JP4488639B2 - 障害警報装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば磁気浮上式鉄道等の車両においてタイヤで生じる火災、傷、摩耗のような障害を検出判断し、警報する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にタイヤは、天然ゴム、合成ゴム等からなる可燃物である。走行中の車両において、タイヤは地面との間で生じる摩擦、及び荷重によりたわんで自ら熱を発生する。さらに、例えばブレーキ等によりタイヤの制動を行うとき、それらブレーキ装置がタイヤ近傍に設置されている場合は、それにより発生した熱がタイヤに伝わり、タイヤの温度を上昇させる。車両が高速で移動していればいるほど、時間あたりの接地面積は大きく、その制動に費やすエネルギーにより発せられる熱量も多くなるので、これらを原因とする温度上昇は著しくなる。その温度上昇がタイヤの発火点を超えると、非常に危険である。
【０００３】
一方、地面と接するタイヤは傷付く可能性も高い。このような傷がタイヤのベルト層まで達すると、タイヤ内圧の低下を招き（パンク）、タイヤ強度を甚だしく低下させる。また、パンクに至らないまでも、傷部分は摩擦等により通常のタイヤ部分よりも温度上昇が著しくなるのが普通である。したがって、上記のような温度上昇の影響を最も受けやすい部分であるといえる。
【０００４】
ここで、例えば磁気浮上式鉄道に用いる車輪（タイヤ）について考える。通常、磁気浮上式鉄道では高速走行中は磁力に支えられ、車輪を用いた走行をすることもないし、例えば車輪のディスクを挟んだりするといった機械的接触による制動を行うこともない。しかし、停車時又は低速移動時あるいは緊急時に用いられる補助的な役割をする車輪が設けられている。磁気浮上式鉄道においては、上下方向に車両重量を支える支持タイヤ、及び線路に沿って左右方向を案内する案内タイヤの２種類の補助車輪が設けられている。磁力が十分に得られる高速走行中、この車輪は車両本体のタイヤハウス内に格納されているが、リニアモータにより非接触で制動し減速して、磁力が不足する速度以下では本体外に出されて着地し、路面（コンクリート等）上を回転しながら車両を支持及び案内する。さらに、高速走行中でも磁力が失われる等の異常時には、車輪は本体外に出されて着地し、かつ支持タイヤホイール内に設置されたディスクブレーキにより制動が行われる。
【０００５】
ここで、そのような緊急時における高速走行中の車輪着地や、ディスクブレーキによる制動にともなう温度上昇では、タイヤ自身が発火するような温度を超えることは、通常あり得ない。ただし、車輪を出し入れする動力には油圧を用いており、例えばその作動油が車輪上に漏れた場合は、その油の発火点がタイヤの発火点よりも低いために、タイヤが異常に温度上昇している状態では危険である。また、例えばディスクブレーキ装置の故障等により、高速車輪走行中にタイヤが固着した場合、地面との間で生じる摩擦により急激な温度上昇が発生し、タイヤの発火点を超える可能性がある。さらに、上述したように傷部分は温度上昇の原因となりうるので、それらの危険性はさらに増すこととなる。
磁気浮上式鉄道において、タイヤは乗員から見えないタイヤハウス内に設置されており、このような無人部分で火災発生の可能性がある部分は、火災検知器を設置している。従来、異常な温度上昇をとらえるために、温度センサとして熱電対を応用したワイヤセンサを使用しているが、設置位置が対象物の近傍に制約されること、ワイヤセンサに傷が入ると湿気が侵入して故障すること、温度検知が線分布に限られていること等の問題があった。ワイヤセンサの傷防止として、対象物（車輪）から離すことや被覆等でワイヤセンサを保護することは、その検知原理上、検知精度を大幅に低下させるため困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、タイヤは転動することにより自ら発熱する。特に磁気浮上式鉄道においては、緊急時に高速から車輪を使った場合、タイヤ温度は通常の自動車用タイヤと比べて著しく高くなり、この状態で他の異常が重なった場合は火災となる可能性もありうる。また、タイヤの傷はタイヤパンク等の重大事故や、部分的な温度上昇の原因となりうるにも関わらず、係員が一輪一輪目視による点検で見つけださなければならず、これを走行毎に行うのは大変な労力がかかっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、タイヤの火災、傷等を正確に検出判断して警報することができ、より安全性を高めることができるような装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る障害警報装置は、車両に設けられ、少なくとも車輪部分の温度を対応する電気信号に変換する温度センサと、電気信号に基づいて障害が発生したかどうかを判断し、その判断に基づいて警報信号を送信する判断手段と、警報信号に基づいた警報教示を行う警報教示手段とを備えた障害警報装置において、判断手段は、温度センサからの信号に基づいて、複数の時間における、ある温度以上のひとかたまりに連なっている部分の面積をそれぞれ算出して比較し、ある温度以上の部分が拡大傾向にあるときに、車輪部分に火災が発生したものと判断する。
【０００９】
本発明においては、温度センサが車輪部分の温度を対応する電気信号に変換し、その電気信号に基づいて、判断手段が、例えば、温度別に集計等を行って処理し、複数の時間における、ある温度以上の部分の面積の平均をそれぞれ算出して比較し、炎が燃え広がることにより、一定温度以上部分が拡大傾向にあるかどうかを判断して、火災が発生したかどうかを判断し、その判断に基づいて送信した警報信号により警報教示手段が警報教示を行う。
【００１２】
また、本出願に係る障害警報装置において、消火剤を散布して車輪部分の消火を行う消火装置を設け、車輪部分に火災が発生したものと判断した場合には、消火装置を動作させるためのノズル開放信号が送信される。
