JP6807802B2 - 電線延線システム、電線延線または電線撤去方法 - Google Patents

Description

本発明は、電線延線システムおよびその使用方法に関するものである。

一般的なき電回路について説明する。変電所において直流電流が形成され、直流電流はき電線、き電分岐線、トロリー線を介して、電車に供給される。

き電線、き電分岐線や、トロリー線、ちょう架線、ハンガーのような電車線はレールに対応して、複数の支柱（鉄柱やコンクリート柱）に支持されている。

図７は、一般的な電線（き電線）の延線方法に係る説明図である。複数の支柱の両端の間が作業区間となる。作業区間の一端側に第１作業場が設けられ、他端側に第２作業場それぞれ設けられる。第１作業場から一定の制動を掛けつつ電線を繰り出す。一方で、第２作業場では電線の先端に接続された延線ロープを巻取装置により巻き取る。これにより、支柱において延線がなされる。

既設電線を撤去する場合は、第１作業場側から繰り出される延線ロープにより一定の制動を掛けつつ、既設電線を第２作業場で巻取装置により巻き取る。これにより、支柱から電線を撤去できる。

特開平７−１７０６２１号公報

第１作業場および第２作業場を適切な位置とすれば、電線および延線ロープは順方向に引っ張られ、不具合は起こらない。しかしながら、現場の環境や作業員の誤解等などの理由で、誤った位置となることがある。

たとえば、第２作業場を作業区間内（支柱間）に設けると、電線および延線ロープが通常と逆方向に引っ張られ、作業区間端部における支柱に大きな張力が作用するおそれがある。過大な張力が作用すれば、支柱が折損するおそれがある。

なお、電線の延線は、適切な手順で行うことを前提としており、誤った手順で行うことは想定されていなかった。

本発明は上記課題を解決するものであり、電線延線作業または電線撤去作業において誤った手順に起因する不具合を回避できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決する手段の一態様は、支柱間に架設される電線を延線ロープを介して延線または撤去するシステムである。電線延線システムは、前記延線ロープまたは／および電線を巻き取る巻取手段と、前記延線ロープまたは電線に作用する張力を計測する張力計測手段と、前記張力計測手段からの情報に基づき所定の制御をおこなう制御手段と、を備える。

これにより、誤った手順に起因する不具合、とくに過大な張力が作用する場合の不具合を回避できる。

上記電線延線システムにおいて、好ましくは、前記制御手段は、前記張力計測手段からの情報に基づき前記巻取手段の駆動を停止するように制御する。

これにより、より確実に支柱の折損等の不具合を回避できる。

上記電線延線システムにおいて、好ましくは、前記制御手段は、単位時間当たりの前記張力の変化量を演算する。

これにより、張力の微変動を検出できる。

上記電線延線システムにおいて、好ましくは、前記巻取手段の最大出力による作用する張力は、３００〜２０００Ｋｇｆであり、前記張力計測手段の重量は３〜１０Ｋｇである。

これにより、張力の微変動を検出できる。

上記電線延線システムにおいて、好ましくは、前記支柱はコンクリート製であって、前記制御手段は、前記支柱の地際での剥離に係る検出条件を満たすか否か判断する。

これにより、より確実に支柱の折損等の不具合を回避できる。

上記電線延線システムにおいて、好ましくは、前記支柱はコンクリート製であって、前記制御手段は、前記支柱のひび割れに係る検出条件を満たすか否か判断する。

これにより、より確実に支柱の折損等の不具合を回避できる。

上記電線延線システムにおいて、好ましくは、前記制御手段は、張力が所定の基準値以上のときに、所定の状態を検出する判断をおこなう。

これにより、誤検出を防止する。

上記課題を解決する手段の一態様は、電線延線方法または電線撤去方法である。支柱間に架設される電線を延線ロープを介して延線または撤去する際に、巻取装置が前記延線ロープまたは／および電線を巻き取り、張力計が前記延線ロープまたは電線に作用する張力を計測し、制御装置は、前記張力計からの情報に基づき、前記巻取装置の駆動を停止するように制御する。

