JP4757316B2

JP4757316B2 - 管路内ケーブル引入状況予測方法

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Publication number: JP4757316B2
Application number: JP2008557960A
Authority: JP
Inventors: 重晴杉元; 政夫久冨; 忠久平川; 康二寺崎; 英範小田; 弘昭蒲原
Original assignee: Daiden Co Inc; Kyushu Electric Power Co Inc
Current assignee: Daiden Co Inc; Kyushu Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: KR20100009526A; KR101127089B1; WO2008099504A1; JPWO2008099504A1

Description

本発明は、ケーブルの管路引入れ工事に先行して、管路へのケーブル引入れ張力や側圧の予測値を算出し、ケーブルの引入れ可否判定や引入れ方法の検討に用いる管路内ケーブル引入状況予測方法に関する。

近年、道路周辺景観への配慮だけでなく、道路における安全で快適な通行スペースの確保や災害時の被害軽減等を目的として、電力線や通信ケーブル等の電線類を道路下の地中に埋設する地中化が進められている。こうした電線類を地中に埋設する際には、コンクリートや金属、又は合成樹脂製の管状構造物を地中で複数連結させつつ埋設し、得られた管路に端部のマンホール等から電線類を引入れる方法が採られている。

こうした管路は、複数の管状構造物の端部同士をモルタルや継手で連結して形成されるため、管路においては、管状構造物の連結部分に段差が発生することもあり、電線類を引入れる際に障害となることがある。また、電線類の地中化が先行して進められた都市部では、管路をなす管材の経年劣化や、周囲地盤の沈下等に伴う管路位置のずれが生じている場合もあり、既設の空き管路へ新たに電線等を引入れようとする際には不具合を生じる危険性が高くなっている。

こうした電線類の地中化に係る引入れ作業に際し、管路の異常状態が原因で起る管路途中で引入れ不能になる等のトラブルは、管路の改修を伴って地中化工事の費用や工期に大きな影響を与えるため、ケーブル等を管路に引入れるのに先立って、管路内にケーブルを適切に引入れることができるか否かの評価を行っていた。ケーブル引入れの可否確認作業としては、一般に管路内のケーブル等の収容スペースに対応する大きさの試験棒等の管路試験体を、管路内にワイヤやロープ等を介して引入れて通過させる通線試験が実施されている。

ただし、こうした試験体が管路を通過できたとしても、実際に管路に引入れられるケーブルは、その性能を劣化させない範囲内の張力で布設する必要があるため、ケーブル引入れの際にケーブルに加わる張力についてもあらかじめ評価を行い、張力の大きさにより引入れ可否の判定を行う場合があった。このような従来の引入れ張力の評価手法の一例としては、特開２０００−１２３０５２号公報に開示されるものがある。

従来の評価方法では、まず、地中線を埋設する現場として設定された対象区域における地上の現況図を作成し、次に、他の既設埋設物に関するデ−タを取り込み、これらのデ−タをこの現況図に反映させた埋設物反映図を作成する。こうして作成された埋設物反映図に、管路や人孔の布設ルート、並びに、管路や人孔に関する属性として、管材、管径、孔数、土被などを入力し、これらのデ−タが反映された布設ルート図（平面図、縦断図、横断図）を作成する。そして、設計された布設ルートにおけるケーブル張力計算を実際に行って、その計算結果が許容限度以内であるかの判別を行い、許容限度を超えている場合は、布設ルートの修正を行い、最終的に計算結果が許容限度以内であると判別された場合に、設計された布設ルート図は設計図として決定される。

このうち、ケーブル張力計算方法は、布設ルート図から、管路のルート形状を読み取り、曲率半径を自動的に算出し、この曲率半径から等価水平管路長を求める等の過程を経て、ケーブル引入れ張力が計算されるという手順となっている。
特開２０００−１２３０５２号公報

従来の管路におけるケーブル引入れ張力の算出は前記特許文献に示される方法で行われており、管路の位置を地上から探査するなどして得られた位置データや布設ルートの設計図面から管路の曲率半径、曲率発生区間及び屈曲方向のデータを抽出し、ケーブル引入れ張力や側圧を計算する手法を採用しているため、正確さに欠けると共に、最終的に張力の予測値を得るまでに手間がかかるという課題を有していた。