本発明においては、電気信号に基づいて車輪部分に火災が発生したものと判断した場合には、自動的にノズル開放信号を送信し、消火装置を動作させ、すばやく火災に対応する。
【００１４】
また、本出願に係る障害警報装置において、判断手段は、画像処理により、２次元の位置関係も含めた温度分布に基づいた微分処理を行って、車輪輪郭内側部分に一定以上の変化をした部分が存在するかどうかを判断してタイヤ傷の検出を行う。
本発明においては、判断手段が、温度センサからの電気信号に基づいて画像処理を行い、２次元画像の温度分布を作成する。そして、それを微分処理する。車輪輪郭内側部分に変化した部分があれば、この部分は、通常部分に比べて高温又は低温部分であることから、そのような部分があるかどうかを判断して警報信号を送信するかどうかを判断する。
【００１５】
また、本出願に係る障害警報装置において、判断手段は、温度と時間とに基づいた摩耗度を算出して累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行う。
本発明においては、一定温度以上の部分が存在する場合に、その時の最高温度とその状態が検出された時間とに基づいて摩耗度を算出して累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行うようにする。
【００１６】
また、本出願に係る障害警報装置は、判断手段を複数備え、複数の障害発生判断の処理を並行して行う。
本発明においては、例えば火災検出とタイヤ摩耗検出とは車両の走行状態を含めて判断する方がよいので、複数の判断手段を備えることで、複数の障害発生の判断を並列して行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る火災検出装置の構成を示すブロック図である。図において、１は赤外線を感知するセンサを２次元配列した赤外線カメラである。赤外線カメラ１は、物体から輻射される赤外線（熱エネルギー）を電気信号に変換する。つまり、赤外線カメラ１は温度センサとなる。２はメモリ判断装置である。メモリ判断装置２は、さらにＡＤ変換部２１、データ処理部２２、画像記憶部２３、ＤＡ変換部２４、感度調整部２５、スイッチ部２６、変調部２７及び通信インターフェース部２８で構成される。ＡＤ変換部２１は、赤外線カメラ１から送信されるアナログの電気信号を一定の周期でサンプリングし、デジタル（二値）化した画素信号に変換する。この画素信号が表す値が最終的にはモニタ５上で輝度として表される（したがって、以下、この画素信号が表す値を輝度として説明することにする。同じ感度では輝度と温度とが対応するので、これは同時に温度を表すことにもなる）。データ処理部２２は、各画素の輝度に基づいて判断した処理を行う。また、そのために１画面分の画素信号に基づいて、その画素数（これは、最終的にその部分の面積を表すことになる）を輝度別に集計する。通常時に輝度別の集計をした場合には、そのヒストグラムは正規分布に近い形となる。異常時になるとヒストグラムの正規分布が乱れたり、異常に高い又は低い輝度の画素が現れたりする。なお、データ処理部２２は、画像記憶部２３とは別に、処理を行うためにデータ等を記憶しておくための記憶部を有している。ここには、処理内容がプログラムとして記憶されていたり、また、カウント値、集計値等が記憶される。画像記憶部２３は、データ処理部２２が処理を行う際に用いる画素信号を記憶するために設けられている。ここで、画像記憶部２３は、処理に必要となる画面分の輝度を、各タイヤ８やタイヤホイール等の車輪及び格納部分（以下、特に断りのない限り、これらをまとめて車輪部分という）における位置関係と共に記憶しておくことができるものとする。つまり、画像として記憶できる。本実施の形態では、車輪の回転周期Ｔ1 又は所定時間Ｔ2 のどちらか多い方の時間について記憶しておくようにする。ＤＡ変換部２４は、画像記憶部２３に記憶された画素信号に基づく画像をモニタ５に表示させるために、デジタル信号である画素信号をアナログの電気信号に変換する。感度調整部２５は、赤外線カメラ１が赤外線を感知する度合（感度）の範囲（レンジ）、勾配等を調整し、正確な温度（輝度）を測定できるようにするもので、自動的に又はオペレータが図示しない操作部によって、感度又はレンジあるいは勾配等を切替え設定することも可能である。スイッチ部２６は、赤外線カメラ１が感知した画面又は画像記憶部２３に１度記憶された画面のうちのどちらかをモニタ５に表示させるための切り換えを行う。変調部２７は、モニタ５に電気信号を無線送信するために電気信号を変調（例えばＶＨＦ、ＵＨＦ信号等）する。モニタ５がメモリ判断装置２に近接して設けられている場合は変調部２７を省略できる。また、赤外線カメラ１がデジタル信号を出力する場合も変調しないことがある。通信インターフェース２８はメモリ判断装置２、中央処理装置３及び記録装置７間のデータのやりとりを行うためのインターフェースとなる部分である。また、メモリ判断装置２や中央処理装置３に、マニュアルで消火装置４の起動を行うスイッチを取り付けることもできる。その場合に、オペレータがモニタ５で確認後に対応するスイッチを押下して消火させる。
【００１８】
３は中央処理装置である。中央処理装置３は車体に関する処理を総合的に行うものである。本実施の形態における中央処理装置３が行う処理は、消火処理と教示処理である。消火処理の場合、消火装置４にノズル開放信号を送信する。また、教示処理の場合、警報教示装置６に教示信号を送信する。また、火災検出を行うために必要となる例えば、回転中、接地、ブレーキ作動中等のタイヤ状態信号、速度データ等をメモリ判断装置２に送信する。なお、中央処理装置３は、車両に関する処理を総合的に行うので、本出願に係る発明の内容は各メモリ判断装置２が独立して行うように記載している。ただ、中央処理装置３に処理機能を持たせることにより、中央処理装置３が各メモリ判断装置２の処理を行うことも可能である。また、逆にメモリ判断装置２が、判断に応じて消火装置４や警報教示装置６に直接ノズル開放信号や教示信号を送信することも可能である。
【００１９】
