(57)【要約】【課題】赤外線カメラから出力される熱画像の精度に影響されず、この熱画像から常に正確な温度値が検出可能なように構成した軌道設備の発熱検出装置を提供する。【解決手段】車体に鉄輪を有し軌道上を走行可能な軌道走行車両（検測車）２０に、軌道Ｒに沿って延びる軌道設備（架線）Ｋを撮像するようにこの検測車２０の車体に配置され軌道設備Ｋの熱画像を検出する赤外線カメラ１１と、赤外線カメラ１１で常に撮像されるように配置された少なくとも一つのターゲット部材１２と、赤外線カメラ１１からの熱画像を処理してこの熱画像に対応する温度値を出力する処理装置１５とを有して構成し、この処理装置１５が、ターゲット部材１２の表面温度を設定する温度設定器１４を有し、赤外線カメラ１１で検出したターゲット部材１２の熱画像と温度設定器１４で設定したターゲット部材１２の表面温度とを用いて、赤外線カメラ１１で検出した熱画像に対応する温度値を出力するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に鉄輪を有し軌道上を走行可能な軌道走行車両に設けられる、軌道設備の発熱検出装置であって、
前記軌道に沿って延びる軌道設備を撮像するように前記車体に配置され前記軌道設備の熱画像を撮像する熱画像検出手段と、
前記熱画像検出手段で常に撮像されるように配置された少なくとも一つのターゲット部材と、
前記ターゲット部材の表面温度の温度値を設定する温度設定手段と、
前記熱画像検出手段からの前記熱画像を処理して前記熱画像に対応する温度値を出力する処理装置とを有し、
前記処理装置が、前記熱画像検出手段で検出した前記ターゲット部材の熱画像と前記温度設定手段で設定した前記ターゲット部材の表面温度の温度値とを用いて、前記熱画像検出手段で検出した前記熱画像に対応する前記温度値を出力するように構成したことを特徴とする軌道設備の発熱検出装置。
【請求項２】
車体に鉄輪を有し軌道上を走行可能な軌道走行車両に設けられる、軌道設備の発熱検出装置であって、
前記軌道に沿って延びる軌道設備を撮像するように前記車体に配置され前記軌道設備の熱画像を撮像する熱画像検出手段と、
前記熱画像検出手段で常に撮像されるように配置された少なくとも一つのターゲット部材と、
前記ターゲット部材の表面温度の温度値を検出する温度検出手段と、
前記熱画像検出手段からの前記熱画像を処理して前記熱画像に対応する温度値を出力する処理装置とを有し、
前記処理装置が、前記熱画像検出手段で検出した前記ターゲット部材の熱画像と前記温度検出器で検出した前記ターゲット部材の表面温度の温度値とを用いて、前記熱画像検出手段で検出した前記熱画像に対応する前記温度値を出力するように構成したことを特徴とする軌道設備の発熱検出装置。
【請求項３】
前記ターゲット部材の少なくとも一つが、前記ターゲット部材の表面温度を所定の温度に保つ温度調節器を有するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の軌道設備の発熱検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体に鉄輪を有し軌道上を走行可能な軌道走行車両に設けられ、この軌道に沿って延びる軌道設備の発熱を検出する軌道設備の発熱検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気動力によって走行する電気車に電力を供給する電車線路は、き電線、き電分岐線、主回路（トロリ線）等から構成されており、変電所から送り出された電流はき電線、き電分岐線、トロリ線等を経て、電気車に設けられトロリ線に接触する集電装置（パンタグラフ）から集電される。この電車線路を含め軌道上に配設される軌道設備に接続不良や損傷が生じた場合には、早急に補修を行う必要があるため、定期的に目視による外観の点検を行っている。しかし、き電線、き電分岐線、トロリ線等の電車線路は外観の点検のみでは内在的な接続不良や損傷の点検を行うことができない。
【０００３】
ここで、このような電車線路に接続不良や損傷が生ずると、その部分の電気抵抗が増えるため電流が流れると発熱し、他の正常な部分に比べてその接続不良等が生じた部分の温度が高くなる。このため、この軌道設備を赤外線カメラ等で熱画像として撮像して、その熱画像から所定温度以上に上昇した箇所を検出することにより接続不良等が生じた異常箇所として検出する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１６７７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、赤外線カメラ等で撮像された熱画像から、その熱画像として撮像された軌道設備の表面温度を正確に検出するためには、赤外線カメラにおいて、軌道設備等の被撮像体から放射される赤外線エネルギーの検出値を表面温度に換算して熱画像にするための換算に対する温度校正を行う必要がある。