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JP7533735B2 - Heavy simple overhead line monitoring system - Google Patents
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Description

本発明は、光ファイバ入りちょう架線、ヘビーシンプル架線、及びヘビーシンプル架線
の監視システムに関する。
The present invention relates to an optical fiber-reinforced messenger wire, a heavy simple overhead line, and a monitoring system for the heavy simple overhead line.

近年、新幹線の架線(架空電車線)系は、メンテナンスフリー化、速度向上などの目的で、ヘビーコンパウンド架線からヘビーシンプル架線への移行が進められている。ヘビーシンプル架線では、ヘビーコンパウンド架線で用いられていた補助ちょう架線を用いないため、トロリ線とちょう架線に掛かる張力が高く、強度負担が大きい。そのため、安全性を確保するため、警報線としての光ファイバが溝内に収容されたトロリ線(例えば、特許文献1参照)などを用いてトロリ線の状態を常時監視することが望ましい。 In recent years, the overhead electric train line (overhead train line) system of the Shinkansen has been shifting from heavy compound overhead lines to heavy simple overhead lines in order to achieve maintenance-free operation and increase speed. Heavy simple overhead lines do not use the auxiliary catenary wires used in heavy compound overhead lines, so the tension on the contact wires and catenary wires is high, resulting in a heavy burden on their strength. Therefore, to ensure safety, it is desirable to constantly monitor the condition of the contact wires using contact wires with optical fiber housed in a groove as an alarm line (see, for example, Patent Document 1).

特許第2738127号公報Patent No. 2738127

しかしながら、ヘビーコンパウンド架線をヘビーシンプル架線に変更すると、トロリ線だけでなく、ちょう架線も同様に強度負担が増す。ヘビーシンプル架線のちょう架線の公称断面積は200mm(断面積が200sq)であり、ヘビーコンパウンド架線のちょう架線の公称断面積である150mmよりも大きいが、それでも架線張力の高さから強度が不足する可能性がある。そして、その場合であっても、質量の増加や施工性の低下などの理由から、ちょう架線の公称断面積を200mmよりも大きくすることは好ましくない。そのため、架線の安全性を確保するため、トロリ線と同様にちょう架線の状態を常時監視することが好ましい。 However, when the heavy compound catenary is changed to the heavy simple catenary, the strength burden increases not only on the contact wire but also on the messenger wire. The nominal cross-sectional area of the messenger wire of the heavy simple catenary is 200 mm2 (cross-sectional area is 200 sq), which is larger than the nominal cross-sectional area of the messenger wire of the heavy compound catenary, 150 mm2, but the strength may still be insufficient due to the high catenary tension. Even in this case, it is not preferable to increase the nominal cross-sectional area of the messenger wire to more than 200 mm2 due to the increase in mass and the decrease in workability. Therefore, in order to ensure the safety of the catenary, it is preferable to constantly monitor the condition of the messenger wire in the same way as the contact wire.

したがって、本発明の目的は、トロリ線とちょう架線の状態を常時監視することのできるヘビーシンプル架線の監視システムを提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a heavy simple overhead line monitoring system that can constantly monitor the condition of the contact wire and the catenary.

本発明は、上記課題を解決することを目的として、中空管の内部に光ファイバ検知線が収容された光ファイバ収容管、及び前記光ファイバ収容管の周囲を囲むように撚り合わされた複数本の素線からなるちょう架線本体を備えた、光ファイバ入りちょう架線と、
第2の光ファイバ検知線を内部に収容する光ファイバ入りトロリ線とを有し、
前記光ファイバ入りちょう架線により、ハンガーを介して前記光ファイバ入りトロリ線を支持してなるヘビーシンプル架線と、
前記光ファイバ入りちょう架線に含まれる前記光ファイバ検知線及び前記光ファイバ入りトロリ線に含まれる第2の光ファイバ検知線に光学的に接続され、前記光ファイバ検知線及び前記第2の光ファイバ検知線の長手方向の温度分布を測定する光ファイバ温度分布測定装置と、を備えた、ヘビーシンプル架線の監視システムを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides an optical fiber-containing messenger wire, comprising: an optical fiber housing tube in which an optical fiber detection line is housed inside a hollow tube; and a messenger wire body made of a plurality of strands twisted together so as to surround the periphery of the optical fiber housing tube;
and an optical fiber contact wire that houses the second optical fiber detection wire therein,
a heavy simple overhead line in which the optical fiber-reinforced contact wire is supported by the optical fiber-reinforced messenger wire via a hanger;
The present invention provides a heavy simple overhead line monitoring system comprising: an optical fiber temperature distribution measuring device that is optically connected to the optical fiber detection line included in the optical fiber-reinforced messenger line and a second optical fiber detection line included in the optical fiber-reinforced trolley wire, and measures the longitudinal temperature distribution of the optical fiber detection line and the second optical fiber detection line.

本発明によれば、トロリ線とちょう架線の状態を常時監視することのできるヘビーシンプル架線の監視システムを提供することができる。 The present invention provides a heavy simple overhead contact line monitoring system that can constantly monitor the condition of the contact wire and the catenary.

図1は、本発明の実施の形態に係るヘビーシンプル架線の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a heavy simple overhead contact wire according to an embodiment of the present invention. 図2(a)は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ入りちょう架線の一例の径方向の断面図である。図2(b)は、光ファイバ入りちょう架線に含まれる光ファイバ収容管の一例の径方向の断面図である。Fig. 2(a) is a radial cross-sectional view of an example of an optical fiber-reinforced messenger wire according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2(b) is a radial cross-sectional view of an example of an optical fiber housing tube included in the optical fiber-reinforced messenger wire. 図3は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ入りトロリ線の径方向の断面図である。FIG. 3 is a radial cross-sectional view of an optical fiber trolley wire according to an embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態に係る架線監視システムの構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an overhead contact line monitoring system according to an embodiment of the present invention.

〔実施の形態〕
図1は、本発明の実施の形態に係るヘビーシンプル架線1の模式図である。ヘビーシンプル架線1は、鉄道車両に電力を供給するための光ファイバ入りトロリ線20と、ハンガー30により光ファイバ入りトロリ線20を吊り下げて支持する光ファイバ入りちょう架線10とを備える。
[Embodiment]
Fig. 1 is a schematic diagram of a heavy simple overhead contact line 1 according to an embodiment of the present invention. The heavy simple overhead contact line 1 includes an optical fiber-reinforced trolley wire 20 for supplying electric power to a railway vehicle, and an optical fiber-reinforced messenger wire 10 that supports the optical fiber-reinforced trolley wire 20 by suspending it with a hanger 30.

(光ファイバ入りちょう架線の構成)
図2(a)は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ入りちょう架線10の一例の径方向の断面図である。図2(b)は、光ファイバ入りちょう架線10に含まれる光ファイバ収容管12の一例の径方向の断面図である。
(Configuration of optical fiber-reinforced messenger wire)
Fig. 2(a) is a radial cross-sectional view of an example of an optical fiber-reinforced messenger wire 10 according to an embodiment of the present invention. Fig. 2(b) is a radial cross-sectional view of an example of an optical fiber housing tube 12 included in the optical fiber-reinforced messenger wire 10.

光ファイバ入りちょう架線10は、中空管121の内部(中空部)123に光ファイバ検知線122が収容された光ファイバ収容管12と、光ファイバ収容管12の周囲を囲むように撚り合わされた複数本の素線111からなるちょう架線本体11とを備える。 The optical fiber-containing messenger wire 10 comprises an optical fiber housing tube 12 in which an optical fiber detection wire 122 is housed inside (hollow portion) 123 of a hollow tube 121, and a messenger wire body 11 consisting of multiple strands 111 twisted together to surround the optical fiber housing tube 12.

