JP2003232013A - 光ファイバーを用いた落石検知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】落石の発生及びその位置を長い区間にわたって
監視するのみならず、落石防護柵が大変形・破壊に至る
までその変形状況を監視する。 【構成】本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知シ
ステム１は、落石防護柵２と、該落石防護柵の設置方向
に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとして
の光ファイバーケーブル３とから概ね構成してあり、光
ファイバーケーブル３は、落石防護棚２の支柱４ごとに
固定してある。光ファイバーケーブル３は、支柱４，４
間の三箇所にてリング状に巻いて検知部６を構成してあ
り、落石防護柵２の面外変形に伴って検知部６のリング
径が収縮自在となるよう、垂れ下がり防止部材としての
ワイヤー７を介して落石防護柵２に取り付けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として崖と道路
あるいは線路との間に設けられた落石防護柵に適用され
る光ファイバーを用いた落石検知システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバは、光学ガラスで形成された
コアと呼ばれる芯材の外側にクラッドと呼ばれる被覆材
が配置された二重構造であって、コアの方がクラッドに
くらべて光の屈折率が高いため、一端から入射された光
が屈折率の低いクラッドとの界面で全反射しながら、コ
ア内を伝送していく性質を有しており、かかる性質を利
用して、医療機器や照明のみならず、情報伝達のための
通信ケーブルとして広く利用されている。

【０００３】ここで、光ファイバの周囲に振動が生じた
り軸ひずみが生じたりすると、光の伝搬位相に変化が生
じることが知られており、かかる位相変化を例えば光フ
ァイバリング干渉計を用いて検出すれば、上述した振動
を検知する振動センサあるいはひずみセンサとして用い
ることができる。

【０００４】そして、このような光ファイバリング干渉
計を用いた振動センサーは、崖と道路あるいは線路との
間に設けられた落石防護柵に落石が衝突したことを検知
するためのセンサーとしても使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな落石防護柵に光ファイバーを適用する場合、光ファ
イバーは落石防護柵の構築方向に沿って直線状に張設さ
れるため、落石によって落石防護柵が面外変形すると、
かかる光ファイバーはそれに作用する引張力によって容
易に破断してしまい、その後の計測は不可能となるとい
う問題を生じていた。

【０００６】また、仮に破断しないとしても、光ファイ
バリング干渉計では、落石があったかどうかを検知する
ことはできても、その性質上、落石発生位置を特定する
ことはできないという問題も生じていた。

【０００７】このように、光ファイバーを用いた落石検
知は未だ実用化には至っていない。

【０００８】それに対し、電線を張設しその通電遮断に
よって落石を検知する方法や加速度センサーを取り付け
その振動検知で落石を発見する方法あるいはひずみゲー
ジでひずみの変化を検出して落石を発見する方法も使用
されてはいるが、電線による方法では落石発生位置を特
定することは原理的に不可能であり、加速度センサーや
ひずみゲージによる方法で道路や線路に沿った長い区間
にわたって落石を監視することは経済的に非現実的とな
る。

【０００９】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、落石の発生及びその位置を長い区間にわたっ
て監視するのみならず、落石防護柵が大変形・破壊に至
るまでその変形状況を監視することが可能な光ファイバ
ーを用いた落石検知システムを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る光ファイバーを用いた落石検知システ
ムは請求項１に記載したように、落石防護柵と、該落石
防護柵の設置方向に沿ってその非落石側に配置された光
ファイバーとから構成し、前記光ファイバーを所定箇所
ごとにリング状に巻いて検知部とするとともに、前記光
ファイバーを該検知部のリング径が前記落石防護柵の面
外変形に伴って収縮自在となるように所定の垂れ下がり
防止部材を介して前記落石防護柵に取り付けたものであ
る。

【００１１】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記落石防護柵の支柱に光ファイ
バー固定部材を取り付けて該光ファイバー固定部材と前
記支柱との間に前記光ファイバーを挟持するとともに、
前記光ファイバー固定部材のうち、前記落石防護柵に対
向する面を湾曲状に形成したものである。

【００１２】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記垂れ下がり防止部材を、前記
落石防護柵の面外変形が吸収されるようにかつ所定の引
張力が導入されるように該落石防護柵の非落石側に張設
されたワイヤーで構成し、該ワイヤーに取り付けられた
検知部吊持部材に前記検知部を吊持したものである。

【００１３】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記検知部吊持部材のうち、前記
検知部が当接する部分を湾曲状に形成したものである。

【００１４】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記ワイヤーの両端を前記落石防
護柵に固定するとともに該ワイヤーの任意箇所に所定の
伸縮バネを介在させ、該伸縮バネをその変形能力で前記
面外変形を吸収するとともにその引寄せ力で前記ワイヤ
ーに引張力を導入することができるように構成したもの
である。

【００１５】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記ワイヤーの一端を前記落石防
護柵に固定するとともに該ワイヤーをプーリー等の巻回
手段に巻回し、その他端に錘を取り付けて該錘の自重を
該ワイヤーに作用させるように構成したものである。

【００１６】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記垂れ下がり防止部材を中空状
のスライダーで構成するとともに、前記検知部を構成す
る前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置及びリ
ング形成終了位置の近傍を前記スライダー内に挿通し、
前記スライダーを該スライダー内における光ファイバー
相互の摩擦力及び該光ファイバーと前記スライダー内面
との摩擦力で前記光ファイバーに引張力を導入し該光フ
ァイバーの垂れ下がりを防止するように構成したもので
ある。