赤外線カメラ自体が温度校正機能を有するものもあるが、外的要因（周囲温度等）に影響される場合があり、精度の高い温度校正が難しいという課題があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、赤外線カメラから出力される熱画像の精度に影響されず、この熱画像から常に正確な温度値が検出可能なように構成した軌道設備の発熱検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、第１の本発明に係る軌道設備の発熱検出装置は、車体に鉄輪を有し軌道上を走行可能な軌道走行車両に設けられるものであって、軌道に沿って延びる軌道設備（例えば、実施形態における架線Ｋ）を撮像するように車体に配置され軌道設備の熱画像を撮像する熱画像検出手段（例えば、実施形態における赤外線カメラ１１）と、熱画像検出手段で常に撮像されるように配置された少なくとも一つのターゲット部材と、ターゲット部材の表面温度の温度値を設定する温度設定手段（例えば、実施形態における温度設定器１４）と、熱画像検出手段からの熱画像を処理してこの熱画像に対応する温度値を出力する処理装置とを有して構成される。そして、この処理装置が、熱画像検出手段で検出したターゲット部材の熱画像と温度設定手段で設定したターゲット部材の表面温度の温度値とを用いて、熱画像検出手段で検出した熱画像に対応する温度値を出力するように構成される。
【０００８】
このような構成によれば、ターゲット部材の熱画像と設定された表面温度の温度値からこの処理装置において熱画像から被撮像体の表面温度（温度値）を求める換算の温度校正をすることができるため、熱画像検出手段で検出される軌道設備等の被撮像体の表面温度と熱画像の関係に影響されずに、正確な温度値を得ることができる。また、熱画像から温度値を出力する測温機能のない赤外線カメラでも、このターゲット部材の熱画像を用いて出力強度の比較をすることにより、熱画像として撮像された軌道設備の温度の推定が可能となる。
【０００９】
あるいは、第２の本発明に係る軌道設備の発熱検出装置は、車体に鉄輪を有し軌道上を走行可能な軌道走行車両に設けられるものであって、軌道に沿って延びる軌道設備を撮像するように車体に配置され軌道設備の熱画像を撮像する熱画像検出手段と、熱画像検出手段で常に撮像されるように配置された少なくとも一つのターゲット部材と、ターゲット部材の表面温度の温度値を検出する温度検出手段（例えば、実施形態における温度設定器１７）と、熱画像検出手段からの熱画像を処理してこの熱画像に対応する温度値を出力する処理装置とを有して構成される。そして、この処理装置が、熱画像検出手段で検出したターゲット部材の熱画像と温度検出手段で検出したターゲット部材の表面温度の温度値とを用いて、熱画像検出手段で検出した熱画像に対応する温度値を出力するように構成される。
【００１０】
このような構成によれば、温度検出手段によりターゲット部材の正確な表面温度を得ることができるため、熱画像から温度値を求めるための換算の温度校正をより正確に行うことができる。
【００１１】
なお、ターゲット部材の少なくとも一つが、ターゲット部材の表面温度を所定の温度に保つ温度調節器を有するように構成することが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、ターゲット部材の表面温度を常に一定に保つことができるため、外的要因に影響されずに熱画像から温度値を求めるための換算の温度校正を行うことができる。また、複数のターゲット部材の表面温度を異なる温度に設定することができるので、温度の異なる複数のターゲット部材の熱画像を用いて、より正確に温度校正を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明に係る軌道設備の発熱検出装置を軌道走行車両に搭載した場合について示している。発熱検出装置１０は、軌道（鉄道レール）Ｒ上を走行可能な軌道走行車両２０（以下、「検測車２０」と呼ぶ）に配設されており、赤外線カメラ１１と、ターゲット部材１２と、このターゲット部材１２を所定の位置に保持する保持部材１３と、温度設定器１４と、処理装置１５及びディスプレイ１６とから構成されている。
【００１４】
赤外線カメラ１１は、図１に示すように検測車２０の上部に取付けられており、軌道Ｒ上に延びる軌道設備（例えば、トロリ線や吊架線で構成される架線Ｋ）を撮像するように配置されている。なお、図１では赤外線カメラ１１を検測車２０の上部に取付けた場合を示しているが、車両の前部や後部に取付けることも可能である。この赤外線カメラ１１は、その撮像方向を自由に設定できるように構成されている。