また、一般的に用いられるケーブル管路引入れ張力及び側圧の計算式だけで得られる結果は、管路におけるケーブル引入れ用ワイヤの使用に伴う張力増加等の影響を考慮しておらず、さらに、ケーブルのバックテンション及び摩擦係数は一定値で計算され、これらの変化については考慮していないため、計算で得られるケーブル引入れ途中の張力の値が、実際の管路へのケーブル延線時に測定される値とかけ離れたものとなり、適切な予測が行われなかったことで引入れ作業に際して誤った判断をしてしまう危険性が高いという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、あらかじめ行われる管路各部の曲率半径計測の結果を基にして、管路へのケーブル引入れ時に生じる引入れ張力と側圧を正確に予測でき、実際のケーブル等引入れ時のトラブルを防止できると共に、計算処理を簡略化でき速やかに処理結果を得ることのできる管路内ケーブル引入状況予測方法を提供することを目的とする。

本発明に係る管路内ケーブル引入状況予測方法は、測定対象となる管路に挿通されて管路を進む中で所定距離進行するごとに管路の曲率半径を取得していく所定の測定装置を用いて、管路の全長にわたって前記所定距離ごとの各曲率半径の値を取得し、前記管路における前記所定距離ごとの各曲率半径の値のうち、管路入口から所定距離の管路入口側最寄位置で取得された曲率半径値と、管路入口位置に生じるケーブル張力としてのケーブルのバックテンションの値を用い、管路入口から前記管路入口側最寄位置までを管路の第一の屈曲部とみなして、前記第一の屈曲部出口となる前記管路入口側最寄位置におけるケーブルの引入れ張力を算出し、続いて、前記管路入口側最寄位置からさらに前記所定距離進んだ位置までの区間を管路の第二の屈曲部とみなし、前記所定距離進んだ位置である前記第二の屈曲部出口であらかじめ取得されている次の曲率半径値と、前記第二の屈曲部入口のケーブル張力の値として前記第一の屈曲部出口における引入れ張力の値を用いて、前記第二の屈曲部出口における引入れ張力を算出し、前記同様の手順で、次の所定距離区間を新たな屈曲部と見なし、前の屈曲部出口側における引入れ張力を前記新たな屈曲部入口側のケーブル張力値とし、所定距離進んだ前記新たな屈曲部出口の曲率半径値と共に用いて前記新たな屈曲部出口の引入れ張力を算出する計算処理を順次行い、管路の全長にわたって前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得するものである。

このように本発明によれば、ケーブルの引入れ張力を計算するにあたり、管路の所定距離ごとに取得された曲率半径のデータを用い、管路における所定距離ごとの区間を屈曲部と見なし、実際の曲率半径及び屈曲部入口側の既知のケーブル張力に基づいてケーブルの引入れ張力を所定距離ごとに順次計算していくことにより、管路屈曲の影響を管路の入口側から出口側までの全体にわたって適切に反映させて引入れ張力の計算を行えることとなり、実際のケーブル引入れ時に近い正確なケーブル引入れ張力の予測値が得られ、ケーブル引入れに関して正しい判断が可能になる。また、一屈曲部について得られた張力の値を用いて次の屈曲部の張力を求める手順を繰返すのみで管路出口でのケーブル張力を導くことができ、張力の計算が容易且つ速やかに行える。

また、本発明に係る管路内ケーブル引入状況予測方法は必要に応じて、前記ケーブルに接続されてケーブルの前記管路引入れ前に管路内に延線される引入れ用ワイヤについても、引入れ張力の計算対象とし、ケーブルの管路引入れ状態で引入れられたケーブルが到達した管路位置までは、ケーブルの諸元に基づいて前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得し、管路の前記引入れ用ワイヤが存在する残りの区間については、ケーブルの諸元に基づきケーブル到達位置について取得された引入れ張力を前記屈曲部入口のケーブル張力の初期値とし、引入れ用ワイヤの諸元に基づいて前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得して、管路の全長にわたって前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得し、得られた前記所定距離ごとの各引入れ張力のうち管路出口における引入れ張力の値を、ケーブルが前記到達した管路位置までの所定引入れ長さ分引入れられた状態における引入れ張力の予測値とし、ケーブルの引入れ長さが前記所定距離分を単位として長くなるごとに、前記各手順を繰返して、各引入れ長さに対応する引入れ張力の予測値を得るものである。

このように本発明によれば、ケーブルの引入れ張力を計算する際、ケーブルの管路引入れ前にあらかじめ管路内に延線されている引入れ用ワイヤの分についてもケーブル同様に引入れ張力を算出し、ケーブルの引入れ長さが変化する都度、管路の所定距離ごとの引入れ張力の値をあらためて求めて、ケーブルの引入れ長さに対応した予測値をそれぞれ得ることにより、実際の引入れ用ワイヤを用いたケーブルの引入れ時における各種状況を正確に反映させてケーブル引入れ張力の計算が行え、実際に測定される引入れ張力に近い計算値を導き出すことができ、引入れ張力を正確に予測可能となり、引入れ作業に係る各種判断が問題なく行える。

