JP6169378B2 - 自然風により架渉線機材に生じる繰り返し荷重の確率密度分布を予測する方法 - Google Patents
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Description
地上高20m未満の柱に架渉された配電線を当該柱に支持する支持機材において、
前記配電線の線路方向に作用する繰り返し荷重Tuと風速Vの相関関係を、前記配電線の架線条件である電線外径B、径間S、弛度Dに基づいて、風速Vと空気密度ρに相当する圧力である風圧荷重の係数Cuの式
として導出し、
当該導出した風圧荷重の係数Cuの確率密度分布f Cu を、対象地域の代表的な風速の乱れ強さの情報から特定し、
当該特定した風圧荷重の係数Cuの確率密度分布f Cu と、対象地域の風速の確率密度分布f V から、任意の地点に架渉された前記支持機材に対して作用する前記繰り返し荷重Tuの確率密度分布を予測する、繰り返し荷重の確率密度分布予測方法とした。
前記対象地域の風速の確率密度分布については、複数の気象観測所に係る代表的な風速の頻度分布に基づいて、統計処理により、土地利用状況により影響される架渉された配電線高さにおける任意の地点の自然風の確率密度分布を算出する、請求項1に記載の繰り返し荷重の確率密度分布予測方法とした。
として導出し、当該導出した風圧荷重の係数Cuの確率密度分布f Cu を、対象地域の代表的な風速の乱れ強さの情報から特定し、当該特定した風圧荷重の係数Cuの確率密度分布f Cu と、対象地域の風速の確率密度分布f V から、任意の地点に架渉された前記支持機材に対して作用する前記繰り返し荷重Tuの確率密度分布を予測する構成とすることにより、架渉線機材の疲労損傷破壊に対する評価を正確に行うことができ、機材の長期信頼性設計を合理的に行うことができる。
なお、本発明中の風速とは、人工的な風ではなく自然風の速度を意味する。また、本発明中の風速は、所定の期間における自然風の速度の平均成分を扱う。この所定の期間の代表的な期間として、気象観測所のデータでは、「10分間」とするのが一般的である。
情報処理装置100は、任意の地点に架渉された前記支持機材に対して電線の線路方向に作用する繰り返し荷重の確率密度分布を予測するものである。情報処理装置100は、例えば、パーソナルコンピュータ(PC)やワークステーション(WS)等で実現される。
形状係数・尺度係数記憶領域151には、図2に示すように、各観測地点の緯度・経度、形状係数k、及び尺度係数cが記憶されている。なお、各観測地点とは、既存の各気象観測所が設置されている地点であって、図2では各観測所名が表示されている。従って、形状係数・尺度係数記憶領域151には、各気象観測所における緯度・経度、形状係数k、及び尺度係数cが記憶されていることとなる。なお、本発明での対象となる機材は配電線支持物であり、当該機材は自然風が土地の利用状況によって大きく影響される地上高20m未満に設置されている。このような高さでの風の頻度分布を予測するために既存の観測データは地上高20m未満で観測されているものを用いる。例えば、気象庁所有の観測データなどは地上高20m未満の観測データが多く含まれている。また、「形状係数k」は、分布の起伏の変化に影響を及ぼすパラメータであり、「尺度係数c」は、分布の累積頻度が63.2%になるときの確率変数の値(風速)を示したものであり、分布の平均的な値を示すパラメータである。
乱れ強さ関連情報記憶領域152には、乱れ強さ関連情報として、図3に示すように、地表面粗度区分1〜5に対応して、べき指数が記憶されている。この粗度区分、べき指数は、例えば、日本建築学会出版の建築物荷重指針・同解説(2004)によって公開されているものを流用する。また、乱れ強さ関連情報として、機材の設置場所の地上高Z(m)の風速の乱れ強さIzを算出するための数1及び数2が記憶されている。この数1及び数2は、例えば、日本建築学会出版の建築物荷重指針・同解説(2004)によって公開されているものを流用する。なお、「乱れ強さIz」とは、風速の乱れ強さ(=所定の時間で平均値に対してどれだけ風がばらつくか)を示したものである。
風力係数の確率密度分布式記憶領域153には、風力係数の確率密度分布fcuを特定するための数3が記憶されている。
なお、数3の中で示される風力係数Cuは、数4にて導出される。また、風力係数Cuは、電線の線路方向に作用する繰り返し荷重の変動分に対するもの(=電線の線路方向に作用する繰り返し変動荷重)であって、風速との相関関係に基づき、風速に相当する圧力である風圧荷重の係数として導出される。
風速の確率密度分布記憶領域154には、ユーザによって入力された任意の地点に係る形状係数k及び尺度係数cに基づいて算出された風速の確率密度分布fv(=ワイブル分布関数)が記憶される。
風力係数の確率密度分布記憶領域155には、上述した数3によって特定された風力係数の確率密度分布fcuが記憶される。
繰り返し荷重の確率密度分布式記憶領域156には、繰り返し荷重の確率密度分布fTuを算出するための数5が記憶されている。
繰り返し荷重の確率密度分布記憶領域157には、上述した数5によって算出された繰り返し荷重の確率密度分布fTuが、機材の設置場所に関連付けて記憶される。
架線条件情報記憶領域158には、ユーザによって入力された弛度D(m)、径間S(m)、電線外径B(m)といった架線条件が記憶される。
次に、情報処理装置100が実行する処理の流れを、図5を用いて説明する。情報処理装置100は、入力手段106を通じて、機材の設置場所の入力を受け付けると、形状係数・尺度係数記憶領域151を参照して、当該機材の設置場所に最も近い2つの地点に係る形状係数k及び尺度係数cを夫々特定する。情報処理装置100は、特定された2つの地点に係る形状係数k及び尺度係数cを線形補間し、機材の設置場所に係る形状係数kおよび尺度係数cを算出する(ステップS501)。そして、情報処理装置100は、機材の設置場所に係る形状係数k及び尺度係数cに基づいて、機材の設置場所の風速の確率密度分布fv(=ワイブル分布関数)を算出する(ステップS502)。情報処理装置100は、算出した機材の設置場所の風速の確率密度分布fvを風速の確率密度分布記憶領域154に記憶させる。
Claims (2)
- 地上高20m未満の柱に架渉された配電線を当該柱に支持する支持機材において、
前記配電線の線路方向に作用する繰り返し荷重Tuと風速Vの相関関係を、前記配電線の架線条件である電線外径B、径間S、弛度Dに基づいて、風速Vと空気密度ρに相当する圧力である風圧荷重の係数Cuの式
として導出し、
当該導出した風圧荷重の係数Cuの確率密度分布f Cu を、対象地域の代表的な風速の乱れ強さの情報から特定し、
当該特定した風圧荷重の係数Cuの確率密度分布f Cu と、対象地域の風速の確率密度分布f V から、任意の地点に架渉された前記支持機材に対して作用する前記繰り返し荷重Tuの確率密度分布を予測することを特徴とする、繰り返し荷重の確率密度分布予測方法。 - 前記対象地域の風速の確率密度分布については、複数の気象観測所に係る代表的な風速の頻度分布に基づいて、統計処理により、土地利用状況により影響される架渉された配電線高さにおける任意の地点の自然風の確率密度分布を算出することを特徴とする、請求項1に記載の繰り返し荷重の確率密度分布予測方法。
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