WO2021079433A1 - 演算装置、設備管理方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2021079433A1
WO2021079433A1 PCT/JP2019/041516 JP2019041516W WO2021079433A1 WO 2021079433 A1 WO2021079433 A1 WO 2021079433A1 JP 2019041516 W JP2019041516 W JP 2019041516W WO 2021079433 A1 WO2021079433 A1 WO 2021079433A1
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cable
load
moment
tension
wind
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PCT/JP2019/041516
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玄 小林
和也 安藤
正樹 和氣
金子　亮一
裕明 谷岡
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日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/02—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for overhead lines or cables
    • H02G1/04—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for overhead lines or cables for mounting or stretching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/02—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for overhead lines or cables

Definitions

  • the present disclosure relates to an arithmetic unit for calculating the tension and combined load of a cable laid over an outdoor structure such as a utility pole, a calculation method thereof, and a program.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of equipment including an outdoor structure (pole) and a cable.
  • the equipment form is changed such as removing the branch line for other reasons such as private land, obstacles, etc. after the equipment is constructed
  • an unbalanced load is generated on the pole.
  • the pole tilts or bends.
  • the cable distance and slack between the poles change, and as a result, the tension applied to the poles changes. Therefore, the current tension may differ from that at the time of laying.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a management method of an outdoor structure.
  • the tension at each crossing point of the pole is calculated by moment calculation and the reference point (load action point). ) Is converted to the combined load.
  • the tension applied to the pole changes from the time of laying.
  • the current combined load on the load acting point and the combined load at the time of laying will deviate from each other.
  • the problems to be solved by the present invention are the following three.
  • (Problem 1) The current tension applied to the pole is unknown As explained above, when an unbalanced load is generated on the pole, the pole is tilted or bent. As a result, the cable distance and slack between the poles change, and as a result, the tension applied to the poles changes, and the actual tension differs from that at the time of laying.
  • (Problem 2) Inaccurate conversion of tension applied to the pole to the load acting point When determining the proof stress against the design strength of the pole, the tension at each crossing point of the pole is required.
  • an object of the present invention is to provide an arithmetic unit, an equipment management method, and a program capable of acquiring the current tension applied to an outdoor structure in a short time and determining the proof stress in order to solve the above problems. And.
  • the arithmetic unit calculates the slackness of the cable and the distance between poles by the number C1 from the 3D model data of the cable, and the slackness and the distance between poles and the unit length of the cable are calculated. It was decided to calculate the tension of each cable between the poles from the weight of the contact by the number C2 (when there is no wind) or the number C3 (when there is wind). Further, in the arithmetic unit according to the present invention, the combined load obtained by converting the tension and the load of the accessory of the pole into an arbitrary position on the pole is calculated by the number C3.
  • the arithmetic unit is An input unit for inputting point cloud data of the outdoor structure to be managed and the cable hung on the outdoor structure, and From the point cloud data, the coordinates (p, q, r) of the lowest point of the cable and the coordinates (a, b, c) and coordinates (x,) of the crossing point where the cable is hung on the two outdoor structures.
  • the coordinate acquisition unit that acquires y, z) and Calculate the distance S (m) between the outdoor structures and the slack d 0 (m) of the cable with the number C1.
  • the equipment management method is Acquiring point cloud data of the outdoor structure to be managed and the cables hung on the outdoor structure, From the point cloud data, the coordinates (p, q, r) of the lowest point of the cable and the coordinates (a, b, c) and coordinates (x,) of the crossing point where the cable is hung on the two outdoor structures. To get y, z), Calculate the distance S (m) between the outdoor structures and the slack d 0 (m) of the cable with the number C1.
  • the arithmetic unit and equipment management method according to the present invention can use the 3D model data of the cable, a laser scanner or the like that three-dimensionally measures the cable distance and the looseness between the poles can be used. This eliminates the need for the operator to manually measure the cable distance and slack between the poles. Therefore, the arithmetic unit and the equipment management method according to the present invention can solve the problem 3.
  • the arithmetic unit and the equipment management method according to the present invention use the cable distance and the slackness between the poles in consideration of the deformation such as the inclination and the deflection of the poles and the change in the slackness.
  • the tension (T ⁇ , T ⁇ ) at each crossing point can be calculated. That is, in the arithmetic unit and equipment management method according to the present invention, the current tension (T ⁇ , T ⁇ ) can be calculated from the result of measuring the current shape of the pole or cable with a laser scanner or the like. Therefore, the arithmetic unit and the equipment management method according to the present invention can solve the problem 1.
  • the arithmetic unit and the equipment management method according to the present invention can convert the tension of each crossing point calculated by the above method into a load action point at an arbitrary position. Therefore, the arithmetic unit and the equipment management method according to the present invention can solve the problem 2.
  • the present invention can provide an arithmetic unit and a facility management method capable of acquiring the current tension applied to an outdoor structure in a short time and determining the proof stress.
  • the calculation unit To calculate the moment (Nm) for each cable, The combined moment is calculated by vector-adding the moment (Nm) for each cable, and the combined moment is divided by the arbitrary height H (m) to calculate the combined load T'(N). It is characterized by doing what it does.
  • the calculation unit When an accessory having a weight Z (N) is attached to the outdoor structure, The calculation unit The weight Z (N) is multiplied by the horizontal distance L (m) between the crossing point at which the accessory is attached to the outdoor structure and the center of gravity of the accessory to obtain the moment at the crossing point of the accessory. To calculate N ⁇ m), The combined moment is calculated by vector-adding the moment (Nm) of the cable and the accessory, and the combined moment is divided by the arbitrary height H (m) to combine the load T'(N). ) Is calculated.
  • the arithmetic unit and the equipment management method according to the present invention can also calculate a series of these calculations by setting an arbitrary wind speed.
  • the cable is composed of one or more cables, a support hung between the wading points of the outdoor structure, and a bundle hanger for hanging the cables on the support. If there is wind when retrieving point cloud data
  • the calculation unit is characterized in that the tension T 1 (N) calculated from the number C3 is set to the tension T 0 (N). However, ⁇ 0 (° C) is the temperature when there is no wind, ⁇ 1 (° C) is the temperature when there is wind, E (N / m 2 ) is the Young ratio of the support, and A (m 2 ) is the temperature of the support.
  • W 1 (N / m) ⁇ (W 0 2 + W c 2) cable load per unit length of Yukazeji
  • W c (N / m) is the wind pressure load per unit length generated in the cable due to the wind.
  • the wind pressure load W c (N / m) is a coefficient K (N / m 2 ) depending on the wind pressure load type, the outer diameter D (m) of the bundled hanger, and the outer diameter of the cables supported by the bundled hanger. Calculated by the number C4 using the total cross-sectional height L (m) of the bundled hanger.
  • the arithmetic unit according to the present invention can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network. That is, the present invention is a program that causes a computer to function as the arithmetic unit.
  • the present invention can provide an arithmetic unit, an equipment management method, and a program that can acquire the current tension applied to an outdoor structure in a short time and determine the proof stress.
  • the tension at each crossing point is calculated more accurately than the conventional method by calculating the tension in consideration of the actual deformation of the pole and the change in the looseness. can do.
  • the three-dimensional survey can be performed accurately and comprehensively, and the man-hours of the operator can be reduced.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the arithmetic unit 10 of the present embodiment.
  • the arithmetic unit 10 An input unit 11 for inputting point cloud data of an outdoor structure to be managed and a cable hung on the outdoor structure, and From the point cloud data, the coordinates (p, q, r) of the lowest point of the cable and the coordinates (a, b, c) and coordinates (x,) of the crossing point where the cable is hung on the two outdoor structures.
  • the coordinate acquisition unit 12 for acquiring y, z) and Calculate the distance S (m) between the outdoor structures and the slack d 0 (m) of the cable with the number C1.
  • FIG. 5 also shows a mobile mapping system (MMS) for acquiring the point cloud data and a fixed laser scanner.