また、本発明に係る管路内ケーブル引入状況予測方法は必要に応じて、ケーブルの所定引入れ長さについて前記管路の所定距離ごとの各引入れ張力を取得した後、続いて引入れ長さが所定距離分増えた状態における各引入れ張力を求める際に、初期条件として与えるケーブルのバックテンションを、前記所定引入れ長さについて各引入れ張力を取得する場合に初期条件として用いたバックテンションの値から所定割合で減少させた値とするものである。

このように本発明によれば、ケーブルの引入れ長さが所定距離分変化する前後で、引入れ張力を計算する際に初期条件として与えるケーブルのバックテンションの値を変化させ、ケーブルの引入れ長さが管路出口に向け長くなるほど、バックテンションの値を徐々に減少させて引入れ張力を計算することにより、実際のケーブルの引入れ時に引入れ進行に伴ってバックテンションが減少していく状況を近似的に反映させてケーブル引入れ張力の計算が行え、実際に測定される引入れ張力に近い計算値を導き出すことができ、引入れ張力をより正確に予測可能となり、引入れ作業に係る各種判断が問題なく行える。

また、本発明に係る管路内ケーブル引入状況予測方法は必要に応じて、管路引入れ前にケーブル表面に塗布された摩擦低減用の滑剤が、ケーブルの管路への引入れ進行過程で損耗する度合を、少なくとも前記管路の所定距離ごとに対応付けてあらかじめ設定し、管路の前記所定距離ごとの各引入れ張力の値をそれぞれ取得する際に、引入れ張力を求める単位の一屈曲部と見なす管路所定区間で、既に引入れ張力を求めた一つ前の管路区間に対して滑剤損耗が進んで摩擦が増大するか否かを判定し、滑剤損耗が進んでいる場合には、引入れ張力算出に用いる条件値の一つであるケーブルと管路との摩擦係数の値を、前記一つ前の管路区間で引入れ張力を求めた際に用いた摩擦係数の値から滑剤損耗度合に対応した所定割合で増大させた上で、引入れ張力を算出するものである。

このように本発明によれば、ケーブル表面に塗布される滑剤の管路における損耗状況をあらかじめ設定し、ケーブルの引入れ張力を計算する際に用いるケーブルと管路との摩擦
係数を、引入れ張力を求める単位区間がそれ以前の区間に対し滑剤の損耗が進んでいると判断できる場合には、この滑剤の損耗度合に対応させて増大させた値として、引入れ張力を算出することにより、実際のケーブルの引入れ時にケーブルの引入れ進行に伴ってケーブル表面の滑剤が徐々に失われる状況や、管路冠水区間における水の影響で冠水区間やそれ以降の区間で滑材の効果が減少又は失われる状況を正確に反映させてケーブル引入れ張力の計算が行え、実際に測定される引入れ張力に近い計算値を導き出すことができ、引入れ張力を正確に予測可能となり、引入れ作業に係る各種判断が問題なく行える。

また、本発明に係る管路内ケーブル引入状況予測方法は必要に応じて、前記管路の全長にわたって、前記ケーブルの諸元に基づいて前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得し、前記管路における前記所定距離ごとの各曲率半径の値と、前記所定距離ごとの各引入れ張力の値とを用いて、ケーブルの管路に対する側圧を前記所定距離ごとにそれぞれ算出するものである。

このように本発明によれば、ケーブルの側圧を計算するにあたり、管路の所定距離ごとに取得された曲率半径のデータに基づき、管路における所定距離ごとの区間を屈曲部と見なし、曲率半径及びこれを用いて算出した引入れ張力の値とから、所定距離ごとにケーブルの側圧を導くことにより、管路屈曲の影響を管路の入口側から出口側までの全体にわたって適切に反映させて側圧の計算を行えることとなり、実際のケーブル引入れ時に近い正確な側圧の予測値が得られ、ケーブル引入れに関して正しい判断が可能となる。

本発明の一実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法を適用する管路の水平及び垂直方向の各屈曲状態並びに測定装置による曲率半径取得状態の説明図である。本発明の一実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法で用いる測定装置の概略構成図である。本発明の一実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法における張力算出対象となるケーブル屈曲部説明図である。本発明の一実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法によるケーブルの所定引入れ長さにおける張力算出概念説明図である。本発明の一実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法で得られたケーブル引入れ長さごとの引入れ張力変化の表示状態説明図である。本発明の一実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法における引入れ張力算出過程のフローチャートである。本発明の一実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法における側圧算出過程のフローチャートである。