【００１７】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記垂れ下がり防止部材を伸縮バ
ネで構成するとともに、該伸縮バネの各端を前記検知部
を構成する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位
置近傍とリング形成終了位置近傍の直線状部分にそれぞ
れ固定し、前記伸縮バネをその引寄せ力で前記光ファイ
バーの垂れ下がりを防止するように構成したものであ
る。

【００１８】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記垂れ下がり防止部材を螺旋状
バネで構成し、該螺旋状バネを前記検知部の内部に配置
して該検知部の内面に当接させたものである。

【００１９】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記光ファイバーを一芯の光ファ
イバーケーブルとし、該一芯の光ファイバーケーブルの
終端側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルの基端
側及び終端側を光ファイバリング干渉計のカプラーに光
接続するとともに基端側又は終端側にＯＴＤＲを前記光
ファイバリング干渉計のカプラーと切替自在に光接続し
たものである。

【００２０】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記光ファイバーを二芯の光ファ
イバーケーブルとし、該二芯の光ファイバーケーブルの
終端側においては二芯間を遅延素子で光接続しておき、
基端側を光ファイバリング干渉計のカプラー及びＯＴＤ
Ｒに切替自在に光接続したものである。

【００２１】また、本発明に係る光ファイバーを用いた
落石検知システムは、前記光ファイバーを二芯の光ファ
イバーケーブルとし、その終端側を基端側に戻し、該光
ファイバーケーブルのうち、一方の素線の基端側と終端
側に光ファイバリング干渉計のカプラーを光接続すると
ともに、他方の素線の基端側又は終端側にＯＴＤＲを光
接続したものである。

【００２２】本発明に係る光ファイバーを用いた落石検
知システムにおいては、落石防護柵の設置方向に沿って
その非落石側に光ファイバーを配置してあるが、かかる
光ファイバーについては、これを所定箇所ごとにリング
状に巻いて検知部とするとともに、該検知部のリング径
が落石防護柵の面外変形に伴って収縮自在となるように
所定の垂れ下がり防止部材を介して落石防護柵に取り付
けてある。

【００２３】このようにすると、落石防護柵が落石で面
外方向に変形したとき、その変形に追従するように検知
部が収縮してそのリング径が小さくなるが、かかるリン
グ径が所定の限度を越えると、検知部での伝送損失が大
きくなり、後方散乱光、例えばレイリー散乱光は入射側
にて大きく減衰する。

【００２４】そのため、光ファイバーの基端側から光を
入射させ、その後方散乱光を計測し、該後方散乱光が大
きく減衰していることが観察されれば、落石防護柵が面
外変形を生じていることを検知することができる。

【００２５】ちなみに、入射した光パルスと後方散乱光
が検知された時間差を距離に換算することによって、伝
送損失が大きくなった位置、すなわち、落石防護柵が面
外変形を生じている位置を特定することができる。

【００２６】なお、落石防護柵が落石で面外方向に変形
しても、光ファイバーは、検知部のリング径が収縮する
ことによって該面外変形を吸収するため、従来のよう
に、落石防護柵の面外変形によって光ファイバーに引張
力が作用し破断に至るといった懸念はなくなる。

【００２７】また、光ファイバーの基端側から入射した
光と戻ってきた光との干渉状態の変化を常時観察するこ
とにより、落石防護柵に変形があったかどうかを把握す
ることもできる。

【００２８】落石防護柵は、落石を防止するために設け
られたものである限り、防護の対象は必ずしも道路や線
路とは限らず、重要施設を取り囲むように設置されたも
の等も包含される。

【００２９】光ファイバーは、いわゆる素線と呼ばれる
ものをはじめ、補強ワイヤが素線とともに埋設されてな
る光ファイバーケーブルも本発明で言う光ファイバーに
含まれるものとする。また、補強ワイヤが埋設されてい
るかどうかに関わらず、素線が複数埋設された光ファイ
バーケーブル、例えば二芯タイプのものも本発明の光フ
ァイバーに含まれるものとする。

【００３０】ちなみに、上述した後方散乱光を計測する
場合には、一芯の光ファイバーケーブルで足りるし、か
つ終端側を基端側に戻す必要もない。一方、光の干渉を
計測する場合には、終端側を基端側に戻す必要があり、
これらと光ファイバケーブルの種類とを考慮すれば、さ
まざまな組み合わせ形態が考えられる。

【００３１】すなわち、まず後方散乱光を計測すれば足
りる場合、上述したように一芯の光ファイバーケーブル
で足りるし、かつ終端側を基端側に戻す必要もない。

【００３２】次に、後方散乱光の計測に加えて光の干渉
も計測する場合、さらにいくつかの方法が考えられる。

【００３３】例えば、まず第１に、一芯の光ファイバー
ケーブルを上述したように落石防護柵に取り付けるとと
もに、その終端側を基端側に戻し、該光ファイバーケー
ブルの基端側及び終端側を光ファイバリング干渉計のカ
プラーに光接続するとともにＯＴＤＲ（Optical Time D
omain Reflectmeter）を光ファイバーケーブルの基端側
又は終端側に光ファイバリング干渉計のカプラーと切替
自在に光接続する構成が考えられる。終端側を基端側に
戻す方法は任意であり、例えば地面内に埋設して戻すよ
うにすればよい。

【００３４】かかる構成においては、一芯の光ファイバ
ーケーブルの基端側と終端側にそれぞれ光を入射すると
ともに、終端側と基端側から戻ってきた光を光ファイバ
リング干渉計で光の干渉状況を常時監視し、振動が検知
されたならば、光ファイバーケーブルの接続をＯＴＤＲ
に切り替え、後方散乱光を計測するようにすればよい。