  • MMS is equipped with a 3D laser scanner (3D laser surveying instrument), camera, GPS (Global Positioning System), and IMU (Inertial Measurement Unit) on the vehicle, and while traveling on the road, surrounding poles, buildings, roads, bridges, etc. It is a device that can comprehensively perform 3D survey of an outdoor structure including a steel tower and collect 3D coordinates of a large number of points on the surface of the outdoor structure.
  • the fixed laser scanner is equipped with a 3D laser surveying instrument and GPS, and comprehensively performs 3D surveying of the surrounding outdoor structure from the place where it is installed, and 3D of a large number of points on the surface of the outdoor structure. It is a device that can collect coordinates (see FIG. 6).
  • three-dimensional distance data to the outdoor structure, vehicle position coordinates, and vehicle acceleration data are obtained from the three-dimensional laser scanner, GPS, and IMU in the MMS, and these are input to the storage medium.
  • the three-dimensional laser scanner and the GPS in the fixed laser scanner each obtain three-dimensional distance data to the outdoor structure, and these are also input to the storage medium.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of 3D model data. From the 3D model data, the coordinate acquisition unit 12 determines the coordinates of the lowest point G of the cable (p, q, r), the coordinates of the crossing points E of the two poles (a, b, c), and the coordinates of the crossing point F. (X, y, z) is acquired (FIG. 8). These coordinates can be obtained by the technique described in Patent Document 1 and the like.
  • the calculation unit 13 uses the coordinates (p, q, r) of the lowest point G, the coordinates (a, b, c) of the crossing point E, and the coordinates (x, y,) of the crossing point F. From z), the distance between poles S and the slack d 0 are calculated. The derivation of the number C1 is described in Appendix 1.
  • Further calculation unit 13 obtains the weight W 0 per cable length than equipment data, by substituting the pole distance S calculated above along with dip d 0 to the number C2 to calculate the tension T 0.
  • the number C2 is a tension type described in Non-Patent Document 1 (p.204).
  • the unit of each parameter is that the tension T 0 applied to the pole is (N), the cable load W 0 per unit length is (N / m), the distance between poles S is (m), and the slack d. 0 is (m).
  • the moment at the crossing point is calculated from the tension of each cable and combined. Then, the combined moment can be obtained by dividing the combined moment by an arbitrary height H (m) and adding them to obtain the combined load T'(N). If the directions of the tensions are different, the moments are vector-added.
  • T ⁇ (N) is the first crossing point
  • T ⁇ (N) is the tension applied to the pole at the second crossing point
  • Z (N) is the weight of the transformer
  • H (m) is up to any point.
  • H ⁇ (m) is the height from the ground to the first crossing point of the pole
  • H ⁇ (m) is the height from the ground to the second crossing point of the pole
  • L (m) is the utility pole.
  • each moment may be represented by a vector, and the combined moment may be calculated by vector calculation.
  • [Supplement] ⁇ Moment at each crossing point When the ground is considered as a fulcrum and the point of action is a point of action, the moment applied to each point of action is expressed as the product of tension and the distance from the fulcrum to the point of action.
  • ⁇ Transformer moment The moment of the transformer is expressed as the product of the weight of the transformer and the distance from the intersection point of the utility pole and the transformer to the coordinates of the center of gravity of the transformer.
  • ⁇ Combined load at any point It is calculated by dividing the combined moment of each moment calculated above by the distance from the ground to the point to be calculated.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating the equipment management method of the present embodiment.
  • This equipment management method is Acquiring point cloud data of the outdoor structure to be managed and the cables hung on the outdoor structure, From the point cloud data, the coordinates (p, q, r) of the lowest point of the cable and the coordinates (a, b, c) and coordinates (x,) of the crossing point where the cable is hung on the two outdoor structures.
  • Acquiring y, z) step S01
  • Calculate the distance S (m) between the outdoor structures and the slack d 0 (m) of the cable with the number C1 step S02).
  • step S01 a laser scanner or the like is used to comprehensively perform 3D surveying of outdoor structures including poles, buildings, roads, bridges, steel towers, etc., and 3D modeling of cables and other equipment is performed from the acquired 3D coordinates.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a process of extracting a 3D model of the cable in step S01.
  • the coordinate acquisition unit 12 reads the catenary point cloud detected by the laser scanner (step S11). Then, the coordinate acquisition unit 12 excludes an unnatural catenary from the point cloud and connects the remaining catenaries (step S12).
  • the coordinate acquisition unit 12 converts the obtained catenary into a 3D object as a cable (step S13).
  • step S02 the coordinate acquisition unit 12 uses the 3D model of the cable and substitutes the three-dimensional coordinates of the crossing point and the lowest point into the number C1 as shown in FIG. 8, and the distance between poles S and the slackness. Calculate d.
  • step S03 the cable load W 0 (N / m) per unit length is acquired.
  • the cable load W 0 may be given from an external database or may be input by the operator at the time of calculation.
  • step S04 the tension applied to the utility pole by the looseness of the cable at each crossing point is calculated for each cable.
  • the tension T 0 (N) given to the utility pole by the looseness of the cable at each crossing point connected to the pole is the value calculated in step S02 and the cable load obtained in step S03 in the number C2. It is obtained by substituting W 0 (N / m).
  • Step S05 is performed when an accessory such as a transformer is attached to the pole in addition to the cable.
  • the weight Z of the accessory is obtained from a database or the like, and the load is calculated from the distance L (m) from the crossing point of the pole and the accessory to the coordinates of the center of gravity of the accessory.
  • step S06 as shown in FIG. 10, the combined load T'in which the tension at each crossing point or the weight of the accessory is converted into an arbitrary point of the pole is calculated by the equation 1.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a method for calculating tension in the present embodiment.
  • the configuration of the arithmetic unit is the same as the configuration of FIG.
  • the form of the cable is described in Appendix 2.
  • the cable is composed of one or a plurality of cables, a support hung between the crossing points of the outdoor structure, and a bundled hanger for hanging the cables on the support.
  • the calculation unit 13 sets the tension T 1 (N) calculated from the number C 3 as the tension T 0 (N). That is, the combined load T'is calculated by substituting the tension T 1 calculated by the equation C3 into the equation 1 or the like as the tension T 0.
  • K (N / m 2 ) is a coefficient depending on the wind pressure load type
  • D (m) is the outer diameter of the bundled hanger
  • L (m) is the outer diameter of the cable in the bundled hanger and the bundled hanger. It is the total cross-sectional height.
  • the cable load W 1 (N / m) per unit length generated by the wind is the vector sum of the cable load W 0 (N / m) per unit length and the horizontal load W c (N / m). Therefore, the following equation is obtained.
  • T 1 (N) is the horizontal tension when there is wind
  • ⁇ 0 (° C) is the temperature when there is no wind
  • ⁇ 1 (° C) is the temperature when there is wind
  • E (N / m 2 ) is. Young's modulus of the support
  • a (m 2 ) is the cross-sectional area of the support
  • ⁇ (1 / ° C.) is the coefficient of linear expansion of the support (see Appendix 4).
  • FIG. 14 shows a block diagram of the system 100, which is the arithmetic unit 10.
  • System 100 includes a computer 105 connected to network 135.
  • Network 135 is a data communication network.
  • the network 135 may be a private network or a public network, for example, (a) a personal area network covering a room, (b) a local area network covering, for example, a building, (c), for example.
  • a campus area network that covers a campus (d) a metropolitan area network that covers, for example, a city, (e) a wide area that covers areas that connect across urban, rural, or national boundaries, for example. It can include any or all of the area network, or (f) the Internet. Communication is carried out by electronic signals and optical signals via the network 135.
  • the computer 105 includes a processor 110 and a memory 115 connected to the processor 110.
  • the computer 105 is represented herein as a stand-alone device, but is not so limited, but rather may be connected to other devices not shown in the distributed processing system.
  • the processor 110 is an electronic device composed of a logic circuit that responds to an instruction and executes an instruction.
  • the memory 115 is a readable storage medium for a tangible computer in which a computer program is encoded.
  • the memory 115 stores data and instructions readable and executable by the processor 110, i.e., program code, to control the operation of the processor 110.
  • the memory 115 can be realized by a random access memory (RAM), a hard drive, a read-only memory (ROM), or a combination thereof.