符号の説明

１０ケーブル
２０引入れ用ワイヤ
３０管路
５０測定装置
５１、５２、５３球状部
５４、５５棒状部
５６ロープ

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法を適用する管路の水平及び垂直方向の各屈曲状態並びに測定装置による曲率半径取得状態の説明図、図２は本実施形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法で用いる測定装置の概略構成図、図３は本実施形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法における張力算出対象となるケーブル屈曲部説明図、図４は本実施形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法によるケーブルの所定引入れ長さにおける張力算出概念説明図、図５は本実施形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法で得られたケーブル引入れ長さごとの引入れ張力変化の表示状態説明図、図６は本実施形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法における引入れ張力算出過程のフローチャート、図７は本実施形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法における側圧算出過程のフローチャートである。

前記各図に示すように本実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法は、管路３０の曲率半径Ｒを所定距離ｐごとに取得していく所定の測定装置５０を用いて、管路３０の全長にわたって前記所定距離ｐごとの各曲率半径Ｒの値を取得した上で、管路３０における前記所定距離ｐ分の区間をそれぞれ屈曲部と見なして、屈曲部入口のケーブル張力Ｔ₁の値と屈曲部の曲率半径Ｒの値を用いて屈曲部出口における引入れ張力Ｔ₂を算出し、算出した引入れ張力を次の屈曲部入口のケーブル張力の値として用いて同様の計算を繰返す手順で、管路３０の全長にわたって前記所定距離ｐごとの各引入れ張力の値を順次取得し、得られた引入れ張力の値をケーブル引入れ可否等の判断に用いるものである。

測定対象となる管路３０に挿通され、管路３０を所定距離ｐ進行するごとに管路３０の曲率半径Ｒを取得していく測定装置５０は、本願出願人が出願した特願２００５−２１１３４４の発明における管路試験体に相当するものであり、詳細な説明は省略する。この測定装置５０は、対象となる管路３０の内径より所定割合で小さくされてなる三つの球状部５１、５２、５３と、この球状部５１、５２、５３を線状に連結する二つの棒状部５４、５５とを備える構成である。

前記球状部５１、５２、５３のうち、管路内引入れの際の進行方向前後端となる球状部５１、５３には、引入れ・引戻し用のロープ５６が接続される。また、中間の球状部５２は、自在継手構造となっており、二つの棒状部５４、５５の一方へ他方に対する直交二軸周りの回転自由度を与え、二つの棒状部５４、５５の相対角度を所定角度範囲内で変更可能とする構成である。

また、球状部５２内には、棒状部５４、５５の一方に対する他方の傾き角度を、直交する二軸の各成分ごとにそれぞれ検出する角度センサが配設され、棒状部５４、５５が一直線上にある場合を０°とし、ここからの傾き角度を直交二軸周りの各角度成分ごとに検出するものとなっている。この角度センサで得られた角度データが、通信ケーブル等を介して管路３０外部の解析装置へ送信され、この解析装置でデータ解析を実行し、管路３０各位置における曲率半径Ｒを算出して取得する仕組みである（図１（Ｃ）参照）。

前記測定装置５０を用いて、管路３０の全長にわたって前記所定距離ｐごとの各曲率半径Ｒの値を取得した上で、管路３０における所定距離ｐごとの各引入れ張力の値を算出していくこととなるが、想定するケーブル１０の引入れ状況は、ケーブル１０の管路引入れ前にあらかじめ引入れ用ワイヤ２０が管路３０内に延線されており、この引入れ用ワイヤ２０を管路３０の出口側から引張ることでケーブル１０を管路３０内に引入れ、管路入口
側から引入れ用ワイヤ２０が徐々にケーブル１０に置き換わっていくものとなる（図４（Ａ）参照）。

ケーブル１０の管路引入れに引入れ用ワイヤ２０を用いているため、引入れ張力を計算する際には、引入れ用ワイヤ２０をケーブル１０同様に取扱い、この引入れ用ワイヤ２０の部分についても引入れ張力を算出する。

詳細には、ケーブル１０の管路３０引入れ状態で引入れられたケーブル１０が到達した管路位置までは、ケーブル１０の諸元（単位質量、摩擦係数）に基づいて前記所定距離ｐごとの各引入れ張力の値を取得する。そして、管路３０の引入れ用ワイヤ２０が存在する残りの区間については、ケーブル１０の諸元に基づきケーブル到達位置について取得された引入れ張力を屈曲部入口のケーブル張力の初期値とする他は、引入れ用ワイヤ２０の諸元に基づいて前記所定距離ｐごとの各引入れ張力の値を取得する。