【００３５】第２に、二芯の光ファイバーケーブルを上
述したように落石防護柵に取り付け、該光ファイバーケ
ーブルの終端側においては二芯間を遅延素子で光接続し
ておき、基端側を光ファイバリング干渉計のカプラー及
びＯＴＤＲに切替自在に光接続する構成が考えられる。
かかる構成では、終端側を基端側に戻す必要はない。

【００３６】かかる構成においては、光ファイバーケー
ブルの各素線の基端側にそれぞれ光を入射するととも
に、他方の素線からそれぞれ戻ってきた光を光ファイバ
リング干渉計で光の干渉状況を常時監視し、振動が検知
されたならば、二芯の光ファイバーケーブルのうち、い
ずれかの素線の基端側をＯＴＤＲに切替接続し、後方散
乱光を計測するようにすればよい。

【００３７】第３に、二芯の光ファイバーケーブルを上
述したように落石防護柵に取り付けるとともに、その終
端側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルのうち、
一方の素線の基端側と終端側に光ファイバリング干渉計
のカプラーを光接続するとともに、他方の素線の基端側
又は終端側にＯＴＤＲを光接続する構成が考えられる。
基端側への戻りルートは任意であり、例えば地面内に埋
設して戻すようにすればよい。

【００３８】かかる構成においては、光ファイバーケー
ブルの一方の素線の基端側と終端側にそれぞれ光を入射
するとともに、終端側と基端側から戻ってきた光を光フ
ァイバリング干渉計で光の干渉状況を常時監視するとと
もに、他方の素線の基端側又は終端側に接続されたＯＴ
ＤＲで後方散乱光を計測するようにすればよい。

【００３９】光ファイバーをリング状に巻いてなる検知
部は、落石防護柵の面外変形量が監視すべき値になった
ことを検知できるように構成しておけばよい。具体的に
は、落石防護柵の面外変形に伴い、上述したように検知
部のリング径も収縮するが、そのリング径が光ファイバ
ーのマイクロベンド損失が増大する曲率半径に対応する
ように最初のリング径を設定しておけばよい。このと
き、必要に応じて、光ファイバーのスパン長（落石防護
柵に固定されている間隔）等を適宜考慮する。なお、収
縮時のリング径が小さすぎると、光ファイバーが曲げ破
損を生じるおそれがあるので、リング径を設定するにあ
たってはこの点も考慮するのが望ましい。

【００４０】光ファイバーをリング状に巻いて検知部と
する構成としてはさまざまな態様が考えられ、具体的に
は、１スパン内に一つのリングが形成されるように配置
する、１スパン内に複数のリングが所定のピッチで形成
されるように配置するなどの態様が考えられる。

【００４１】ここで、光ファイバーをリング状に巻くと
は、１スパン内の連続的な光ファイバーのいずれかの箇
所に少なくとも一つのリング状に巻かれた箇所があれば
足りることを意味するものであり、落石防護柵による面
外変形が検知部のみによって吸収される限り、検知部を
除く部分については、必ずしも直線状である必要はな
い。例えば、検知部を除く部分を湾曲管内に納めること
によって、その垂れ下がりを防止する構造であってもか
まわない。かかる構成においては、落石防護柵が面外変
形したとき、光ファイバーはその面外変形に追従するよ
うに湾曲管内を抜け出し、その抜け出しは、検知部の収
縮という形で吸収される。

【００４２】ここで、リング状に巻かれた検知部の位置
や光ファイバーのスパン長を決定する固定位置を落石防
護柵のどの箇所に位置決めするかは任意であるが、例え
ば、前記落石防護柵の支柱に光ファイバー固定部材を取
り付けて該光ファイバー固定部材と前記支柱との間に前
記光ファイバーを挟持するとともに、前記光ファイバー
固定部材のうち、前記落石防護柵に対向する面を湾曲状
に形成することが考えられる。

【００４３】かかる構成においては、光ファイバーは、
落石防護柵の面外変形に伴って光ファイバー固定部材の
湾曲面に当接しながら非落石側に押し出されることとな
り、固定位置での曲げ破損を未然に回避することが可能
となる。

【００４４】垂れ下がり防止部材は、自重によって光フ
ァイバーが垂れ下がり、その結果、リング状に巻かれた
検知部のリング径が保持されずに変化してしまうといっ
た事態を防止できるものである限り、その構造や形状は
任意である。

【００４５】例えば、かかる垂れ下がり防止部材を、前
記落石防護柵の面外変形が吸収されるようにかつ所定の
引張力が導入されるように該落石防護柵の非落石側に張
設されたワイヤーで構成し、該ワイヤーに取り付けられ
た検知部吊持部材に前記検知部を吊持した構成が考えら
れる。

【００４６】かかる構成においては、ワイヤーは、落石
防護柵の面外変形に伴って、その変形を吸収しつつ該落
石防護柵に所定の引張力で張設される。そして、光ファ
イバーの検知部は、このように所定の引張力で張設され
たワイヤーに検知部吊持部材を介して吊持されるため、
落石防護柵が面外変形したときでも、光ファイバーは、
下方にたるむことなく、検知部のリング径が収縮するこ
とで落石防護柵の面外変形を吸収する。

【００４７】ここで、前記検知部吊持部材のうち、前記
検知部が当接する部分を湾曲状に形成した場合には、光
ファイバーは、落石防護柵の面外変形に伴って検知部吊
持部材の湾曲面を滑るように収縮するため、吊持位置で
の光ファイバーの曲げ破損を未然に回避することが可能
となる。