  • One of the components of the memory 115 is the program module 120.
  • the program module 120 includes instructions for controlling the processor 110 to execute the processes described herein. Although the operations are described herein as being performed by the computer 105 or a method or process or a subordinate process thereof, those operations are actually performed by the processor 110.
  • module is used herein to refer to a functional operation that can be embodied as either a stand-alone component or an integrated configuration consisting of multiple subordinate components. Therefore, the program module 120 can be realized as a single module or as a plurality of modules operating in cooperation with each other. Further, although the program module 120 is described herein as being installed in memory 115 and thus implemented in software, of hardware (eg, electronic circuits), firmware, software, or a combination thereof. It can be realized by either.
  • the storage device 140 is a readable storage medium for a tangible computer that stores the program module 120.
  • Examples of the storage device 140 include a compact disk, a magnetic tape, a read-only memory, an optical storage medium, a memory unit composed of a hard drive or a plurality of parallel hard drives, and a universal serial bus (USB) flash drive. Be done.
  • the storage device 140 may be a random access memory or other type of electronic storage device located in a remote storage system (not shown) and connected to the computer 105 via the network 135.
  • the system 100 is collectively referred to herein as the data source 150, and further includes a data source 150A and a data source 150B that are communicably connected to the network 135.
  • the data source 150 can include any number of data sources, i.e. one or more data sources.
  • Data source 150 includes unstructured data and can include social media.
  • the system 100 further includes a user device 130 operated by the user 101 and connected to the computer 105 via the network 135.
  • User devices 130 include input devices such as keyboards or voice recognition subsystems that allow the user 101 to convey information and command selections to the processor 110.
  • the user device 130 further includes a display device or an output device such as a printer or a speech synthesizer.
  • a cursor control unit such as a mouse, trackball, or touch-sensitive screen, allows the user 101 to operate the cursor on the display device to convey further information and command selections to the processor 110.
  • the processor 110 outputs the execution result 122 of the program module 120 to the user device 130.
  • processor 110 can deliver output to a storage device 125, such as a database or memory, or to a remote device (not shown) via network 135.
  • the program that performs the flowcharts of FIGS. 11 and 12 may be the program module 120.
  • the system 100 can be operated as the arithmetic processing unit D.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
  • the present invention is not limited to the higher-level embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied without departing from the gist thereof.
  • inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the above embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. Further, the components of different embodiments may be combined as appropriate.
  • [Appendix 1] 15 and 16 are diagrams for explaining the derivation of the number C1. Since the cable between the poles is represented by a catenary curve, the following equation (catenary equation) holds. Also, ignoring the third and subsequent terms of the series expansion part of cost x, Since it can be approximated to, the following equation holds for the above catenary equation.
  • the calculations up to this point are based on the assumption that the coordinates of the lowest point pass through the origin (0, 0).
  • the number A11 is as follows. From the above, d 0 of the number C1 is derived, and this is the same value in the three-dimensional coordinate system.
  • the method of obtaining the distance between AB is to take the square root of the sum of the squares of the distances of each axis, so ⁇ ((x ⁇ a) 2 + (y ⁇ b) 2 ). It becomes. Therefore, the distance S (m) between poles is as follows by using the formula for calculating the distance between two points. From the above, S of the number C1 is derived.