４は消火装置である。中央処理装置３から送信されるノズル開放信号に基づいて消火ノズルを開き、消火剤を散布してタイヤ８及び格納部分の消火を行う。５はモニタである。変調部２７から送信された電気信号に基づいて、オペレータに対して格納部分の温度分布を設定感度における輝度画像として表示する。６は警報教示装置である。警報教示装置６は種々の教示信号に基づいて、オペレータに警報等の教示を行うものである。本実施の形態においては、少なくとも火災警報、タイヤ傷警報及び摩耗警報及び自己診断結果について教示を行う。なお、教示としては音声、ブザー音等のように聴覚による教示でもよいし、ＬＥＤ等の発光、モニタ５への表示等のように視覚による教示でもよい。７は記録装置である。記録装置７は、データ処理部２２からイベント（例えば異常画素検出、火災等の判断等）発生時に送信されるイベント信号に基づいて、そのイベントや発生時間の記録を行う。
【００２０】
図２は、データ処理部２２が１画面分の画素信号について輝度集計処理を行う流れを表す図である。データ処理部２２は、ＡＤ変換部２１によって変換された画素信号に基づいて輝度（以下、この値をＫとする）を判断する（Ｓ１）。そして、輝度別に集計を行う（Ｓ２）。１画面分の画素について輝度を集計し終わったら（Ｓ３）、処理を終了する。なお、各画素の輝度に対応する温度は、感度調整部２５で設定されたレンジにより算出される。
【００２１】
図３は、データ処理部２２が行う火災検出処理の流れを表す図である。この火災検出処理は１画面毎に行われる。図３に基づいて本実施の形態の火災信号送信処理について説明する。まず、輝度別に集計した１画面分の画素とあらかじめ定められた値（例えば１５０℃に対応する輝度）Ｋs1とについて、Ｋ≧Ｋs1となる画素数ｎを計数する（Ｓ１１）。そして、Ｋ≧Ｋs1となった画素数ｎがｎ1 以上であれば（Ｓ１２）、Ｋ≧Ｋs1となる画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（Ｓ１３）。ここで、本実施の形態ではｎ1 ＝４とする。また、特に断らない限り、以後、連続とは４画素以上がひとかたまりに連なっていることをいうものとする。そして、これらを満たしていると判断したものを火災警報信号１送信の対象とする。赤外線カメラ１は、各赤外線センサが２次元配置され、それぞれ赤外線を感知するが、初期不良等により赤外線を感知しないものがあり得る。したがって、このセンサに基づく画素の輝度はその温度を正しく表さない。これが死に画素と呼ばれるものである。画素が連続したものだけを火災警報信号１送信の対象とするのは、この死に画素による影響を考慮したものである。そして、画素が連続している箇所があると判断すると、異常画素検出のイベント信号を送信し、例えばそのイベント名、発生時間等を記録装置７に記録させる（Ｓ１４）。
【００２２】
図４はタイヤ８部分における輝度（タイヤ８の温度状態）の変化を表す図である。図４（ａ）は通常時を表し、図４（ｂ）は異常時を表す。図３におけるＳ１３のような判断を火災検出判断として、その結果に基づいてすぐに火災警報信号１を送信することができる。しかし、車輪の状態によってタイヤ８の温度が変化するので、その変化に対応できるような基準を設ける方がより正確な判断が行える。そこで、本実施の形態では、車輪回転中、接地等、タイヤ８の状態によって火災警報信号１を送信するかどうかを判断する基準を変更する。まず、データ処理部２２は、中央処理装置３から送信されるタイヤ状態信号に基づいて車輪が回転しているかどうかを判断する（Ｓ１５）。車輪が回転中であると判断すると、中央処理装置３からの速度データ信号に基づいて車輪の回転周期Ｔ1 を算出する（Ｓ１６）。本実施の形態では、車輪の回転の有無あるいは回転周期について、外部情報に基づいて判断するようにしているが、これをデータ処理部２２において画像の動きの有無で回転を判断するようにしてもよい。また、回転周期Ｔ1 については上記のように算出するようにしているが、あらかじめ定めた値を用いるようにしてもよい。また、回転周期Ｔ1 の算出を中央処理装置３で行うようにし、そのデータを送信してもらうようにしてもよい。あるいはデータ処理部２２において、画像の周期的な特徴（極大、極小値等）が所定回数以上ほぼ同一周期を持つことを確認した上で、最新周期を回転周期Ｔ1 として得るようにしてもよい。
【００２３】
回転周期Ｔ1 が定まると、回転周期Ｔ1 以上の時間Ｔ1'を定める。そして、異常画素検出のイベントが過去の時間Ｔ1'以内に例えばハードディスク等の記録装置７に記録されているかどうかを判断する（Ｓ１７）。これは、車輪が回転していると、ある画面で検出したタイヤ表面の出火部分が次の画面では赤外線カメラ１の視野から見てタイヤの裏側になってしまい、検出されない場合がある。このような場合に、火災が消火してしまったものとデータ処理部２２が判断してしまわないようにするためである。イベントが記録装置７に記録されていなければ、１画面分についての火災検出処理を終了する。Ｓ１５において、車輪が回転していないと判断すると、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ２５）。また、画素数ｎがｎ1 以上の定数ｎ3 （例えば１００）以上であれば（Ｓ２６）、火災警報信号２も送信する（Ｓ２７）。
【００２４】
データ処理部２２は、異常な画素信号を検出した旨のイベントが時間Ｔ1'内に記録装置７に記録されていれば（Ｓ１７）、中央処理装置３から送信されるタイヤ状態信号に基づいてタイヤ８が接地しているかどうかを判断する（Ｓ１８）。車輪が接地していないと判断すると、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ２５）。また、画素数ｎが定数ｎ3 以上であれば（Ｓ２６）、火災警報信号２も送信する（Ｓ２７）。
【００２５】