【００４８】垂れ下がり防止部材を前記落石防護柵の面
外変形が吸収されるようにかつ所定の引張力が導入され
るように構成するには、例えば、前記ワイヤーの両端を
前記落石防護柵に固定するとともに該ワイヤーの任意箇
所に所定の伸縮バネを介在させ、該伸縮バネをその変形
能力で前記面外変形を吸収するとともにその引寄せ力で
前記ワイヤーに引張力を導入することができるように構
成することが考えられる。

【００４９】また、前記ワイヤーの一端を前記落石防護
柵に固定するとともに該ワイヤーをプーリー等の巻回手
段に巻回し、その他端に錘を取り付けて該錘の自重を該
ワイヤーに作用させるように構成してもよい。

【００５０】垂れ下がり防止部材は他にもさまざまな態
様が考えられる。

【００５１】例えば、前記垂れ下がり防止部材を中空状
のスライダーで構成するとともに、前記検知部を構成す
る前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置及びリ
ング形成終了位置の近傍を前記スライダー内に挿通し、
前記スライダーを該スライダー内における光ファイバー
相互の摩擦力及び該光ファイバーと前記スライダー内面
との摩擦力で前記光ファイバーに引張力を導入し該光フ
ァイバーの垂れ下がりを防止するように構成することが
考えられる。

【００５２】かかる構成においては、落石防護柵の面外
変形に伴い、光ファイバーは、光ファイバー同士及びス
ライダー内面からの摩擦力に抵抗するようにして該スラ
イダーから引き出される。そのため、光ファイバーは、
落石防護柵が面外変形してもたるむことなく、検知部の
リング径が小さくなるという形でその面外変形を吸収す
る。

【００５３】なお、かかる構成の場合、光ファイバー自
体に引張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが
埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適して
いる。

【００５４】また、前記垂れ下がり防止部材を伸縮バネ
で構成するとともに、該伸縮バネの各端を前記検知部を
構成する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置
近傍とリング形成終了位置近傍の直線状部分にそれぞれ
固定し、前記伸縮バネをその引寄せ力で前記光ファイバ
ーの垂れ下がりを防止するように構成することが考えら
れる。

【００５５】かかる構成においては、落石防護柵の面外
変形に伴い、検知部の両側に延びる光ファイバーは、伸
縮バネに抵抗しながら互いに離間するとともに、その離
間距離だけ、検知部のリング径が小さくなる。このと
き、伸縮バネは、光ファイバーの直線状部分を互いに引
き寄せるため、光ファイバーは、落石防護柵が面外変形
してもたるむことなく、検知部のリング径が小さくなる
という形でその面外変形が吸収される。

【００５６】なお、かかる構成の場合、光ファイバー自
体に引張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが
埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適して
いる。

【００５７】また、前記垂れ下がり防止部材を螺旋状バ
ネで構成し、該螺旋状バネを前記検知部の内部に配置し
て該検知部の内面に当接させた構成が考えられる。

【００５８】かかる構成においては、螺旋状バネの外側
に拡がろうとする復元力が検知部の内側に放射状に作用
し、その力は直線状部分に引張力となって伝達される。
そのため、光ファイバーの直線状部分が垂れ下がるのを
防止することができるとともに、落石防護柵が面外変形
したときには、検知部は、螺旋状バネに抵抗するように
して光ファイバーの直線状部分に引張力を伝達させつ
つ、そのリング径が小さくなるため、光ファイバーの直
線部の垂れ下がりはやはり防止され、かくして、光ファ
イバーは、落石防護柵が面外変形してもたるむことな
く、検知部のリング径が小さくなるという形でその面外
変形が吸収される。

【００５９】なお、かかる構成の場合、光ファイバー自
体に緊張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが
埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適して
いる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ファイバー
を用いた落石検知システムの実施の形態について、添付
図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同
一の部品等については同一の符号を付してその説明を省
略する。

【００６１】図１は、本実施形態に係る光ファイバーを
用いた落石検知システムを示した図である。同図でわか
るように、本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石
検知システム１は、落石防護柵２と、該落石防護柵の設
置方向に沿ってその非落石側に配置された光ファイバー
３とから概ね構成してあり、光ファイバー３は、落石防
護柵２の支柱４ごとに固定してある。

【００６２】光ファイバー３を支柱４に固定するにあた
っては、同図及び図２に示すように、落石防護柵２の支
柱４に光ファイバー固定部材５を配置し、該光ファイバ
ーを支柱４と光ファイバー固定部材５との間に挟持する
ようにすればよい。

【００６３】ここで、光ファイバー固定部材５は、落石
防護柵２に対向する面が湾曲状に形成されるよう、円筒
状部材で構成してある。

【００６４】光ファイバー３は図１に示すように、支柱
４，４間の三箇所にてリング状に巻いて検知部６を構成
してあり、落石防護柵２の面外変形に伴って検知部６の
リング径が収縮自在となるよう、垂れ下がり防止部材と
してのワイヤー７を介して落石防護柵２に取り付けてあ
る。

【００６５】ここで、ワイヤー７は、光ファイバー３と
同様、落石防護柵２の非落石側に張設してあるが、その
両端を落石防護柵２の支柱４，４に固定する際、該ワイ
ヤーの端部近傍に伸縮バネ８を介在させてあり、該伸縮
バネの変形能力で落石防護柵２の面外変形を吸収すると
ともに、その引寄せ力で該ワイヤーに引張力を導入する
ように構成してある。そして、光ファイバーの検知部６
は、このように所定の引張力で張設されたワイヤー７に
検知部吊持部材１１を介して吊持してある。