  • the bundled hanger in the case of the bundled form as shown in FIG. 17, it is the bundled hanger and the cable that receive the wind pressure.
  • the outer diameter of the bundled hanger is D (m) and the total of the cable outer diameter in the bundled hanger and the cross-sectional height of the bundled hanger is L (m) as shown in FIG.
  • the sum of outer diameters is classified into the following two types according to the total outer diameter of the cables in the bundled hanger.
  • A When the sum of the outer diameters of the cables is equal to or less than the outer diameter of the bundled hanger (D ⁇ L), the sum of the outer diameters is L (m).
  • the sum of the outer diameters of the cables is larger than the outer diameter of the bundled hanger (D ⁇ L), the sum of the outer diameters is D (m).
  • Equation C3 The relational expression between temperature and load and slackness is expressed by the following equation.
  • the following formula is a relational formula that holds when the ambient temperature and the vertical load per unit length of the spanned cable change, and is a general formula that can be applied to both flat and sloped terrain. In addition, it should be noted.
  • S (m) is the pole spacing
  • L (m) is the length of the cable in the crossed state
  • d 0 (m) is the temperature ⁇ 0 ° C
  • T 0 (kN) is the temperature ⁇ 0 ° C
  • d 1 (m) is the temperature ⁇ 1 ° C
  • T 1 (kN) is the temperature ⁇ 1 ° C
  • ⁇ (1 / ° C) is the coefficient of linear expansion of the cable per 1 ° C, which is 1.111 ⁇ 10-5
  • EA (kN) is the elastic modulus of the hanging wire or strut wire
  • H (m) is the height difference of one
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a form of a cable.
  • Support means a chipping line or a support line.
  • the support bears the tension of the communication cable, and is divided into a suspension line or a support line depending on the shape of the communication cable.
  • Communication cables include "self-supporting cables" and "non-self-supporting cables".
  • FIG. 19A shows the case of a self-supporting cable, in which the indicator line, which is a support, bears the tension of the cable and the wire.
  • FIG. 19B shows a case of a non-self-supporting cable, and the suspension wire, which is a support, bears the tension of the non-self-supporting cable by a bundled construction method or the like.

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Abstract

屋外構造物にかかる現在の張力を短時間で取得して耐力判定を可能とする演算装置、設備管理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。　本発明に係る演算装置は、ケーブルの３Ｄモデルデータからケーブルの弛度およびポール間距離を数Ｃ１で算出し、該弛度および該ポール間距離とケーブルの単位長さ当たりの重量とからポール間の各ケーブルの張力を数Ｃ２（無風時）または数Ｃ４（有風時）により算出することとした。また、本発明に係る演算装置は、該張力とポールの付属物の荷重とをポール上の任意の位置に換算した合成荷重を数Ｃ３により算出することとした。

Description

演算装置、設備管理方法、及びプログラム
　本開示は、電柱のような屋外構造物に架け渡されたケーブルの張力、合成荷重を算出する演算装置、その算出手法、及びプログラムに関する。
　図１は、屋外構造物（ポール）とケーブルを含む設備の例を説明する図である。図１に示すように、設備構築後に民地、障害物等、その他の理由で支線を取り外すなど設備形態に変化が生じた場合、ポールに不平衡な荷重が発生する。ポールに不平衡な荷重が発生すると、ポールに傾きやたわみが生じる。ポールに傾きやたわみが生じることにより、ポール間のケーブル距離や弛度が変化し、結果としてポールにかかる張力が変化する。そのため、現在の張力が布設時と異なることがある。
　図２は、屋外構造物の管理方法を説明する図である。張力とポールの設計上の強度（設計強度）との比較、いわゆる耐力判定を行う場合、図２に示すように、ポールの各架渉点での張力等をモーメント計算により基準点（荷重作用点）にかかる合成荷重に換算する。しかし、上記で説明した通り、ポールに不平衡な荷重が発生するとポールにかかる張力が布設時から変化する。結果として、荷重作用点への現状の合成荷重と布設時の合成荷重とがずれることになる。
　このため、設備形態に変化が生じたとき、あるいは定期的に作業者が現地に赴き、目視あるいは手動でポール間のケーブル距離や弛度を計測し、現在の張力を算出する必要がある。
特開２０１８－１９５２４０号公報
「配電規定（低圧及び高圧）」，ＪＥＡＣ７００１－２０１７
　本発明が解決しようとする課題は次の３つである。
（課題１）現在のポールにかかる張力が不明
　上記で説明した通り、ポールに不平衡な荷重が発生している場合ポールに傾きやたわみが生じる。これにより、ポール間のケーブル距離や弛度が変化してしまい、結果としてポールにかかる張力が変化し、実際の張力が布設時と異なっている。
（課題２）ポールにかかる張力の荷重作用点への換算が不正確
　ポールの設計強度に対して耐力判定を行う場合、ポールの各架渉点での張力が必要となる。しかし、上記で説明した通り、ポールに不平衡な荷重が発生すると、ポールにかかる張力が変化し、実際の張力が布設時の張力と異なることになる。また、ポールの傾きやたわみなどの変形を考慮した耐力判定を行うためには、張力を任意の荷重作用点へ換算することが必要となる。
（課題３）作業者による測定では多大な時間が必要
　現在、実際の張力を算出する場合、作業者が目視あるいは手動でポール間のケーブル距離や弛度を計測するため、多大な時間を要している。
　そこで、本発明は、上記課題を解決するために、屋外構造物にかかる現在の張力を短時間で取得して耐力判定を可能とする演算装置、設備管理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る演算装置は、ケーブルの３Ｄモデルデータからケーブルの弛度およびポール間距離を数Ｃ１で算出し、該弛度および該ポール間距離とケーブルの単位長さ当たりの重量とからポール間の各ケーブルの張力を数Ｃ２（無風時）または数Ｃ３（有風時）により算出することとした。また、本発明に係る演算装置は、該張力とポールの付属物の荷重とをポール上の任意の位置に換算した合成荷重を数Ｃ３により算出することとした。
　具体的には、本発明に係る演算装置は、
　管理対象となる屋外構造物及び前記屋外構造物に架けられるケーブルの点群データが入力される入力部と、
　前記点群データから前記ケーブルの最下点の座標（ｐ、ｑ、ｒ）と２つの前記屋外構造物に前記ケーブルが架けられる架渉点の座標（ａ，ｂ，ｃ）と座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する座標取得部と、
　数Ｃ１で前記屋外構造物間の距離Ｓ（ｍ）と前記ケーブルの弛度ｄ０（ｍ）を計算すること、
　データベースから得た前記ケーブルの単位長当たりの荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）、前記距離Ｓ及び前記弛度ｄ０を数Ｃ２に代入して前記屋外構造物にかかる前記ケーブルの張力Ｔ０（Ｎ）を計算すること、