Ｓ１８において、車輪が接地しているものと判断すると、接地の瞬間からある時間Ｔ2 （例えば１秒間）が経過したかどうかを判断する（Ｓ１９）。車体が高速で移動しているときに、タイヤ８を接地させると、最初に接地した部分が瞬間的にかなりの高温になる。このような判断を行うのは、その部分について出火したものと判断しないようにするためである。この接地による高温状態が十分冷める時間Ｔ2 が経過していなければ、１画面分についての火災検出処理を終了する。Ｓ１９において、Ｔ2 が経過していると判断すると、現在のこの画面について、異常な画素信号を検出した旨のイベントが記録装置７に記録されているかどうかを判断する（Ｓ２０）。記録装置７に記録されていなければ、１画面分についての火災検出処理を終了する。
【００２６】
ここで、例えばディスクブレーキ等により制動しようとした場合について考える。制動した際にディスクブレーキ等に生じる摩擦熱は、ディスクブレーキシュー温度を上昇させ、タイヤホイール部分（以下、これらを含めて昇温部分という）に伝わり、高速走行域から制動をかけた場合には、昇温部分の温度はかなり高くなる。赤外線カメラ１の設置位置が車輪の正面に取り付けられていた場合、昇温部分をタイヤ８が遮る。そのため、ブレーキ等による制動が輝度に与える影響は、昇温部分の赤外線がタイヤゴムを透過する分、タイヤ８への輻射加熱による分の温度上昇により、タイヤ８の中央部分の輝度が高くなるだけである。ただ、この程度では火災検出には影響を与えない。一方、雨天時等にタイヤ８から雨水等が飛沫し、赤外線カメラ１が感度低下する等を避けるため、赤外線カメラ１を正面からずらして設置する場合がある。このような場合、昇温部分が遮られることなく、赤外線カメラ１が昇温部分からの赤外線を直接感知し、輝度に影響を与えることもある。本実施の形態では、赤外線カメラ１が昇温部分の赤外線を直接感知する位置に設置されているものとする。そして、直接昇温部分の赤外線を感知する画素数をあらかじめ参照画素数値ｎ2 と定め（本来は、車輪の設置又は格納、振動等により、多少その数値は変化するはずであるが、ここでは固定値にしておく）、以下のＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３及びＳ２４について説明する。赤外線カメラ１が正面に設置されていれば、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３及びＳ２４の処理動作を実行する必要は特にない。
【００２７】
Ｓ２０において、記録装置７に記録されていると判断すると、次に中央処理装置３から送信されるタイヤ状態信号に基づいてディスクブレーキが作動しているかどうかを判断する（Ｓ２１）。ディスクブレーキが作動していないと判断すると、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ２５）。また、画素数ｎが、緊急自動消火が必要な画素数である定数ｎ3 以上であれば（Ｓ２６）、火災警報信号２も送信する（Ｓ２７）。
【００２８】
Ｓ２１において、ディスクブレーキが作動していると判断すると、画素数ｎから参照画素数値ｎ2 を減算した値Ｎを算出する（Ｓ２２）。そして、Ｎが定数ｎ3 以上であると判断すると（Ｓ２３）、Ｎをあらためて画素数ｎとして（Ｓ２４）、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ２５）。また、その場合、画素数ｎが定数ｎ3 以上であるので（Ｓ２６）、火災警報信号２も送信する（Ｓ２７）。
【００２９】
ところで、上述のように複雑な判断経路を経ることなく単純に火災判断を行うこともできる。すなわち、図３のＳ１１及びＳ１２と進み、例えばｎ1 を５００としておき、画素数ｎ≧ｎ1 ならば、Ｓ２５の火災警報信号１送信を行うようにし、ｎ＜ｎ1 ならば、ＥＮＤとして、１画面分についての火災検出処理を終了するようにしてもよい。
【００３０】
図５は火災警報信号１が送信されたときの中央処理装置３の教示処理又は消火処理の流れを表す図である。火災警報信号１が受信されると（Ｓ３１）、中央処理装置３は、警報教示装置６に火災警報を行わせる教示信号を送信する（Ｓ３２）。その教示信号を受信した警報教示装置６は、音、表示等によりオペレータに教示する。
【００３１】
火災警報信号１と共に火災警報信号２が受信されるか（Ｓ３３）又は例えばオペレータが指示ボタン（図示せず）を押下する等により消火指示信号が送信されると（Ｓ３４）、中央処理装置３は、消火装置４にノズル開放信号を送信する（Ｓ３５）。ノズル開放信号を受信した消火装置４は消火剤等を噴射してタイヤ８等の消火を行う。
【００３２】
オペレータは、モニタ５からその様子を監視することができる。そこで、オペレータは火災でないと判断したり、消火を終えたと判断すると、指示ボタン押下等により復旧指示を行う。復旧指示に基づいて復旧指示信号が送信されると（Ｓ３６）、中央処理装置３は復旧処理を行い、またノズル閉鎖信号を送信し、メモリ判断装置２に再度火災検出処理を行わせる（Ｓ３７）。
【００３３】
以上のように第１の実施の形態によれば、赤外線カメラ１による赤外線感知に基づく画素信号により、データ処理部２２が輝度別に画素数を集計して、Ｋs1以上の輝度を有する画素数がｎ1 以上あり、しかも連続している箇所があった場合に、車輪回転時、タイヤ接地時、ディスクブレーキ作動時のタイヤ８の状態毎にその判断条件を設定し、条件に合致したものに対して火災警報信号１を送信して、中央処理装置３において教示信号を送信し、警報教示装置６に火災警報を教示させるようにしたので、タイヤ８の状態に応じた火災検出処理を行うことができ、誤報がなく検出精度を高めることができる。また、高輝度の画素数があまりに多い場合には、火災警報信号２も共に送信してオペレータの指示がなくても消火装置４に消火させるようにしたので、炎の広がりが早くても素早い消火を行うことができる。また、データ処理部２２（判断手段）が火災検出の判断を行う際に、車輪回転時、タイヤ接地時及びディスクブレーキ作動時のそれぞれに異なる判断条件を設けるようにすると、例えばタイヤが発火している部分が陰になったとしても、消火されたものと判断してしまうような誤判断をすることもなく、車輪の状況に応じた判断を行うことができる。