【００６６】検知用吊持部材１１は、ワイヤー７に固定
するためのフック１２と該フックの基端側に設けられた
吊持本体１３とからなり、該吊持本体は、検知部６が当
接する部分が湾曲状に形成されるよう、円筒状に形成し
てある。

【００６７】検知部６は、上述したように落石防護柵２
の面外変形量が監視すべき値になったことを検知できる
ように構成しておけばよい。すなわち、光ファイバー３
のマイクロベンド損失は、曲率半径がある程度大きいと
ほとんど生じないが、一定の半径まで縮小すると急激に
大きくなる（これを本明細書では臨界半径と呼ぶことに
する）。

【００６８】したがって、検知部６のリング径について
は、落石防護柵２の面外変形量が監視すべき値になった
ときに検知部６のリング径が、上述した臨界半径に相当
する径までちょうど縮小するよう、最初のリング径を設
定しておけばよい。

【００６９】このとき、必要に応じて、光ファイバー３
のスパン長（落石防護柵２に固定されている間隔）等を
適宜考慮する。なお、収縮時のリング径が小さすぎる
と、伝送損失が大きすぎて遠方の散乱光を計測できなく
なったり、光ファイバー３が曲げ破損を生じたりするお
それがあるので、リング径を設定するにあたってはこの
点も考慮するのが望ましい。

【００７０】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落
石検知システム１においては、落石防護柵２の設置方向
に沿ってその非落石側に光ファイバー３を配置してある
が、かかる光ファイバーについては、これを所定箇所ご
とにリング状に巻いて検知部６とするとともに、該検知
部のリング径が落石防護柵２の面外変形に伴って収縮自
在となるようにワイヤー７を介して落石防護柵２に取り
付けてある。

【００７１】このようにすると、落石防護柵２が落石で
面外方向に変形したとき、検知部６は、図３(a)に示す
ように落石防護柵２の面外変形に追従して収縮し、その
リング径が小さくなるが、かかるリング径が所定の限度
を越えると、検知部６での伝送損失が大きくなり、後方
散乱光、例えばレイリー散乱光は、光ファイバー３の入
射側にて大きく減衰する。

【００７２】そのため、例えば図４に示すＯＴＤＲを光
ファイバー３の基端側に接続して該基端側から光パルス
を入射させればよい。

【００７３】同図に示すＯＴＤＲ２１は、光ファイバー
３に入射した光パルスの波長と同じ波長の光が入射端側
で後方散乱光として観測される現象を利用したものであ
り、レーザーダイオード２２より出射した光パルスをビ
ームスプリッタ２３を経由して光ファイバー３に入射す
るようになっているとともに、後方散乱光をフォトダイ
オード２４で受光して電気信号に変換し、次いで、デジ
タル処理された信号データを演算処理部２５で演算処理
して減衰の程度を算出することで、伝送損失の有無を把
握することができるとともに、入射光パルスから受光波
までの時間差より伝送損失が生じている位置を特定する
こともできる、すなわち、落石防護柵２が面外変形を生
じていること及びその位置を検知することができる。

【００７４】なお、落石が生じて落石防護柵２が面外変
形したとき、光ファイバー３は、図３(b)に示すように
該面外変形に伴って光ファイバー固定部材５の湾曲面に
当接しながら非落石側に押し出されることとなり、固定
位置での曲げ破損は未然に回避される。

【００７５】また、落石防護柵２が落石で面外方向に変
形しても、光ファイバー３は、検知部６のリング径が収
縮することによって該面外変形を吸収するため、従来の
ように、落石防護柵２の面外変形によって光ファイバー
に引張力が作用し破断に至るといった懸念はなくなる。

【００７６】一方、二芯の光ファイバーケーブル３ａを
図５に示す光ファイバリング干渉計３１の一部として構
成し、該光ファイバーケーブルの基端側から入射した光
と戻ってきた光との干渉状態の変化を常時観察すること
により、落石防護柵２に落石があったかどうかを把握す
ることもできる。

【００７７】図５に示す光ファイバリング干渉計３１
は、光源であるレーザーダイオード３２と、カプラー３
３を介して該レーザーダイオードに接続された光ファイ
バーケーブル３ａと、該光ファイバケーブルの素線の先
端をつなぐ光遅延素子３５と、カプラー３３に接続され
レーザーダイオード３２から光ファイバケーブル３ａを
経由して戻ってきた光を受光する受光素子であるフォト
ダイオード３６とからなる。

【００７８】かかる光ファイバリング干渉計３１におい
ては、レーザーダイオード３２から出射されたレーザー
光をカプラ３３を介して分波して光ファイバーケーブル
３ａの２つの素線に別々に伝播させ、それらの先端に取
り付けられた光遅延素子３５を経由して逆向きに戻って
きた２つのレーザー光をカプラ３３で合波した後、これ
をフォトダイオード３６で検出して光干渉状態を監視す
る。

【００７９】このとき、落石があれば、そのときの衝撃
による高周波振動が光ファイバーケーブル３ａに作用し
て２つの光路長に違いが生じ、一定であった光干渉状態
に変化が起こるので、これを監視することで落石の有
無、頻度、時期、規模等を知ることができる。

【００８０】また、光ファイバケーブル３ａの基端側に
ＯＴＤＲ２１と光ファイバリング干渉計３１のカプラー
３３とを切替自在に接続するとともに光ファイバケーブ
ル３ａの終端側に光遅延素子３５を接続することによっ
て、光ファイバーを用いた落石検知システム１′をあら
たに構成することができる。