　に前記架渉点の高さＨｉ（ｍ）を乗じて前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、並びに
　前記モーメントを前記屋外構造物の１つの任意の高さＨ（ｍ）で割り、荷重Ｔ’（Ｎ）を算出することを行う演算部と、
を備える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　また、本発明に係る設備管理方法は、
　管理対象となる屋外構造物及び前記屋外構造物に架けられるケーブルの点群データを取得すること、
　前記点群データから前記ケーブルの最下点の座標（ｐ、ｑ、ｒ）と２つの前記屋外構造物に前記ケーブルが架けられる架渉点の座標（ａ，ｂ，ｃ）と座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得すること、
　数Ｃ１で前記屋外構造物間の距離Ｓ（ｍ）と前記ケーブルの弛度ｄ０（ｍ）を計算すること、
　データベースから得た前記ケーブルの単位長当たりの荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）、前記距離Ｓ及び前記弛度ｄ０を数Ｃ２に代入して前記屋外構造物にかかる前記ケーブルの張力Ｔ０（Ｎ）を計算すること、
　前記張力Ｔ０（Ｎ）に前記架渉点の高さＨｉ（ｍ）を乗じて前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、並びに
　前記モーメントを前記屋外構造物の１つの任意の高さＨ（ｍ）で割り、荷重Ｔ’（Ｎ）に変換すること、
を行う。
　まず、本発明に係る演算装置及び設備管理方法は、ケーブルの３Ｄモデルデータを用いることができるため、ポール間のケーブル距離や弛度を３次元計測するレーザスキャナ等を用いることができる。このため、作業者が手動でポール間のケーブル距離や弛度を計測する必要がなくなる。従って、本発明に係る演算装置及び設備管理方法は、課題３を解決することができる。
　また、本発明に係る演算装置及び設備管理方法は、図３に示すように、ポールの傾きやたわみなどの変形や弛度の変化を考慮して、ポール間のケーブル距離や弛度を用いて各架渉点での張力（Ｔα、Ｔβ）を算出することができる。つまり、本発明に係る演算装置及び設備管理方法は、レーザスキャナ等で現在のポールやケーブルの形状を測定した結果から現在の張力（Ｔα、Ｔβ）を算出することができる。従って、本発明に係る演算装置及び設備管理方法は、課題１を解決することができる。
　さらに、本発明に係る演算装置及び設備管理方法は、図４に示すように、上記の手法で算出した各架渉点の張力を任意の位置での荷重作用点へ換算することができる。従って、本発明に係る演算装置及び設備管理方法は、課題２を解決することができる。
　以上のように、本発明は、屋外構造物にかかる現在の張力を短時間で取得して耐力判定を可能とする演算装置及び設備管理方法を提供することができる。
　なお、前記ケーブルが複数ある場合、
　前記演算部は、
　前記ケーブル毎に、前記モーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、
　前記ケーブル毎の前記モーメント（Ｎ・ｍ）をベクトル加算して合成モーメントを算出すること、並びに
　前記合成モーメントを前記任意の高さＨ（ｍ）で割り、合成した荷重Ｔ’（Ｎ）を算出すること
を行うことを特徴とする。
　また、前記屋外構造物に重さＺ（Ｎ）の付属物が付随する場合、
　前記演算部は、
　前記重さＺ（Ｎ）に前記付属物が前記屋外構造物に取り付けられる架渉点と前記付属物の重心との水平距離Ｌ（ｍ）を乗じて前記付属物の前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、
　前記ケーブルと前記付属物の前記モーメント（Ｎ・ｍ）をベクトル加算して合成モーメントを算出すること、並びに
　前記合成モーメントを前記任意の高さＨ（ｍ）で割り、合成した荷重Ｔ’（Ｎ）を算出すること
を行うことを特徴とする。
　また、本発明に係る演算装置及び設備管理方法は、これら一連の算出を任意の風速を設定して算出することもできる。
　前記ケーブルが、１つ又は複数のケーブル類、前記屋外構造物の前記架渉点間に架けられる支持体、及び前記支持体に前記ケーブル類を架ける一束化ハンガーで構成されており、且つ前記点群データを取得するときに風がある場合、
　前記演算部は、数Ｃ３から計算した張力Ｔ１（Ｎ）を前記張力Ｔ０（Ｎ）とすることを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 ただし、θ０（℃）は無風時の温度、θ１（℃）は有風時の温度、Ｅ（Ｎ／ｍ２）は前記支持体のヤング率、Ａ（ｍ２）は前記支持体の断面積、α（１／℃）は前記支持体の線膨張係数、Ｗ１（Ｎ／ｍ）＝√（Ｗ０ ２＋Ｗｃ ２）は有風時の単位長さ当たりのケーブル荷重、Ｗｃ（Ｎ／ｍ）は風起因で前記ケーブルに発生する単位長さ当たりの風圧荷重である。風圧荷重Ｗｃ（Ｎ／ｍ）は風圧荷重種別による係数Ｋ（Ｎ／ｍ２）、前記一束化ハンガーの外径Ｄ（ｍ）、前記一束化ハンガーが支える前記ケーブル類の外径と前記一束化ハンガーの断面高さの合計Ｌ（ｍ）を用いて数Ｃ４で計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　本発明に係る演算装置は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。すなわち、本発明は、コンピュータを前記演算装置として機能させるプログラムである。
　なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
　本発明は、屋外構造物にかかる現在の張力を短時間で取得して耐力判定を可能とする演算装置、設備管理方法、及びプログラムを提供することができる。
　つまり、本発明が課題１を解決することで、実際のポールの変形や弛度の変化を考慮して張力を算出することで、従来の手法よりも正確に各架渉点での張力を算出することができる。
　また、本発明が課題２を解決することで、実際のポールの変形を考慮して荷重作用点への換算を実施でき、従来の手法よりもポールの設計強度に対する耐力判定を正確に行うことができる。また、任意の風速に設定して合成荷重を算出することで、電柱１本ずつに対して昨今の大型台風など、想定を超えるような自然環境下でのポールの設計強度に対する耐力判定が可能なので、更改対象電柱のランク付けを実施することができる。
　さらに、本発明が課題３を解決することで、３次元測量を正確にかつ網羅的に行うことができ、作業者の工数を削減することができる。
屋外構造物（ポール）とケーブルを含む設備の例を説明する図である。 屋外構造物の管理方法を説明する図である。 本発明に係る演算装置が張力を算出する手法を説明する図である。 本発明に係る演算装置が張力を算出する手法を説明する図である。 本発明に係る演算装置を説明する図である。 ＭＭＳや固定式レーザスキャナを説明する図である。 ３Ｄモデルデータの例を説明する図である。 ３Ｄモデルデータから座標を取得する手法を説明する図である。 架渉点での張力を任意の高さの荷重に変換する手法を説明する図である。 本発明に係る演算装置が張力を算出する手法を説明する図である。 本発明に係る設備管理方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る設備管理方法においてケーブルや設備を３Ｄモデル化する手法を説明するフローチャートである。 本発明に係る演算装置が張力を算出する手法（有風時）を説明する図である。（Ａ）は全体図、（Ｂ）は最下点Ｇにおける荷重を説明する図である。 本発明に係る演算装置を説明する図である。 数式の証明を説明する図である。 座標と距離の関係を説明する図である。 風によりケーブルに発生する荷重を説明する図である。 一束化ハンガーの断面を説明する図である。 ケーブルの支持体を説明する図である。
　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（実施形態１）
　図５は、本実施形態の演算装置１０を説明する図である。演算装置１０は、
　管理対象となる屋外構造物及び前記屋外構造物に架けられるケーブルの点群データが入力される入力部１１と、
　前記点群データから前記ケーブルの最下点の座標（ｐ、ｑ、ｒ）と２つの前記屋外構造物に前記ケーブルが架けられる架渉点の座標（ａ，ｂ，ｃ）と座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する座標取得部１２と、
　数Ｃ１で前記屋外構造物間の距離Ｓ（ｍ）と前記ケーブルの弛度ｄ０（ｍ）を計算すること、
　データベースから得た前記ケーブルの単位長当たりの荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）、前記距離Ｓ及び前記弛度ｄ０を数Ｃ２に代入して前記屋外構造物にかかる前記ケーブルの張力Ｔ０（Ｎ）を計算すること、並びに
　前記張力Ｔ０（Ｎ）に前記架渉点の高さＨｉ（ｍ）を乗じて前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、並びに
　前記モーメントを前記屋外構造物の１つの任意の高さＨ（ｍ）で割り、荷重Ｔ’（Ｎ）に変換することを行う演算部１３と、
を備える。
　図５には、前記点群データを取得するモービルマッピングシステム（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｍａｐｐｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ：以下、ＭＭＳ）と固定式レーザスキャナも記載されている。ＭＭＳは、車両に３次元レーザスキャナ（３Ｄレーザ測量機）、カメラ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＭＵ（慣性計測装置）を搭載し、路上を走行しながら周囲のポール、建物、道路、橋梁、鉄塔などを含む屋外構造物の３次元測量を網羅的に行い、当該屋外構造物の表面上の多数の点の３次元座標を収集できる装置である。固定式レーザスキャナは、３Ｄレーザ測量機とＧＰＳを搭載し、設置された場所から周囲の屋外構造物の３次元測量を網羅的に行い、当該屋外構造物の表面上の多数の点の３次元座標を収集できる装置である（図６参照。）。
