JP6828282B2 - Tram line - Google Patents
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Description
本発明は、摩耗検知線としての光ファイバを内蔵するトロリ線に関する。 The present invention relates to a trolley wire having an optical fiber as a wear detection wire.
従来、摩耗検知線としての光ファイバを内蔵する光ファイバ入りトロリ線が知られている(例えば、特許文献1参照)。メタル線からなる摩耗検知線を内蔵するトロリ線が摩耗した場合、摩耗箇所を人力で確認する必要があるが、光ファイバからなる摩耗検知線を内蔵するトロリ線が摩耗した場合、摩耗箇所を高精度で遠隔検知することができる。 Conventionally, a trolley wire containing an optical fiber having an optical fiber as a wear detection wire is known (see, for example, Patent Document 1). When the trolley wire with the built-in wear detection wire made of metal wire is worn, it is necessary to manually check the worn part, but when the trolley wire with the built-in wear detection wire made of optical fiber is worn, the worn part is high. Remote detection is possible with accuracy.
また、光ファイバからなる摩耗検知線は、メタル線(絶縁電線)からなる摩耗検知線と異なり、電磁ノイズの影響を受けない。このため、トロリ線に大電流が流れる新幹線などの鉄道車両からなる電気車の運行中であっても摩耗を検知することができる。 Further, the wear detection wire made of an optical fiber is not affected by electromagnetic noise unlike the wear detection wire made of a metal wire (insulated wire). Therefore, wear can be detected even during operation of an electric vehicle consisting of a railroad vehicle such as a Shinkansen in which a large current flows through the trolley line.
また、特許文献1に記載のトロリ線は、巻ドラムに横巻きで巻き付けられる。これにより、架線後にトロリ線が波打つことに起因する波状摩耗の発生を抑えることができる。 Further, the trolley wire described in Patent Document 1 is wound horizontally around a winding drum. As a result, it is possible to suppress the occurrence of wavy wear caused by the wavy trolley wire after the overhead wire.
しかしながら、特許文献1に記載のトロリ線のように、2本の光ファイバを含むトロリ線を巻ドラムに横巻きで巻き付けると、巻きドラムに近い方の光ファイバに圧縮ひずみが生じ、巻きドラムから遠い方の光ファイバに伸びひずみが生じる。 However, when a trolley wire containing two optical fibers is wound horizontally around a winding drum like the trolley wire described in Patent Document 1, compression strain is generated in the optical fiber closer to the winding drum, and the optical fiber from the winding drum Elongation strain occurs in the distant optical fiber.
巻ドラムに巻き付けられた状態で光ファイバに生じた圧縮ひずみと伸びひずみは、架線後にはそれぞれ伸びひずみと圧縮ひずみに変わる。特に、架線後の大きな伸びひずみは光ファイバの寿命に大きく影響する。 The compressive strain and elongation strain generated in the optical fiber while being wound around the winding drum are changed to elongation strain and compression strain, respectively, after the overhead wire. In particular, a large elongation strain after the overhead wire greatly affects the life of the optical fiber.
したがって、本発明の目的の1つは、光ファイバからなる摩耗検知線の架線後の伸びひずみに起因する寿命の低下を抑えることのできるトロリ線を提供することにある。 Therefore, one of the objects of the present invention is to provide a trolley wire capable of suppressing a decrease in life due to elongation strain after an overhead wire of a wear detection wire made of an optical fiber.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記[1]〜[5]のトロリ線を提供する。 One aspect of the present invention provides the following trolley wires [1] to [5] in order to achieve the above object.
[1]摩耗検知線用溝を内部に有する公称断面積が150mm2以上かつ170mm2以下のトロリ線本体と、前記摩耗検知線用溝内に配置された光ファイバからなる摩耗検知線と、を有し、前記摩耗検知線の径方向の断面積が、前記摩耗検知線用溝の有効断面積の30%以上かつ40%以下である、トロリ線。 [1] A trolley wire body having a wear detection line groove having a nominal cross-sectional area of 150 mm 2 or more and 170 mm 2 or less, and a wear detection line made of an optical fiber arranged in the wear detection line groove. A trolley wire having a radial cross-sectional area of the wear detection line, which is 30% or more and 40% or less of the effective cross-sectional area of the wear detection line groove.
[2]前記摩耗検知線の直径が1.1mmであり、前記摩耗検知線用溝の有効径が1.80mm以上かつ1.95mm以下である、上記[1]に記載のトロリ線。 [2] The trolley wire according to the above [1], wherein the wear detection wire has a diameter of 1.1 mm, and the effective diameter of the wear detection wire groove is 1.80 mm or more and 1.95 mm or less.