【００８１】ここで、光ファイバーを用いた落石検知シ
ステム１′は、光ファイバー３を光ファイバケーブル３
ａに代えるとともにＯＴＤＲ２１及び光ファイバリング
干渉計３１を備えた点を除けば、光ファイバーを用いた
落石検知システム１と実質的に同様であるので、他の構
成及び作用効果については、その説明を省略する。

【００８２】かかる光ファイバーを用いた落石検知シス
テム１′においては、通常時は、光ファイバリング干渉
計３１側に切り替えて常時、振動の観測を行う。

【００８３】そして、光ファイバリング干渉計３１によ
って振動が観測されれば、光ファイバケーブル３ａをＯ
ＴＤＲ２１側に切り替えて落石による落石防護柵２の面
外変形の程度やその位置を調べる。

【００８４】以上説明したように、本実施形態に係る光
ファイバーを用いた落石検知システム１、１′によれ
ば、落石防護柵２が落石で面外方向に変形したとき、そ
の変形に追従するように検知部６が収縮してそのリング
径が小さくなるが、かかるリング径が所定の限度を越え
ると、検知部６での伝送損失が大きくなり、後方散乱
光、例えばレイリー散乱光は入射側にて大きく減衰す
る。

【００８５】そのため、例えばＯＴＤＲ２１を用いて光
ファイバー３や光ファイバケーブル３ａの基端側から光
を入射させ、その後方散乱光を計測し、該後方散乱光の
減衰率及びその位置を演算することにより、落石防護柵
２が面外変形を生じている位置を検知することができ
る。

【００８６】また、本実施形態に係る光ファイバーを用
いた落石検知システム１、１′によれば、落石防護柵２
が落石で面外方向に変形しても、光ファイバー３や光フ
ァイバケーブル３ａは、検知部６のリング径が収縮する
ことによって該面外変形を吸収するため、従来のよう
に、落石防護柵２の面外変形によって光ファイバーに引
張力が作用し破断に至るといった懸念はなくなる。

【００８７】また、本実施形態に係る光ファイバーを用
いた落石検知システム１、１′によれば、例えば光ファ
イバリング干渉計３１を用いて、光ファイバケーブル３
ａの基端側から入射した光と戻ってきた光との干渉状態
の変化を常時観察することにより、落石防護柵２に落石
があったかどうかを把握することもできる。

【００８８】また、本実施形態に係る光ファイバーを用
いた落石検知システム１、１′によれば、落石防護柵２
の支柱４に光ファイバー固定部材５を取り付けて該光フ
ァイバー固定部材と支柱４との間に光ファイバー３ある
いは光ファイバケーブル３ａを挟持するとともに、光フ
ァイバー固定部材５を円筒状部材にして落石防護柵２に
対向する面を湾曲状に形成したので、光ファイバー３あ
るいは光ファイバケーブル３ａは、落石防護柵２の面外
変形に伴って光ファイバー固定部材５の湾曲面に当接し
ながら非落石側に押し出されることとなり、固定位置で
の曲げ破損を未然に回避することが可能となる。

【００８９】また、本実施形態に係る光ファイバーを用
いた落石検知システム１、１′によれば、垂れ下がり防
止部材を、落石防護柵２の面外変形が吸収されるように
かつ所定の引張力が導入されるように該落石防護柵の非
落石側に張設されたワイヤー７で構成し、該ワイヤーに
取り付けられた検知部吊持部材１１に検知部６を吊持し
たので、光ファイバー３や光ファイバケーブル３ａの検
知部６は、所定の引張力で張設されたワイヤー７に検知
部吊持部材１１を介して吊持されることとなり、落石防
護柵２が面外変形したときでも、光ファイバー３や光フ
ァイバケーブル３ａを下方にたるませることなく、ま
た、検知部６のリング径が収縮することで落石防護柵２
の面外変形を吸収して光ファイバー３や光ファイバケー
ブル３ａの破断を防止することが可能となる。

【００９０】また、本実施形態に係る光ファイバーを用
いた落石検知システム１、１′によれば、検知部吊持部
材１１の吊持本体１３を円筒状に構成して検知部６が当
接する部分を湾曲状に形成したので、光ファイバー３や
光ファイバケーブル３ａは、落石防護柵２の面外変形に
伴って検知部吊持部材１１の湾曲面を滑るように収縮す
ることとなり、吊持位置での光ファイバー３や光ファイ
バケーブル３ａの曲げ破損を未然に回避することが可能
となる。

【００９１】本実施形態では、ワイヤー７の両端を落石
防護柵２に固定するとともに該ワイヤーの任意箇所に伸
縮バネ８を介在させ、該伸縮バネをその変形能力で面外
変形を吸収するとともにその引寄せ力でワイヤー７に引
張力を導入するように構成したが、これに代えて図６に
示す構成としてもよい。

【００９２】図６に示す変形例では、ワイヤー７の一端
を上述の実施形態と同様に落石防護柵２に固定するとと
もに（図示せず）、該ワイヤーを巻回手段であるプーリ
ー４１に巻回し、その他端に錘４２を取り付けて該錘の
自重をワイヤー７に引張力として作用させるように構成
してある。

【００９３】なお、本変形例に係るその他の構成及び作
用効果は、上述した実施形態と同様であるので、ここで
はその説明を省略する。ちなみに、上述の錘４２に代え
て、伸縮バネを用いてもよい。この場合、伸縮バネの他
端は落石防護柵２に固定することになる。