引入れ張力の基本的な計算手順は、まず、管路入口から所定距離ｐの管路入口側最寄位置で取得された曲率半径Ｒと、管路入口位置に生じるケーブル張力Ｔ₁としてのケーブル１０のバックテンションＴ₀の値を用い、管路入口から前記管路入口側最寄位置までを管路の第一の屈曲部とみなして、この第一の屈曲部出口となる前記管路入口側最寄位置におけるケーブルの引入れ張力Ｔ₂を算出する。計算には、曲率半径Ｒと入口側張力Ｔ₁の他に、ケーブル又はワイヤの単位質量Ｗ、ケーブル又はワイヤと管路との摩擦係数μの各値を用いる。

引入れ張力の計算式は、屈曲部開き角θ＝ｐ／Ｒとして、

上記の式により、引入れ張力Ｔ₂が得られたら、続いて、前記管路入口側最寄位置からさらに前記所定距離ｐ進んだ位置までの区間を管路１０の第二の屈曲部とみなし、この第二の屈曲部出口であらかじめ取得されている次の曲率半径Ｒと、第二の屈曲部入口のケーブル張力Ｔ₁の値として、算出した第一の屈曲部出口における引入れ張力Ｔ₂の値を用いて、第二の屈曲部出口における引入れ張力を算出する。以降は同様の手順で、次の所定距離区間を新たな屈曲部と見なし、前の屈曲部出口側における引入れ張力を前記新たな屈曲部入口側のケーブル張力値とし、所定距離進んだ前記新たな屈曲部出口の曲率半径値と共に用いて前記新たな屈曲部出口の引入れ張力を算出する計算処理を順次行うこととなる。

こうして、ケーブル１０の到達位置まではケーブル１０の諸元（単位質量、摩擦係数）に基づいて計算し、引入れ用ワイヤ２０が存在する区間は、引入れ用ワイヤ２０の諸元に基づいて計算しつつ、管路３０の全長にわたって前記所定距離ｐごとの各引入れ張力の値を取得する（図４（Ｂ）参照）。最終の管路出口における引入れ張力の値が、ケーブル１０が前記到達した管路位置までの所定引入れ長さ分引入れられた状態における引入れ張力の予測値となる。そして、前記同様の手順を、ケーブル１０の各引入れ長さの場合について実行することで、種々のケーブル引入れ長さに対応した引入れ張力の値が得られ、ケーブル引入れ長さの変化に対応して引入れ張力がどのように変化するかを予測できることとなる。

なお、管路３０の屈曲は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、実際には各方向に曲率半径Ｒ₁〜Ｒ₆をなすようにして生じているが、ケーブル１０の引入れ張力及び側圧の計算においては、屈曲の存在とケーブル１０の摩擦係数μの値が計算結果に大きく影響を及す一方、屈曲の方向（上下左右）については、引入れ張力が比較的大きい場合計算結果に与える影響が極めて小さいことから、屈曲は全て水平に生じているものとして取扱う。これにより、実際のケーブル引入れ時に測定される引入れ張力及び側圧に極めて近い予測値を効率よく計算することができる。

ただし、摩擦係数μを現場実態に合わせて適切に計算に反映させる必要があるため、摩擦係数μを大きく変える要因となる滑剤損耗の影響は考慮する。具体的には、一般にケーブルの管路引入れ時に摩擦を減らすために用いられる滑剤が、引入れの進行に伴ってケーブル表面から徐々に失われたり、冠水箇所で水に溶けてケーブル表面から流失したりなどして、摩擦係数が増大する事態を想定して、ケーブルの引入れ長さに応じた滑剤損耗に伴う摩擦係数の増大割合をあらかじめ取得し、また、管路３０が一部又は全て冠水している場合には、引入れ張力を求める前にあらかじめ冠水箇所の位置情報を取得しておく。そして、管路３０の前記所定距離ｐごとの各引入れ張力の値をそれぞれ取得する際に、引入れ張力を求める単位の屈曲部と見なす管路所定区間が、滑剤損耗により摩擦係数を増大させるべき箇所であるか否かを判定し、摩擦係数を増大させるべき箇所である場合には、摩擦係数μの値を、引入れ長さや冠水等の状況に応じて、一つ前の管路区間において引入れ張力を求めるのに用いた値より所定割合で増大させた値に置換えた上で、引入れ張力を算出することとなる。特に、引入れ張力を求めようとする管路所定区間が冠水箇所である場合には、水で滑剤が流失したものとして、摩擦係数μをほぼ滑剤無しの場合の値とし、これ以降の管路区間についても同様の摩擦係数の値を用いるなど、滑剤が表面に存在する通常の場合より摩擦係数を大幅に増大させた値に置換えて、引入れ張力を算出する。

