JPH10267707A

JPH10267707A - 地形変位検知用光ファイバセンサ及びその布設方法、並びにこれを用いた地形変位検知装置

Info

Publication number: JPH10267707A
Application number: JP7201997A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Uchida; 昌彦内田; Kiyotoshi Tamura; 清俊田村; Akira Tokushima; 彰徳島; Kazuhide Motoki; 一秀本木
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-09
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP3312575B2

Abstract

(57)【要約】【課題】検知感度が一定し、地形変位発生箇所が確実
に特定できる地形変位検知用光ファイバセンサ及びその
布設方法、並びにこれを用いた地形変位検知装置を提供
する。【解決手段】地形変位の検知対象となる場所に光ファ
イバ７を埋設し、この光ファイバ７の断線から地形変位
を検知する地形変位検知用光ファイバセンサ６におい
て、予め上記光ファイバ７の周りを固体材料９で固めて
所定の強度を持つ線状部材１０を構成し、この線状部材
１０を検知対象となる場所に埋設し、この線状部材１０
の破壊により上記光ファイバ７が断線するようにしたも
のである。線状部材１０が破壊されたとき光ファイバ７
が断線する。従って、検知感度が一定にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に埋設した光
ファイバの断線から地形変位を検知する技術に係り、特
に、検知感度が一定し、地形変位発生箇所が確実に特定
できる地形変位検知用光ファイバセンサ及びその布設方
法、並びにこれを用いた地形変位検知装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】鉄道線路や高速道路は盛り土の上に設け
られることが多い。従って、鉄道線路や高速道路を保守
するために盛り土の地形変位を検知することが必要とな
る。ここで地形変位とは、その土地自体の変位・変形・
崩壊、例えば土砂崩れのことであり、また、周辺物の倒
壊や落石をも含む。

【０００３】このような比較的長い場所の地形変位を検
知する従来技術として図７に示す装置がある。線路１の
一側が上に傾斜した斜面、他側が下に傾斜した斜面７１
となっている場所において、下り斜面上に線路１に沿っ
て金属ワイヤ７２が配されるか又は地中に埋設され、そ
の一端は杭７３に固定され、他端は固定に取り付けられ
たスイッチ７４に連結され、これにより金属ワイヤ７２
は実線で示すように張られている。土砂崩れが発生する
と、点線で示すように金属ワイヤ７２が落下する土砂に
より引っ張られてスイッチ７４が動作し、これにより異
常が発生したことが報知される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術において、金
属ワイヤ７２を長くすると、ほぼ一定の強さで引っ張っ
た状態を維持することが困難であり、経年変化等により
ゆるみが生じたり、布設状態によってゆるみが生じたり
するので検知感度が一定しない。また、金属ワイヤ７２
を長くしないように短い間隔で設けると、スイッチ７４
が多くなり、各スイッチ部分に電源が必要になると共に
装置が複雑化する。さらに、スイッチ７４は機械的可動
部分を有するため信頼性に乏しい。また、落雷により損
傷する恐れがある。

【０００５】このように従来技術は、地形変位を検知す
るには実用的でなく、監視員が見回りを行っているのが
現状である。

【０００６】これに対し、地中に光ファイバを埋設し、
地形変位によって光ファイバに生じる歪みによる光伝送
損失の増大から地形変位を検知することが提案されてい
る。このような光ファイバ方式の実用性を高めるために
は、検知感度が一定していること、そして、地形変位発
生箇所が確実に特定できることが重要である。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、検知感度が一定し、地形変位発生箇所が確実に特定
できる地形変位検知用光ファイバセンサ及びその布設方
法、並びにこれを用いた地形変位検知装置を提供するこ
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、地形変位の検知対象となる場所に光ファイ
バを埋設し、この光ファイバの断線から地形変位を検知
する地形変位検知用光ファイバセンサにおいて、予め上
記光ファイバの周りを固体材料で固めて所定の強度を持
つ線状部材を構成し、この線状部材を検知対象となる場
所に埋設し、この線状部材の破壊により上記光ファイバ
が断線するようにしたものである。

【０００９】その布設方法は、地形変位の検知対象とな
る長い場所に沿わせて地形変位により断線されないよう
に２本の伝送用光ファイバを布設し、上記長い場所を複
数に分割した検知区間のそれぞれに上記地形変位検知用
光ファイバセンサを布設し、各区間の地形変位検知用光
ファイバセンサを当該区間の上記２本の伝送用光ファイ
バ間に接続するものである。