【００３４】
実施形態２．
図６は本発明の第２の実施の形態に係る火災検出処理の流れを表す図である。図６に基づいて本実施の形態の火災信号送信処理について説明する。メモリ判断装置２Ａのデータ処理部２２Ａ（図示せず）の火災検出処理の方法がデータ処理部２２とは異なるが、本実施の形態におけるシステムの構成は第１の実施の形態と特に変わるものではないので図１を用いて説明することにする。ただ、本実施の形態以降は、中央処理装置３からメモリ判断装置２Ａへは車輪の状態を示すデータは送信されないものとする。
【００３５】
通常、接地や制動により瞬間的に高温（高輝度）となった部分は、空冷されてその値はいずれ減少していく傾向にある。しかし、火災の場合は炎が燃え広がるので、高温（高輝度）の部分は逆に拡大していく傾向にある。本実施の形態は、高輝度の部分が拡大していく傾向にあるかどうかを判断することで火災警報信号１を送信するかどうかを判断するものである。
【００３６】
まず、データ処理部２２Ａは１画面毎の輝度別画素数集計処理を行うが、これは図２に基づいて第１の実施の形態で説明したことと同様の処理を行うので説明を省略する。
【００３７】
一方、輝度別に集計した１画面分の画素とあらかじめ定められた値Ｋs1とについて、Ｋ≧Ｋs1となる画素の数を画素数ｎとして計数する（Ｓ５１）。ここで、Ｋs1、ｎは第１の実施の形態と同じ文字を用いているが、必ずしも第１の実施の形態と同様の定数としなくてもよい。以下の文字も同様とする。画素数ｎから参照画素数値ｎ2 を減算した値Ｎを算出して記憶する（Ｓ５２）。この参照画素数値ｎ2 は第１の実施の形態で説明したように、昇温部分を考慮して設定する数値である。ディスクブレーキが作動していない限り参照画素数値ｎ2 を減算する必要はない。ただ、火災の場合には、それ以上の数の画素の輝度がＫs1以上になることは確実であり、検出時間的にもあまり差がないので、あらかじめこのように処理するように設定したものである。本実施の形態は、中央処理装置３から車輪の状態を示すデータが送信されないので、あらかじめ昇温部分を考慮し一律に減算することにする。そして、Ｎがあらかじめ定めた値ｎ4 以上であれば（Ｓ５３）、第１の実施の形態と同様に、Ｋ≧Ｋs1となる画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（Ｓ５４）。本実施の形態においてはｎ4 ＝４とする。
【００３８】
連続している箇所があると判断するとタイマリセットをして時間計測を開始する（Ｓ５５）。車輪が接地した時に生じる高温部分及び参照画素数値を越えてしまった昇温部分の拡大状態を判断の対象としないために、冷却に必要なブランク時間ＴＢ（例えば０．５秒）になったかどうかを判断する（Ｓ５６）。いうまでもなく、この間にも輝度集計処理は行っている。時間ＴＢになったものと判断すると、さらに時間Ｔ3 （例えば１秒とする。ＮＴＳＣ方式では３０画面である）経過したかどうかを判断する（Ｓ５７）。そして、Ｔ3 間分について、Ｋ≧Ｋs1となる画素数を算出し、その平均Ａ1 を算出する（Ｓ５８）。また、その後さらに時間Ｔ4 （例えば２秒とする）経過したかどうかを判断し（Ｓ５９）、Ｔ4 間分について、Ｋ≧Ｋs1となる画素数を算出して平均Ａ2 を算出する（Ｓ６０）。時間Ｔ3 、Ｔ4 については、車輪の回転周期以上となるように短すぎないようにする。また、時間Ｔ3 、Ｔ4 は任意に設定することができるが、あまり時間が長すぎると逆に火災検出自体に影響を及ぼす（検出時間が遅れる）ので、注意を要する。
【００３９】
また、例えば時速１００ｋｍで移動する磁気浮上式鉄道の車輪の回転周期は約０．１ｓであるから、１秒間だと約１０回転分の平均を算出することになる。ここでは１秒分及び２秒分について平均を算出するようにしているが、第１の実施の形態と同様に、車輪の回転周期を算出し、その回転周期以上分の画面について平均を算出して判断するようにしてもよい（例えば、速度のデータが入力されなくても傷等がある場合には、その発生周期によって回転周期を判断できる）。また、時間計測に基づいた平均を算出しているが、例えばＮＴＳＣ方式だと１秒間に３０画面（フレーム）のように、各方式によって１秒間の画面数は決まっているから、カウントした画面数に基づいて平均を算出するようにしてもよい。この場合はカウンタは必要となるがタイマは必要としない。
【００４０】
Ａ2 ＞Ａ1 と判断すると（Ｓ６１）、Ｋs1以上の輝度を有する画素が拡大しているとして中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ６２）。また、その場合、画素数ｎが定数ｎ3 以上であれば（Ｓ６３）、火災警報信号２も送信する（Ｓ６４）。その後の中央処理装置３の処理については、第１の実施の形態で説明した図５の処理と同様の動作を行うので省略する。ここで、上述のＳ６１においては、Ａ1 ＜Ａ2 としたときには１画素でもＡ2 の方が多ければ該当してしまい、厳密すぎる場合がある。そこで、誤差を考慮する場合にはマージン（例えば約３０画素分程度）をとし、Ａ1 ＋３０≦Ａ2 として判断するようにしてもよい。
【００４１】
上述の記載では、火災検出において、ある温度以上の部分が拡大しているかどうかで判断したが、これを複数の時間帯におけるある温度以上の部分の面積の平均をそれぞれ算出して比較し、ある温度（例えば２００℃）以上の部分が、ある一定面積（例えば５０画素分）以上で、かつ一定時間（例えば３秒）以上継続していることにより、火災判断するようにしてもよい。このようにすると、緩慢なゴムの深部火災や燻焼火災等をとらえることができる。
【００４２】
以上のように第２の実施の形態によれば、赤外線カメラ１による赤外線感知に基づく画素信号により、データ処理部２２Ａが輝度別に画素数を集計して、高輝度の画素数が一定数以上あり、しかも連続している箇所があった場合に、ある時間帯Ｔ3 とその後の別の時間帯Ｔ4 とにおける一定輝度以上の画素数の平均値Ａ1 、Ａ2 を算出して、拡大傾向にあるかどうかを判断して、拡大していると判断すると火災警報信号１を送信して、中央処理装置３において教示信号を送信し、警報教示装置６に火災警報を教示させるようにしたので、精度の高い火災検出処理を行うことができる。