この他、ケーブル１０の管路引入れ時にケーブル１０に加わるバックテンションについても、一般にケーブルがドラム巻の状態から引出されて用いられることにより、管路３０への引入れ長さが増大するに従ってバックテンションが減少する傾向にあり、引入れ張力の計算をより正確に行うためにはこれを考慮する必要があることから、各引入れ張力を求める際に初期条件として与えるケーブル１０のバックテンションＴ₀については、ケーブル１０の管路３０への引入れ長さが増えるごとに、その値を減少させる処理を行う。

一方、管路３０各位置でケーブル１０に加わる側圧については、管路３０全体にケーブル１０が引入れられた状態を仮定して、まず管路３０の全長にわたって、ケーブル１０の諸元に基づいて所定距離ｐごとの各引入れ張力の値を取得し、管路３０における所定距離ｐごとの各曲率半径Ｒの値と、取得した各引入れ張力Ｔ₂の値とを用いて、ケーブル１０の管路３０に対する側圧を前記所定距離ｐごとにそれぞれ算出する。

側圧Ｐの計算式は、屈曲部開き角θ＝ｐ／Ｒとし、また、管路内径φ_Rの値から、管路３０の内周側の曲率半径ｒ＝Ｒ−φ_R／２として、

ただし、θ／２が微小且つＴ₂／ｒ≫Ｗと見なせるため、近似式
Ｐ＝Ｔ₂／ｒ
とすることができる。

上記の式により算出された側圧Ｐの各値が、管路３０の所定距離ｐごとの各位置においてケーブル１０に加わる側圧の予測値となる。なお、現実の処理では、各引入れ長さにおけるケーブル１０の引入れ張力を求めた後、管路３０全体にケーブル１０が引入れられた場合における所定距離ｐごとの引入れ張力の計算結果を用いて側圧Ｐを計算するようにしてかまわない。

こうして、測定装置５０で得られた曲率半径Ｒを利用し、各引入れ長さにおけるケーブル引入れ張力や各管路位置ごとの側圧を精度よく予測することで、ケーブル入線可否を適切に判定できる他、最適なケーブル入線方法、改善手段の検討が可能となる。取得された引入れ張力や側圧の各値については、ケーブル１０の引入れ長さや管路位置により変化する様子をグラフ化し、所定の表示手段上に表示することもでき（図５参照）、管路の屈曲に対応した引入れ張力と側圧の各変化を作業現場で容易に把握できることとなる。また、引入れ張力や側圧の各計算において、バックテンションＴ₀、ケーブル又はワイヤの単位質量Ｗ、ケーブル又はワイヤと管路との摩擦係数μといった条件値は、値を変更しても再計算が容易であることから、ケーブルの種類や滑剤の有無等の条件を種々変更して、引入れ張力や側圧を得るシミュレーションが可能となる。

次に、前記実施形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法による引入れ張力算出過程についてフローチャートを用いて説明する。あらかじめ、地中埋設済の円断面形状の管路３０について、測定装置５０を用いて、管路３０における所定距離ｐ毎の曲率半径Ｒのデータを取得しているものとする。なお、作業状況の前提としては、管路３０には引入れ用ワイヤ２０が通され、管路３０におけるケーブル引入れ側とは反対側となる管路出口側端部には、ウィンチ等の巻取り装置を配置し、引入れ用ワイヤ２０の巻取りでケーブル１０を管路３０へ引入れるものを想定する。

はじめに、測定装置５０で得られた、管路の所定距離ｐ毎の曲率半径Ｒのデータを読出し可能な状態としておく（ステップ００１）。そして、種類によって変るケーブル１０及びワイヤ２０の各諸元（単位質量、通常の摩擦係数）や、ケーブル張力の初期値となるバックテンションＴ₀の値等の張力計算に必要となる各種条件を入力、設定する（ステップ００２）。さらに、引入れ距離変化に応じて与えるバックテンションの減少割合を設定する（ステップ００３）と共に、あらかじめ取得した管路の冠水位置情報などから、摩擦係数を変化させる管路位置及びその摩擦係数の値を設定する（ステップ００４）。

続いて、引入れ用ワイヤ２０のみが管路３０に存在する初期の状況における引入れ張力を計算する（ステップ００５）。この時、ワイヤの諸元に基づいて管路各位置毎の引入れ張力を求める計算を管路全長にわたって順次行い、最終的に管路出口における張力、すな
わち、管路３０における全ての屈曲や摩擦の影響を含む張力を導く。