本発明によれば、電線延線作業または電線撤去作業において誤った手順に起因する不具合を回避できる。

本実施形態に係る電線延線システムの構成図 本実施形態に係る制御装置の機能ブロック図 本実施形態に係る制御フロー図 検証試験に係るシステムの構成図 検証試験結果概要 検証試験結果詳細 一般的な電線延線方法に係る説明図（従来技術）

〜システム構成〜
図１は電線延線システムの構成図である。本システムは、支柱間に架設される電線を延線ロープを介して延線または撤去する。実際は、作業区間には複数の支柱が存在する（図７参照）が、発明の理解を容易とするため構成を簡略化し、図示右側の支柱１と図示左側の支柱２に架設される電線３を延線する例について説明する。

また、支柱には鉄柱やコンクリート柱があるが、コンクリート柱を例に説明する。なお、本システムは電線の撤去にも適用できる。

電線延線システムは、巻出装置４と、巻取装置５と、張力計測装置６と、制御装置１０とを備える。

巻出装置４は、新設する電線３を一定の制動を掛けつつ電線を送り出す。電線３は延線ロープを介して支柱１と支柱２に架設される。

巻取装置５は、延線ロープを巻き取る。このとき、延線ロープや電線３には張力が作用する。巻取装置５の最大出力により、３００〜２０００Ｋｇｆの張力が作用する。

張力計測装置６は、延線ロープや電線３に作用する張力を計測する。張力計測装置６は巻取装置５近傍に設けられることが好ましい。張力計測装置１３の重量は４０Ｋｇ以下であり、好ましくは２０Ｋｇ以下であり、さらに好ましくは３〜１０Ｋｇである。

制御装置１４は、張力計測装置１３からの情報に基づき所定の制御をおこなう。

〜動作〜
通常、巻出装置４および巻取装置５は支柱間の外側にそれぞれ設置される。図示の例では、巻出装置４は支柱１の右端に設置され、巻取装置５は支柱２の左端に設置される（図示点線）。

通常の電線作業において、１００〜２５０Ｋｇｆ相当の張力により延線し、さらに、２５０〜２０００Ｋｇｆ相当の張力により緊線する。このように、巻出装置４および巻取装置５を適切に配置すれば、過大な張力が発生するおそれはない。

しかしながら、作業現場では想定外のミスが発生することもある。たとえば、巻取装置５は支柱２の右端に設置される（図示実線）と、通常と逆方向に引っ張られ、支柱に過大な張力が作用するおそれがある。この状態で巻取を継続すると、支柱２の地際に支柱１側に近づくようなモーメントが発生し、最悪の場合では支柱が折損して倒壊に至るおそれもある。

本システムでは、以下の様な制御により、上記のような不具合を回避できる。

〜制御〜
図２は、制御装置１０の機能ブロック図である。

制御装置１０は、巻取制御部１１と、張力計測部１２と、差分演算部１３、緊線検出部１４と、ひび割れ判断部１５、地際剥離判断部１６とを有する。

図３は、制御装置１０の制御フローの一例である。

巻取制御部１１は、操作スイッチ等（図示省略）の外部指令に基づき、巻取装置５に巻取開始指令を出力する（ステップＳ１）。これにより、巻取装置５は巻取を開始し、一定の巻取速度を維持しながら巻取を継続する。巻取開始により電線に張力が作用する。

張力計測部１２は、張力計測装置６から張力データＴを随時入力する。さらに、差分演算部１３は単位時間（Δｔ 例えば４０msec）当たりの張力変化（ΔＴ）を演算する（ステップＳ２）。

緊線検出部１４は、張力が所定の基準値（たとえば２５０ｋｇｆ）以上か否かを判断する（ステップＳ３）。張力が基準値以上の場合、延線状態から緊線状態になったと判断し、下記制御をおこなう。張力が基準値以上でない場合、延線状態と判断し、巻取を継続するとともに、張力計測を継続する（Ｓ３→Ｓ２）。