【００４３】
実施形態３．
図７は本発明の第３の実施の形態におけるシステムを表す図である。図７において図１と同じ図番を付しているものは、第１の実施の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省略する。４つのタイヤ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄをそれぞれ個別に監視する赤外線カメラ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄはそれぞれ赤外線カメラ１と同じものである。メモリ判断装置２Ｂは、データ処理部２２Ｂが４台の赤外線カメラからの電気信号を同時に１画面として処理し、火災検出処理を行う点でメモリ判断装置２とは異なる。
【００４４】
上述の第１の実施の形態では、１つの赤外線カメラ１からの電気信号を１台のメモリ判断装置２が処理した。しかし、例えば磁気浮上式鉄道等のように車体をできるだけ軽くしなければならないという要請がある場合、複数の赤外線カメラ１の電気信号を１台のメモリ判断装置が処理できれば、それだけメモリ判断装置を少なくすることができる。そこで、本実施の形態では４つの赤外線カメラ１の電気信号を１台のメモリ判断装置２Ｂで処理するものとする。また、４つの車輪及び格納部分の全てにおいて同時に火災が発生するとは考えにくい。そこで、メモリ判断装置２Ｂが４つの車輪について処理を行うことを利用して、４つの車輪の輝度（温度状態）を比較することにより火災検出処理を行う。
【００４５】
図８はデータ処理部２２Ｂの火災検出処理を表す図である。図８に基づいて火災検出処理について説明する。データ処理部２２Ａは１画面毎の輝度別画素数集計処理を行うが、これは図２に基づいて第１の実施の形態で説明したことと同様の処理を行うので説明を省略する。
【００４６】
そして、輝度別に集計した各車輪及び格納部分（以下、単に車輪という）を撮影した際の画素とあらかじめ定められた値Ｋs1とについて、Ｋ≧Ｋs1となる画素の数を車輪毎に計数する（Ｓ７１）。以下、処理は車輪毎及び画面毎に行われるものとする。少なくともある車輪において、その画素数があらかじめ定めた値ｎ1 以上であると判断すると（Ｓ７２）、第１の実施の形態と同様に、Ｋ≧Ｋs1となる画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（Ｓ７３）。本実施の形態でも第１の実施の形態と同様にｎ1 ＝４とする。
【００４７】
連続している箇所があると判断すると、その箇所が存在する画面を基準画面とし、第２の実施の形態と同様にタイマリセットをして時間計測を開始する（Ｓ７４）。そして、短い時間Ｔ5 以内に、全ての車輪について、Ｋs1以上の輝度を有する画素があるかどうかを比較判断する（Ｓ７５）。ここで本実施の形態では、Ｔ5 を例えば０．２秒（ＮＴＳＣでは６画面）とする。全ての車輪においてＫ≧Ｋs1となる画素があった場合には、接地の摩擦、ディスクブレーキの制動等によって昇温したものと考えられるので、火災警報信号１は送信しないで、Ｓ７１に戻ってそのまま火災検出処理を行う。しかし、タイヤ８が接地した後、冷却時間ＴＢを経た後にいずれかの画面でＫ≧Ｋs1となる画素数が、定数ｎ3 以上であると判断すると（Ｓ８４）、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ８１）。このようにしておけば、万一、４つの車輪で同時に火災が発生したとしても対応できる。
【００４８】
Ｋ≧Ｋs1となる画素が全ての車輪について同時には存在していなかった場合には、第２の実施の形態と同様に、その時点から時間Ｔ3 （例えば１秒とする。ＮＴＳＣ方式では３０画面である）分について、Ｋ≧Ｋs1となる画素数を算出し、その平均Ａ1 を算出する（Ｓ７６、Ｓ７７）。そして、その後さらに時間Ｔ4 （例えば２秒とする）分について、Ｋ≧Ｋs1となる画素数を算出して平均Ａ2 を算出する（Ｓ７８、Ｓ７９）。そして、Ａ1 ≦Ａ2 と判断すると（Ｓ８０）、Ｋs1以上の輝度を有する画素が拡大しているとして中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ８１）。また、その場合、画素数が定数ｎ3 以上であれば（Ｓ８２）、火災警報信号２も送信する（Ｓ８３）。その後の中央処理装置３の処理については、第１の実施の形態で説明した図５と同様の処理動作を行うので説明を省略する。なお、消火装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄは、それぞれのタイヤ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄに個別に対応して備えられ、各別に制御されるようになっている。
【００４９】
以上のように第３の実施の形態によれば、４つの車輪部分の画素信号に基づいて、データ処理部２２Ｂが、ある車輪について高輝度の画素数が一定数以上あり、しかも連続している箇所があったと判断した場合に、短い一定時間内、つまりほぼ同時的に、全ての車輪においても同じように高輝度の画素数が一定数以上あり、しかも連続している箇所があった、と判断しなかった場合には、タイヤ接地によるものではないとして、さらに拡大傾向にあるかどうかを判断して、拡大していれば火災警報信号１を送信して、中央処理装置３において教示信号を送信し、警報教示装置６に火災警報を教示させるようにしたので、精度の高い火災検出処理を行うことができる。また、全ての車輪部分が同時には火災を起こすことはないと想定し、複数の車輪部分における温度を比較して、火災警報信号１を送信するかどうかを判断するようにすると、車輪の状況に応じて詳細な条件を設定しなくても、火災かどうかの判断を高精度に行うことができる。
【００５０】
実施形態４．