そして、ケーブルの引入れ長さに応じた引入れ張力の計算に移行する。まず、管路入口から前記所定距離ｐ分ケーブルを引入れた最初期の場合を定義し（ステップ００６）、ケーブル引入れ長さに対応させて、屈曲部入口のケーブル張力Ｔ₁の初期値となるバックテンションの値を所定割合で減少させ（ステップ００７）、また条件にはケーブルの各諸元を設定して（ステップ００８）、区間毎のケーブル引入れ張力の順次計算処理を開始する。この計算処理では、まず、計算対象の管路区間がケーブル引入れ進行や冠水等による滑剤損耗に伴って摩擦係数を変化させるべき区間であるか否かを判定し（ステップ００９）、摩擦係数を変化させるべき区間である場合、摩擦係数を滑剤損耗状態に対応したより大きな値に変更（ステップ０１０）した上で、各条件値から引入れ張力を計算する（ステップ０１１）。引入れ張力が得られたら、対象区間を次の区間とし、該当する曲率半径Ｒを読出して入替え、入口側張力に先程算出した引入れ張力を設定する（ステップ０１２）。この時、引入れ張力を求める対象区間がケーブル１０とワイヤ２０の接続点を超えてワイヤ部分に達しているか否かを判定し（ステップ０１３）、達していれば、計算条件をワイヤの各諸元に入替える（ステップ０１４）。さらに、対象区間が管路３０の出口に達しているか否かを判定する（ステップ０１５）。ここで管路出口に達しておらずまだ途中の段階であれば、前記ステップ００９に戻り、以降の引入れ張力計算に係る処理を繰返す。前記ステップ０１３で接続点に達していない場合も、前記ステップ００９に戻る。また、前記ステップ００９で摩擦係数を変化させなくてもよい場合は、そのままステップ０１１へ移行する。

前記ステップ０１５で、対象区間が管路出口に達して、所定引入れ長さでの引入れ張力計算が管路全長分済んでいれば、その引入れ長さが管路全長と一致するか否かを判定し（ステップ０１６）、一致する場合は処理完了となる。引入れ長さが管路全長未満の場合は、引入れ長さを所定距離ｐ分増やした条件としてから（ステップ０１７）、前記ステップ００７に戻り、以降の処理を繰返して新たな引入れ長さにおける引入れ張力計算を行う。

続いて、側圧の算出過程は、まず、測定装置５０で得られた管路３０の所定距離ｐごとの曲率半径Ｒのデータ、及び、引入れ張力の算出過程で得られた、ケーブル１０の引入れ長さが管路全長に達している場合における所定距離ｐごとの各引入れ張力の値を、それぞれ読出し可能な状態とし（ステップ１０１）、管路入口に最も近い所定距離ｐの区間における曲率半径Ｒと引入れ張力Ｔ₂を初期値として与えて（ステップ１０２）、側圧Ｐを計算する（ステップ１０３）。計算後、側圧を計算した区間が管路３０の最も出口寄りの部位であるか否かを判定し（ステップ１０４）、最も出口寄りであれば、管路の全ての対象箇所について側圧を取得したものとして処理完了となる。前記ステップ１０４で管路の最も出口寄り部位でなかった場合には、管路出口以前の途中の段階であるとして、計算対象区間を次の区間とし、該当する曲率半径Ｒ及び引入れ張力Ｔ₂を読出し（ステップ１０５）、前記ステップ１０３に戻り、以降の処理を繰返す。

このように本実施の形態に係る管路内ケーブル引入状況予測方法では、ケーブル１０の引入れ張力を計算するにあたり、管路３０の所定距離ごとに取得された曲率半径のデータを用い、管路３０における所定距離ごとの区間を屈曲部と見なし、実際の曲率半径及び屈曲部入口側の既知のケーブル張力に基づいてケーブル１０の引入れ張力を所定距離ごとに順次計算していくことから、管路屈曲の影響を管路３０の入口側から出口側までの全体にわたって適切に反映させて引入れ張力の計算を行えることとなる。また、この引入れ張力の計算にあたっては、ケーブル１０の管路引入れ前にあらかじめ管路３０内に延線されている引入れ用ワイヤ２０の分についてもケーブル１０同様に引入れ張力を算出し、ケーブル１０の引入れ長さが変化する都度、管路３０の所定距離ｐごとの引入れ張力の値をあらためて求めて、ケーブル１０の引入れ長さに対応した予測値をそれぞれ得ることから、引
入れ用ワイヤ２０を用いたケーブル１０の実際の引入れ時における各種状況を正確に反映させてケーブル引入れ張力の計算が行え、実際に測定される引入れ張力に近い計算値を導き出すことができ、引入れ張力を正確に予測可能となり、引入れ作業に係る各種判断が問題なく行える。

