JPH063688B2 - 光フアイバ複合電線の架設方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電線の内部に光ファイバを収納して通信線路を
構成する光ファイバ複合電線の架設方法に関するもので
ある。

以下に本発明の理解を容易にするために具体的実施例と
して光ファイバ複合地線を例に説明するが、電力ケーブ
ル等と複合せしめた光ファイバ複合電線においても本発
明の技術思想が適用できるものであることは勿論であ
る。

［従来の技術と問題点］ 撚線の内部に設けられたアルミパイプなどよりなる収納
室の収納空間の内部に光ファイバを収納した光ファイバ
複合架空地線やケーブルコアの間隙に光ファイバを収容
する収納室を形成し当該収納室内に光ファイバを収納し
てなる光ファイバ複合電力ケーブルは、光ファイバが電
磁的影響を受けないという性質を利用し、高圧送電線路
に通信線路を併設するものであって、別途通信線路を構
築する必要がなくなることから、近年広く実用化される
ようになってきた。

第１図は、かかる電線の具体例である光ファイバ複合架
空地線１０の一実施例を示す断面図である。すなわち、
第１図はアルミパイプ１内の空間２内に光ファイバ３を
プレフオームして緩く収納し、外部に扇形素線５，５を
撚合わせたものである。このほかにも、収納溝を形成し
てなるスペーサ２を空間２内に配置し、当該スペーサの
溝内に光ファイバを収納し、外部に鋼線の外周にアルミ
層を被覆してなるアルミ被覆鋼線を素線５，５として撚
合わせたものや、前記スペーサに代えて内部に補強心線
を有するスポンジをクッション材として配置し、その外
周に光ファイバを巻回したものを空間２内に収納すると
ともに外部に前記アルミ被覆鋼線よりなる素線５，５を
撚合わせてなる例などさまざまなものがある。

光ファイバを上記のように収納する理由は、上記のよう
に構成することによって光ファイバを周囲の金属材料よ
り機械的に隔離せしめる一方、光ファイバ自身にゆとり
を与え、架線時の張力を機械的強度の大きい素線やパイ
プに分担せしめ、機械的に強度の弱い光ファイバに直接
張力が掛らないように配慮しようとするものである。

上記のように構成することによってある程度の目的は達
成されるが、パイプの内壁との摩擦力や架線作業時の伸
びなどさまざまな因子によって、光ファイバになお相当
の残留歪みが生じたまま架線されることがあり得る。か
かる残留歪みは、ある場合場合きわめて重要な意味を持
つことが、近年になり次第に判明してきた。そのことに
関する理論的な解決は例えばチャールスＫ．カオ著、
「光ファイバシステム」（啓学出版刊）Ｐ．５０−５８
あるいは福富秀雄編著「光ファイバケーブル」（電気通
信協会刊）Ｐ．３２−３５に記載がある。すなわち、光
ファイバに引張り歪みが残留していると、いわゆる静応
力効果を生じ、ある値以上の歪みが残留すると、光ファ
イバはきわめて短時間に断線するおそれのあることが判
明したのである。上記の文献に記載されている公式を応
用し、具体的な数値をもってこれを解析した結果では、
１％プルーフの光ファイバに０．３２％の歪みが残留し
たとしても約３０年の寿命が保証されるが、これが、
０．４５％になると、その寿命は指数関数的に急激な減
少し、約１ケ月で断線するという計算になるし、もしも
０．５５％の残留歪みがあったとすると、２時間で切断
してしまう計算となるものである。

従来より光ファイバ複合架空地線は前記のような構造を
有せしめることにより、上記のような残留歪みの発生の
懸念を極力低減せしめ、上記不測の事態とならないよう
十分な配慮がなされているのであるが、上記したような
数値は決して意外な程に大きなものではなく、架線作業
の際に一寸した手違いで残留せしめてしまうおそれがあ
る。第３図はかかる事情を示した応力一歪み曲線（Ｓ−
Ｓ曲線）である。曲線ＯＡは架線前における引張試験の
結果を示す曲線であって、緊線張力に相当する荷重の負
荷によって、主として素線の撚りの締りによる初期伸び
が生じ、ついで電線自体の弾性伸びによって第３図のよ
うなＳ−Ｓ曲線を形成する。しかし、実際の架線作業に
おいて伸びを生ぜしめる因子は、上記引張試験の場合に
おけるような引張荷重のみではない。金車通過の際など
における素線の圧縮変形を主な原因とする延線伸びＡ
Ｂ、クリープによる伸びＢＣ、電線の回転により撚りピ
ッチの変化に起因する伸びＣＤ（これは正負いずれかに
なる）、温度変化による伸びＤＥなどさまざまな因子が
作用して、意外な伸びを発生せしめることがわかってい
る。