図９は本発明の第４の実施の形態におけるシステムを表す図である。図９において図７と同じ図番を付しているものは、第３の実施の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省略する。ここで、２９はカメラスイッチャー装置である。カメラスイッチャー装置２９が例えばＮＴＳＣ方式のレートに基づいて切り換えを行い、４つのタイヤ８Ａ〜８Ｄに対応した４台の赤外線カメラ１Ａ〜１Ｄのそれぞれの電気信号を送信する。また、メモリ判断装置２Ｃは、データ処理部２２Ｂとは若干処理方法が異なるデータ処理部２２Ｃを有している点でメモリ判断装置２Ｂとは異なる。カメラスイッチャー装置２９が４つのタイヤ８Ａ〜８Ｄをそれぞれ個別に監視する４台の赤外線カメラ１Ａ〜１Ｄから送信された電気信号を切り換えてデータ処理部２２Ｃに送信するので、１台の赤外線カメラ１につき、第１〜第３の実施の形態の４画面分の時間毎に１画面の処理が行われる。そのため、第１〜第３の実施の形態とは異なり、各車輪について処理される画面数は減ることになる。ただ、第１〜第３の実施の形態において、例として挙げた時間で最も短いものでも０．２秒である。これは、ＮＴＳＣ方式における４画面分（０．０３×４＝０．１２秒）よりも長い。したがって４画面毎の処理でも火災を検出する際に特に問題はない。
【００５１】
本実施の形態のシステムでは、火災検出処理は第３の実施の形態とほぼ同様の動作を行う。ただ、第３の実施の形態とは異なり、各車輪の画面が同時に入力されるわけではないので、データ処理部２２Ｃでは、入力される画素信号に基づいて４画面毎に比較することで各車輪の輝度（温度）を比較を行うことになる。
【００５２】
実施形態５．
図１０は本発明の第５の実施の形態に係るタイヤ傷検出処理の流れを表す図である。図１０に基づいてタイヤ傷検出処理について説明する。本実施の形態では、メモリ判断装置２Ｄのデータ処理部２２Ｄ、中央処理装置３Ａ（図示せず）が用いられるが、メモリ判断装置２、データ処理部２２、中央処理装置３とは処理が異なるだけである。システム構成的には第１の実施の形態とは特に変わるものではないので、本実施の形態でも図１を用いて説明することにする。
【００５３】
まず、画像処理を行い、タイヤ８の輪郭内側部分の画素だけを検出する（ＳＫ１）。タイヤ８の部分、ホイール部分、格納部分等、それぞれの部分は輝度が異なるため、その輪郭を認識することができる。これを利用して、タイヤ８の輪郭内側部分だけを検出するようにする。そして、検出したタイヤ８の輪郭内側部分について各輝度別に画素数を集計する（ＳＫ２）。つまり、輝度を横軸とし、画素数を縦軸としてヒストグラムを作成する。
【００５４】
通常、作成したヒストグラムはある輝度を中心とした正規分布に近い形状になる（ただ、中心となる輝度及び分散の程度はその時のタイヤ８の状況、環境等により異なる）。ただ、タイヤ８に傷があると、傷部分の輻射は正常部分とは異なるので、正常な場合の輝度分布とは別に、高輝度又は低輝度の部分にも分布が生じる。そこで、集計を終えると、画素数が０の輝度部分を挟んで高輝度又は低輝度の部分にさらに別の分布が存在するかどうかを判断する（ＳＫ３）。分布が存在するものと判断すると、その分布を構成する画素の数を計数する（ＳＫ４）。そして、計数した画素数がｎ1 以上であれば（ＳＫ５）、それらの画素について、画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（ＳＫ６）。画素がｎ1 連続している箇所があると判断すると、傷検出のイベント信号を送信し、そのイベント名、発生時間等を記録装置７に記録させ、中央処理装置３Ａに傷警報信号を送信する（ＳＫ７）。
【００５５】
傷警報信号が受信されると、中央処理装置３Ａは傷警報を行わせる教示信号を警報教示装置６に送信する。その教示信号を受信した警報教示装置６は、音、表示等により、タイヤ傷が発見された旨を表す傷警報をオペレータに教示する。
【００５６】
以上のように第５の実施の形態によれば、赤外線カメラ１による赤外線感知に基づく画素信号により、データ処理部２２Ｄが輝度別に画素数を集計、すなわち温度別面積に基づく分布を作成して、そのヒストグラムに基づいて、通常の分布の外に、高輝度（高温）又は低輝度（低温）の部分に別の分布が存在すると判断し、しかもその分布の輝度の画素が連続していると判断すれば、傷警報信号を送信して、中央処理装置３Ａにおいて教示信号を送信し、警報教示装置６にタイヤ傷警報を教示させるようにしたので、人間によって目視しなくても細かな傷まで発見することができる。
【００５７】
実施形態６．
図１１は本発明の第６の実施の形態に係るタイヤ傷検出処理の流れを表す図である。図１１に基づいてタイヤ傷検出処理について説明する。本実施の形態においても、メモリ判断装置２Ｅのデータ処理部２２Ｅ、中央処理装置３Ａ（図示せず）が用いられるが、データ処理部２２、中央処理装置３とは処理が異なるだけである。システム構成的には第１の実施の形態とは特に変わるものではないので、図１を用いて説明することにする。
【００５８】
本実施の形態は、送信された画素信号に基づいて画面を画像処理し、２次元の位置関係も含めた輝度分布（温度分布）に基づいた微分処理をして車輪輪郭内側部分に一定以上の輝度の変化を算出し、タイヤ傷と正常な部分との境目の存在をその輝度変化から判断する。このようにすると、人間の目視に頼ることなく、細かなタイヤ傷まで検出できる。そして、さらにその変化部分が、車輪回転方向に移動しているかどうかを判断することで、タイヤ傷検出の精度を上げる。
【００５９】
まず、各画面のタイヤ輪郭内側部分について微分処理（輝度の差分算出）を行う（ＳＫ１１）。前述したように、タイヤ傷部分は、他の正常な部分に比べて高輝度又は低輝度なものとなるので、タイヤ傷と正常な部分との境では輝度の変化が大きくなる。したがって、その部分での差分の絶対値は大きくなる。そこで、微分を行ってその差分を算出する。ここでは、横の画素との比較（行での比較）において差分を算出するようにする。全ての差分の算出を終えると（ＳＫ１２）、各行につき、あらかじめ定めた値ｎ5 以上の差分値が４箇所以上あるかどうかを判断する（ＳＫ１３）。ここでｎ5 の値は差分算出の方法（例えば、差分をどの画素との比較において算出するか等）により異なる。１行につき４箇所以上としたのは、タイヤ８の輪郭両端及びタイヤ傷の両端部分の輝度変化を考慮したためである。ＳＫ１３において、ｎ5 以上の差分値が４箇所以上あるものと判断すると、カウンタ値ｎ6 を１つ増やす（ＳＫ１４）。