[3]前記摩耗検知線用溝の上端と前記トロリ線本体の上端との前記トロリ線本体の高さ方向の距離が8mm以上かつ13mm以下である、上記[1]又は[2]に記載のトロリ線。 [3] The above-mentioned [1] or [2], wherein the distance between the upper end of the wear detection wire groove and the upper end of the trolley wire main body in the height direction of the trolley wire main body is 8 mm or more and 13 mm or less. Tram line.
[4]前記トロリ線本体が2つの前記摩耗検知線用溝を有し、2つの前記摩耗検知線用溝の各々に前記摩耗検知線が配置された、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のトロリ線。 [4] Any of the above [1] to [3], wherein the trolley wire main body has two grooves for the wear detection line, and the wear detection line is arranged in each of the two grooves for the wear detection line. Or the trolley wire described in item 1.
[5]摩耗検知線用溝を内部に有する公称断面積が150mm2以上かつ170mm2以下のトロリ線本体と、前記摩耗検知線用溝内に配置された光ファイバからなる摩耗検知線と、を有するトロリ線であって、前記摩耗検知線が、前記トロリ線が曲げられた際に前記摩耗検知線用溝の長手方向に対して可動な状態で、かつ前記トロリ線が架線されて電気車が通過する際に前記摩耗検知線用溝の長手方向に対して不動な状態に、前記摩耗検知線用溝内に配置された、トロリ線。 [5] A trolley wire main body having a wear detection line groove having a nominal cross-sectional area of 150 mm 2 or more and 170 mm 2 or less, and a wear detection line made of an optical fiber arranged in the wear detection line groove. The trolley wire has the wear detection line, which is movable with respect to the longitudinal direction of the wear detection line groove when the trolley wire is bent, and the trolley wire is overheaded to form an electric vehicle. A trolley wire arranged in the wear detection line groove so as to be immobile with respect to the longitudinal direction of the wear detection line groove when passing through.
本発明によれば、光ファイバからなる摩耗検知線の架線後の伸びひずみに起因する寿命の低下を抑えることのできるトロリ線を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a trolley wire capable of suppressing a decrease in life due to elongation strain after an overhead wire of a wear detection wire made of an optical fiber.
〔実施の形態〕
(トロリ線の構造)
図1は、本発明の実施の形態に係るトロリ線1の径方向の断面図である。トロリ線1は、摩耗検知線用溝14を内部に有するトロリ線本体10と、摩耗検知線用溝14内に配置された光ファイバからなる摩耗検知線20とを有する。
[Embodiment]
(Structure of trolley wire)
FIG. 1 is a radial cross-sectional view of the trolley wire 1 according to the embodiment of the present invention. The trolley wire 1 has a trolley wire main body 10 having a wear
トロリ線1のトロリ線本体10は、異形丸形のトロリ線であり、上部の小弧面11、下部の大弧面12、両側部の小弧面11と大弧面12の間のV字状のイヤー溝13と、大弧面12の底部から所定の距離の位置にトロリ線本体10の長手方向に沿って設けられた線上の摩耗検知線用溝14とを有する。トロリ線本体10は、JISE2101、EN50149に規定されたみぞ付硬銅トロリ線に該当する。
The trolley wire main body 10 of the trolley wire 1 is a deformed round trolley wire, and is a V-shape between the upper small arc surface 11, the lower
トロリ線本体10は、銅合金、例えば、Cu−Sn−In系合金又はCu−Sn系合金を主成分とする。トロリ線本体10の公称断面積は150mm2(150SQ)以上かつ170mm2(170SQ)以下である。 The trolley wire main body 10 is mainly composed of a copper alloy, for example, a Cu—Sn—In alloy or a Cu—Sn alloy. The nominal cross-sectional area of the trolley wire body 10 is 150 mm 2 (150 SQ) or more and 170 mm 2 (170 SQ) or less.