　まず、ＭＭＳにおける３次元レーザスキャナ、ＧＰＳおよびＩＭＵからはそれぞれ、屋外構造物までの３次元距離データ、車両の位置座標および車両の加速度データが得られ、これらが記憶媒体に入力される。同様に、固定式レーザスキャナにおける３次元レーザスキャナおよびＧＰＳからはそれぞれ、屋外構造物までの３次元距離データが得られ、これらも記憶媒体に入力される。
　記憶媒体に格納した点群データは、演算装置１０の入力部１１に入力され、座標取得部１２の抽出処理部にてケーブル及びその他設備の３次元モデル化（以下３Ｄモデルデータ）がなされる。図７は、３Ｄモデルデータの例を説明する図である。座標取得部１２は、３Ｄモデルデータからケーブルの最下点Ｇの座標（ｐ，ｑ，ｒ）と２つのポールの架渉点Ｅの座標（ａ，ｂ，ｃ）と架渉点Ｆの座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する（図８）。これらの座標は特許文献１などに記載される技術で取得可能である。
　演算部１３は、数Ｃ１を利用して最下点Ｇの座標（ｐ，ｑ，ｒ）、架渉点Ｅの座標（ａ，ｂ，ｃ）及び架渉点Ｆの座標（ｘ，ｙ，ｚ）からポール間距離Ｓと弛度ｄ０を計算する。なお、数Ｃ１の導出については付録１に記載する。
　さらに演算部１３は、設備データよりケーブル長さあたりの重量Ｗ０を取得し、先に計算したポール間距離Ｓと弛度ｄ０とともに数Ｃ２に代入して張力Ｔ０を計算する。数Ｃ２は非特許文献１（ｐ．２０４）に記載される張力式である。なお、各パラメータの単位は、ここで、ポールにかかる張力Ｔ０は（Ｎ）、単位長さ当たりのケーブル荷重Ｗ０は（Ｎ／ｍ）、ポール間距離Ｓは（ｍ）、弛度ｄ０は（ｍ）である。
　ここで、図９のように、架渉点（高さＨｉ）での張力Ｔ０をポールの任意の点（高さＨ）における荷重Ｔ’（Ｎ）に換算する場合、下数となる。
Ｔ’＝Ｔ０×Ｈｉ／Ｈ
　なお、ポール間にケーブルが複数架け渡されている場合、ケーブル毎にそれぞれの張力から架渉点におけるモーメントを計算して合成する。そして、合成したモーメントを任意の高さＨ（ｍ）で割り、それらを加算することで合成荷重Ｔ’（Ｎ）を求めることができる。なお、それぞれの張力の方向が異なる場合は、モーメントをベクトル加算することになる。
　また、屋外構造物に重さＺ（Ｎ）の付属物（例えばトランス）が付随する場合、演算部１３は、前記重さＺ（Ｎ）に前記付属物が前記屋外構造物に取り付けられる架渉点と前記付属物の重心との水平距離Ｌ（ｍ）を乗じて前記付属物の前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、
　前記ケーブルと前記付属物の前記モーメント（Ｎ・ｍ）をベクトル加算して合成モーメントを算出すること、並びに
　前記合成モーメントを前記任意の高さＨ（ｍ）で割り、合成した荷重Ｔ’（Ｎ）を算出すること
を行う。
　つまり、付属物の重さをポールの任意の点（高さＨ）における荷重Ｔｚ（Ｎ）に換算する場合、下数となる。
Ｔｚ＝Ｚ×Ｌ／Ｈ
　図１０で具体的に説明する。ポールには、ケーブルが２本架けられ、トランスが１つ取り付けられているものとする。このような場合、次式で任意の点での高さにおけるポールにかかる合成荷重Ｔ’（Ｎ）を計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 　ここでＴα（Ｎ）は第一架渉点、Ｔβ（Ｎ）は第二架渉点でのポールにかかる張力、Ｚ（Ｎ）はトランスの重量、Ｈ（ｍ）は任意の点までの高さ、Ｈα（ｍ）は地面からポールの第一架渉点までの高さ、Ｈβ（ｍ）は地面からポールの第二架渉点までの高さ、Ｌ（ｍ）は電柱とトランスの架渉点からトランスの重心座標までの距離である。
　数１のモーメント計算により、各架渉点にかかる張力または変圧装置などの付属物の荷重をポールの任意の点に換算した合成荷重を算出することができる。なお、各張力Ｔα、Ｔβの方向とトランスの取付方向が異なる場合には、各モーメントをベクトルで表し、ベクトル計算によって合成モーメントを算出すればよい。
［補足］
・各架渉点のモーメント：
　地面を支点、作用点を架渉点として考えた時に、各架渉点にかかるモーメントは張力と支点から作用点までの距離の積で表される。
・トランスのモーメント：
　トランスのモーメントはトランスの重量と電柱とトランスの架渉点からトランスの重心座標までの距離の積で表される。
・任意の点での合成荷重：
　上記で算出された各モーメントの合成モーメントを地面から算出したい点までの距離で割ることで算出される。
（実施形態２）
　図１１は、本実施形態の設備管理方法を説明するフローチャートである。本設備管理方法は、
　管理対象となる屋外構造物及び前記屋外構造物に架けられるケーブルの点群データを取得すること、
　前記点群データから前記ケーブルの最下点の座標（ｐ、ｑ、ｒ）と２つの前記屋外構造物に前記ケーブルが架けられる架渉点の座標（ａ，ｂ，ｃ）と座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得すること（ステップＳ０１）、
　数Ｃ１で前記屋外構造物間の距離Ｓ（ｍ）と前記ケーブルの弛度ｄ０（ｍ）を計算すること（ステップＳ０２）、
　データベースから得た前記ケーブルの単位長当たりの荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）、前記距離Ｓ及び前記弛度ｄ０を数Ｃ２に代入して前記屋外構造物にかかる前記ケーブルの張力Ｔ０（Ｎ）を計算すること（ステップＳ０３、Ｓ０４）、
　前記張力Ｔ０（Ｎ）に前記架渉点の高さＨｉ（ｍ）を乗じて前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、並びに
　前記モーメントを前記屋外構造物の１つの任意の高さＨ（ｍ）で割り、荷重Ｔ’（Ｎ）を算出すること（ステップＳ０６）、
を行う。
　詳細を説明する。
　ステップＳ０１では、レーザスキャナ等を用いてポール、建物、道路、橋梁、鉄塔などを含む屋外構造物の３次元測量を網羅的に行い、取得した３次元座標からケーブル及びその他設備の３Ｄモデル化を行う。図１２は、ステップＳ０１でケーブルの３Ｄモデルを抽出する処理を説明するフローチャートである。座標取得部１２は、レーザスキャナが検出した懸垂線状の点群を読み込む（ステップＳ１１）。そして、座標取得部１２は、その点群から不自然な懸垂線を除外し、残った懸垂線を連結させる（ステップＳ１２）。座標取得部１２は、得られた懸垂線をケーブルとして３Ｄオブジェクト化する（ステップＳ１３）。
　ステップＳ０２では、座標取得部１２が、ケーブルの３Ｄモデルを利用して、図８のように、架渉点と最下点の３次元座標を数Ｃ１に代入してポール間距離Ｓと弛度ｄを算出する。
　ステップＳ０３では、単位長さ当たりのケーブル荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）を取得する。ケーブル荷重Ｗ０は、外部のデータベースから与えられてもよいし、計算時に作業者が入力してもよい。
　ステップＳ０４では、各架渉点におけるケーブルの弛度が電柱に与える張力をケーブル毎に算出する。風を考慮しない場合、ポールに接続されている各架渉点におけるケーブルの弛度が電柱に与える張力Ｔ０（Ｎ）は、数Ｃ２にステップＳ０２で算出した値とステップＳ０３で得たケーブル荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）を代入することで求められる。一方、風や温度を考慮する場合、後述する数Ｃ３及び数Ｃ４で水平張力Ｔ１を計算する。
　ステップＳ０５は、ポールにケーブル以外にトランス等の付属物が取り付けられている場合に行う。データベース等から付属物の重さＺを取得し、ポールと付属物の架渉点から付属物の重心座標までの距離Ｌ（ｍ）とから荷重を算出する。
　ステップＳ０６では、図１０のように、各架渉点での張力あるいは付属物の重量をポールの任意の点に換算した合成荷重Ｔ’を数１で計算する。
（実施形態３）
　本実施形態では、風があるときの張力を算出する手法について説明する。図１３は、本実施形態で張力を算出するときの手法を説明する図である。演算装置の構成は図５の構成と同じである。風を考慮するとき、ケーブルの形態も考慮する必要がある。ケーブルの形態については、付録２に記載する。
　つまり、前記ケーブルが、１つ又は複数のケーブル類、前記屋外構造物の前記架渉点間に架けられる支持体、及び前記支持体に前記ケーブル類を架ける一束化ハンガーで構成されており、且つ前記点群データを取得するときに風がある場合、演算部１３は、数Ｃ３から計算した張力Ｔ１（Ｎ）を前記張力Ｔ０（Ｎ）とする。つまり、数Ｃ３で算出した張力Ｔ１を張力Ｔ０として数１等に代入して合成荷重Ｔ’を算出する。
　詳細に説明する。
　図１３のように有風時の場合、風によりポール自体に応力が発生するとともに、ケーブルがポールに与える張力も発生する。風によりケーブルに発生する荷重を以下のように算出する。
　ケーブル類の外径和が一束化ハンガーの外径Ｄ（ｍ）以下の場合、風でケーブルに発生する単位長さ当たりの水平荷重Ｗｃ（Ｎ／ｍ）は、Ｗｃ＝Ｋ×Ｌで計算できる。
　一方、ケーブル類の外径和が一束化ハンガーの外径Ｄ（ｍ）より大きい場合、風でケーブルに発生する単位長さ当たりの水平荷重Ｗｃ（Ｎ／ｍ）は、Ｗｃ＝Ｋ×Ｄで計算できる。
　ここで、Ｋ（Ｎ／ｍ２）は風圧荷重種別による係数、Ｄ（ｍ）は一束化ハンガーの外径、Ｌ（ｍ）は一束化ハンガー内のケーブル外径と一束化ハンガーの断面高さの合計である。
　風により発生する単位長さ当たりのケーブル荷重Ｗ１（Ｎ／ｍ）は、単位長さ当たりのケーブル荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）と水平荷重Ｗｃ（Ｎ／ｍ）とのベクトル和であるため、次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　有風時は、ポール及びケーブルに吹く風の方向について、ポール及びケーブルを基準とした３軸方向にベクトル変換して風圧による荷重を換算する必要がある。また、温度変化した場合は、ケーブルの伸縮により水平張力が変化するが、その際には数Ｃ３を用いて水平張力Ｔ１を求める（付録３を参照。）。