光ファイバ入りちょう架線10は、その内部に含まれる光ファイバ検知線122の温度を測定することによって、その状態を常時監視することができる。このため、ちょう架線本体11と光ファイバ収容管12の公称断面積を従来のヘビーシンプル架線のちょう架線と同じ200mmとしても、ちょう架線の伸びや損傷による事故などを未然に防ぎやすくなる。ここで、ちょう架線本体11と光ファイバ収容管12の公称断面積は、素線111の径方向の断面積に素線111の本数を乗じて、そこに中空管121の径方向の断面積を加えたもの(計算断面積)の近似値であり、例えば、計算断面積が192~209mmの場合に公称断面積が200mmとなる。 The condition of the optical fiber-containing messenger wire 10 can be constantly monitored by measuring the temperature of the optical fiber detection wire 122 contained therein. Therefore, even if the nominal cross-sectional area of the messenger wire main body 11 and the optical fiber housing tube 12 is 200 mm2 , the same as that of the conventional heavy simple messenger wire, it is easy to prevent accidents caused by stretching or damage of the messenger wire. Here, the nominal cross-sectional area of the messenger wire main body 11 and the optical fiber housing tube 12 is an approximation of the cross-sectional area of the strand 111 in the radial direction multiplied by the number of strands 111 and then added to the cross-sectional area of the hollow tube 121 in the radial direction (calculated cross-sectional area). For example, when the calculated cross-sectional area is 192 to 209 mm2 , the nominal cross-sectional area is 200 mm2 .

ちょう架線本体11を構成する素線111は、通常、図2(a)の例に示されるように、同心撚りで多層に撚り合わされる。この場合、ちょう架線10は、中心の1本の光ファイバ収容管12と、その光ファイバ収容管12の周囲に複数本の素線111を同心円状に撚り合わせてなる多層構造のちょう架線本体11を有する。素線111の撚り方向は、右撚り、左撚りのいずれでもよい。また、ちょう架線本体11は、右撚りの層と左撚りの層とを交互に多段配置させた異方向撚りで構成されていることが好ましい。 The strands 111 constituting the messenger line body 11 are usually twisted together in multiple layers by concentric twisting, as shown in the example of FIG. 2(a). In this case, the messenger line 10 has a single optical fiber housing tube 12 in the center, and the messenger line body 11 has a multi-layer structure in which multiple strands 111 are twisted together concentrically around the optical fiber housing tube 12. The strands 111 may be twisted either right-handed or left-handed. It is also preferable that the messenger line body 11 be twisted in a different direction, with right-handed and left-handed layers alternately arranged in multiple stages.

ちょう架線本体11を構成する素線111は、例えば、銅や銅合金からなり、“JIS C 3101 電気用硬銅線”の規格を満たす引張強さ(素線強度)などの特性を有する。例えば、直径が2.6mmのときは引張強さが434MPa以上、直径が2.7mmのときは引張強さが433MPa以上、直径が2.8mmのときは引張強さが432MPa以上、直径が3.2mmのときは引張強さが427MPa以上、直径が3.5mmのときは引張強さが424MPa以上、直径が3.7mmのときは引張強さが422MPa以上、である。 The wires 111 constituting the messenger line body 11 are made of, for example, copper or a copper alloy, and have properties such as tensile strength (strength of wire) that meet the standard of "JIS C 3101 Hard copper wire for electrical use." For example, the tensile strength is 434 MPa or more when the diameter is 2.6 mm, 433 MPa or more when the diameter is 2.7 mm, 432 MPa or more when the diameter is 2.8 mm, 427 MPa or more when the diameter is 3.2 mm, 424 MPa or more when the diameter is 3.5 mm, and 422 MPa or more when the diameter is 3.7 mm.

また、ちょう架線本体11を構成する素線111の本数は、ちょう架線本体11と光ファイバ収容管12の公称断面積が200mmになるように、素線111と中空管121の径方向の断面積に応じて設定される。例えば、素線111の直径が3.2~3.7mm、中空管121の外径と厚さがそれぞれ3.2~3.7mmと1.0~1.1mmの場合は、図2(a)の例に示されるように、18本の素線111を用いる(素線111と中空管121の合計本数を19本とする)ことにより、ちょう架線本体11と光ファイバ収容管12の公称断面積が200mmになる。 Furthermore, the number of strands 111 constituting the messenger line body 11 is set according to the radial cross-sectional areas of the strands 111 and hollow tube 121 so that the nominal cross-sectional area of the messenger line body 11 and the optical fiber housing tube 12 is 200 mm2. For example, if the diameter of the strands 111 is 3.2 to 3.7 mm and the outer diameter and thickness of the hollow tube 121 are 3.2 to 3.7 mm and 1.0 to 1.1 mm, respectively, the nominal cross-sectional area of the messenger line body 11 and the optical fiber housing tube 12 will be 200 mm2 by using 18 strands 111 (the total number of strands 111 and hollow tubes 121 is 19) as shown in the example of FIG.

また、例えば、素線111の直径が2.6mm以上2.8mm以下、中空管121の外径が2.6mm以上2.8mm以下の場合は、36本の素線111を用いる(素線111と中空管121の合計本数を37本とする)ことにより、ちょう架線本体11と光ファイバ収容管12の公称断面積が200mmになる。 Also, for example, when the diameter of the strand 111 is 2.6 mm or more and 2.8 mm or less and the outer diameter of the hollow tube 121 is 2.6 mm or more and 2.8 mm or less, by using 36 strands 111 (the total number of strands 111 and hollow tubes 121 is 37), the nominal cross-sectional area of the messenger line body 11 and the optical fiber housing tube 12 becomes 200 mm2.

素線111は、所定の径の荒引線を引抜加工で伸線することにより形成されるため、直径が小さいほど強度が向上する。例えば、素線111の直径を3.7mmから2.6mmに変更することにより、強度を約3%以上向上させることができる。このため、直径が3.2~3.7mm(引張強さが422MPa以上)の素線111を18本用いる場合よりも、直径が2.6~2.8mm(引張強さが432MPa以上)の素線111を36本用いる場合の方が、ちょう架線本体11の引張荷重(引張試験において試料が耐えうる最大の荷重)が大きくなる。 Since the wire 111 is formed by drawing a rough wire of a specified diameter, the smaller the diameter, the greater the strength. For example, by changing the diameter of the wire 111 from 3.7 mm to 2.6 mm, the strength can be improved by approximately 3% or more. Therefore, the tensile load of the messenger wire body 11 (the maximum load that the sample can withstand in a tensile test) is greater when 36 wires 111 with a diameter of 2.6 to 2.8 mm (tensile strength of 432 MPa or more) are used than when 18 wires 111 with a diameter of 3.2 to 3.7 mm (tensile strength of 422 MPa or more) are used.

以下の表1に、光ファイバ入りちょう架線10の構成と特性の例(例1~3)を示す。表1に示される光ファイバ入りちょう架線10の構成及び特性は、いずれも“JIS C 3105 硬銅より線”の規格を満たす。表1における「素線径」は素線111及び光ファイバ収容管12の直径であり、「素線数」は素線111の本数に光ファイバ収容管12の本数である1を加えた数であり、「引張荷重」、「外径」、「電気抵抗」、「質量」はそれぞれ光ファイバ入りちょう架線10の引張荷重、外径、電気抵抗、質量である。 Table 1 below shows examples (examples 1 to 3) of the configuration and characteristics of the optical fiber-reinforced messenger wire 10. The configuration and characteristics of the optical fiber-reinforced messenger wire 10 shown in Table 1 all meet the standard of "JIS C 3105 Hard-hardened copper stranded wire." In Table 1, "strand diameter" refers to the diameter of the strands 111 and the optical fiber housing tube 12, "number of strands" refers to the number of strands 111 plus 1, which is the number of optical fiber housing tubes 12, and "tensile load," "outer diameter," "electrical resistance," and "mass" refer to the tensile load, outer diameter, electrical resistance, and mass of the optical fiber-reinforced messenger wire 10, respectively.

