JP3431762B2 - 障害位置検出システム - Google Patents
障害位置検出システムInfo
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- JP3431762B2 JP3431762B2 JP14940596A JP14940596A JP3431762B2 JP 3431762 B2 JP3431762 B2 JP 3431762B2 JP 14940596 A JP14940596 A JP 14940596A JP 14940596 A JP14940596 A JP 14940596A JP 3431762 B2 JP3431762 B2 JP 3431762B2
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長尺の検査対象中
の長手方向に障害の存在する位置を検出する障害位置検
出システムに係り、特に、障害位置検出分解能が容易に
高められ、複数箇所の障害が高精度で検出できる障害位
置検出システムに関するものである。
の長手方向に障害の存在する位置を検出する障害位置検
出システムに係り、特に、障害位置検出分解能が容易に
高められ、複数箇所の障害が高精度で検出できる障害位
置検出システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄道線路や道路、ロボット等の移動路、
物品の搬送路など移動体や荷が通る通路、或いは送電
線、通信線、ガス・水道管などの長尺物に障害が存在す
ることを発見し、その位置を知らせて回復に役立てるた
めのシステムを障害位置検出システムという。従来技術
による障害位置検出システムとして電気式と光ファイバ
式とを説明する。
物品の搬送路など移動体や荷が通る通路、或いは送電
線、通信線、ガス・水道管などの長尺物に障害が存在す
ることを発見し、その位置を知らせて回復に役立てるた
めのシステムを障害位置検出システムという。従来技術
による障害位置検出システムとして電気式と光ファイバ
式とを説明する。
【０００３】電気式障害位置検出システムは、図５に示
されるように、支持柱５１に支えられた金属線５２をセ
ンサとし、この金属線５２に検知装置５３が接続され
る。金属線５２と検知装置５３とを組合わせて障害を発
見する１単位とし、これを移動体や荷が通る通路に沿っ
て多数個並べることにより長距離間での障害位置検出を
可能としている。検知装置５３は金属線５２に電圧或い
は電流を印加し、その電気特性を監視するものである。
この金属線５２に障害物が倒れかかった場合、金属線５
２が断線して電気特性に変化が生じるので障害を発見で
きる。
されるように、支持柱５１に支えられた金属線５２をセ
ンサとし、この金属線５２に検知装置５３が接続され
る。金属線５２と検知装置５３とを組合わせて障害を発
見する１単位とし、これを移動体や荷が通る通路に沿っ
て多数個並べることにより長距離間での障害位置検出を
可能としている。検知装置５３は金属線５２に電圧或い
は電流を印加し、その電気特性を監視するものである。
この金属線５２に障害物が倒れかかった場合、金属線５
２が断線して電気特性に変化が生じるので障害を発見で
きる。
【０００４】光ファイバ式障害位置検出システムは、光
ファイバに光を通しこれを受光することにより光ファイ
バに沿った物理量分布を測定する手法を応用したもので
あり、図６に示されるように、長尺の検査対象の長手方
向に光ファイバ３を布設し、この光ファイバ３上に障害
を検出するセンサ４を並べ、これらセンサ４が障害を検
出したとき光ファイバ３に物理的変化を付与するように
構成し、この光ファイバ３の一端にこの光ファイバ３に
沿った物理量分布を測定する測定器６１を接続し、この
物理量分布から障害の位置を検出する。この例では、障
害物がセンサ４に接触したり倒れかかったりすると光フ
ァイバ３に応力が加わるようになっており、測定器６１
は光ファイバ中で発生する散乱光の分布を測定するよう
になっている。図７に示されるように、散乱光の分布波
形には上記応力が加えられた位置７１に顕著な光損失７
２による変化が発生する。従って、この変化の位置から
障害位置を検出することができる。
ファイバに光を通しこれを受光することにより光ファイ
バに沿った物理量分布を測定する手法を応用したもので
あり、図６に示されるように、長尺の検査対象の長手方
向に光ファイバ３を布設し、この光ファイバ３上に障害
を検出するセンサ４を並べ、これらセンサ４が障害を検
出したとき光ファイバ３に物理的変化を付与するように
構成し、この光ファイバ３の一端にこの光ファイバ３に
沿った物理量分布を測定する測定器６１を接続し、この
物理量分布から障害の位置を検出する。この例では、障
害物がセンサ４に接触したり倒れかかったりすると光フ
ァイバ３に応力が加わるようになっており、測定器６１
は光ファイバ中で発生する散乱光の分布を測定するよう
になっている。図７に示されるように、散乱光の分布波
形には上記応力が加えられた位置７１に顕著な光損失７