本発明は、先に上記のような実情に対応する架線方法と
して、電線を延線し緊線した後電線の端部を直線状に保
持せしめて光ファイバ自身に収縮を起こさしめるかある
いは端部より光ファイバを人為的に押し込んでやること
により、架線作業の際に負荷され残留された光ファイバ
の応力を解放せしめて光ファイバ複合架空地線を架線す
る架線方法を提案した。これによって光ファイバに発生
した応力が解放されることにはなるが、しかしそれによ
って果してその応力緩和が十分であつたか否かという点
まで評価されたことにはならないのである。

［発明の目的］ 本発明はかかる実情にかんがみ、架設ないし布設作業に
よって生じた光ファイバの歪みを測定することを可能に
し、光ファイバに発生している応力の程度を検知して、
その安全性を確認した上で電線を架設し得る布設方法を
提供しようするものである。

［発明の概要］ すなわち、本発明は、光ファイバ複合電線を架設するに
際し、収納室内に収納された状態の光ファイバを架線前
に高精度に計尺する傍ら当該電線の端部より所定の長さ
だけ内側の位置に計尺マークを施してこれを架設区間に
延線、緊線した後光ファイバを接続する前に再度光をフ
ァイバの長さを高精度に計尺してその長さを測定し、光
ファイバの伸びが前記危険な程度でないことを確認する
に際して前記計尺マークにより架設作業中に切除された
電線の長さを読み取って光ファイバの切除長さを把握
し、再度光ファイバの長さを高精度に計尺して架線作業
の前後における光ファイバの伸び変化を検知することに
より、光ファイバに生じた歪みの有無を確認した上で最
終的に架設を完了する光ファイバ複合電線の架設方法を
要旨とするものであって、これにより光ファイバに生じ
ている歪みを正確に検知して架線後の前記光ファイバの
断線の不安を解消した光ファイバ複合電線の架設を可能
ならせんとしたものである。

［実施例］ 以下に実施例により説明する。

いま、第１図の扇形素線の代りに断面円形の素線を撚合
わせてなる光ファイバ複合架空地線を具体的な実施例と
して考える。かかる構成におけるアルミパイプ１の外径
が５mm、その外周に８本撚合わされている素線５，５の
線径が３．２mm、電線の撚層心径（素線の中心を結んだ
円の直径）が８．２mmの具体的な光ファイバ複合架空地
線を架線する場合を例にとる。かかる撚線は一般に撚上
がりの状態でどうしても素線に緩みが生じ、ドラム巻き
の状態で撚層心径が正規の状態より大きくなっているの
が通常である。かかる緩みにより撚層心径の値が８．７
mm（すなわち０．５mmだけ撚層が緩んでいる）として撚
り上がったと仮定する。かかる緩みを有している電線に
延線張力が負荷されると、撚締りにより正規の値となる
が、このときに撚締りによる伸びが発生する。これを計
算するとその伸び量は上記の場合約０．２５％となる。
延線の際の素線の潰れ等に起因される延線伸びはほぼ
０．０６％、緊線による弾性伸びは０．０９％、クリー
プ伸びは０．０６％、延線の際の電線の回転による伸び
はほぼ０．１８％と考えられ、これに温度差による伸び
０．１０％をみると、全体を合計して０．７４％の伸び
が発生することが考えられる。さらに、もし架線作業に
使用された工法が吊金工法である場合には、上記の他に
金車やメッセンジャーワイヤの重量が一時的に負荷され
ることによる伸びも加重される。もしこのままの歪みが
そっくり光ファイバに伝達されたりすると、前記光ファ
イバの静応力特性の上からみて極めて危険な状態となる
ことがわかる。従って、かかる歪みが生じないように前
記のような構成としたり、さらに前記したような応力解
放処理が別途施されたりするのであるが、その構成に起
因し架線時実際に光ファイバにどの程度の歪みが生じて
いるかとか、前記応力解放処理によってその応力がどの
程度まで解放されているかといった点についてまでは、
従来確認する術がなかった。