Figure 0007533735000001
Figure 0007533735000001

ファイバ収容管12の中空管121は、例えば、銅や銅合金からなる。また、中空管121の内部123に収容される光ファイバ検知線122としては、例えば、通常のシングルモードの光ファイバを用いることができる。光ファイバ検知線122の直径は、例えば、0.9~1.1mmである。 The hollow tube 121 of the fiber housing tube 12 is made of, for example, copper or a copper alloy. The optical fiber detection line 122 housed inside 123 of the hollow tube 121 can be, for example, a normal single-mode optical fiber. The diameter of the optical fiber detection line 122 is, for example, 0.9 to 1.1 mm.

光ファイバ収容管12における光ファイバ検知線122の充填率は、50%以上、70%以下であることが好ましい。ここで、光ファイバ収容管12における光ファイバ検知線122の充填率は、中空管121の内部123の径方向の断面積に対する光ファイバ検知線122の径方向の断面積の比の値に等しい。 The filling rate of the optical fiber detection line 122 in the optical fiber housing tube 12 is preferably 50% or more and 70% or less. Here, the filling rate of the optical fiber detection line 122 in the optical fiber housing tube 12 is equal to the ratio of the radial cross-sectional area of the optical fiber detection line 122 to the radial cross-sectional area of the interior 123 of the hollow tube 121.

光ファイバ検知線122の充填率を70%以下とすることにより、光ファイバ収容管12の局部曲げが生じた箇所での光ファイバ検知線122の曲がり度合いを抑え、光ファイバ検知線122の伝送損失を抑えることができる。 By setting the filling rate of the optical fiber detection line 122 to 70% or less, the degree of bending of the optical fiber detection line 122 at the point where local bending occurs in the optical fiber housing tube 12 can be reduced, and the transmission loss of the optical fiber detection line 122 can be reduced.

また、光ファイバ検知線122の充填率を50%以上とすることにより、列車振動により中空管121の内部123を光ファイバ検知線122が移動することを抑制できる。なお、光ファイバ検知線122の充填率が50%に満たない場合は、中空管121の内部123にジェリーなどの充填剤を充填することにより、列車振動により中空管121の内部123を光ファイバ検知線122が移動することを抑制できる。 In addition, by setting the filling rate of the optical fiber detection line 122 to 50% or more, it is possible to prevent the optical fiber detection line 122 from moving inside the hollow tube 123 due to train vibrations. If the filling rate of the optical fiber detection line 122 is less than 50%, it is possible to prevent the optical fiber detection line 122 from moving inside the hollow tube 123 due to train vibrations by filling the inside 123 of the hollow tube 121 with a filler such as jelly.

中空管121の厚さは、中空管121の周囲に素線111を撚り合わせる際の撚り荷重に耐えられる強度を有するように設定される。例えば、ちょう架線本体11が18本の素線111からなり、素線111が、3.2~3.7mmの直径を有する場合、中空管121が1.0mm以上の厚さを有する銅管又は銅合金管であれば、中空管121が周囲に素線111を撚り合わせる際の撚り荷重に耐えられる。 The thickness of the hollow tube 121 is set so that it has a strength capable of withstanding the twisting load when the wires 111 are twisted around the hollow tube 121. For example, if the messenger line body 11 is made of 18 wires 111 and the wires 111 have a diameter of 3.2 to 3.7 mm, and the hollow tube 121 is a copper or copper alloy tube with a thickness of 1.0 mm or more, the hollow tube 121 can withstand the twisting load when the wires 111 are twisted around it.

中空管121の外径は、中空管121を撚線の中心線とするため、素線111の直径と等しいことが好ましい。 The outer diameter of the hollow tube 121 is preferably equal to the diameter of the strand 111, since the hollow tube 121 serves as the center line of the stranded wire.

以下の表2に、光ファイバ収容管12の構成と特性の3つの例(例1~3)と光ファイバ検知線122の伝送損失が大きい例である比較例を示す。表2における「外径」、「内径」、「厚さ」はそれぞれ中空管121の外径、内径、厚さであり、「光ファイバ径」は光ファイバ検知線122の直径であり、「充填率」は光ファイバ検知線122の充填率であり、「ジェリー」は中空管121の内部123に充填される充填剤としてのジェリーの有無であり、「伝送損失」は素線111が直径3.7mmの18本の銅線である場合の光ファイバ検知線122の伝送損失である。 Table 2 below shows three examples (examples 1 to 3) of the configuration and characteristics of the optical fiber housing tube 12, and a comparative example in which the transmission loss of the optical fiber detection line 122 is large. In Table 2, "outer diameter," "inner diameter," and "thickness" are the outer diameter, inner diameter, and thickness of the hollow tube 121, respectively, "optical fiber diameter" is the diameter of the optical fiber detection line 122, "filling rate" is the filling rate of the optical fiber detection line 122, "jelly" is the presence or absence of jelly as a filler filled inside 123 of hollow tube 121, and "transmission loss" is the transmission loss of the optical fiber detection line 122 when the strands 111 are 18 copper wires with a diameter of 3.7 mm.

Figure 0007533735000002
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表2の例1~3においては、中空管121の厚さが1.0mm以上であり、光ファイバ検知線122の充填率が70%以下であるために、光ファイバ検知線122の伝送損失が0.5dB/km以下と低く抑えられている。一方で、比較例においては、中空管121の厚さが1.0mmに満たないために光ファイバ検知線122の伝送損失が大きくなっている。 In Examples 1 to 3 in Table 2, the thickness of the hollow tube 121 is 1.0 mm or more, and the filling rate of the optical fiber detection line 122 is 70% or less, so the transmission loss of the optical fiber detection line 122 is kept low at 0.5 dB/km or less. On the other hand, in the comparative example, the thickness of the hollow tube 121 is less than 1.0 mm, so the transmission loss of the optical fiber detection line 122 is large.

(光ファイバ入りトロリ線の構成)
図3は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ入りトロリ線20の径方向の断面図である。光ファイバ入りトロリ線20は、トロリ線本体21と、トロリ線本体21の内部に長手方向に沿って設けられた孔214に収容された光ファイバ検知線22を有する。光ファイバ入りトロリ線20は、その内部に含まれる光ファイバ検知線22の温度を測定することによって、その状態を常時監視することができる。
(Configuration of optical fiber contact wire)
3 is a radial cross-sectional view of the optical fiber-containing trolley wire 20 according to the embodiment of the present invention. The optical fiber-containing trolley wire 20 has a trolley wire body 21 and an optical fiber detection wire 22 housed in a hole 214 provided along the longitudinal direction inside the trolley wire body 21. The condition of the optical fiber-containing trolley wire 20 can be constantly monitored by measuring the temperature of the optical fiber detection wire 22 contained therein.

トロリ線本体21は、例えば、JRS(日本国有鉄道規格)、JISE2101、EN50149に規定されたみぞ付硬銅トロリ線に該当する異形丸形のトロリ線であり、上部の小弧面211、下部の大弧面212、両側部の小弧面211と大弧面212の間のV字状のイヤー溝213とを有する。トロリ線本体21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21の公称断面積は、例えば、150mm、又は170mmである。 The trolley wire body 21 is a deformed round trolley wire corresponding to a grooved hard copper trolley wire specified in, for example, JRS (Japan National Railways Standards), JIS E2101, and EN50149, and has a small arc surface 211 at the top, a large arc surface 212 at the bottom, and V-shaped ear grooves 213 between the small arc surfaces 211 and the large arc surfaces 212 on both sides. The trolley wire body 21 is mainly composed of a copper alloy, for example, a Cu-Sn-In based alloy or a Cu-Sn based alloy. The nominal cross-sectional area of the trolley wire body 21 is, for example, 150 mm 2 or 170 mm 2 .