Claims

測定対象となる管路に挿通されて管路を進む中で所定距離進行するごとに管路の曲率半径を取得していく所定の測定装置を用いて、管路の全長にわたって前記所定距離ごとの各曲率半径の値を取得し、
前記管路における前記所定距離ごとの各曲率半径の値のうち、管路入口から所定距離の管路入口側最寄位置で取得された曲率半径値と、管路入口位置に生じるケーブル張力としてのケーブルのバックテンションの値を用い、管路入口から前記管路入口側最寄位置までを管路の第一の屈曲部とみなして、前記第一の屈曲部出口となる前記管路入口側最寄位置におけるケーブルの引入れ張力を算出し、
続いて、前記管路入口側最寄位置からさらに前記所定距離進んだ位置までの区間を管路の第二の屈曲部とみなし、前記所定距離進んだ位置である前記第二の屈曲部出口であらかじめ取得されている次の曲率半径値と、前記第二の屈曲部入口のケーブル張力の値として前記第一の屈曲部出口における引入れ張力の値を用いて、前記第二の屈曲部出口における引入れ張力を算出し、
前記同様の手順で、次の所定距離区間を新たな屈曲部と見なし、前の屈曲部出口側における引入れ張力を前記新たな屈曲部入口側のケーブル張力値とし、所定距離進んだ前記新たな屈曲部出口の曲率半径値と共に用いて前記新たな屈曲部出口の引入れ張力を算出する計算処理を順次行い、管路の全長にわたって前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得することを
特徴とする管路内ケーブル引入状況予測方法。
前記請求項１に記載の管路内ケーブル引入状況予測方法において、
前記ケーブルに接続されてケーブルの前記管路引入れ前に管路内に延線される引入れ用ワイヤについても、引入れ張力の計算対象とし、
ケーブルの管路引入れ状態で引入れられたケーブルが到達した管路位置までは、ケーブルの諸元に基づいて前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得し、
管路の前記引入れ用ワイヤが存在する残りの区間については、ケーブルの諸元に基づきケーブル到達位置について取得された引入れ張力を前記屈曲部入口のケーブル張力の初期値とし、引入れ用ワイヤの諸元に基づいて前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得して、管路の全長にわたって前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得し、
得られた前記所定距離ごとの各引入れ張力のうち管路出口における引入れ張力の値を、ケーブルが前記到達した管路位置までの所定引入れ長さ分引入れられた状態における引入れ張力の予測値とし、
ケーブルの引入れ長さが前記所定距離分を単位として長くなるごとに、前記各手順を繰返して、各引入れ長さに対応する引入れ張力の予測値を得ることを
特徴とする管路内ケーブル引入状況予測方法。
前記請求項２に記載の管路内ケーブル引入状況予測方法において、
ケーブルの所定引入れ長さについて前記管路の所定距離ごとの各引入れ張力を取得した後、続いて引入れ長さが所定距離分増えた状態における各引入れ張力を求める際に、初期条件として与えるケーブルのバックテンションを、前記所定引入れ長さについて各引入れ張力を取得する場合に初期条件として用いたバックテンションの値から所定割合で減少させた値とすることを
特徴とする管路内ケーブル引入状況予測方法。
前記請求項２又は３に記載の管路内ケーブル引入状況予測方法において、
管路引入れ前にケーブル表面に塗布された摩擦低減用の滑剤が、ケーブルの管路への引入れ進行過程で損耗する度合を、少なくとも前記管路の所定距離ごとに対応付けてあらかじめ設定し、
管路の前記所定距離ごとの各引入れ張力の値をそれぞれ取得する際に、引入れ張力を求める単位の一屈曲部と見なす管路所定区間で、既に引入れ張力を求めた一つ前の管路区間に対して滑剤損耗が進んで摩擦が増大するか否かを判定し、滑剤損耗が進んでいる場合には、引入れ張力算出に用いる条件値の一つであるケーブルと管路との摩擦係数の値を、前記一つ前の管路区間で引入れ張力を求めた際に用いた摩擦係数の値から滑剤損耗度合に対応した所定割合で増大させた上で、引入れ張力を算出することを
特徴とする管路内ケーブル引入状況予測方法。
前記請求項１ないし４のいずれかに記載の管路内ケーブル引入状況予測方法において、
前記管路の全長にわたって、前記ケーブルの諸元に基づいて前記所定距離ごとの各引入れ張力の値を取得し、
前記管路における前記所定距離ごとの各曲率半径の値と、前記所定距離ごとの各引入れ張力の値とを用いて、ケーブルの管路に対する側圧を前記所定距離ごとにそれぞれ算出することを
特徴とする管路内ケーブル引入状況予測方法。