２による変化が発生する。従って、この変化の位置から
障害位置を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の電気式障害位置
検出システムでは、金属線５２の電気特性の変化から障
害を発見しており、１単位の中では金属線５２がどこで
断線しても同じ変化が生じるから、障害位置検出の分解
能は金属線５２の長さに規定される。１単位の金属線長
さが１００ｍ〜数Ｋｍとすれば、障害位置検出分解能も
１００ｍ〜数Ｋｍ単位となる。障害位置検出分解能を高
めるには１単位の金属線長さを短縮しかないが、これに
反比例して検知装置５３の台数が増加することになり、
コストが高くなる。
検出システムでは、金属線５２の電気特性の変化から障
害を発見しており、１単位の中では金属線５２がどこで
断線しても同じ変化が生じるから、障害位置検出の分解
能は金属線５２の長さに規定される。１単位の金属線長
さが１００ｍ〜数Ｋｍとすれば、障害位置検出分解能も
１００ｍ〜数Ｋｍ単位となる。障害位置検出分解能を高
めるには１単位の金属線長さを短縮しかないが、これに
反比例して検知装置５３の台数が増加することになり、
コストが高くなる。
【０００６】光ファイバ式障害位置検出システムでは、
全長に亘り１本の光ファイバ３で検出ができ、しかもセ
ンサ４には電源が必要なく構成が簡単という利点があ
る。しかし、障害物によりセンサ４が動作し光ファイバ
３に応力が加わるとその障害位置で光ファイバ３の光損
失が顕著に増加する。測定器６１は光ファイバ３の一端
に接続されているため障害位置より遠端側では光信号の
Ｓ／Ｎ比が悪くなり、それだけ障害位置検出の精度が落
ちる。もし、光損失の増加により光信号強度が測定器６
１のダイナミックレンジに入らなくなると測定が不可能
となる。また、センサ４が光ファイバ３を断線させた場
合、この障害位置より遠端側での測定が不可能となり、
障害があっても検出できない。即ち、複数箇所に障害が
あることが検出できない。
全長に亘り１本の光ファイバ３で検出ができ、しかもセ
ンサ４には電源が必要なく構成が簡単という利点があ
る。しかし、障害物によりセンサ４が動作し光ファイバ
３に応力が加わるとその障害位置で光ファイバ３の光損
失が顕著に増加する。測定器６１は光ファイバ３の一端
に接続されているため障害位置より遠端側では光信号の
Ｓ／Ｎ比が悪くなり、それだけ障害位置検出の精度が落
ちる。もし、光損失の増加により光信号強度が測定器６
１のダイナミックレンジに入らなくなると測定が不可能
となる。また、センサ４が光ファイバ３を断線させた場
合、この障害位置より遠端側での測定が不可能となり、
障害があっても検出できない。即ち、複数箇所に障害が
あることが検出できない。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、障害位置検出分解能が容易に高められ、複数箇所の
障害が高精度で検出できる障害位置検出システムを提供
することにある。
し、障害位置検出分解能が容易に高められ、複数箇所の
障害が高精度で検出できる障害位置検出システムを提供
することにある。
【０００８】
【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、長尺の検査対象に沿わせて光ファイバを布
設すると共に、この光ファイバ上に上記検査対象の障害
を検出するセンサを並べ、これらセンサが障害を検出し
たとき上記光ファイバに物理的変化を付与するように構
成し、この光ファイバの一端にこの光ファイバに沿った
物理量分布を測定する測定器を接続し、この物理量分布
から上記障害の位置を検出する障害位置検出システムに
おいて、上記光ファイバを上記検査対象に往復させてル
ープ状に布設し、この光ファイバの往復いずれの一端か
らでも障害の位置を検出できるようにすると共に上記セ
ンサを往復の光ファイバ間で互い違いに配置したもので
ある。
に本発明は、長尺の検査対象に沿わせて光ファイバを布
設すると共に、この光ファイバ上に上記検査対象の障害
を検出するセンサを並べ、これらセンサが障害を検出し
たとき上記光ファイバに物理的変化を付与するように構
成し、この光ファイバの一端にこの光ファイバに沿った
物理量分布を測定する測定器を接続し、この物理量分布
から上記障害の位置を検出する障害位置検出システムに
おいて、上記光ファイバを上記検査対象に往復させてル
ープ状に布設し、この光ファイバの往復いずれの一端か
らでも障害の位置を検出できるようにすると共に上記セ
ンサを往復の光ファイバ間で互い違いに配置したもので
ある。
【０００９】上記往復の光ファイバ端と上記測定器との
間にこれらを交互に切り替え接続するスイッチを介設し
てもよい。
間にこれらを交互に切り替え接続するスイッチを介設し
てもよい。
【００１０】
【００１１】上記センサは、障害物を検出したとき光フ
ァイバに応力を加えるか又は断線させてもよい。
ァイバに応力を加えるか又は断線させてもよい。
【００１２】上記検査対象は鉄道であり、上記光ファイ