トロリ線1を介して、例えば高速で走行する新幹線などの鉄道車両からなる電気車に給電が行われる際には、トロリ線本体10の大弧面12の底部が、パンタグラフ等の電気車の集電装置に接触する。このため、集電装置の摺動により、トロリ線本体10は大弧面12の底部から摩耗する。摩耗が進むと、設定された摩耗限度位置16に達する前に摩耗検知線20が断線し、断線検知システムが作動して、トロリ線本体10が限界に近いところまで摩耗していることが検知される。
When power is supplied to an electric vehicle consisting of a railroad vehicle such as a Shinkansen traveling at high speed via the trolley line 1, the bottom of the
図1中の距離L1は、磨耗前のトロリ線本体10の底部と摩耗限度位置16との距離であり、摩耗しろと呼ばれる。また、距離L2は、トロリ線本体の上端と摩耗限度位置16との距離である。距離L2は、トロリ線本体10が摩耗して底面が摩耗限度位置16に達したときの残存するトロリ線本体10の高さであるため、残存高さと呼ばれる。距離Lは、トロリ線本体10の上端から下端までの距離であり、距離L1と距離L2の合計に等しい。 Distance L 1 in FIG. 1 is a distance between the bottom portion of the trolley wire body 10 before abrasion and wear limit position 16, called wear allowance. Further, the distance L 2 is the distance between the upper end of the trolley wire main body and the wear limit position 16. The distance L 2 is called the residual height because it is the height of the remaining trolley wire main body 10 when the trolley wire main body 10 is worn and the bottom surface reaches the wear limit position 16. The distance L is the distance from the upper end to the lower end of the trolley wire main body 10, and is equal to the sum of the distance L 1 and the distance L 2 .
摩耗検知線用溝14は、その上端の位置がトロリ線本体10の摩耗限度位置16に一致するような位置に設けられる。図1に示される例では、トロリ線本体10の中心線30の両側に1つずつ、計2つの摩耗検知線用溝14が設けられ、それら2つの摩耗検知線用溝14の各々に摩耗検知線20が配置されている。2つの摩耗検知線20を用いることにより、偏摩耗が生じた場合にも摩耗を検知することができる。
The wear
トロリ線本体10の残存高さである距離L2は、例えば、架線張力が2.5トンまでのトロリ線に適応させるため、8mm以上かつ13mm以下に設定される。この場合、摩耗検知線用溝14の上端とトロリ線本体10の上端とのトロリ線本体10の高さ方向の距離が8mm以上かつ13mm以下となる。
The distance L 2, which is the remaining height of the trolley wire main body 10, is set to 8 mm or more and 13 mm or less in order to adapt to a trolley wire having an overhead wire tension of up to 2.5 tons, for example. In this case, the distance between the upper end of the wear
トロリ線1は、通常、架線後の波状摩耗の発生を抑えるため、巻ドラムに横巻きで巻き付けられる。すなわち、トロリ線本体10の中心線30が巻きドラムの胴の側面に平行になるように巻かれる。 The trolley wire 1 is usually wound horizontally around a winding drum in order to suppress the occurrence of wavy wear after the overhead wire. That is, the center line 30 of the trolley wire main body 10 is wound so as to be parallel to the side surface of the body of the winding drum.
図2は、トロリ線1の摩耗検知線用溝14周辺を拡大した断面図である。図1、図2における摩耗検知線用溝14内の点線で表される円15は、摩耗検知線用溝14の断面に含まれる最大の真円であり、円15の直径Dを摩耗検知線用溝14の有効径と呼び、円15の面積を摩耗検知線用溝14の有効断面積と呼ぶ。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the wear
摩耗検知線20の径方向の断面積は、摩耗検知線用溝14の有効断面積の30%以上かつ40%以下である。
The radial cross-sectional area of the
摩耗検知線用溝14の有効断面積に対する摩耗検知線20の径方向の断面積が小さいほど、摩耗検知線用溝14の内面と摩耗検知線20との摩擦が小さくなる。このため、トロリ線1が曲げられた際に摩耗検知線用溝14の長手方向に対して摩耗検知線20が動き易くなり、摩耗検知線20に発生するひずみ量が低減する。
The smaller the radial cross-sectional area of the
そして、摩耗検知線20の径方向の断面積が摩耗検知線用溝14の有効断面積の40%以下である場合、トロリ線1の架線後の摩耗検知線20に生じる伸びひずみ量の最大値を0.35%以下に抑えることができる。トロリ線1の架線後の摩耗検知線20に生じる伸びひずみ量が小さいほど摩耗検知線20の寿命を延ばすことができ、この伸びひずみ量の最大値が0.35%以下である場合、例えば、光ファイバからなる摩耗検知線20のスクリーニングレベル(JIS C 6821の6のスクリーニング試験による)が1%のときの摩耗検知線20の寿命が10年を超える確率が高くなる。
When the radial cross-sectional area of the
特に、トロリ線1の全長が2000m以下の場合には、摩耗検知線20の径方向の断面積が摩耗検知線用溝14の有効断面積の40%以下であれば、トロリ線1の長手方向に沿った全ての領域が、摩耗検知線用溝14の長手方向に対して摩耗検知線20が動くことのできる可動域と呼ばれる領域となる。これにより、トロリ線1中の摩耗検知線20は長手方向に沿った全ての領域において均一に延びた状態になる。
In particular, when the total length of the trolley wire 1 is 2000 m or less and the radial cross-sectional area of the