孔214は、トロリ線本体21の上下方向の中間点よりも下側(大弧面212側)に設けられていることが好ましい。これは、パンタグラフと接触するトロリ線本体21の底部の温度変化を検知し易くして、トロリ線本体21の底部の氷や霜の付着を予測し易くするためである。 The hole 214 is preferably provided below the vertical midpoint of the trolley wire body 21 (towards the large arc surface 212). This is to make it easier to detect temperature changes at the bottom of the trolley wire body 21 that comes into contact with the pantograph, and to make it easier to predict the formation of ice or frost at the bottom of the trolley wire body 21.

図3に示される例では、2つの孔214がトロリ線本体21に含まれている。この場合、2つの孔214に収容される光ファイバ検知線22は、光ファイバ入りトロリ線20の光ファイバ温度分布測定装置40と反対側の端部で光接続され、光学的に連続した1本の光ファイバとなって折り返されて、光ファイバ入りトロリ線20を往復して貫通する。 In the example shown in FIG. 3, two holes 214 are included in the trolley wire body 21. In this case, the optical fiber sensing lines 22 housed in the two holes 214 are optically connected at the end of the optical fiber-containing trolley wire 20 opposite the optical fiber temperature distribution measuring device 40, and are folded back to form a single optical fiber that is optically continuous and passes back and forth through the optical fiber-containing trolley wire 20.

光ファイバ検知線22が孔214を1つだけ有する、すなわち、光ファイバ検知線22が光ファイバ入りトロリ線20を一方向にだけ貫通する構成であっても、光ファイバ検知線22の温度を測定して光ファイバ入りトロリ線20の状態を監視することは可能であるが、往復して貫通する構成には、次のような利点がある。まず、光ファイバ入りトロリ線20上の各位置において、温度の測定値が2つ得られるため、温度測定の精度を向上させることができる。また、トロリ線本体21の摩耗などにより光ファイバ検知線22の一部が断線した場合でも、温度測定を続行することができるため、光ファイバ検知線22の修復や交換までの間に温度が測定できない時間帯が生じることがない。 Even if the optical fiber detection wire 22 has only one hole 214, i.e., the optical fiber detection wire 22 penetrates the optical fiber-containing trolley wire 20 in only one direction, it is possible to measure the temperature of the optical fiber detection wire 22 and monitor the condition of the optical fiber-containing trolley wire 20. However, a reciprocating penetrating configuration has the following advantages. First, two temperature measurements can be obtained at each position on the optical fiber-containing trolley wire 20, improving the accuracy of temperature measurement. In addition, even if part of the optical fiber detection wire 22 is broken due to wear of the trolley wire body 21, the temperature measurement can be continued, so there is no time period during which the temperature cannot be measured until the optical fiber detection wire 22 is repaired or replaced.

(架線監視システムの構成)
図4は、本発明の実施の形態に係る架線監視システム100の構成を示す模式図である。架線監視システム100は、ヘビーシンプル架線1の光ファイバ入りちょう架線10及び光ファイバ入りトロリ線20の状態を監視するシステムであり、光ファイバ検知線122を内部に収容する光ファイバ入りちょう架線10と、光ファイバ検知線22を内部に収容する光ファイバ入りトロリ線20と、光ファイバ検知線122及び光ファイバ検知線22に光学的に接続され、光ファイバ検知線122及び光ファイバ検知線22の長手方向の温度分布を測定する光ファイバ温度分布測定装置と、を備える。なお、図4では、ヘビーシンプル架線1の光ファイバ検知線122と光ファイバ検知線22以外の構成の図示を省略している。
(Configuration of the overhead line monitoring system)
Fig. 4 is a schematic diagram showing the configuration of an overhead line monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention. The overhead line monitoring system 100 is a system for monitoring the state of the optical fiber-containing messenger wire 10 and the optical fiber-containing trolley wire 20 of the heavy simple overhead line 1, and includes the optical fiber-containing messenger wire 10 that houses an optical fiber detection wire 122 therein, the optical fiber-containing trolley wire 20 that houses an optical fiber detection wire 22 therein, and an optical fiber temperature distribution measuring device that is optically connected to the optical fiber detection wire 122 and the optical fiber detection wire 22 and measures the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber detection wire 122 and the optical fiber detection wire 22. Note that Fig. 4 omits the illustration of the configuration other than the optical fiber detection wire 122 and the optical fiber detection wire 22 of the heavy simple overhead line 1.

架線監視システム100において、光ファイバ入りちょう架線10に含まれる光ファイバ検知線122は、その端部において、光貫通がいし52と光スイッチ51とを介して光ファイバ温度分布測定装置40に光学的に接続される。また、光ファイバ入りトロリ線20に含まれる光ファイバ検知線22は、その端部において、光貫通がいし53と光スイッチ51とを介して光ファイバ温度分布測定装置40に光学的に接続される。 In the overhead line monitoring system 100, the optical fiber detection line 122 included in the optical fiber-reinforced messenger line 10 is optically connected at its end to the optical fiber temperature distribution measurement device 40 via the optical fiber-reinforced insulator 52 and the optical switch 51. Also, the optical fiber detection line 22 included in the optical fiber-reinforced trolley wire 20 is optically connected at its end to the optical fiber temperature distribution measurement device 40 via the optical fiber-reinforced insulator 53 and the optical switch 51.

架線監視システム100の光ファイバ温度分布測定装置40及び光スイッチ51は、例えば、変電所内に設置される。 The optical fiber temperature distribution measuring device 40 and the optical switch 51 of the overhead line monitoring system 100 are installed, for example, in a substation.

一般に、架線には、低温期においてトロリ線への着氷霜によりトロリ線やパンタグラフが損傷したり、高温期やダイヤ乱れ時においてトロリ線やちょう架線の温度が上昇して伸びが生じ、張力調整装置により調整しきれないほどトロリ線やちょう架線の張力が低下して列車の運行に支障をきたしたりといった問題が生じ得る。架線監視システム100を用いてトロリ線とちょう架線の温度を測定することにより、トロリ線への着氷霜や、トロリ線やちょう架線の張力の低下などの予兆を検知し、対応することができる。 In general, problems can occur with overhead lines, such as damage to the trolley wires and pantographs due to frost on the trolley wires during low temperature periods, and the temperature of the trolley wires and messenger wires rises during high temperature periods or when the schedule is disrupted, causing them to stretch, resulting in a decrease in the tension of the trolley wires and messenger wires that cannot be fully adjusted by the tension adjustment device, causing disruptions to train operations. By measuring the temperature of the trolley wires and messenger wires using the overhead line monitoring system 100, it is possible to detect and respond to signs of frost on the trolley wires and a decrease in tension in the trolley wires and messenger wires.

また、光ファイバ検知線122、22と光ファイバ温度分布測定装置40による温度測定は、光を利用して実施されるため、電気的な影響を受けず、列車の走行中などのき電時間帯であっても実施することができる。このため、光ファイバ入りちょう架線10及び光ファイバ入りトロリ線20の状態を常時監視することができる。 In addition, since the temperature measurement by the optical fiber detection lines 122, 22 and the optical fiber temperature distribution measurement device 40 is performed using light, it is not affected by electricity and can be performed even during power feeding hours, such as when the train is running. Therefore, the condition of the optical fiber-reinforced catenary wire 10 and the optical fiber-reinforced trolley wire 20 can be constantly monitored.