　なお、数Ｃ３において、Ｔ１（Ｎ）は有風時の水平張力、θ０（℃）は無風時の温度、θ１（℃）は有風時の温度、Ｅ（Ｎ／ｍ２）は支持体のヤング率、Ａ（ｍ２）は支持体断面積、α（１／℃）は支持体の線膨張係数である（付録４を参照。）。
（実施形態４）
　実施形態１から３で説明した演算装置１０は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図１４は、演算装置１０であるシステム１００のブロック図を示している。システム１００は、ネットワーク１３５へと接続されたコンピュータ１０５を含む。
　ネットワーク１３５は、データ通信ネットワークである。ネットワーク１３５は、プライベートネットワーク又はパブリックネットワークであってよく、（ａ）例えば或る部屋をカバーするパーソナル・エリア・ネットワーク、（ｂ）例えば或る建物をカバーするローカル・エリア・ネットワーク、（ｃ）例えば或るキャンパスをカバーするキャンパス・エリア・ネットワーク、（ｄ）例えば或る都市をカバーするメトロポリタン・エリア・ネットワーク、（ｅ）例えば都市、地方、又は国家の境界をまたいでつながる領域をカバーするワイド・エリア・ネットワーク、又は（ｆ）インターネット、のいずれか又はすべてを含むことができる。通信は、ネットワーク１３５を介して電子信号及び光信号によって行われる。
　コンピュータ１０５は、プロセッサ１１０、及びプロセッサ１１０に接続されたメモリ１１５を含む。コンピュータ１０５が、本明細書においてはスタンドアロンのデバイスとして表されているが、そのように限定されるわけではなく、むしろ分散処理システムにおいて図示されていない他のデバイスへと接続されてよい。
　プロセッサ１１０は、命令に応答し且つ命令を実行する論理回路で構成される電子デバイスである。
　メモリ１１５は、コンピュータプログラムがエンコードされた有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。この点に関し、メモリ１１５は、プロセッサ１１０の動作を制御するためにプロセッサ１１０によって読み取り可能及び実行可能なデータ及び命令、すなわちプログラムコードを記憶する。メモリ１１５を、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードドライブ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又はこれらの組み合わせにて実現することができる。メモリ１１５の構成要素の１つは、プログラムモジュール１２０である。
　プログラムモジュール１２０は、本明細書に記載のプロセスを実行するようにプロセッサ１１０を制御するための命令を含む。本明細書において、動作がコンピュータ１０５或いは方法又はプロセス若しくはその下位プロセスによって実行されると説明されるが、それらの動作は、実際にはプロセッサ１１０によって実行される。
　用語「モジュール」は、本明細書において、スタンドアロンの構成要素又は複数の下位の構成要素からなる統合された構成のいずれかとして具現化され得る機能的動作を指して使用される。したがって、プログラムモジュール１２０は、単一のモジュールとして、或いは互いに協調して動作する複数のモジュールとして実現され得る。さらに、プログラムモジュール１２０は、本明細書において、メモリ１１５にインストールされ、したがってソフトウェアにて実現されるものとして説明されるが、ハードウェア（例えば、電子回路）、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせのいずれかにて実現することが可能である。
　プログラムモジュール１２０は、すでにメモリ１１５へとロードされているものとして示されているが、メモリ１１５へと後にロードされるように記憶装置１４０上に位置するように構成されてもよい。記憶装置１４０は、プログラムモジュール１２０を記憶する有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。記憶装置１４０の例として、コンパクトディスク、磁気テープ、読み出し専用メモリ、光記憶媒体、ハードドライブ又は複数の並列なハードドライブで構成されるメモリユニット、並びにユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）フラッシュドライブが挙げられる。あるいは、記憶装置１４０は、ランダムアクセスメモリ、或いは図示されていない遠隔のストレージシステムに位置し、且つネットワーク１３５を介してコンピュータ１０５へと接続される他の種類の電子記憶デバイスであってよい。
　システム１００は、本明細書においてまとめてデータソース１５０と称され、且つネットワーク１３５へと通信可能に接続されるデータソース１５０Ａ及びデータソース１５０Ｂを更に含む。実際には、データソース１５０は、任意の数のデータソース、すなわち１つ以上のデータソースを含むことができる。データソース１５０は、体系化されていないデータを含み、ソーシャルメディアを含むことができる。
　システム１００は、ユーザ１０１によって操作され、且つネットワーク１３５を介してコンピュータ１０５へと接続されるユーザデバイス１３０を更に含む。ユーザデバイス１３０として、ユーザ１０１が情報及びコマンドの選択をプロセッサ１１０へと伝えることを可能にするためのキーボード又は音声認識サブシステムなどの入力デバイスが挙げられる。ユーザデバイス１３０は、表示装置又はプリンタ或いは音声合成装置などの出力デバイスを更に含む。マウス、トラックボール、又はタッチ感応式画面などのカーソル制御部が、さらなる情報及びコマンドの選択をプロセッサ１１０へと伝えるために表示装置上でカーソルを操作することをユーザ１０１にとって可能にする。
　プロセッサ１１０は、プログラムモジュール１２０の実行の結果１２２をユーザデバイス１３０へと出力する。あるいは、プロセッサ１１０は、出力を例えばデータベース又はメモリなどの記憶装置１２５へともたらすことができ、或いはネットワーク１３５を介して図示されていない遠隔のデバイスへともたらすことができる。
　例えば、図１１及び図１２のフローチャートを行うプログラムをプログラムモジュール１２０としてもよい。システム１００を演算処理部Ｄとして動作させることができる。
　用語「・・・を備える」又は「・・・を備えている」は、そこで述べられている特徴、完全体、工程、又は構成要素が存在することを指定しているが、１つ以上の他の特徴、完全体、工程、又は構成要素、或いはそれらのグループの存在を排除してはいないと、解釈されるべきである。用語「ａ」及び「ａｎ」は、不定冠詞であり、したがって、それを複数有する実施形態を排除するものではない。
（他の実施形態）
　なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。要するにこの発明は、上位実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
　また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
［付録１］
　図１５及び図１６は、数Ｃ１の導出を説明する図である。
　ポール間のケーブルはカテナリー曲線で表されるので、次の式（カテナリー式）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 また、ｃｏｓｈ　ｘの級数展開部分の第３項以下について無視すると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 と近似できるので、上記カテナリー式について次の式が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　ポールＡＢ間のケーブルの架渉点座標とケーブルの最下点座標を図１５のように定義する。この時、２点（ａ，ｃ）と（ｘ，ｚ）はカテナリー曲線上の点なので、次の式が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 ここで、ｈ＝ｚ－ｃ、ｓ＝ｘ－ａとすると２点を通る直線の方程式は次の式が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　また、次の式の通りにｆ（Ｘ）を置く。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
 これは直線の方程式からカテナリー曲線を引いたものであり、ｆ（Ｘ）の最大値が弛度ｄ０（ｍ）となる。一方、直線の傾きより次の式が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
 Ｘ＝ｓｈ／Ｓのとき、ｆ（Ｘ）は最大になる。このとき、下記の式が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　数Ａ９に数Ｃ２の張力式を代入すると次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
 ２次方程式の解の公式よりｄ０は次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　ここまでの計算は最下点座標が原点（０，　０）を通ると仮定して計算している。ここで、最下点座標が原点を通らずに、（ｐ，ｒ）を通る場合、数Ａ１１は下記の通りとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
 以上より、数Ｃ１のｄ０が導出され、これは３次元座標系でも同様の値となる。
　また、図１６の２次元座標において、ＡＢ間距離を求める方法は各軸の距離の２乗の和の平方根を取ればいいので、√（（ｘ－ａ）２＋（ｙ－ｂ）２）となる。したがって、ポール間距離Ｓ（ｍ）は２点間の距離を求める式を用いると下記の通りとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
 以上より、数Ｃ１のＳが導出される。
［付録２］
　有風時、ケーブルに発生する風圧荷重Ｐｃ（ｋＮ）は次式で算出される。