バは線路又は架線に沿わせて埋設又は架設され、上記セ
ンサは倒木、落下物等の障害物に接触して障害を検出し
てもよい。
バは線路又は架線に沿わせて埋設又は架設され、上記セ
ンサは倒木、落下物等の障害物に接触して障害を検出し
てもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に示されるように、本発明の
障害位置検出システムは、検出装置１と光スイッチ２と
光ファイバ３と複数のセンサ４とから構成されている。
検出装置１は、光ファイバ３に一端から光を入射し、こ
の光ファイバ３中で発生する散乱光のうち後方散乱光を
入射端から検出して光ファイバ３に沿った物理量分布を
測定する測定器を備え、この物理量分布から障害位置を
検出するものである。この例では測定器は光損失の分布
を測定するようになっている。光ファイバ３は、検査対
象に往復させてループ状に布設したものである。ここで
は検査対象は鉄道であり、従って光ファイバ３は線路又
は架線に沿わせて埋設又は架設される。検出される障害
は倒木、落下物等の障害物が存在することである。検出
装置１は監視所等に設置される。
障害位置検出システムは、検出装置１と光スイッチ２と
光ファイバ３と複数のセンサ４とから構成されている。
検出装置１は、光ファイバ３に一端から光を入射し、こ
の光ファイバ３中で発生する散乱光のうち後方散乱光を
入射端から検出して光ファイバ３に沿った物理量分布を
測定する測定器を備え、この物理量分布から障害位置を
検出するものである。この例では測定器は光損失の分布
を測定するようになっている。光ファイバ３は、検査対
象に往復させてループ状に布設したものである。ここで
は検査対象は鉄道であり、従って光ファイバ３は線路又
は架線に沿わせて埋設又は架設される。検出される障害
は倒木、落下物等の障害物が存在することである。検出
装置１は監視所等に設置される。
【００１４】光スイッチ２は検出装置１に対し光ファイ
バ３の２つの端を交互に切り替え接続するものである。
センサ４は倒木、落下物等の障害物による外力を受けた
とき、光ファイバ３に応力を加えるか又は断線させるよ
うになっており、このような機能は電気を使用せず簡単
な機構で実現される。なお、図示の例では、各センサ４
は往復の光ファイバ間で互い違いに配置されている。
バ３の２つの端を交互に切り替え接続するものである。
センサ４は倒木、落下物等の障害物による外力を受けた
とき、光ファイバ３に応力を加えるか又は断線させるよ
うになっており、このような機能は電気を使用せず簡単
な機構で実現される。なお、図示の例では、各センサ４
は往復の光ファイバ間で互い違いに配置されている。
【００１５】次に、本発明の障害位置検出システムの動
作を説明する。
作を説明する。
【００１６】まず、検出装置１と光ファイバ３の一端５
ａとを光スイッチ２により接続し、光ファイバ３に沿っ
た光損失の分布を測定する。その後、検出装置１と光フ
ァイバ３の別の一端５ｂとを光スイッチ２により切り替
え接続し、光ファイバ３に沿った光損失の分布を測定す
る。これらの測定の結果は図２（ａ）、図２（ｂ）、図
３（ａ）、図３（ｂ）のようになる。
ａとを光スイッチ２により接続し、光ファイバ３に沿っ
た光損失の分布を測定する。その後、検出装置１と光フ
ァイバ３の別の一端５ｂとを光スイッチ２により切り替
え接続し、光ファイバ３に沿った光損失の分布を測定す
る。これらの測定の結果は図２（ａ）、図２（ｂ）、図
３（ａ）、図３（ｂ）のようになる。
【００１７】これらの図は横軸に入射端からの距離、縦
軸に後方散乱光の信号強度を表したものである。入射端
が５ａの場合、５ｂが最遠端になり、入射端が５ｂの場
合、５ａが最遠端になる。図２は、センサ４が動作して
いない（障害がない）ときのものであり、図示されるよ
うに、後方散乱光の信号強度は近端で大きく遠端ほど小
さく、両端間は光ファイバ中の伝送損失の傾きを持つ直
線で示される。従って、光損失の分布は一様である。光
ファイバ３の一端５ａから測定したものと別の一端５ｂ
から測定したものとは同じ形となる。
軸に後方散乱光の信号強度を表したものである。入射端
が５ａの場合、５ｂが最遠端になり、入射端が５ｂの場
合、５ａが最遠端になる。図２は、センサ４が動作して
いない（障害がない）ときのものであり、図示されるよ
うに、後方散乱光の信号強度は近端で大きく遠端ほど小
さく、両端間は光ファイバ中の伝送損失の傾きを持つ直
線で示される。従って、光損失の分布は一様である。光
ファイバ３の一端５ａから測定したものと別の一端５ｂ
から測定したものとは同じ形となる。
【００１８】次に、センサ４が動作し光ファイバ３が断
線した場合について説明する。例として、図１のセンサ
４ｉ，４ｊの２箇所で断線したものとする。ここで、セ
ンサ４ｉは一端５ａから距離Ｌｉの位置、センサ４ｊは
別の一端５ｂから距離Ｌｊの位置にある。検出装置１に
よる光損失の分布測定結果は図３のようになる。即ち、
図３（ａ）に示されるように、光ファイバ３の一端５ａ
から測定される分布情報はセンサ４ｉのある距離Ｌｉま