【００９４】また、本実施形態では、垂れ下がり防止部
材としてワイヤー７を用いたが、本発明に係る垂れ下が
り防止部材は、自重によって光ファイバーが垂れ下が
り、その結果、リング状に巻かれた検知部のリング径が
保持されずに変化してしまうといった事態を防止できる
ものである限り、その構造や形状は任意である。

【００９５】図７は、変形例に係る垂れ下がり防止部材
としての中空状のスライダー５１を示したものである。
同図でわかるように、垂れ下がり防止部材としてのスラ
イダー５１は、検知部６を構成する光ファイバー３のう
ち、リング形成開始位置及びリング形成終了位置の近傍
を該スライダー内に挿通してあり、スライダー５１内に
おける光ファイバー３相互の摩擦力及び該光ファイバー
とスライダー５１内面との摩擦力によって光ファイバー
３に引張力を導入することができるようになっている。

【００９６】かかる構成においては、落石防護柵２の面
外変形に伴い、光ファイバー３は、光ファイバー同士及
びスライダー５１内面からの摩擦力に抵抗するようにし
て該スライダーから引き出されることとなり、かくし
て、光ファイバー３は、落石防護柵２が面外変形しても
たるむことなく、検知部６のリング径が小さくなるとい
う形でその面外変形を吸収することが可能となる。

【００９７】なお、かかる構成の場合、光ファイバー自
体に引張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーとが
埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適して
いる。

【００９８】その他の構成及び作用効果については、上
述の実施形態と同一であるので、ここではその説明を省
略する。

【００９９】本発明に係る垂れ下がり防止部材の別の変
形例を図８に示す。

【０１００】同図に示す垂れ下がり防止部材としての伸
縮バネ６１は、該伸縮バネの各端を検知部６を構成する
光ファイバー３のうち、リング形成開始位置近傍とリン
グ形成終了位置近傍の直線状部分にそれぞれ固定し、該
伸縮バネの引寄せ力で光ファイバー３の垂れ下がりを防
止するように構成してある。

【０１０１】かかる構成においては、落石防護柵２の面
外変形に伴い、検知部６の両側に延びる光ファイバー３
は、伸縮バネ６１に抵抗しながら互いに離間するととも
に、その離間距離だけ、検知部６のリング径が小さくな
る。このとき、伸縮バネ６１は、光ファイバー３の直線
状部分を互いに引き寄せるため、光ファイバー３は、落
石防護柵２が面外変形してもたるむことなく、検知部６
のリング径が小さくなるという形でその面外変形が吸収
される。

【０１０２】なお、かかる構成の場合、光ファイバー３
自体に引張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーと
が埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適し
ている。

【０１０３】その他の構成及び作用効果については、上
述の実施形態と同一であるので、ここではその説明を省
略する。

【０１０４】本発明に係る垂れ下がり防止部材の別の変
形例を図９に示す。

【０１０５】同図に示す垂れ下がり防止部材としての螺
旋状バネ７１は、検知部６の内部に配置して該検知部の
内面に当接させてなる。

【０１０６】かかる構成においては、螺旋状バネ７１の
外側に拡がろうとする復元力が検知部６の内側に放射状
に作用し、その力は、光ファイバー３の直線状部分に同
図矢印に示す方向の引張力となって伝達される。そのた
め、光ファイバーの直線状部分が垂れ下がるのを防止す
ることができるとともに、落石防護柵２が面外変形した
ときには、検知部６は、螺旋状バネ７１に抵抗するよう
にして光ファイバー３の直線状部分に引張力を伝達させ
つつ、そのリング径が小さくなるため、光ファイバー３
の垂れ下がりはやはり防止され、かくして、光ファイバ
ー３は、落石防護柵２が面外変形してもたるむことな
く、検知部６のリング径が小さくなるという形でその面
外変形が吸収される。

【０１０７】なお、かかる構成の場合、光ファイバー３
自体に緊張力が導入されるため、素線と補強ワイヤーと
が埋設された光ファイバーケーブルを使用するのに適し
ている。

【０１０８】以上、図６乃至図９を参照して本実施形態
に対する変形例を説明してきたが、かかる変形例におい
て、光ファイバー３の代わりに光ファイバケーブル３ａ
を用いることができることは言うまでもない。

【０１０９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る光ファ
イバーを用いた落石検知システムによれば、落石防護柵
が落石で面外方向に変形したとき、その変形に追従する
ように検知部が収縮してそのリング径が小さくなるが、
かかるリング径が所定の限度を越えると、検知部での伝
送損失が大きくなり、後方散乱光、例えばレイリー散乱
光は入射側にて大きく減衰する。

【０１１０】そのため、光ファイバーの基端側から光を
入射させ、その後方散乱光を計測し、該後方散乱光の減
衰率及びその位置を演算することにより、落石防護柵が
面外変形を生じている位置を検知することができる。

【０１１１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検
知システムの図であり、(a)は正面図、(b)は検知部６周
辺の拡大斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検
知システムの作用を示した図。

【図４】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検
知システムに適用するＯＴＤＲを示したブロック図。