【００１５】
赤外線カメラ１１はその撮像面に赤外線センサーを有して構成されている。物体から放射される赤外線エネルギーの強度はその物体の表面温度と相関関係を有している。そのため、赤外線カメラ１１は赤外線センサーで検出した赤外線エネルギーの強度分布を物体表面の温度分布に換算して画像として出力している（この画像を以降の説明では「熱画像」と呼ぶ）。熱画像はカラー画像として温度の差を色の違いで表現したものや、白黒画像として温度の差を輝度（出力強度）の違いで表現したものがある。
【００１６】
したがって、例えば、温度の高い部分を輝度の高い白黒画像として表現する熱画像を用いた場合、上述の通り軌道設備のうち接続不良等が生じている異常部分は周囲より温度が高いため、熱画像の対応する部分は周囲より輝度が高くなっている。処理装置１５は、赤外線カメラ１１から出力される熱画像を受けて、熱画像の輝度から撮像された軌道設備の各部の温度を求める。そして、この熱画像をディスプレイ１６に出力するとともに、この熱画像から所定の温度より高い部分が検出されれば、その旨をディスプレイ１６に出力する。
【００１７】
そのため、上述の赤外線カメラ１１において被撮像体から放射される赤外線エネルギーの強度を検出する赤外線センサーの出力値に誤差があると、その赤外線エネルギーの強度の検出値から換算される熱画像にも誤差が生じる。よって、処理装置１５でこの熱画像の輝度から換算する温度値も誤差を有することになる。しかし、被撮像体の放出する赤外線エネルギーの強度と赤外線カメラ１１の赤外線センサーで検出した赤外線エネルギーの強度は、周囲温度等の外的要因に影響されるため、赤外線カメラ１１から出力される熱画像は誤差を有することになる。そのため、内部にキャリブレーション機能を有し、赤外線カメラ１１から出力される熱画像の温度校正が可能なように構成された温度校正機能付きの赤外線カメラもあるが、その精度は、処理装置１５において熱画像から軌道設備の表面温度を検出するためには十分ではない。
【００１８】
ターゲット部材１２は赤外線カメラ１１で常に撮像されるように保持部材１３で保持されて配設されており、赤外線カメラ１１の撮像方向に関わりなく、赤外線カメラ１１から出力される熱画像の所定の位置にこのターゲット部材１２の熱画像が位置するように構成されている。また、ターゲット部材１２の表面温度は、温度設定器１４により設定されて処理装置１５に渡される。このターゲット部材１２の表面温度は、温度設定器１４に接続されたキーボードを用いて設定することもできるし、後述するように、温度設定器１４の代わりに温度検出器１７を用いて処理装置１５に渡すように構成することも可能である。処理装置１５は、ターゲット部材１２の熱画像と温度設定器１４で設定されたターゲット部材１２の表面温度の温度値を用いて赤外線カメラ１１の熱画像から温度値への換算を校正して正しい温度値を出力するように構成されている（熱画像から温度値を求めるための換算に対する校正方法については、後述する）。
【００１９】
以上に説明したように、本発明に係る軌道設備の発熱検出システム１０では、赤外線カメラ１１で、熱画像における輝度と表面温度の関係の基準となるターゲット部材１２を常に所定の位置に撮像できるようにして、このターゲット部材１２を用いて熱画像からの温度値の換算の温度校正を行うように処理装置１５が構成されている。このターゲット部材１２を用いた温度校正について、図２を用いて説明する。なお、図２ではターゲット部材１２の表面温度を温度検出器１７で検出して、ターゲット部材１２の熱画像と温度検出器１７で検出した温度値とから温度校正するように構成した場合を示している。
【００２０】
図２では、２個のターゲット部材１２（１２Ｌ，１２Ｒ）を用いて温度校正を行う場合について示している。なお、図２においては、検測車２０や軌道設備（架線Ｋ）は図示していない。赤外線カメラ１１は軌道設備を撮像する方向に向けられているが、図１に示すようにターゲット部材１２は保持部材１３で常に熱画像の所定の位置に撮像されるように保持されている。例えば、図３に示すように、２個のターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒの熱画像１９Ｌ，１９Ｒが、赤外線カメラ１１で撮像された熱画像の下部の左右両端に撮像されるように配置する。通常、撮像対象となる軌道設備は熱画像の中央付近に撮像されるため、熱画像として周辺部の情報量は少なく、軌道設備の撮像に干渉しないのでこの部分にターゲット部材１２を配置している。なお、熱画像の他の部分（例えば、上部や左右の両側部）にターゲット部材１２が撮像されるように構成することも可能である。
【００２１】
ターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒには、それぞれの表面温度を測定するために温度センサー１７Ｌ，１７Ｒが配設されている。この温度センサー１７Ｌ，１７Ｒの出力は温度検出器１７にて各ターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒの表面温度に換算され、処理装置１５に渡される。なお、本実施例では一方のターゲット部材１２Ｒに温度調節器１８を有している。この温度調節器１８は、例えばヒータ１８ａを用いてターゲット部材１２Ｒを所定の表面温度に維持するように構成されている。
【００２２】
以上のようにターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒを構成すると、一方のターゲット部材１２Ｌは表面温度が常温（例えば、１７℃）になり、他方のターゲット部材１２Ｒは表面温度が高温（例えば、５０℃）に維持される。
【００２３】
図３は熱画像を横６４０ドット、縦４８０ドットのディスプレイ１６に表示した場合を示している。図３に示すように、赤外線カメラ１１で撮像された熱画像の下部の左右両端には、ターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒの熱画像１９Ｌ，１９Ｒが撮影されている。このターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒは上述のように保持部材１３で保持されているため、常に熱画像の同じ位置に表示されている。よって、処理装置１５ではこのターゲット部材の熱画像１９Ｌ，１９Ｒの輝度をこの熱画像から得ることができる（この図３の例では、処理装置１５において、中心部の３点Ｌ１〜Ｌ３とＲ１〜Ｒ３の輝度から平均値を求め、この平均値をターゲット部材の熱画像１９Ｌ，１９Ｒの輝度とする場合を示している）。そして、各ターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒの熱画像１９Ｌ，１９Ｒの輝度と温度センサー１７Ｌ，１７Ｒから検出され温度検出器１７より得られた各ターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒの表面温度の温度値から、熱画像の輝度と表面温度の関係を求めて、熱画像から温度値を求める換算を校正することで、正確な温度値を得ることができる。
【００２４】
熱画像の輝度と表面温度の関係は図４に示されるグラフのようになる。この場合、基準となる熱画像の輝度と表面温度の関係は赤外線カメラ１１の特性等から決定されてテーブル又は演算式として処理装置１５に格納されているため、このターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒの熱画像１９Ｌ，１９Ｒと温度センサー１７Ｌ，１７Ｒから出力されたターゲット部材１２Ｌ，１２Ｒの表面温度の温度値からこのテーブル又は演算式を校正する。このように、ターゲット部材１２を用いることにより、赤外線カメラ１１で検出される赤外線エネルギーの強度と熱画像の換算の状態に影響されることなく、処理装置１５において赤外線カメラ１１から出力される熱画像の輝度から表面温度を求めることができるため、正確な温度値を得ることができる。また、本実施例のように温度の異なる複数のターゲット部材１２（１２Ｌ，１２Ｒ）を用いると、熱画像の輝度と表面温度の関係を有するテーブルまたは演算式を複数の状態（輝度と表面温度との関係）から校正できるため、より正確な温度値を得ることができる。
【００２５】
なお、上述の実施例ではターゲット部材１２を２個用いて温度校正をした場合について説明したが、１個のターゲット部材で構成することも可能であるし、３個以上のターゲット部材を用いて温度校正をすることも可能である。また、２個のターゲット部材１２（１２Ｌ，１２Ｒ）の両方に温度センサー１７Ｌ，１７Ｒを設けて表面温度を測定するように構成したが、温度調節器１８が配設されたターゲット部材１２Ｒの表面温度はそのターゲット部材１２Ｒに取付けられた温度調節器１８の設定値であるので、温度センサー１７Ｒを設置せずに、温度設定器１４を温度調節器１８の設定温度を図１に示す温度設定器１４により直接設定するようにして構成することも可能である。
【００２６】
以上の実施例では、軌道を走行可能な軌道走行車両（検測車）２０に本発明に係る軌道設備の発熱検出システム１０を搭載した場合について説明を行ったが、本発明がこの実施例に限定されるわけではない。例えば、トラック車両をベースに切り替え可能な鉄輪を備え、地上はトラック車両が有する車輪で走行し、軌道上は鉄輪を用いて走行可能なように構成された軌陸作業車に搭載することも可能である。この場合、軌陸作業車にはその車体上に高所作業装置等を有しているため、発熱検出装置１０で検出した軌道設備の異常箇所を、この軌陸作業車の有する高所作業装置を用いて作業者が点検・補修することができ、作業の効率化を図ることができる。この場合、赤外線カメラ１１は、軌陸作業車の運転キャビン上部等に配設される。