ひび割れ判断部１５は、支柱のひび割れ（詳細は図６に係る記載にて後述）に係る検出条件を満たすか否か判断する（ステップＳ４）。たとえば、５秒間に差分（ΔＴ）がゼロ以下になることがＮ回（例えば３回）以上である場合、支柱のひび割れを検出したと判断する。検出条件を満たす場合、巻取制御部１１に検出信号を出力する（Ｓ４→Ｓ６）。検出条件を満たさない場合、制御を継続する（Ｓ４→Ｓ５）。なお、５秒間に差分がゼロ以下になる時間がＮ秒以上である場合、支柱のひび割れを検出したと判断してもよい。

地際剥離判断部１６は、支柱の地際での剥離（詳細は図５に係る記載にて後述）に係る検出条件を満たすか否か判断する（ステップＳ５）。たとえば、差分（ΔＴ）が所定の基準値（例えば−５０ｋｇｆ）以下になる場合、地際での剥離を検出したと判断する。検出条件を満たす場合、巻取制御部１１に検出信号を出力する（Ｓ５→Ｓ６）。検出条件を満たさない場合、制御を継続する（Ｓ５→Ｓ２）。

巻取制御部１１は、Ｓ４またはＳ５における検出信号に基づき、巻取装置５に巻取停止指令を出力する（ステップＳ６）。これにより、巻取装置５は巻取を停止する。電線に作用している張力は開放される。

通常作業において、Ｓ４およびＳ５において検出条件を満たさない場合は、上記制御が繰り返される（Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ２→省略→Ｓ５→Ｓ２・・・・）。

〜効果〜
本実施形態においては、適切な手順に従う場合、従来通り作業できる。

一方で、巻取装置５を誤った配置にした場合、ひび割れまたは地際剥離を検出し、巻取停止するため、支柱の折損を防止できる。

また、緊線時のみに上記検出判断を行なうため、延線時に金具が金車を通過した時などの張力変動を誤検出することがない。

なお、ひび割れ発生段階であれば、簡単な施工により応急復旧が可能である。

〜検証試験および考察〜
本実施形態における検証試験をおこなった。具体的には電線に過大な張力を作用させ、コンクリート柱が折損（倒壊）に至るまでの状態を観察した。

図４は、検証試験に係るシステムの構成図である。本実施形態のシステム構成を検証試験のために変更したものである。

電線の端部を支柱１に固定し、巻取装置５を支柱２の右端に設置し、支柱２上部に設けられた滑車を介して、巻取装置５の逆方向の巻取を継続した。

本検証試験では、電線を２本へ並列させ、それぞれ、大型の張力計測装置６１と小型（軽量）の張力計測装置６２とを設け、張力を計測した。また、支柱２の下部に２つの変位計を設け、作業領域外側での軸引張方向の変位と作業領域内側の軸圧縮方向での変位とを計測した。

張力計測装置６１には、メーカー製５点式延線張力計（重量３７Ｋｇ）を用いた。小型の張力計測装置６２には試作機（重量７Ｋｇ）を用いた。なお、小型の張力計測装置については、市販で適切なものがなかったため、試作したものを使用した。巻取装置５には、最大出力時１０００Ｋｇｆ相当の能力を有する装置を用いた。

図５は、検証試験結果概要である。上段は支柱２下部での軸方向変位の経時変化である。中段は張力の経時変化である。下段は張力差分の経時変化である。横軸は経過時間であり、共通である。

経過時間４５秒から巻取を開始した。４５〜４９秒において変位が増加している。とくに４８秒後半では変位に小さな振幅がみられる。これがひび割れによるものであることを確認している。さらに、４９〜６１秒において変位が単調増加し、６１〜６２秒では変位に大きな振幅がみられる。これが地際での剥離によるものであることを確認している。その後も、７１秒まで変位が単調増加し、７１秒以降変位は急激に大きくなる。そして７３秒付近で倒壊に至る。

ひび割れ発生後（４９秒以降）の張力変化をみると、大型の張力計測装置６１の観測値は単調増加しているのに対し、小型の張力計測装置６２の観測値は振動しながら増加している。