でとなり、障害位置６ｉは検知できるが、その先に関し
ては何も検知できない。一方、図３（ｂ）に示されるよ
うに、光ファイバ３の別の一端５ｂから測定される分布
情報はセンサ４ｊのある距離Ｌｊの障害位置６ｊが検知
できることになる。このようにして、光ファイバ３が断
線した場合でも少なくとも２箇所の障害位置が検知でき
る。
線した場合について説明する。例として、図１のセンサ
４ｉ，４ｊの２箇所で断線したものとする。ここで、セ
ンサ４ｉは一端５ａから距離Ｌｉの位置、センサ４ｊは
別の一端５ｂから距離Ｌｊの位置にある。検出装置１に
よる光損失の分布測定結果は図３のようになる。即ち、
図３（ａ）に示されるように、光ファイバ３の一端５ａ
から測定される分布情報はセンサ４ｉのある距離Ｌｉま
でとなり、障害位置６ｉは検知できるが、その先に関し
ては何も検知できない。一方、図３（ｂ）に示されるよ
うに、光ファイバ３の別の一端５ｂから測定される分布
情報はセンサ４ｊのある距離Ｌｊの障害位置６ｊが検知
できることになる。このようにして、光ファイバ３が断
線した場合でも少なくとも２箇所の障害位置が検知でき
る。
【００１９】次に、センサ４の動作により光ファイバ３
に応力を加える場合を説明する。障害物によりセンサ４
が動作すると光ファイバ３に応力が加わり、この位置を
透過する光が損失を受ける。複数箇所のセンサ４が動作
した場合、検出装置１による光損失の分布測定結果は図
４のようになる。図４（ａ）に示されるように、光ファ
イバ３の一端５ａから測定される分布にはセンサ４が動
作した位置Ｌ１，Ｌ２に顕著な光損失が見られる。従っ
て、障害位置が検知できることになる。しかし、これら
の障害位置での光損失のために、これらより遠端側で検
出装置１のダイナミックレンジを下回る信号強度とな
り、測定が不可能となる。光ファイバ３の全長範囲４１
のうち遠端側に測定不可能範囲４２が生じる。そこで、
光スイッチ２により光ファイバ３を切り替える。図４
（ｂ）に示されるように、光ファイバ３の別の一端５ｂ
からの測定において、近端側では十分な信号強度が得ら
れる。光ファイバを往復させてあるので、図４（ａ）に
おける測定不可能範囲４２は図４（ｂ）において測定可
能となる。
に応力を加える場合を説明する。障害物によりセンサ４
が動作すると光ファイバ３に応力が加わり、この位置を
透過する光が損失を受ける。複数箇所のセンサ４が動作
した場合、検出装置１による光損失の分布測定結果は図
４のようになる。図４（ａ）に示されるように、光ファ
イバ３の一端５ａから測定される分布にはセンサ４が動
作した位置Ｌ１，Ｌ２に顕著な光損失が見られる。従っ
て、障害位置が検知できることになる。しかし、これら
の障害位置での光損失のために、これらより遠端側で検
出装置１のダイナミックレンジを下回る信号強度とな
り、測定が不可能となる。光ファイバ３の全長範囲４１
のうち遠端側に測定不可能範囲４２が生じる。そこで、
光スイッチ２により光ファイバ３を切り替える。図４
（ｂ）に示されるように、光ファイバ３の別の一端５ｂ
からの測定において、近端側では十分な信号強度が得ら
れる。光ファイバを往復させてあるので、図４（ａ）に
おける測定不可能範囲４２は図４（ｂ）において測定可
能となる。
【００２０】以上の実施形態において、障害位置検出分
解能はセンサ４の設置間隔に相当する。センサを短距離
間隔で設置すれば分解能が向上する。また、各センサ４
を往復の光ファイバ間で互い違いに配置することで分解
能が向上する。
解能はセンサ４の設置間隔に相当する。センサを短距離
間隔で設置すれば分解能が向上する。また、各センサ４
を往復の光ファイバ間で互い違いに配置することで分解
能が向上する。
【００２１】検査対象である鉄道の線路や架線に倒木、
落下物等の障害物が存在し障害となっているとき、この
障害位置が監視所の検出装置１によって検出できるの
で、ただちに障害復旧に向かうことができる。
落下物等の障害物が存在し障害となっているとき、この
障害位置が監視所の検出装置１によって検出できるの
で、ただちに障害復旧に向かうことができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２３】（１）センサ設置箇所を増やすだけで障害
位置検出分解能が容易に高められる。
位置検出分解能が容易に高められる。
【００２４】（２）光ファイバを往復に布設したので、
複数箇所の障害が高精度で検出できる。
複数箇所の障害が高精度で検出できる。
【図１】本発明の障害位置検出システムのシステム構成
図である。
図である。
【図２】距離と信号強度とで表した光損失の分布図であ
る。
る。
【図３】距離と信号強度とで表した光損失の分布図であ
る。
る。
【図４】距離と信号強度とで表した光損失の分布図であ
る。
る。
【図５】従来の電気式障害位置検出システムのシステム
構成図である。
構成図である。
【図６】従来の光ファイバ式障害位置検出システムのシ
ステム構成図である。
ステム構成図である。
【図７】距離と信号強度とで表した光損失の分布図であ