光ファイバ温度分布測定装置40は、光ファイバ検知線122、22にパルス光を送り、光ファイバ検知線122、22内で生じる後方散乱光を利用して光ファイバ検知線122、22の温度分布を測定する。光スイッチ51により光ファイバ温度分布測定装置40の接続先を光ファイバ検知線122と光ファイバ検知線22の間で切り替えることにより、1台の光ファイバ温度分布測定装置40で光ファイバ検知線122と光ファイバ検知線22の両方の温度分布を測定することができる。光ファイバ温度分布測定装置40の構成及び動作の具体例については後述する。 The optical fiber temperature distribution measurement device 40 sends pulsed light to the optical fiber detection lines 122, 22, and measures the temperature distribution of the optical fiber detection lines 122, 22 using the backscattered light generated in the optical fiber detection lines 122, 22. By switching the connection of the optical fiber temperature distribution measurement device 40 between the optical fiber detection line 122 and the optical fiber detection line 22 using the optical switch 51, it is possible to measure the temperature distribution of both the optical fiber detection line 122 and the optical fiber detection line 22 with a single optical fiber temperature distribution measurement device 40. A specific example of the configuration and operation of the optical fiber temperature distribution measurement device 40 will be described later.

光ファイバ温度分布測定装置40と光スイッチ51は、光ファイバ54を介して光学的に接続されている。また、光スイッチ51と光貫通がいし52は、光ファイバ55を介して光学的に接続され、光スイッチ51と光貫通がいし53は、光ファイバ56を介して光学的に接続されている。 The optical fiber temperature distribution measurement device 40 and the optical switch 51 are optically connected via an optical fiber 54. The optical switch 51 and the optical through insulator 52 are optically connected via an optical fiber 55, and the optical switch 51 and the optical through insulator 53 are optically connected via an optical fiber 56.

光貫通がいし52は、架線された光ファイバ入りちょう架線10のちょう架線本体11や中空管121などから、光ファイバ検知線122を、電気的に切り離した状態で地上に引き下ろし、光スイッチ51から延びる光ファイバ55に接続するための器具である。また、光貫通がいし53は、架線された光ファイバ入りトロリ線20のトロリ線本体21などから、光ファイバ検知線22を、電気的に切り離した状態で地上に引き下ろし、光スイッチ51から延びる光ファイバ56に接続するための器具である。 The optical insulator 52 is a device for pulling the optical fiber detection line 122 down to the ground in an electrically disconnected state from the catenary line body 11 or hollow tube 121 of the catenary line 10 with optical fiber, and connecting it to the optical fiber 55 extending from the optical switch 51. The optical insulator 53 is a device for pulling the optical fiber detection line 22 down to the ground in an electrically disconnected state from the catenary line body 21 of the catenary line 20 with optical fiber, and connecting it to the optical fiber 56 extending from the optical switch 51.

図3に示されるように、2つの孔214がトロリ線本体21に含まれ、光ファイバ検知線22が光ファイバ入りトロリ線20を往復して貫通する場合には、図4に示されるように、光ファイバ検知線22の往路側と復路側の両方の端部が光スイッチ51に光学的に接続されていることが好ましい。これによって、光ファイバ検知線22の一部が断線した場合に、光ファイバ温度分布測定装置40から発せられるパルス光を光ファイバ検知線22の往路側と復路側の断線していない方から進入させるように光スイッチ51を切り換えることにより、光ファイバ入りトロリ線20の全体の温度測定を続行することができる。 As shown in FIG. 3, when two holes 214 are included in the trolley wire body 21 and the optical fiber detection line 22 passes back and forth through the optical fiber-containing trolley wire 20, it is preferable that both the forward and return ends of the optical fiber detection line 22 are optically connected to the optical switch 51 as shown in FIG. 4. In this way, when a part of the optical fiber detection line 22 is broken, the optical switch 51 is switched so that the pulsed light emitted from the optical fiber temperature distribution measurement device 40 enters from the unbroken forward and return ends of the optical fiber detection line 22, thereby making it possible to continue measuring the temperature of the entire optical fiber-containing trolley wire 20.

架線監視システム100は、異なる複数のヘビーシンプル架線1、例えば、異なる線路に用いられる複数のヘビーシンプル架線1の温度を測定することもできる。この場合、各々のヘビーシンプル架線1に含まれる光ファイバ検知線122、22が、それぞれ光スイッチ51に光学的に接続される。そして、光スイッチ51により、光ファイバ温度分布測定装置40と接続される複数の光ファイバ検知線122、22を切り替えることにより、温度測定対象とするヘビーシンプル架線1を切り替えることができる。 The overhead line monitoring system 100 can also measure the temperature of multiple different heavy simple overhead lines 1, for example, multiple heavy simple overhead lines 1 used on different tracks. In this case, the optical fiber detection lines 122, 22 included in each heavy simple overhead line 1 are optically connected to an optical switch 51. The optical switch 51 can then be used to switch between the multiple optical fiber detection lines 122, 22 connected to the optical fiber temperature distribution measuring device 40, thereby switching the heavy simple overhead line 1 to be subjected to temperature measurement.

また、図4には、光ファイバ温度分布測定装置40の基本構成と動作の一例がブロック図で示されている。光ファイバ温度分布測定装置40において、光源41が光分波器42の入射端に接続され、光分波器42の入出射端には光ファイバ54が接続され、光分波器42の一方の出射端には光電変換器(以下O/E変換器という)43aが接続され、光分波器42の他方の出射端にはO/E変換器43bが接続されている。 Figure 4 shows an example of the basic configuration and operation of the optical fiber temperature distribution measurement device 40 in a block diagram. In the optical fiber temperature distribution measurement device 40, a light source 41 is connected to the input end of an optical splitter 42, an optical fiber 54 is connected to the input/output end of the optical splitter 42, an opto-electrical converter (hereinafter referred to as an O/E converter) 43a is connected to one output end of the optical splitter 42, and an O/E converter 43b is connected to the other output end of the optical splitter 42.

O/E変換器43aの出力端子にはアンプ44a及びA/D変換器45aを介して演算制御部46が接続され、O/E変換器43bの出力端子にはアンプ44b及びA/D変換器45bを介して演算制御部46が接続されている。また、演算制御部46は、パルス発生部47を介して光源41に接続されている。 The output terminal of the O/E converter 43a is connected to the calculation control unit 46 via an amplifier 44a and an A/D converter 45a, and the output terminal of the O/E converter 43b is connected to the calculation control unit 46 via an amplifier 44b and an A/D converter 45b. The calculation control unit 46 is also connected to the light source 41 via a pulse generating unit 47.

光源41としては、例えば、レーザダイオードが用いられ、パルス発生部47を介して入力される演算制御部46からのタイミング信号に対応したパルス光を出射する。光分波器42は、その入射端から光源41から出射されたパルス光を取り込み、その入出射端から光スイッチ51及び光貫通がいし52、53を介して光ファイバ検知線122、22にパルス光を出射する。また、光分波器42は、光ファイバ検知線122、22内を伝播するパルス光の後方ラマン散乱光をその入出射端から取り込み、ストークス光とアンチストークス光に波長分離する。 For example, a laser diode is used as the light source 41, which emits pulsed light corresponding to a timing signal from the calculation control unit 46 input via the pulse generating unit 47. The optical splitter 42 takes in the pulsed light emitted from the light source 41 from its input end, and emits the pulsed light from its input/output end to the optical fiber detection lines 122, 22 via the optical switch 51 and the optical through insulators 52, 53. The optical splitter 42 also takes in the backward Raman scattered light of the pulsed light propagating through the optical fiber detection lines 122, 22 from its input/output end, and separates it by wavelength into Stokes light and anti-Stokes light.