なお、伸びひずみ量の平均値ではなく最大値を考慮するのは、摩耗検知線20中に伸びひずみ量が限界を超える点が一点でもあれば、その点において断線が生じるためである。
The reason why the maximum value is considered instead of the average value of the elongation strain amount is that if there is even one point in the
摩耗検知線20の径方向の断面積が摩耗検知線用溝14の有効断面積の40%を超える場合は、トロリ線1の架線後の摩耗検知線20に生じる伸びひずみ量の最大値を0.35%以下に抑えることは困難である。特に、トロリ線1が長尺(例えば1000m以上)の場合には、摩耗検知線用溝14の長手方向に対して摩耗検知線20が動かない不動域と呼ばれる領域が大きくなるため、この伸びひずみ量の最大値を0.35%以下に抑えることはより困難である。
When the radial cross-sectional area of the
トロリ線1が巻ドラムに横巻きで巻き付けられた場合は、巻きドラムに近い方の摩耗検知線20に圧縮ひずみが生じる。この圧縮ひずみはトロリ線1の架線後に伸びひずみに変わるが、摩耗検知線20の径方向の断面積が摩耗検知線用溝14の有効断面積の40%以下である場合、この伸びひずみの量の最大値を0.35%以下に抑えることができる。
When the trolley wire 1 is wound horizontally around the winding drum, compression strain is generated in the
一方で、摩耗検知線用溝14の有効断面積に対する摩耗検知線20の径方向の断面積が小さすぎると、摩耗検知線用溝14の内面と摩耗検知線20との摩擦が極端に小さくなるため、トロリ線1が架線されて電気車が通過する際に、摩耗検知線用溝14の長手方向に対して摩耗検知線20が動いてしまう波乗り現象と呼ばれる現象が生じる。
On the other hand, if the radial cross-sectional area of the
そこで、摩耗検知線20の径方向の断面積を摩耗検知線用溝14の有効断面積の30%以上にすることにより、波乗り現象を抑えることができる。
Therefore, by setting the radial cross-sectional area of the
上述の“摩耗検知線20の径方向の断面積が摩耗検知線用溝14の有効断面積の30%以上かつ40%以下”の条件を満たすために、例えば、摩耗検知線20の直径を1.1mm、摩耗検知線用溝14の有効径を1.80mm以上かつ1.95mm以下とすることができる。
In order to satisfy the above-mentioned condition that "the radial cross-sectional area of the
また、トロリ線1を架線した後の伸びひずみ量をより低減するためには、摩耗検知線20の径方向の断面積が摩耗検知線用溝14の有効断面積の37.3%以下であることが好ましく、33.5%以下であることがより好ましく、31.8%以下であることが最も好ましい。摩耗検知線20の直径が1.1mmである場合は、摩耗検知線用溝14の有効径が1.90mm以上かつ1.95mm以下であることがより好ましい。
Further, in order to further reduce the amount of elongation strain after the trolley wire 1 is laid, the radial cross-sectional area of the
なお、トロリ線1における摩耗検知線用溝14の位置により、摩耗検知線20に生じる伸びひずみの量は変化するが、公称断面積が150mm2以上かつ170mm2以下の範囲にあるトロリ線1においては、摩耗検知線20の径方向の断面積が摩耗検知線用溝14の有効断面積の30%以上かつ40%以下の範囲であれば、摩耗検知線用溝14の位置に依らず、架線後の摩耗検知線20の伸びひずみ量の最大値を0.35%以下に抑制することができる。
The amount of elongation strain generated in the
(実施の形態の効果)
本実施の形態によれば、トロリ線の架線後の光ファイバからなる摩耗検知線の伸びひずみを抑え、摩耗検知線の寿命を延ばすことができる。また、トロリ線の架線後の波乗り現象を抑えることができる。なお、本実施の形態によれば、トロリ線を巻ドラム(トロリ線が巻かれる部分の直径である胴径が900mm〜1200mm)に巻き付けた後に生じる摩耗検知線の伸びひずみだけでなく、トロリ線を曲げたことにより生じる摩耗検知線の伸びひずみ全般を抑えることができる。また、本実施の形態によれば、夏季や冬季などの季節の変化に応じてトロリ線が使用される環境下の温度や湿度が変化した場合においても、架線後の摩耗検知線の伸びひずみ量の最大値を0.35%以下に抑制することができる。
(Effect of embodiment)
According to the present embodiment, it is possible to suppress the elongation strain of the wear detection wire made of the optical fiber after the overhead wire of the trolley wire and extend the life of the wear detection wire. In addition, it is possible to suppress the surfing phenomenon after the tram line is overheaded. According to the present embodiment, not only the elongation strain of the wear detection wire generated after winding the trolley wire around the winding drum (the body diameter which is the diameter of the portion where the trolley wire is wound is 900 mm to 1200 mm), but also the trolley wire. It is possible to suppress the overall elongation and strain of the wear detection line caused by bending. Further, according to the present embodiment, even when the temperature and humidity in the environment where the trolley wire is used change according to the change of seasons such as summer and winter, the amount of elongation strain of the wear detection wire after the overhead wire is changed. The maximum value of can be suppressed to 0.35% or less.