【図５】本実施形態に係る光ファイバーを用いた落石検
知システムに適用する光ファイバリング干渉計を示した
ブロック図。

【図６】変形例に係る垂れ下がり防止部材を示した詳細
図。

【図７】別の変形例に係る垂れ下がり防止部材を示した
斜視図。

【図８】別の変形例に係る垂れ下がり防止部材を示した
斜視図。

【図９】別の変形例に係る垂れ下がり防止部材を示した
斜視図。

【符号の説明】

１ 光ファイバーを用いた落
石検知システム ２ 落石防護柵 ３ 光ファイバー ３ａ 光ファイバケーブル（光
ファイバー） ４ 支柱 ５ 光ファイバー固定部材 ６ 検知部 ７ ワイヤー（垂れ下がり防
止部材） ８ 伸縮バネ（垂れ下がり防
止部材） ４１ プーリー（巻回手段） ４２ 錘 ５１ スライダー（垂れ下がり
防止部材） ６１ 伸縮バネ（垂れ下がり防
止部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 彰 東京都清瀬市下清戸４丁目640 株式会社 大林組技術研究所内 (72)発明者 中村 充 東京都清瀬市下清戸４丁目640 株式会社 大林組技術研究所内 (72)発明者 二階堂 伸一 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 山崎 宣悦 東京都小平市仲町11番地 Ｆターム(参考） 2D001 PA06 PC03 PF11

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 落石防護柵と、該落石防護柵の設置方向
   に沿ってその非落石側に配置された光ファイバーとから
   構成し、前記光ファイバーを所定箇所ごとにリング状に
   巻いて検知部とするとともに、前記光ファイバーを該検
   知部のリング径が前記落石防護柵の面外変形に伴って収
   縮自在となるように所定の垂れ下がり防止部材を介して
   前記落石防護柵に取り付けたことを特徴とする光ファイ
   バーを用いた落石検知システム。
2. 【請求項２】 前記落石防護柵の支柱に光ファイバー固
   定部材を取り付けて該光ファイバー固定部材と前記支柱
   との間に前記光ファイバーを挟持するとともに、前記光
   ファイバー固定部材のうち、前記落石防護柵に対向する
   面を湾曲状に形成した請求項１記載の光ファイバーを用
   いた落石検知システム。
3. 【請求項３】 前記垂れ下がり防止部材を、前記落石防
   護柵の面外変形が吸収されるようにかつ所定の引張力が
   導入されるように該落石防護柵の非落石側に張設された
   ワイヤーで構成し、該ワイヤーに取り付けられた検知部
   吊持部材に前記検知部を吊持した請求項１記載の光ファ
   イバーを用いた落石検知システム。
4. 【請求項４】 前記検知部吊持部材のうち、前記検知部
   が当接する部分を湾曲状に形成した請求項３記載の光フ
   ァイバーを用いた落石検知システム。
5. 【請求項５】 前記ワイヤーの両端を前記落石防護柵に
   固定するとともに該ワイヤーの任意箇所に所定の伸縮バ
   ネを介在させ、該伸縮バネをその変形能力で前記面外変
   形を吸収するとともにその引寄せ力で前記ワイヤーに引
   張力を導入することができるように構成した請求項３記
   載の光ファイバーを用いた落石検知システム。
6. 【請求項６】 前記ワイヤーの一端を前記落石防護柵に
   固定するとともに該ワイヤーをプーリー等の巻回手段に
   巻回し、その他端に錘を取り付けて該錘の自重を該ワイ
   ヤーに作用させるように構成した請求項３記載の光ファ
   イバーを用いた落石検知システム。
7. 【請求項７】 前記垂れ下がり防止部材を中空状のスラ
   イダーで構成するとともに、前記検知部を構成する前記
   光ファイバーのうち、リング形成開始位置及びリング形
   成終了位置の近傍を前記スライダー内に挿通し、前記ス
   ライダーを該スライダー内における光ファイバー相互の
   摩擦力及び該光ファイバーと前記スライダー内面との摩
   擦力で前記光ファイバーに引張力を導入し該光ファイバ
   ーの垂れ下がりを防止するように構成した請求項１記載
   の光ファイバーを用いた落石検知システム。
8. 【請求項８】 前記垂れ下がり防止部材を伸縮バネで構
   成するとともに、該伸縮バネの各端を前記検知部を構成
   する前記光ファイバーのうち、リング形成開始位置近傍
   とリング形成終了位置近傍の直線状部分にそれぞれ固定
   し、前記伸縮バネをその引寄せ力で前記光ファイバーの
   垂れ下がりを防止するように構成した請求項１記載の光
   ファイバーを用いた落石検知システム。
9. 【請求項９】 前記垂れ下がり防止部材を螺旋状バネで
   構成し、該螺旋状バネを前記検知部の内部に配置して該
   検知部の内面に当接させた請求項１記載の光ファイバー
   を用いた落石検知システム。
10. 【請求項１０】 前記光ファイバーを一芯の光ファイバ
    ーケーブルとし、該一芯の光ファイバーケーブルの終端
    側を基端側に戻し、該光ファイバーケーブルの基端側及
    び終端側を光ファイバリング干渉計のカプラーに光接続
    するとともに基端側又は終端側にＯＴＤＲを前記光ファ
    イバリング干渉計のカプラーと切替自在に光接続した請
    求項１記載の光ファイバーを用いた落石検知システム。
11. 【請求項１１】 前記光ファイバーを二芯の光ファイバ
    ーケーブルとし、該二芯の光ファイバーケーブルの終端
    側においては二芯間を遅延素子で光接続しておき、基端
    側を光ファイバリング干渉計のカプラー及びＯＴＤＲに
    切替自在に光接続した請求項１記載の光ファイバーを用
    いた落石検知システム。
12. 【請求項１２】 前記光ファイバーを二芯の光ファイバ
    ーケーブルとし、その終端側を基端側に戻し、該光ファ
    イバーケーブルのうち、一方の素線の基端側と終端側に
    光ファイバリング干渉計のカプラーを光接続するととも
    に、他方の素線の基端側又は終端側にＯＴＤＲを光接続
    した請求項１記載の光ファイバーを用いた落石検知シス
    テム。