【００１０】上記伝送用光ファイバは、地形変位により
断線されないように、余長を持たせて布設してもよい。

【００１１】上記地形変位検知用光ファイバセンサは、
一方の伝送用光ファイバの当該区間の始点と他方の伝送
用光ファイバの当該区間の終点との間に接続してもよ
い。

【００１２】上記地形変位検知用光ファイバセンサは、
当該検知区間の互いに異なる場所を経由させて往復に布
設してもよい。

【００１３】地形変位検知装置は、地形変位の検出対象
となる長い場所に沿わせて地形変位により断線されない
ように２本の伝送用光ファイバを布設し、上記長い場所
を複数に分割した検出区間のそれぞれに上記地形変位検
知用光ファイバセンサを布設し、各区間の地形変位検知
用光ファイバセンサを当該区間の上記２本の伝送用光フ
ァイバ間に接続して梯子状の光回路を形成し、一方の伝
送用光ファイバの一端にはパルス光を発生する光源を接
続し、他方の伝送用光ファイバの一端には受光器を接続
すると共にその受光器へ到達したパルス光列から地形変
位の生じた区間を特定する信号処理部を設けたものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１５】図１に示されるように、線路１に並行させ
て第一光ファイバ２ａと第二光ファイバ２ｂとを内蔵し
た幹線ケーブル３を埋設する。これらの光ファイバ２
ａ，２ｂは、もっぱら光信号を伝送するために使用され
る伝送用光ファイバ２であり、このような伝送用光ファ
イバ２を内蔵した幹線ケーブル３は地形変位により伝送
用光ファイバ２が断線されない構造にしたものである。
このために、本実施形態では、スペーサ型で外装を施し
たものを用いている。また、地形変位により幹線ケーブ
ル３が移動しても切れないようにスネーク布設によりあ
る程度余長を持ったせ余裕ある布設形態をとると共に、
トラフを設けてトラフ内に布設するようになっている。

【００１６】地形変位の検知対象となる線路１は、長い
場所に亘っているので、複数の検知区間Ａ，Ｂ，Ｃに分
割し、それぞれの検知区間に接続箱４を設置し、これら
の接続箱４内に伝送用光ファイバ２より光を分岐・合波
する光分岐合波器５ａ，５ｂを設け、光分岐合波器５
ａ，５ｂ間に本発明の地形変位検知用光ファイバセンサ
６を布設してある。そして、各区間の地形変位検知用光
ファイバセンサ６を当該区間の上記２本の伝送用光ファ
イバ２，２間に接続してあるので、光回路は梯子状を呈
する。図１の実施形態では、地形変位検知用光ファイバ
センサ６は、一方の伝送用光ファイバ２の当該区間の始
点と他方の伝送用光ファイバ２の当該区間の始点との間
に接続されている。また、この地形変位検知用光ファイ
バセンサ６は２本の光ファイバ７，７を一括にまとめた
ものであり、当該区間内では光ファイバ７が往復に布設
してあることになる。これらの光ファイバ７，７は、端
末８で融着接続することにより一方の光ファイバ７を通
った光が他方の光ファイバ７へ戻るように構成されてい
る。地形変位検知用光ファイバセンサ６は地形変位が検
知されるべき場所、ここでは線路１に沿って布設されて
いる。

【００１７】この地形変位検知用光ファイバセンサ６
は、図２に示されるように、予め光ファイバ７の周りを
固体材料９で固めることにより、光ファイバ７と固体材
料９とを一体構造とした線状部材１０であり、所定の応
力負荷に耐えられ、それ以上の応力負荷で破壊されるよ
うな強度を持たせてある。この線状部材１０を検知対象
となる場所に埋設し、地形変位により線状部材１０が破
壊されたときに光ファイバ７も断線するようにしたもの
である。本実施形態では、固体材料９としてプラスチッ
クコンクリート又はエポキシ樹脂を使用している。ま
た、図２のものは、図１の実施形態に合わせて１本の線
状部材１０に２本の光ファイバ７を内蔵させてある。