［数Ａ２－１］
Ｐｃ＝Ｋ”・Σｄ・Ｓ
ここで、Ｋ”（ｋＮ／ｍ２）は風圧荷重種別による係数（甲種：０．９８、丙種：０．４９）である。Σｄ（ｍ）は各種ケーブルの外径和（ケーブルの外径和＋添加ケーブルの外径和）である。Ｓ（ｍ）は平均ポール間隔である。
　例えば、図１７のような一束化形態の場合、風圧を受けるのは一束化ハンガーとケーブルになる。ここで、図１８のように一束化ハンガーの外径をＤ（ｍ）、一束化ハンガー内のケーブル外径と一束化ハンガーの断面高さの合計をＬ（ｍ）とすると、一束化ハンガー内のケーブル外径の合計により、外径和は以下の２通りに分類される。
（Ａ）ケーブル類の外径和が一束化ハンガーの外径以下の場合（Ｄ≧Ｌ）、外径和はＬ（ｍ）となる。
（Ｂ）ケーブル類の外径和が一束化ハンガーの外径より大きい場合（Ｄ＜Ｌ）、外径和はＤ（ｍ）となる。
［付録３］
　弛度の計算式（数Ｃ３）の導出を説明する。
　温度及び荷重と弛度との関係式は次式で表される。次式は、架け渡されたケーブルについて周囲の温度及び単位長あたりの垂直荷重が変わった場合に成り立つ関係式であり、平坦地、傾斜地のいずれでも適用できる一般式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 なお、
Ｓ（ｍ）はポール間隔、
Ｌ（ｍ）はケーブルの架渉状態での長さ、
ｄ０（ｍ）は温度θ０℃、ケーブル１ｍ当たりの荷重（ｋＮ／ｍ）における弛度、
Ｔ０（ｋＮ）は温度θ０℃、ケーブル１ｍ当たりの荷重（ｋＮ／ｍ）における張力、
ｄ１（ｍ）は温度θ１℃、ケーブル１ｍ当たりの荷重（ｋＮ／ｍ）における弛度、
Ｔ１（ｋＮ）は温度θ１℃、ケーブル１ｍ当たりの荷重（ｋＮ／ｍ）における張力、
α（１／℃）は１℃当たりのケーブルの線膨張係数であり、１．１１１×１０－５、
ＥＡ（ｋＮ）はつり線又は支柱線の弾性係数、
Ｈ（ｍ）は１スパンの高低差、
θ０とθ１（℃）は温度、
Ｗ０とＷ１（ｋｇ／ｍ）はケーブル、つり線等の自重及び風圧を含むケーブル１ｍ当たりの荷重である。
　数Ａ３－１に数Ａ３－２を代入して整理すると、数Ｃ３が得られる。
［付録４］
　図１９は、ケーブルの形態を説明する図である。
　支持体はつり線又は支持線を意味する。支持体は、通信ケーブルの張力を受け持つものであり、通信ケーブルの形状によりつり線又は支持線に分かれる。通信ケーブルには、「自己支持形ケーブル」と「非自己支持形ケーブル」がある。図１９（Ａ）は自己支持形ケーブルの場合であり、支持体である指示線がケーブルおよびワイヤの張力を受け持つ。図１９（Ｂ）は非自己支持形ケーブルの場合であり、一束化工法等により、支持体であるつり線が非自己支持形ケーブルの張力を受け持つ。
１０：演算装置
１１：入力部
１２：座標取得部
１３：演算部

Claims (8)

  1. 　演算装置であって、
    　管理対象となる屋外構造物及び前記屋外構造物に架けられるケーブルの点群データが入力される入力部と、
    　前記点群データから前記ケーブルの最下点の座標（ｐ、ｑ、ｒ）と２つの前記屋外構造物に前記ケーブルが架けられる架渉点の座標（ａ，ｂ，ｃ）と座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する座標取得部と、
    　数Ｃ１で前記屋外構造物間の距離Ｓ（ｍ）と前記ケーブルの弛度ｄ０（ｍ）を計算すること、
    　データベースから得た前記ケーブルの単位長当たりの荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）、前記距離Ｓ及び前記弛度ｄ０を数Ｃ２に代入して前記屋外構造物にかかる前記ケーブルの張力Ｔ０（Ｎ）を計算すること、
    　前記張力Ｔ０（Ｎ）に前記架渉点の高さＨｉ（ｍ）を乗じて前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、並びに
    　前記モーメントを前記屋外構造物の１つの任意の高さＨ（ｍ）で割り、荷重Ｔ’（Ｎ）を算出することを行う演算部と、
    を備える演算装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  2. 　前記ケーブルが、１つ又は複数のケーブル類、前記屋外構造物の前記架渉点間に架けられる支持体、及び前記支持体に前記ケーブル類を架ける一束化ハンガーで構成されており、且つ前記点群データを取得するときに風がある場合、
    　前記演算部は、数Ｃ３から計算した張力Ｔ１（Ｎ）を前記張力Ｔ０（Ｎ）とすることを特徴とする請求項１に記載の演算装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     ただし、θ０（℃）は無風時の温度、θ１（℃）は有風時の温度、Ｅ（Ｎ／ｍ２）は前記支持体のヤング率、Ａ（ｍ２）は前記支持体の断面積、α（１／℃）は前記支持体の線膨張係数、Ｗ１（Ｎ／ｍ）＝√（Ｗ０ ２＋Ｗｃ ２）は有風時の単位長さ当たりのケーブル荷重、Ｗｃ（Ｎ／ｍ）は風起因で前記ケーブルに発生する単位長さ当たりの風圧荷重である。風圧荷重Ｗｃ（Ｎ／ｍ）は風圧荷重種別による係数Ｋ（Ｎ／ｍ２）、前記一束化ハンガーの外径Ｄ（ｍ）、前記一束化ハンガーが支える前記ケーブル類の外径と前記一束化ハンガーの断面高さの合計Ｌ（ｍ）を用いて数Ｃ４で計算する。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  3. 　前記ケーブルが複数ある場合、
    　前記演算部は、
    　前記ケーブル毎に、前記モーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、
    　前記ケーブル毎の前記モーメント（Ｎ・ｍ）をベクトル加算して合成モーメントを算出すること、並びに
    　前記合成モーメントを前記任意の高さＨ（ｍ）で割り、合成した荷重Ｔ’（Ｎ）を算出すること
    を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の演算装置。
  4. 　前記屋外構造物に重さＺ（Ｎ）の付属物が付随する場合、
    　前記演算部は、
    　前記重さＺ（Ｎ）に前記付属物が前記屋外構造物に取り付けられる架渉点と前記付属物の重心との水平距離Ｌ（ｍ）を乗じて前記付属物の前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、
    　前記ケーブルと前記付属物の前記モーメント（Ｎ・ｍ）をベクトル加算して合成モーメントを算出すること、並びに
    　前記合成モーメントを前記任意の高さＨ（ｍ）で割り、合成した荷重Ｔ’（Ｎ）を算出すること
    を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の演算装置。
  5. 　設備管理方法であって、
    　管理対象となる屋外構造物及び前記屋外構造物に架けられるケーブルの点群データを取得すること、
    　前記点群データから前記ケーブルの最下点の座標（ｐ、ｑ、ｒ）と２つの前記屋外構造物に前記ケーブルが架けられる架渉点の座標（ａ，ｂ，ｃ）と座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得すること、
    　数Ｃ１で前記屋外構造物間の距離Ｓ（ｍ）と前記ケーブルの弛度ｄ０（ｍ）を計算すること、
    　データベースから得た前記ケーブルの単位長当たりの荷重Ｗ０（Ｎ／ｍ）、前記距離Ｓ及び前記弛度ｄ０を数Ｃ２に代入して前記屋外構造物にかかる前記ケーブルの張力Ｔ０（Ｎ）を計算すること、
    　前記張力Ｔ０（Ｎ）に前記架渉点の高さＨｉ（ｍ）を乗じて前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、並びに
    　前記モーメントを前記屋外構造物の１つの任意の高さＨ（ｍ）で割り、荷重Ｔ’（Ｎ）を算出すること、
    を行う設備管理方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  6. 　前記ケーブルは、１つ又は複数のケーブル類、前記屋外構造物の前記架渉点間に架けられる支持体、及び前記支持体に前記ケーブル類を架ける一束化ハンガーで構成されており、
    　前記点群データを取得するときに風がある場合、数Ｃ３から計算した張力Ｔ１（Ｎ）を前記張力Ｔ０（Ｎ）とすることを特徴とする請求項５に記載の設備管理方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
     ただし、θ０（℃）は無風時の温度、θ１（℃）は有風時の温度、Ｅ（Ｎ／ｍ２）は前記支持体のヤング率、Ａ（ｍ２）は前記支持体の断面積、α（１／℃）は前記支持体の線膨張係数、Ｗ１（Ｎ／ｍ）＝√（Ｗ０ ２＋Ｗｃ ２）は有風時の単位長さ当たりのケーブル荷重、Ｗｃ（Ｎ／ｍ）は風起因で前記ケーブルに発生する単位長さ当たりの風圧荷重である。風圧荷重Ｗｃ（Ｎ／ｍ）は風圧荷重種別による係数Ｋ（Ｎ／ｍ２）、前記一束化ハンガーの外径Ｄ（ｍ）、前記一束化ハンガーが支える前記ケーブル類の外径と前記一束化ハンガーの断面高さの合計Ｌ（ｍ）を用いて数Ｃ４で計算する。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
  7. 　前記屋外構造物に重さＺ（Ｎ）の付属物が付随する場合、
    　前記重さＺ（Ｎ）に前記付属物が前記屋外構造物に取り付けられる架渉点と前記付属物の重心との水平距離Ｌ（ｍ）を乗じて前記付属物の前記架渉点におけるモーメント（Ｎ・ｍ）を計算すること、
    　前記ケーブルと前記付属物の前記モーメント（Ｎ・ｍ）をベクトル加算して合成モーメントを算出すること、並びに
    　前記合成モーメントを前記任意の高さＨ（ｍ）で割り、合成した荷重Ｔ’（Ｎ）を算出すること
    を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の設備管理方法。
  8. 　コンピュータを請求項１から４のいずれかの演算装置として機能させるプログラム。
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