本発明においては、ドラム巻きされた状態の光ファイバ
複合架空地線１０は、光ファイバ３がパイプ１内に収容
された状態でその長さが高精度に計尺され確認された状
態に製造される。かかる計尺は例えば第４図に示すよう
な方法によって容易にかつ高精度に実行することができ
る。すなわち、パイプ１内に収納されている光ファイバ
３の他端に反射鏡１２を取付けておき、もう一方の端部
に光源１０、ハーフミラー１１、受光器１３を図のよう
にセットしておく。光源より出射された光は光ファイバ
３の中を伝搬して反射鏡１２により反射され、戻ってき
た光はハーフミラーによって反射されて受光器１３に入
射する。このときの出射と入射の時間的な遅れを検知す
ることにより光ファイバの長さがきわめて精確に計尺可
能である。この計尺は上記時間遅れの測定のほか位相の
ずれの測定によってもきわめて精確に計尺ができる。そ
して、かかる計尺装置はすでに市販されていて容易に入
手することができるのである。パイプ内に収納されてい
る光ファイバが複数本の場合には、上記反射鏡を取付け
る代りに上記反射鏡側の端部同志を接続し、光が往復別
経路を通って戻ってくるようにしてもよい。

上記のように光ファイバの計尺標点間の長さが精確に計
尺され、この計尺長さが確認された電線は、架線現地に
搬入され、通常の吊金工法あるいは張力延線工法によっ
て延線され緊線され、電線が鉄塔に引留められるととも
に、余長が引下げられてきて光ファイバが接続箱内にお
いて接続される。かかる光ファイバの接続がなされる前
に、例えば前記同様の方法によって光ファイバの長さが
再度高精度に計尺される。かかる再計尺をすることとに
より、架線作業の前と後における光ファイバの長さの差
を精確に知ることができるから、それによって光ファイ
バにどの程度の残留歪みが存在するかを的確に知ること
ができる。

しかしながら、上記の場合になお問題がなくはない。す
なわち、上記において電線の架線前後の長さが計尺され
たが、電線が延線され緊線架設される作業において電線
が架線前と架線後で同じ長さを保っていることはまずあ
り得ない。延線クランプの装着、引留めクランプの圧着
その他架線作業の間において電線端末が切断されること
はきわめて普通である。従って、上記光ファイバの計尺
の際には、架線前と後ではその実長が相違していること
となり、上記計尺において各工程において切除された上
記切除長さを遂一チェックし積算しておかねばならず、
その煩雑なることはもとよりうっかり積算ミスからその
切断長さを間違えるおそれすらある。しかし、本発明の
方法によれば、かかる煩雑な切断長さの積算を行なう必
要がない。

第２図（イ）は本発明の方法により架線する前の電線１
０を示す説明図である。電線１０の光ファイバ収納室内
に収納されている光ファイバは、電線１０の架線前にそ
の状態で高精度に計尺されると共に電線１０の端末１０
a及び１０bから所定の長さだけ内側の正確に測定された
長さl1およびｌ2の位置に計尺マーク１１および１２が
施されている。上記所定の長さl1および12は、架線工事
中の各工程における電線１０を各端末の予想切断長さ
（設計計算上の切断長さ）の累積より長いものであるこ
とが必要である。

第２図（ロ）は電線１０が架設され、前記最終的な光フ
ァイバの実長を再度計尺する状態にある電線１０′の説
明図であり、電線の端末が架線作業中に切断され、端末
１０′aおよび１０′bより上記計尺マーク１１、１２ま
での長さも短くなって、長さl′1およびl′2となってい
る。このl′1と1′2の長さを計尺することは簡単であ
り、この長さと架線前の長さの差すなわちl1−l′1およ
び12−l′2が電線の架線作業における各工程において切
除された電線の累積長さとなる。この長さは架線後の電
線１０′の長さに比べると僅かなものであるので、この
切除された部分に限り、切除された光ファイバの長さと
切除された電線の長さをほぼ同一と見做すことができ
る。本発明の架設方法では、架線前の電線１０に施した
計尺マーク１１、１２を基準にして前記積算を一切必要
とせずに最後にその計尺マークから電線端末までの長さ
を簡単に計尺するだけで電線の総切断長さを知り、同時
に切除された光ファイバの長さを知ることができ、これ
を踏まえて前述の通り電線１０の架線後光ファイバを接
続する前に当該光ファイバを再度高精度に計尺して、架
線作業の前と後における光ファイバの伸びを検知するも
のである。いま電線１０を架線する前に計尺した光ファ
イバの長さをＬ、架線後の電線１０′中の光ファイバの
長さをＬ′とすると、 架線作業中に生じた光ファイバの伸び率（％） ＝｛（Ｌ′／Ｌ−Σk）−１｝×１００ Σk＝光ファイバの総切断長さ で表わすことができるが、光ファイバの総切断長さΣk
を前述の計尺マーク１１、１２を基準にして算出できる
電線の切除長さと同一と見做すことにより、光ファイバ
の架線作業中の伸びを簡便かつ正確に検知することがで
きるのである。そして、上記光ファイバの伸びが当該光
ファイバの許容伸び率の範囲内であれば残留歪みによる
問題は生じないと判定できるのである。