る。
る。
１ 検出装置
２ 光スイッチ
３ 光ファイバ
４ センサ
５ａ，５ｂ 光ファイバの一端，別の一端
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭54−150160（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
G01D 21/00
Claims (4)
- 【請求項１】 長尺の検査対象に沿わせて光ファイバを
布設すると共に、この光ファイバ上に上記検査対象の障
害を検出するセンサを並べ、これらセンサが障害を検出
したとき上記光ファイバに物理的変化を付与するように
構成し、この光ファイバの一端にこの光ファイバに沿っ
た物理量分布を測定する測定器を接続し、この物理量分
布から上記障害の位置を検出する障害位置検出システム
において、上記光ファイバを上記検査対象に往復させて
ループ状に布設し、この光ファイバの往復いずれの一端
からでも障害の位置を検出できるようにすると共に上記
センサを往復の光ファイバ間で互い違いに配置したこと
を特徴とする障害位置検出システム。 - 【請求項２】 上記往復の光ファイバ端と上記測定器と
の間にこれらを交互に切り替え接続するスイッチを介設
したことを特徴とする請求項１記載の障害位置検出シス
テム。 - 【請求項３】 上記センサは、障害を検出したとき光フ
ァイバに応力を加えるか又は断線させることを特徴とす
る請求項１又は２記載の障害位置検出システム。 - 【請求項４】 上記検査対象は鉄道であり、上記光ファ
イバは線路又は架線に沿わせて埋設又は架設され、上記
センサは倒木、落下物等の障害物に接触して障害を検出
することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の障害
位置検出システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14940596A JP3431762B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 障害位置検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14940596A JP3431762B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 障害位置検出システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329415A JPH09329415A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3431762B2 true JP3431762B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=15474421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14940596A Expired - Fee Related JP3431762B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 障害位置検出システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3431762B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5182081B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2013-04-10 | 富士通株式会社 | 温度測定システム及び光ファイバ接続方法 |
| CN104579504A (zh) * | 2013-10-15 | 2015-04-29 | 上海申铁信息工程有限公司 | 一种铁路通信段安全生产故障数据采集处理方法 |
| JP6160766B2 (ja) | 2014-03-05 | 2017-07-12 | 富士通株式会社 | 異常検知システム及び異常検知方法 |
| GB201502025D0 (en) | 2015-02-06 | 2015-03-25 | Optasence Holdings Ltd | Optical fibre sensing |
| CN112659189B (zh) * | 2020-12-11 | 2023-03-03 | 国网智能科技股份有限公司 | 一种隧道水位检测方法、检测机器人及系统 |
-
1996
- 1996-06-11 JP JP14940596A patent/JP3431762B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09329415A (ja) | 1997-12-22 |
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