【００１８】図１に示されるように、幹線ケーブル３の
一端には計測装置１１が設けられている。この計測装置
１１には、一方の伝送用光ファイバ２の一端に接続され
てパルス光を発生する光源（パルス発生器）１２と、他
方の伝送用光ファイバ２の一端に接続されて戻ってきた
パルス光を受光する受光器１３と、その受光器１３へ到
達したパルス光列から地形変位の生じた区間を特定する
信号処理部１４とが設けられている。本実施形態では、
説明を簡単にするため、区間を３個としてあり、計測装
置１１に近いほうからＡ区間、Ｂ区間、Ｃ区間とする。
また、光分岐合波器５ａ，５ｂを収納する接続箱４と地
形変位検知用光ファイバセンサ６の光ファイバ７の端末
８の接続部を収納する接続箱とを兼用することにより、
接続箱４の個数を少なくしてある。

【００１９】図１の地形変位検知装置の動作を説明す
る。

【００２０】光源（パルス発生器）１２から出射された
パルス光は、第一光ファイバ２ａに入射し、第一光ファ
イバ２ａを長手方向に伝搬していくが、途中に設けられ
た光分岐合波器５ａで分岐され、第一光ファイバ２ａを
長手方向にそのまま伝搬するパルス光成分と地形変位検
知用光ファイバセンサ６に枝分かれして伝搬するパルス
光成分とに分けられる。地形変位検知用光ファイバセン
サ６に枝分かれしたパルス光成分は、線路１に沿って布
設されている部分を往復し、光分岐合波器５ｂで第二光
ファイバ２ｂに合波される。このような光分岐・合波は
各区間で行われる。従って、各区間Ａ，Ｂ，Ｃの地形変
位検知用光ファイバセンサ６を透過したパルス光が第二
光ファイバ２ｂに集まり、受光器１３で受光される。こ
の受光器１３で光電変換された後に得られる信号は、パ
ルス光が伝搬する距離がそれぞれ異なるので、各区間に
対応した遅延時間に基づくパルスの時系列信号となる。

【００２１】図３（ａ）に示した時系列信号は、正常時
のものであり、計測装置に近いほうの区間を伝搬した順
に、即ち、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間の順にパルスが並
ぶ。この時系列信号は信号処理部１４に送られる。信号
処理部１４では、時系列信号の正常時の状態を予め記憶
してあり、受信された時系列信号と比較する。いずれか
の箇所のパルスが受信されないとき、相当する区間で光
ファイバが断線された、即ち地形変位が発生したと判断
する。図３（ｂ）に示した時系列信号は、Ｂ区間のパル
スが存在しない。従って、Ｂ区間で地形変位が発生した
ことが特定される。

【００２２】ところで、本発明にあっては、光ファイバ
７の周りを固体材料９で固めた線状部材１０で地形変位
検知用光ファイバセンサ６を構成しているので、地形変
位により線状部材１０に応力負荷がかかると、その強度
を超える応力負荷に対して線状部材１０が変形し、破壊
される。このとき同時に光ファイバ７も断線される。従
って、Ｂ区間で地形変位が発生すると、図３（ｂ）のよ
うにＢ区間のパルスが戻ってこなくなる。なお、線状部
材１０の固体材料９の太さを変えたり、線状部材１０を
電線管に収納するなどして破壊強度を任意に設定するこ
とができる。

【００２３】また、線状部材１０の設置方法として、１
つの区間が長いとき、線状部材１０を１本でまかなうの
が困難な場合などに、図４に示すように、線路に沿って
一定間隔に杭４１を設け、この杭４１の部分に接続箱４
２を設け、光ファイバ４３を接続手段４４でもって接続
することで、線状部材１０の１本当たりの長さを短くす
ることができる。

【００２４】次に、他の実施形態を説明する。

【００２５】図５に示されるように、地形変位検知用光
ファイバセンサ６は、１本の線状部材１０に内蔵される
光ファイバ７を１本としたものである。ここでは、最初
の接続箱４内で第一光ファイバ２ａから分岐された光フ
ァイバ７は、次の接続箱４内で第二光ファイバ２ｂに合
波されている。つまり、この地形変位検知用光ファイバ
センサ６は一方の伝送用光ファイバ２の当該区間の始点
と他方の伝送用光ファイバ２の当該区間の終点との間に
接続されている。地形変位が検知されるべき線路１に沿
って布設されている光ファイバ７は１本であるが、時系
列信号により区間が特定できる点は前記実施形態と同様
である。これにより光ファイバ７の使用量が節減でき
る。