O/E変換器43a、43bとしては、例えば、フォトダイオードが用いられ、O/E変換器43aには光分波器42の一方の出射端から出射されたストークス光が入射し、O/E変換器43bには光分波器42の他方の出射端から出射されたアンチストークス光が入射し、それぞれ入射光に対応する電気信号を出力する。 For example, photodiodes are used as the O/E converters 43a and 43b. Stokes light emitted from one output end of the optical splitter 42 is incident on the O/E converter 43a, and anti-Stokes light emitted from the other output end of the optical splitter 42 is incident on the O/E converter 43b, which each output an electrical signal corresponding to the incident light.

アンプ44aとアンプ44bは、それぞれO/E変換器43aとO/E変換器43bから出力された電気信号を増幅する。A/D変換器45aとA/D変換器45bは、それぞれアンプ44aとアンプ44bから出力された信号をディジタル信号に変換する。 Amplifiers 44a and 44b amplify the electrical signals output from O/E converters 43a and 43b, respectively. A/D converters 45a and 45b convert the signals output from amplifiers 44a and 44b, respectively, into digital signals.

演算制御部46は、A/D変換器45a、45bから出力されたディジタル信号に基づいて後方散乱光の2成分、すなわち、ストークス光とアンチストークス光の強度比から温度を演算し、その時系列に基づいて光ファイバ検知線122、22の長さ方向に沿った温度分布を表示手段(図示せず)に表示する。なお、演算制御部46にはあらかじめ、強度比と温度の関係がテーブルや式の形で記憶されている。また、地理上の位置ごとの光ファイバ検知線122、22の温度を取得するため、光ファイバ検知線122、22上の位置と地理上の位置との関係がテーブルや式の形で演算制御部46に記憶されていてもよい。
また、演算制御部46は、光源41にタイミング信号を送り、光源41から出射される光パルスのタイミングを制御する。
The calculation control unit 46 calculates temperature from the intensity ratio of two components of the backscattered light, i.e., the Stokes light and the anti-Stokes light, based on the digital signals output from the A/D converters 45a, 45b, and displays the temperature distribution along the length direction of the optical fiber detection lines 122, 22 on a display means (not shown) based on the time series. The calculation control unit 46 stores the relationship between the intensity ratio and the temperature in the form of a table or an equation in advance. In addition, in order to obtain the temperature of the optical fiber detection lines 122, 22 for each geographical position, the relationship between the positions on the optical fiber detection lines 122, 22 and the geographical positions may be stored in the calculation control unit 46 in the form of a table or an equation.
The arithmetic and control unit 46 also sends a timing signal to the light source 41 to control the timing of the light pulse emitted from the light source 41 .

次に、温度分布測定の原理を説明する。ストークス光およびアンチストークス光の信号強度を光源41における発光タイミングを基準にした時間の関数として表すと、光ファイバ検知線122、22中の光速が既知であるので、光源41を基準にして光ファイバ検知線122、22に沿った距離の関数に置き換えることができる。すなわち、光ファイバ検知線122、22の位置と発生したストークス光及びアンチストークス光の強度の関係を得ることができる。一方、アンチストークス光強度Iとストークス光強度Iはいずれも光ファイバ検知線122、22の温度に依存し、さらに、両光の強度比I/Iも光ファイバ検知線122、22の温度に依存する。したがって、光ファイバ検知線122、22の位置と強度比I/Iの関係から、光ファイバ検知線122、22の温度分布を知ることができる。 Next, the principle of temperature distribution measurement will be described. When the signal intensity of the Stokes light and the anti-Stokes light is expressed as a function of time based on the light emission timing in the light source 41, since the speed of light in the optical fiber detection lines 122, 22 is known, it can be replaced with a function of distance along the optical fiber detection lines 122, 22 based on the light source 41. That is, the relationship between the position of the optical fiber detection lines 122, 22 and the intensity of the generated Stokes light and anti-Stokes light can be obtained. Meanwhile, both the anti-Stokes light intensity I 1 and the Stokes light intensity I 2 depend on the temperature of the optical fiber detection lines 122, 22, and further, the intensity ratio I 1 /I 2 of both lights also depends on the temperature of the optical fiber detection lines 122, 22. Therefore, the temperature distribution of the optical fiber detection lines 122, 22 can be known from the relationship between the position of the optical fiber detection lines 122, 22 and the intensity ratio I 1 /I 2 .

(架線監視システムの動作例)
以下に、架線監視システム100の動作例について説明する。第1の例では、架線監視システム100が光ファイバ入りちょう架線10に収容された光ファイバ検知線122と光ファイバ入りトロリ線20に収容された光ファイバ検知線22の温度分布の監視を続ける中で、光ファイバ検知線122と光ファイバ検知線22の少なくとも一方の任意の点における温度が90℃以上(以下、第1の条件と呼ぶ)となった場合に、ヘビーシンプル架線1が高温状態にあると判定する。
(Example of operation of the overhead line monitoring system)
The following describes examples of the operation of the overhead line monitoring system 100. In a first example, while the overhead line monitoring system 100 continues to monitor the temperature distribution of the optical fiber detection wire 122 housed in the optical fiber-reinforced messenger wire 10 and the optical fiber detection wire 22 housed in the optical fiber-reinforced trolley wire 20, if the temperature at any point of at least one of the optical fiber detection wire 122 and the optical fiber detection wire 22 becomes 90° C. or higher (hereinafter referred to as the first condition), it is determined that the heavy simple overhead line 1 is in a high temperature state.

上記の第1の条件を満たすのは、典型的には、気温が高く、かつ列車が過密状態にあり、そのためにヘビーシンプル架線1が高温状態にある場合である。このため、第1の条件が満たされたことにより、ヘビーシンプル架線1が高温状態にあると架線監視システム100が判定した場合には、その判定に基づき、列車の間引き運転を行うなどの対策を実施することができる。 The first condition above is typically met when the air temperature is high and trains are overcrowded, causing the heavy simple overhead line 1 to be in a high temperature state. Therefore, when the overhead line monitoring system 100 determines that the heavy simple overhead line 1 is in a high temperature state because the first condition is met, measures such as thinning out train operations can be implemented based on that determination.

第2の例では、架線監視システム100が光ファイバ入りちょう架線10に収容された光ファイバ検知線122と光ファイバ入りトロリ線20に収容された光ファイバ検知線22の温度分布の監視を続ける中で、光ファイバ検知線122と光ファイバ検知線22の両方の任意の点における温度が0℃以下(以下、第2の条件と呼ぶ)となった場合に、ヘビーシンプル架線1が低温状態にあると判定する。 In the second example, while the overhead line monitoring system 100 continues to monitor the temperature distribution of the optical fiber detection line 122 housed in the optical fiber-reinforced messenger line 10 and the optical fiber detection line 22 housed in the optical fiber-reinforced trolley wire 20, if the temperature at any point on both the optical fiber detection line 122 and the optical fiber detection line 22 becomes 0°C or lower (hereinafter referred to as the second condition), it determines that the heavy simple overhead line 1 is in a low temperature state.

上記の第2の条件を満たすのは、典型的には、気温が低い、湿度が高い、風速が低い、などの条件下で光ファイバ入りちょう架線10や光ファイバ入りトロリ線20に霜が付着し、そのためにヘビーシンプル架線1が低温状態にある場合である。このため、第2の条件が満たされたことにより、ヘビーシンプル架線1が低温状態にあると架線監視システム100が判定した場合には、その判定に基づき、霜取り車を運行させるなどの対策を実施することができる。 The second condition above is typically met when frost forms on the optical fiber-reinforced messenger wire 10 or the optical fiber-reinforced trolley wire 20 under conditions such as low temperature, high humidity, and low wind speed, causing the heavy simple overhead line 1 to be in a low temperature state. Therefore, when the overhead line monitoring system 100 determines that the heavy simple overhead line 1 is in a low temperature state because the second condition is met, measures such as operating a defrosting vehicle can be implemented based on that determination.