以上のように、本発明に係る架設方法によれば、架線作
業によって光ファイバにどの程度の歪みが生じているか
を容易且つ正確に知ることができ、もしもその歪みが問
題ないものであればそのまま架線作業を進行し、大きい
ようであればさらに前記応力解放処理を行うことで、電
線の安全性を十分に確認した状態で最終的に架設するこ
とが可能となるのである。

しかして、上記の光ファイバの必要な計尺精度は高精度
な程望ましいが、少なくとも前記静的応力特性に変化を
与えるオーダーが測定可能である必要がある。すなわ
ち、その特性の変化が明確となる歪みオーダーは前記の
通り小数点以下１桁％の歪みの変化にあるから、その計
尺もそのオーダーの計尺精度を有している必要があり、
結局その精度はかかるオーダーすなわち少なくとも１／
１０００以上（１０００mの計尺をした場合の計尺誤差
が１m以下の精度）の高い精度であることが望まれる。
かかるを計尺精度は前記例示の計尺方法によって十分に
達成されることが立証されている。

［発明の効果］ 以上、本発明に係る光ファイバ複合電線の架設方法によ
れば、まず架線前における状態での光ファイバの実長が
計尺され実長が確認されるとともに端末より所定位置に
計尺マークが付された状態の電線を延線し架設した後再
計尺することにより光ファイバの事実上の伸びを計測す
ことができ、しかもこの再計尺において前記計尺マーク
により電線の架線作業中の切断長さを簡単に知ることが
できるため、架設作業中に生じた光ファイバの歪みを的
確に知ることが可能となり、かかる再計尺を架設作業の
工程内に挿入することで、架設後の電線の安全性を十分
に確認し必要によりこれを是正してやることが可能とな
るものであり、光ファイバ複合電線の本格採用が実現さ
れつつある今日、時宜を得た提案としてその意義はまこ
とに大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は光ファイバ複合架空地線の一例を示す断面図、
第２図は本発明の方法に係る電線端末近傍の説明図、第
３図は光ファイバ複合架空地線の応力と歪みの関係を示
す線図、第４図は光ファイバの計尺方法の一例を示す説
明図である。 １：パイプ、 ２：収納室、 ３：光ファイバ、 ５：素線、 １０、１０′：光ファイバ複合電線 １１、１２：計尺マーク。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電線の光ファイバ収納室内に光ファイバを
   収納してなる光ファイバ複合電線の光ファイバの長さが
   前記収納室内に収納された状態で架線前に高精度に計尺
   されるとともに当該電線の端部より所定の長さだけ内側
   の位置に計尺マークが施されてなる電線を架設区間に延
   線し、架線後光ファイバを接続する前に架線作業中に切
   除された電線端部の累積長さを前記計尺マークに基づい
   て読み取る一方、架線後の光ファイバの長さを高精度に
   計尺し、ここで前記により切除された電線端部の累積長
   さ≒同切除された光ファイバの累積長さと見做して架線
   作業の前後における光ファイバの伸び変化を検知するこ
   とにより、光ファイバに生じた歪みの有無を確認した上
   で最終的に架設を完了する光ファイバ複合電線の架設方
   法。
2. 【請求項２】光ファイバの計尺精度が少なくとも１／１
   ０００以上の精度である特許請求の範囲第１項記載の架
   設方法。
3. 【請求項３】架設する電線が架空地線である特許請求の
   範囲第１項記載の架設方法。