【００２６】また、図６に示されるように、地形変位検
知用光ファイバセンサ６は、１本の線状部材１０に内蔵
される光ファイバ７を１本としたものである。ここで
は、ある接続箱４内で第一光ファイバ２ａから分岐され
た光ファイバ７は、最終的に同じ接続箱４内に戻され第
二光ファイバ２ｂに合波されている。しかし、これら往
復の光ファイバ７，７は別々の線状部材１０，１０に内
蔵されており、同じ検知区間であっても互いに異なる場
所を経由させて往復に布設されている。図１の形態に比
べて同じ長手方向区間に対し広い範囲を検知対象とする
ことができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００２８】（１）地形変位により確実に光ファイバを
断線させることができるので、検知が確実となる。

【００２９】（２）ある箇所で地形変位検知用光ファイ
バセンサが断線しても他の箇所での検知に支障が及ばな
い。

【００３０】（３）検知対象となる場所を任意の長さに
設定でき、区間の長さも比較的長くとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による地形変位検知用光フ
ァイバセンサを用いた地形変位検知装置の構成図であ
る。

【図２】図１の実施形態における地形変位検知用光ファ
イバセンサの構造図である。

【図３】本発明の地形変位検知装置で得られる時系列信
号の図である。

【図４】本発明の地形変位検知用光ファイバセンサの布
設形態を示す図である。

【図５】本発明の他の実施形態による地形変位検知用光
ファイバセンサを用いた地形変位検知装置の構成図であ
る。

【図６】本発明の他の実施形態による地形変位検知用光
ファイバセンサを用いた地形変位検知装置の構成図であ
る。

【図７】従来例を示す地形変位検知装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１線路２伝送用光ファイバ３幹線ケーブル４接続箱６地形変位検知用光ファイバセンサ７光ファイバ９固体材料１０線状部材１１計測装置１２光源１３受光器１４信号処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本木一秀茨城県日立市砂沢町880番地日立電線株式会社高砂工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地形変位の検知対象となる場所に光ファ
イバを埋設し、この光ファイバの断線から地形変位を検
知する地形変位検知用光ファイバセンサにおいて、予め
上記光ファイバの周りを固体材料で固めて所定の強度を
持つ線状部材を構成し、この線状部材を検知対象となる
場所に埋設し、この線状部材の破壊により上記光ファイ
バが断線するようにしたことを特徴とする地形変位検知
用光ファイバセンサ。
【請求項２】地形変位の検知対象となる長い場所に沿
わせて地形変位により断線されないように２本の伝送用
光ファイバを布設し、上記長い場所を複数に分割した検
知区間のそれぞれに上記地形変位検知用光ファイバセン
サを布設し、各区間の地形変位検知用光ファイバセンサ
を当該区間の上記２本の伝送用光ファイバ間に接続する
ことを特徴とする地形変位検知用光ファイバセンサの布
設方法。
【請求項３】上記伝送用光ファイバは、地形変位によ
り断線されないように、余長を持たせて布設することを
特徴とする請求項２記載の地形変位検知用光ファイバセ
ンサの布設方法。
【請求項４】上記地形変位検知用光ファイバセンサ
は、一方の伝送用光ファイバの当該区間の始点と他方の
伝送用光ファイバの当該区間の終点との間に接続するこ
とを特徴とする請求項３記載の地形変位検知用光ファイ
バセンサの布設方法。
【請求項５】上記地形変位検知用光ファイバセンサ
は、当該検知区間の互いに異なる場所を経由させて往復
に布設することを特徴とする請求項３記載の地形変位検
知用光ファイバセンサの布設方法。
【請求項６】地形変位の検出対象となる長い場所に沿
わせて地形変位により断線されないように２本の伝送用
光ファイバを布設し、上記長い場所を複数に分割した検
出区間のそれぞれに上記地形変位検知用光ファイバセン
サを布設し、各区間の地形変位検知用光ファイバセンサ
を当該区間の上記２本の伝送用光ファイバ間に接続して
梯子状の光回路を形成し、一方の伝送用光ファイバの一
端にはパルス光を発生する光源を接続し、他方の伝送用
光ファイバの一端には受光器を接続すると共にその受光
器へ到達したパルス光列から地形変位の生じた区間を特
定する信号処理部を設けたことを特徴とする地形変位検
知装置。