摩耗検知線用溝14のサイズの最適条件を検討するため、実施の形態に係るトロリ線1を試作し、評価を実施した。
In order to examine the optimum conditions for the size of the wear
本実施例においては、トロリ線本体10として公称断面積が170mm2のトロリ線を用いて、トロリ線本体10における摩耗検知線用溝14の位置を2トンの張力で架線する公称断面積が170mm2のトロリ線における位置に設定した。光ファイバからなる摩耗検知線20の直径は、1.1mmに固定した。
In this embodiment, a trolley wire having a nominal cross-sectional area of 170 mm 2 is used as the trolley wire main body 10, and the position of the wear
上記の構造を有するトロリ線1を胴径1030mmの巻ドラムに横巻きで巻き付け、その後、2トンの張力で架線して、光ファイバアナライザ(BOTDR方式)によって摩耗検知線20の伸びひずみ量を測定した。
The trolley wire 1 having the above structure is wound horizontally around a winding drum having a body diameter of 1030 mm, and then overheaded with a tension of 2 tons, and the amount of elongation strain of the
次の表1に、評価結果を示す。表1中の「面積比」は、摩耗検知線20の径方向の断面積の、摩耗検知線用溝14の有効断面積に対する比を意味する。
The evaluation results are shown in Table 1 below. The “area ratio” in Table 1 means the ratio of the radial cross-sectional area of the
表1に示されるように、摩耗検知線20の直径が1.1mmである場合、摩耗検知線用溝14の有効径が1.8mm以上かつ1.95mm以下のときに摩耗検知線20の伸びひずみ量の最大値を0.35%以下に抑えることができた。
As shown in Table 1, when the diameter of the
また、摩耗検知線20の径方向の断面積が、摩耗検知線用溝14の有効断面積のおよそ40%以下であるときに、摩耗検知線20の伸びひずみ量の最大値を0.35%以下に抑えることができた。この面積比(摩耗検知線20の径方向の断面積の、摩耗検知線用溝14の有効断面積に対する比)と摩耗検知線20の伸びひずみ量の最大値との関係は、摩耗検知線20の直径に依らずに成り立つ。
Further, when the radial cross-sectional area of the
また、上記の評価ではトロリ線本体10として公称断面積が170mm2のトロリ線を用いたが、トロリ線本体10として公称断面積が150mm2のトロリ線を用いて同様の評価を行った場合であっても、伸びひずみ量の最大値を0.35%以下に抑えることができる。 Further, in the above evaluation, a trolley wire having a nominal cross-sectional area of 170 mm 2 was used as the trolley wire main body 10, but a similar evaluation was performed using a trolley wire having a nominal cross-sectional area of 150 mm 2 as the trolley wire main body 10. Even if there is, the maximum value of the elongation strain amount can be suppressed to 0.35% or less.
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention.
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Further, the embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should also be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are essential to the means for solving the problems of the invention.
1 トロリ線
10 トロリ線本体
12 大弧面
14 摩耗検知線用溝
20 摩耗検知線
1 Tram wire 10
Claims (1)
摩耗検知線用溝を内部に有する公称断面積が170mm 2 のトロリ線本体と、
前記摩耗検知線用溝内に配置された光ファイバからなる摩耗検知線と、
を有し、
前記摩耗検知線の径方向の断面積が、前記摩耗検知線用溝の有効断面積の31.8%以上かつ33.5%以下である、
トロリ線。 A trolley wire containing a Cu-Sn-In alloy or a Cu-Sn alloy as a main component and being overheaded with a tension of 2 tons from a state of being wound horizontally on a winding drum.
A trolley wire body having a nominal cross-sectional area having a groove for wear detection line therein 1 70 mm 2,
A wear detection line made of an optical fiber arranged in the wear detection line groove and
Have,
The radial cross-sectional area of the wear detection line is 31.8% or more and 33.5% or less of the effective cross-sectional area of the wear detection line groove.
Tram line.
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