第3の例では、架線監視システム100が光ファイバ入りちょう架線10に収容された光ファイバ検知線122と光ファイバ入りトロリ線20に収容された光ファイバ検知線22の温度分布の監視を続ける中で、光ファイバ検知線122と光ファイバ検知線22の両方の任意の点における温度が連続して3分間以上100℃以上(以下、第3の条件と呼ぶ)となった場合に、ヘビーシンプル架線1が局部加熱状態にあると判定する。 In the third example, while the overhead line monitoring system 100 continues to monitor the temperature distribution of the optical fiber detection line 122 housed in the optical fiber-reinforced messenger line 10 and the optical fiber detection line 22 housed in the optical fiber-reinforced trolley wire 20, if the temperature at any point on both the optical fiber detection line 122 and the optical fiber detection line 22 is 100°C or higher for more than three consecutive minutes (hereinafter referred to as the third condition), it is determined that the heavy simple overhead line 1 is in a locally heated state.

上記の第3の条件を満たすのは、例えば、故障などによって列車がエアセクションで停車することにより、2つの架線がパンタグラフで短絡し、そのためにヘビーシンプル架線1が局部加熱状態にある場合である。このため、第3の条件が満たされたことにより、ヘビーシンプル架線1が局部加熱状態にあると架線監視システム100が判定した場合には、その判定に基づき、ヘビーシンプル架線1への通電を遮断するなどの対策を実施することができる。 The third condition above is met, for example, when a train stops at an air section due to a malfunction or the like, causing two overhead lines to be short-circuited by the pantograph, causing the heavy simple overhead line 1 to be in a locally heated state. Therefore, when the overhead line monitoring system 100 determines that the heavy simple overhead line 1 is in a locally heated state because the third condition is met, measures such as cutting off the power supply to the heavy simple overhead line 1 can be implemented based on that determination.

上記第1~3の条件が満たされた場合などにおける、架線監視システム100によるヘビーシンプル架線1の状態の判定は、具体的には、例えば、光ファイバ温度分布測定装置40に接続された架線状態判定装置60が、光ファイバ温度分布測定装置40により取得された光ファイバ検知線122、22の温度分布のデータに基づいて行う。架線状態判定装置60には、例えば、PC(Personal Computer)を用いることができ、例えば、図4に示されるように、光ファイバ温度分布測定装置40の演算制御部46から光ファイバ検知線122、22の温度分布のデータを受信して判定を行う。また、この判定の結果は、例えば、架線状態判定装置60に含まれるモニターなどの表示手段に表示される。 When the above first to third conditions are satisfied, the overhead line monitoring system 100 determines the state of the heavy simple overhead line 1, specifically, for example, by an overhead line state determination device 60 connected to the optical fiber temperature distribution measurement device 40, based on the temperature distribution data of the optical fiber detection lines 122, 22 acquired by the optical fiber temperature distribution measurement device 40. The overhead line state determination device 60 can be, for example, a PC (Personal Computer), and, for example, as shown in FIG. 4, receives temperature distribution data of the optical fiber detection lines 122, 22 from the calculation control unit 46 of the optical fiber temperature distribution measurement device 40 and makes a determination. The result of this determination is displayed, for example, on a display means such as a monitor included in the overhead line state determination device 60.

(実施の形態の効果)
上記実施の形態によれば、光ファイバ入りちょう架線10と光ファイバ入りトロリ線20に含まれる光ファイバ検知線122、22の温度を測定することにより、光ファイバ入りちょう架線10と光ファイバ入りトロリ線20の状態を常時監視することができる。これにより、トロリ線への着氷霜やトロリ線やちょう架線の張力の低下などの予兆を精度よく検知することができ、トロリ線の状態のみを監視するよりも、架線に生じる問題をより確実に回避することができる。そのため、本発明の実施の形態に係る光ファイバ入りちょう架線、ヘビーシンプル架線、及びヘビーシンプル架線の監視システムは、例えば、新幹線のヘビーシンプル架線に好適に用いることができる。
(Effects of the embodiment)
According to the above embodiment, the conditions of the optical fiber-reinforced catenary wire 10 and the optical fiber-reinforced catenary wire 20 can be constantly monitored by measuring the temperatures of the optical fiber detection wires 122, 22 included in the optical fiber-reinforced catenary wire 10 and the optical fiber-reinforced catenary wire 20. This makes it possible to accurately detect signs of icing and frost on the catenary wire and a decrease in tension of the catenary wire and the catenary wire, and to more reliably avoid problems occurring in the catenary wire than by monitoring only the condition of the catenary wire. Therefore, the monitoring system for the optical fiber-reinforced catenary wire, the heavy simple catenary wire, and the heavy simple catenary wire according to the embodiment of the present invention can be suitably used for, for example, the heavy simple catenary wire of a Shinkansen train.

(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of the embodiment)
Next, the technical ideas grasped from the above-described embodiment will be described by using the reference numerals and the like in the embodiment. However, the reference numerals and the like in the following description do not limit the components in the claims to the members and the like specifically shown in the embodiment.

[1]中空管(121)の内部(123)に光ファイバ検知線(122)が収容された光ファイバ収容管(12)と、光ファイバ収容管(12)の周囲を囲むように撚り合わされた複数本の素線(111)からなるちょう架線本体(11)と、を備えた、光ファイバ入りちょう架線(10)。 [1] An optical fiber-containing messenger line (10) comprising an optical fiber housing tube (12) in which an optical fiber detection line (122) is housed inside (123) of a hollow tube (121), and a messenger line body (11) consisting of multiple strands (111) twisted together to surround the optical fiber housing tube (12).

[2]ちょう架線本体(11)が18本の素線(111)からなり、素線(111)が、3.2~3.7mmの直径を有する銅線又は銅合金線であり、中空管(121)が、1mm以上の厚さを有する銅管又は銅合金管であり、光ファイバ収容管(12)とちょう架線本体(11)の公称断面積が200mmである、上記[1]に記載の光ファイバ入りちょう架線(10)。 [2] The optical fiber-reinforced messenger wire (10) according to the above [1], wherein the messenger wire body (11) is made of 18 strands (111), the strands (111) being copper wires or copper alloy wires having a diameter of 3.2 to 3.7 mm, the hollow tube (121) being a copper tube or copper alloy tube having a thickness of 1 mm or more, and the nominal cross-sectional area of the optical fiber housing tube (12) and the messenger wire body (11) is 200 mm2.

[3]ちょう架線本体(11)が36本の素線(111)からなり、素線(111)が、2.6~2.8mmの直径と432MPa以上の引張強さを有し、光ファイバ収容管(12)とちょう架線本体(11)の公称断面積が200mmである、上記[1]に記載の光ファイバ入りちょう架線(10)。 [3] The optical fiber-reinforced messenger wire (10) according to the above [1], wherein the messenger wire body (11) is made of 36 strands (111), each strand (111) having a diameter of 2.6 to 2.8 mm and a tensile strength of 432 MPa or more, and the nominal cross-sectional area of the optical fiber housing tube (12) and the messenger wire body (11) is 200 mm2 .

[4]光ファイバ収容管(12)における光ファイバ検知線(122)の充填率が50%以上、70%以下である、上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の光ファイバ入りちょう架線(10)。 [4] An optical fiber-reinforced messenger wire (10) described in any one of [1] to [3] above, in which the filling rate of the optical fiber detection wire (122) in the optical fiber housing tube (12) is 50% or more and 70% or less.

[5]光ファイバ収容管(12)における光ファイバ検知線(122)の充填率が50未満であり、中空管(121)の内部(123)に充填剤が充填された、上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の光ファイバ入りちょう架線(10)。 [5] An optical fiber-reinforced messenger wire (10) according to any one of [1] to [3] above, in which the filling rate of the optical fiber detection wire (122) in the optical fiber housing tube (12) is less than 50, and the inside (123) of the hollow tube (121) is filled with a filler.

