に位置する。

このため、トロリ線１の架線時のドラム送出工程において、上側の光ファイバユニット２は圧縮され、下側の光ファイバユニット２は伸ばされ、大きな歪みが生じるのである。この圧縮や伸びといった光ファイバユニット２、２に加わる力を軽減するためには、トロリ線本体７の中心線１１に対して極力近い位置に光ファイバユニット２、２を位置させることが好ましい。

本実施形態では、図１に示すように、光ファイバユニット２、２の位置は、トロリ線本体７の小弧面部１２から８．２ｍｍ〜１０．５ｍｍとしていると共に、トロリ線本体７の中心線１１から左右に３ｍｍ以上離れた位置とし、偏摩耗対策としている。

以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。

図１および図２に示すように、光ファイバ心線３が金属管４内に挿入され、その金属管４をトロリ線本体７の収容溝９内に収容しているので、仮に収容溝９内にバリ等が存在しても、光ファイバ心線３が傷付くことなく防護される。また、トロリ線１の伸線時やドラム巻取時に光ファイバ心線３に加わる応力や歪み等の外力は、光ファイバ心線３が金属管４内のジェリー５中を遊動することで吸収され、軽減される。

また、ジェリー５は、金属管４内に充填されているため雨天時内の水滴によって流出されることなく確実に光ファイバ心線３を湿気から防護すると共に、光ファイバ心線３を弾性的に支持してパンタグラフの振動等による長手方向への移動を抑える。また、ジェリー５を１００℃〜１５０℃の環境で滴下しない特性を有するものとしているので、トロリ線１の温度が最大１５０℃にもなる電気鉄道に使用する際にも、ジェリー５はドリップすることなく上述した作用効果を発揮し続ける。

また、上記光ファイバ心線３を金属管４内に収容し、その金属管４をトロリ線本体７の収容溝９内に収容しているので、金属管４に対して光ファイバ心線３の所定余長（０〜＋１％）を確保することが可能である一方、金属管４をトロリ線本体７の収容溝９内に収容するときに余長を確保する必要はないため、金属管４に対して光ファイバ心線３を余長管理することで、トロリ線本体７に対する光ファイバ心線３の余長管理が容易に行える。

また、従来の検知線入りトロリ線ａでは列車ノイズによって不可能であった昼間のシステム監視（摩耗監視）が可能となる。

本発明の一実施形態を示す光ファイバ複合トロリ線の断面図である。 上記光ファイバ複合トロリ線の光ファイバユニットの断面図である。 従来例を示す検知線入りトロリ線の断面図である。 上記トロリ線がドラムに横巻きされた状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 光ファイバ複合トロリ線
２ 光ファイバユニット
３ 光ファイバ心線
４ 金属管
５ ジェリー
７ トロリ線本体

Claims (3)

1. トロリ線本体内に摩耗検知用の光ファイバを収容した光ファイバ複合トロリ線であって、トロリ線本体内の摩耗限界位置に、光ファイバ心線を収容する金属管とその金属管内に充填されたジェリーとを有する光ファイバユニットを、当該トロリ線本体の長手方向に沿って収容したことを特徴とする光ファイバ複合トロリ線。
2. 上記ジェリーは、１００℃〜１５０℃の環境で滴下しない特性を有する請求項１記載の光ファイバ複合トロリ線。
3. 上記光ファイバ心線は、金属管に対して０〜＋１％の余長を確保している請求項１乃至２記載の光ファイバ複合トロリ線。
   

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