図６は、検証試験結果詳細である。具体的には、４６〜５１秒の５秒間における張力差分の経時変化を拡大して比較したものである。上段が小型の張力計測装置６１の観測値の差分であり、下段が大型の張力計測装置６２の観測値の差分である。

上段では、５秒間に１０回以上差分がゼロ以下となり、５回差分が−５ｋｇｆ以下となっている。これに対し、下段では、５秒間において差分がゼロ以下となっているか否かは明確でなく、差分が−５ｋｇｆ以下となることはない。

以上の結果に基づき、本願発明者は、大型の張力計測装置を用いた場合、慣性が大きく、ひび割れによる微細な影響を検出することは難しいが、小型（軽量）の張力計測装置を用いた場合、慣性が小さく、ひび割れによる微細な影響を検出できる可能性があることに着目した。

図５に戻り、地際剥離前後（６１秒前後）では、おおよそ６００ｋｇｆから１００ｋｇｆに張力が変化している。これを差分でみると、小型の張力計測装置を用いた場合ではおおよそ−３００ｋｇｆ、大型の張力計測装置を用いた場合ではおおよそ−８０ｋｇｆとなり、いずれにおいても地際剥離による影響を検出できる。

〜変形例〜
以上、本願発明を実施形態に基づいて説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されず、技術思想の範囲で種々の変形が可能である。

上記数値は、発明の理解のための具体例であり、上記数値に限定されるものではない。

上記ひび割れに係る検出条件は一例であり、張力の微変動を検出できれば、これに限定されるものではない。

上記地際剥離に係る検出条件は一例であり、張力の大幅な変動を検出できれば、これに限定されるものではない。

上記実施形態では、ひび割れまたは地際剥離を検出すると巻取を自動停止したが、作業者に警告してもよい。作業者は警告に基づき巻取を停止する。

上記実施形態では、支柱はコンクリート柱としたが、鉄柱でもよい。鉄柱の場合、ひび割れは発生しないが、材料降伏が発生する。本システムは、張力変化に基づいて、材料降伏を検出し、巻取を停止する。

巻取装置５と、張力計測装置６と、制御装置１０とを一つのユニットとしてもよい。

１，２ 支柱
３ 電柱
４ 巻出装置
５ 巻取装置
６ 張力計測装置
６１ 張力計測装置（大型）
６２ 張力計測装置（小型）

Claims (7)

1. 支柱間に架設される電線を延線ロープを介して延線または撤去するシステムであって、
   前記延線ロープまたは電線、または、延線ロープおよび電線を巻き取る巻取手段と、
   前記延線ロープまたは電線に作用する張力を計測する張力計測手段と、
   前記張力計測手段からの情報に基づき単位時間当たりの前記張力の変化量を演算する制御手段と
   を備えることを特徴とする電線延線システム。
2. 前記制御手段は、前記張力計測手段からの情報に基づき前記巻取手段の駆動を停止するように制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の電線延線システム。
3. 前記巻取手段の最大出力による作用する張力は、３００〜２０００Ｋｇｆであり、
   前記張力計測手段の重量は３〜１０Ｋｇである
   ことを特徴とする請求項１または２記載の電線延線システム。
4. 前記支柱はコンクリート製であって、
   前記制御手段は、前記支柱の地際での剥離に係る検出条件を満たすか否か判断する
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれかの電線延線システム。
5. 前記支柱はコンクリート製であって、
   前記制御手段は、前記支柱のひび割れに係る検出条件を満たすか否か判断する
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれかの電線延線システム。
6. 前記制御手段は、張力が所定の基準値以上のときに、所定の状態を検出する判断をおこなう
   ことを特徴とする請求項４または５記載の電線延線システム。
7. 支柱間に架設される電線を延線ロープを介して延線または撤去する際に、
   巻取装置が前記延線ロープまたは電線、または、延線ロープおよび電線を巻き取り、
   張力計が前記延線ロープまたは電線に作用する張力を計測し、
   制御装置は、前記張力計からの情報に基づき、単位時間当たりの前記張力の変化量を演算し、前記巻取装置の駆動を停止するように制御する
   電線延線または電線撤去方法。