[6]第2の光ファイバ検知線(22)を内部に収容する光ファイバ入りトロリ線(20)と、光ファイバ入りトロリ線(20)をハンガー(30)を介して支持する、上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の光ファイバ入りちょう架線(10)と、を備えた、ヘビーシンプル架線(1)。 [6] A heavy simple overhead line (1) comprising an optical fiber-containing trolley wire (20) that houses a second optical fiber detection line (22) therein, and an optical fiber-containing messenger wire (10) described in any one of [1] to [5] above, which supports the optical fiber-containing trolley wire (20) via a hanger (30).

[7]第2の光ファイバ検知線(22)を内部に収容する光ファイバ入りトロリ線(20)と、光ファイバ入りトロリ線(20)をハンガー(30)を介して支持する、上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の光ファイバ入りちょう架線(10)とを備えたヘビーシンプル架線(1)と、光ファイバ入りちょう架線(10)に含まれる光ファイバ検知線(122)及び光ファイバ入りトロリ線(20)に含まれる第2の光ファイバ検知線(22)に光学的に接続され、光ファイバ検知線(122)及び第2の光ファイバ検知線(22)の長手方向の温度分布を測定する光ファイバ温度分布測定装置(40)と、を備えた、ヘビーシンプル架線の監視システム(100)。 [7] A heavy simple overhead line monitoring system (100) including an optical fiber-containing catenary wire (20) that houses a second optical fiber detection wire (22) inside, an optical fiber-containing messenger wire (10) described in any one of [1] to [5] above that supports the optical fiber-containing catenary wire (20) via a hanger (30), and an optical fiber temperature distribution measuring device (40) that is optically connected to the optical fiber detection wire (122) included in the optical fiber-containing catenary wire (10) and the second optical fiber detection wire (22) included in the optical fiber-containing catenary wire (20) and measures the temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber detection wire (122) and the second optical fiber detection wire (22).

[8]光ファイバ検知線(122)と第2の光ファイバ検知線(22)の少なくとも一方の任意の点における温度が90℃以上となった場合に、ヘビーシンプル架線(1)が高温状態にあると判定する、上記[7]に記載のヘビーシンプル架線の監視システム(100)。 [8] A heavy simple overhead line monitoring system (100) described in [7] above, which determines that the heavy simple overhead line (1) is in a high temperature state when the temperature at any point of at least one of the optical fiber detection line (122) and the second optical fiber detection line (22) is 90°C or higher.

[9]光ファイバ検知線(122)と第2の光ファイバ検知線(22)の両方の任意の点における温度が0℃以下となった場合に、ヘビーシンプル架線(1)が低温状態にあると判定する、上記[7]又は[8]に記載のヘビーシンプル架線の監視システム(100)。 [9] A heavy simple overhead line monitoring system (100) described in [7] or [8] above, which determines that the heavy simple overhead line (1) is in a low temperature state when the temperature at any point of both the optical fiber detection line (122) and the second optical fiber detection line (22) is below 0°C.

[10]光ファイバ検知線(122)と第2の光ファイバ検知線(22)の両方の任意の点における温度が連続して3分間以上100℃以上となった場合に、ヘビーシンプル架線(1)が局部加熱状態にあると判定する、上記[7]~[9]のいずれか1項に記載のヘビーシンプル架線の監視システム(100)。 [10] A heavy simple overhead line monitoring system (100) described in any one of [7] to [9] above, which determines that the heavy simple overhead line (1) is in a localized heating state when the temperature at any point of both the optical fiber detection line (122) and the second optical fiber detection line (22) is 100°C or higher for more than three consecutive minutes.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、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 embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the invention.

また、上記に記載した実施の形態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。 Furthermore, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.

1 ヘビーシンプル架線
10 光ファイバ入りちょう架線
11 ちょう架線本体
111 素線
12 光ファイバ収容管
121 中空管
122 光ファイバ検知線
123 内部
20 光ファイバ入りトロリ線
21 トロリ線本体
22 光ファイバ検知線
30 ハンガー
40 光ファイバ温度分布測定装置
60 架線状態判定装置
100 架線監視システム

REFERENCE SIGNS LIST 1 Heavy simple overhead line 10 Messenger line with optical fiber 11 Messenger line body 111 Wire 12 Optical fiber housing tube 121 Hollow tube 122 Optical fiber detection wire 123 Inside 20 Trolley wire with optical fiber 21 Trolley wire body 22 Optical fiber detection wire 30 Hanger 40 Optical fiber temperature distribution measuring device 60 Overhead line state determination device 100 Overhead line monitoring system

Claims (4)

中空管の内部に光ファイバ検知線が収容された光ファイバ収容管、及び前記光ファイバ収容管の周囲を囲むように撚り合わされた複数本の素線からなるちょう架線本体を備えた、光ファイバ入りちょう架線と、
第2の光ファイバ検知線を内部に収容する光ファイバ入りトロリ線とを有し、
前記光ファイバ入りちょう架線により、ハンガーを介して前記光ファイバ入りトロリ線を支持してなるヘビーシンプル架線と、
前記光ファイバ入りちょう架線に含まれる前記光ファイバ検知線及び前記光ファイバ入りトロリ線に含まれる第2の光ファイバ検知線に光学的に接続され、前記光ファイバ検知線及び前記第2の光ファイバ検知線の長手方向の温度分布を測定する光ファイバ温度分布測定装置と、
を備えた、ヘビーシンプル架線の監視システム。
an optical fiber-containing messenger wire including an optical fiber housing tube in which an optical fiber detection line is housed inside a hollow tube, and a messenger wire body made of a plurality of strands twisted together so as to surround the periphery of the optical fiber housing tube;
and an optical fiber contact wire that houses the second optical fiber detection wire therein,
a heavy simple overhead line in which the optical fiber-reinforced contact wire is supported by the optical fiber-reinforced messenger wire via a hanger;
an optical fiber temperature distribution measurement device that is optically connected to the optical fiber detection line included in the optical fiber-containing messenger wire and the second optical fiber detection line included in the optical fiber-containing trolley wire, and measures temperature distribution in a longitudinal direction of the optical fiber detection line and the second optical fiber detection line;
A heavy and simple overhead line monitoring system equipped with
前記光ファイバ検知線と前記第2の光ファイバ検知線の少なくとも一方の任意の点における温度が90℃以上となった場合に、前記ヘビーシンプル架線が高温状態にあると判定する、
請求項1に記載のヘビーシンプル架線の監視システム。
When the temperature at any point of at least one of the optical fiber detection line and the second optical fiber detection line is 90° C. or higher, it is determined that the heavy simple overhead line is in a high temperature state.
A monitoring system for heavy simple overhead lines as claimed in claim 1.
前記光ファイバ検知線と前記第2の光ファイバ検知線の両方の任意の点における温度が0℃以下となった場合に、前記ヘビーシンプル架線が低温状態にあると判定する、
請求項1に記載のヘビーシンプル架線の監視システム。
When the temperature at any point of both the optical fiber detection line and the second optical fiber detection line is equal to or lower than 0° C., it is determined that the heavy simple overhead line is in a low temperature state.
A heavy simple overhead line monitoring system according to claim 1.
前記光ファイバ検知線と前記第2の光ファイバ検知線の両方の任意の点における温度が連続して3分間以上100℃以上となった場合に、前記ヘビーシンプル架線が局部加熱状態にあると判定する、
請求項1に記載のヘビーシンプル架線の監視システム。




When the temperature at any point of both the optical fiber detection line and the second optical fiber detection line is 100° C. or higher for three or more consecutive minutes, it is determined that the heavy simple overhead line is in a localized heating state.
A monitoring system for heavy simple overhead lines as claimed in claim 1.




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