【００２７】
また、以上の実施例では、熱画像検出手段として赤外線カメラ１１を用いて実現した場合について説明を行ったが、サーモグラフィー等のように被撮像体の表面温度の分布を熱画像として出力可能なものであれば、同様の構成で同様の効果を得ることができる。
【００２８】
さらに、以上の実施例では赤外線カメラ１１が、その赤外線センサーで検出した赤外線エネルギーの強度分布を被撮像体表面の温度分布に換算して熱画像として出力する測温機能を有した場合について説明したが、そのような測温機能を有しない赤外線カメラに対しても、上記に説明した温度校正用のターゲット部材を用いた方法は有効である。例えば、温度調節器１８でターゲット部材１２の温度を所定の温度に維持した状態で軌道設備を撮像した場合、作業者がディスプレイ１６に表示された熱画像を見て、軌道設備の熱画像の輝度（出力強度）とターゲット部材１２の輝度を比較することで、温度の推定が可能となる。この場合、温度の違うターゲット部材１２を複数用いれば、温度の推定がより容易となる。
【００２９】
なお、上述の実施例では、軌道設備の発熱検出装置１０として、赤外線カメラ１１から出力された熱画像から温度値を求める部分について説明を行ったが、この赤外線カメラ１１で撮像した熱画像を記憶する記憶手段を有するように構成することにより、異常発熱部位が検出された異常箇所の検索を容易に行うことができる。また、軌道走行車両２０にＧＰＳ等の位置検出装置を設けて、上記熱画像と共に走行中の位置を位置検出装置から得て記憶することにより、異常発熱部位の熱画像から異常箇所を速やかに特定することが可能となり、作業の効率化を図ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の本発明に係る軌道設備の発熱検出装置によれば、熱画像検出手段に対して常に所定の位置に撮像されるように少なくとも一つのターゲット部材を配置し、このターゲット部材の熱画像と表面温度の温度値を用いて熱画像から温度値を求めるための温度校正をするように構成することにより、熱画像検出手段における軌道設備等の被撮像体の表面温度（赤外線エネルギー）から熱画像へ換算する際の換算精度に影響されずに、この熱画像検出手段から出力された熱画像を用いて常に正確な温度値を得ることができる。また、熱画像から温度値を出力する測温機能のない赤外線カメラでも、このターゲット部材の熱画像を用いて出力強度の比較をすることにより、熱画像として撮像された軌道設備の温度の推定が可能となる。
【００３１】
また、第２の本発明に係る軌道設備の発熱検出装置によれば、ターゲット部材の表面温度を検出する温度検出手段を有し、この温度検出手段で検出したターゲット部材の表面温度の温度値とターゲット部材の熱画像とを用いて熱画像から温度値を求めるための温度校正をするように構成するため、より正確な温度値を得ることができる。
【００３２】
なお、ターゲット部材の少なくとも一つがこのターゲット部材の表面温度を所定の温度に保つ温度調節器を有するように構成すると、ターゲット部材の表面温度の変化が無くなり、外的要因に影響されずに熱画像から温度値を求めるための温度校正ができるため、より正確になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軌道設備の発熱検出装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る軌道設備の発熱検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る軌道設備の発熱検出装置のディスプレイに表示される熱画像の一例を示している。
【図４】熱画像と表面温度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  発熱検出装置
１１  赤外線カメラ（熱画像検出手段）
１２  ターゲット部材
１３  補助部材
１４  温度設定器（温度設定手段）
１５  処理装置
１６  ディスプレイ
１７  温度検出器（温度検出手段）
１８  温度調節器
２０  検測車（軌道走行車両）
Ｒ  軌道
Ｋ  架線（軌道設備）
【図１】
2004352108.tif 000003
【図２】
2004352108.tif 000004
【図３】
2004352108.tif 000005
【図４】
2004352108.tif 000006