【００６０】
ここで、ｎ5 以上の差分値が４箇所以上あるものと判断した時点で傷警報信号を送信し、タイヤ傷警報を行うようにすることもできる。しかし、本実施の形態では、より正確な検出を行えるように複数の画面にわたって傷が検出された場合に傷警報信号を送信するようにする。
【００６１】
そこで、カウンタ値ｎ6 の値が、ある基準値ｎ7 になったかどうかを判断し（ＳＫ１５）、ｎ6 ＝ｎ7 と判断すると傷警報信号を出力する（ＳＫ１６）。タイヤ傷は次の画面で消えるということはないので連続して検出されるはずである（なお、ここでいう連続は、前述した連続とは意味が違う）。しかも、赤外線カメラ１の面を向いているときに突然傷が発生するという可能性も少ない。例えば、単純に０．５秒で１回転したとすると、ＮＴＳＣ方式では１回転分が１５画面ということになる。１画面について、タイヤ８の約半分の面からの輻射があるものと考えると、赤外線カメラ１は、１回転で約７画面分にわたって、タイヤ８のある部分における赤外線の輻射を感知していることになる。したがってこの場合、タイヤ傷があれば連続して７画面検出されることになる。このようなことを考慮し、タイヤ傷を連続してカウントできる、適当な基準値ｎ7 を設定する。
【００６２】
また、この連続検出について、例えばある画面で検出された傷が、その後の画面において車輪回転方向への移動又は静止により連続して検出された場合にのみ傷警報信号を送信するというような条件を付すこともできる。傷が車輪回転方向へ移動又は静止しているかについては、次の画面で、個々の傷が回転軌跡（直線又は楕円曲線若しくは楕円の近似曲線）上で、例えば下方に移っているかどうかあるいは静止しているかどうかを判断するようにする。発生したタイヤ傷が画面間で移動するのは車輪回転方向のみであることから、このような条件を付すことで、誤検出を防止することができる。
【００６３】
以上のように第６の実施の形態によれば、赤外線カメラ１による赤外線感知に基づく画素信号により、データ処理部２２Ｅが画面を微分処理して差分を算出し、その差分の絶対値が一定値以上の箇所が１行又は列につき４箇所以上あった場合、さらに、それが一定画面数以上連続したかどうかを判断する。連続して検出されれば、タイヤ傷であると判断して傷警報信号を送信し、中央処理装置３Ａにおいて教示信号を送信し、警報教示装置６にタイヤ傷警報を教示させるようにしたので、人間によって目視しなくても細かな傷まで発見することができる。また、データ処理部２２（判断手段）が、一定以上の変化をした部分が一定時間連続して存在する場合に、タイヤ傷を検出したものと判断し、傷警報信号を送信するようにすると、人間による目視等に頼らなくても、細かなタイヤ傷まで検出することができ、しかも高精度である。さらに、タイヤ傷の移動方向である車輪回転方向に移動又は静止して一定時間連続して存在する場合に、タイヤ傷を検出したものと判断し、傷警報信号を送信するようにすると、人間による目視等に頼らなくても、細かなタイヤ傷まで検出することができ、しかも高精度である。
【００６４】
実施形態７．
上述の第５の実施の形態では、タイヤ８の輪郭内側部分について各輝度別に画素数を集計し、そのヒストグラムについて、別の分布が存在しているかどうかを判断した。このような場合、傷部分と正常な部分との間にそれほど輝度の差がなければ、正常な部分の輝度分布の裾の方に傷部分の分布が含まれてしまい、傷警報信号が送信されないことがある。そこで、輝度別の画素数を集計したヒストグラムについて、その差分を算出し、ヒストグラムが複数の極大値を有しているかどうかを判断する。極大値に到るまでの正の傾き及び極大値からの負の傾きが小さければ、傷部分の分布により生じた極大値と判断しないようにする。この傾きの判断の一例として、例えば正規分布に基づいて傾きの大きさを設定して判断するようにしてもよい。また、例えば、判断条件を緩やかにするのであれば、傾きが０になる極値が存在したときに傷部分の分布があるものと判断するようにしてもよい。このように、データ処理部２２（判断手段）が、温度別面積に基づく分布を作成して、その分布の極大値を算出して、極大値に基づいてタイヤ傷の有無を判断するようにすると、人間による目視等に頼らなくても、細かなタイヤ傷まで検出することができる。
【００６５】
実施形態８．
上述の第５〜第７の実施の形態における傷検出処理は、例えばオペレータが指示をしたときに一定時間（例えば５分間）行うようにしてもよい。このように、指示が行われたときにデータ処理部２２がタイヤ傷検出処理を行うようにしたので、検出を１度だけに抑えることができ、認識済みの傷を何回も検出しなくてもすむ。また、例えば、タイヤ接地しているとき等は、車両の速度（車輪の回転速度）等の関係より、通常時とは異なりタイヤ傷の検出が困難である。そこで、速度がある値以下の間だけ傷検出処理を行うようにしてもよい。このように、車輪の回転速度が一定値以下の場合にタイヤ傷検出判断を行うようにすると、高速走行時のように精度が低くなってしまう場合にタイヤ傷検出を行わないようにすることができる。
【００６６】
実施形態９．
図１２は本発明の第９の実施の形態に係るタイヤ摩耗検出処理の流れを表す図である。本実施の形態においても、メモリ判断装置２Ｆのデータ処理部２２Ｆ、中央処理装置３Ｂ（図示せず）が用いられるが、メモリ判断装置２、データ処理部２２、中央処理装置３とは処理が異なるだけである。システム構成的には第１の実施の形態とは特に変わるものではないので、図１を用いて説明することにする。
【００６７】
例えば、オペレータからのクリアボタン押下等があり、タイヤ８が新しいものに交換された等と判断すると（ＳＭ１）、加算値Ｔ及び累積値Ｍをクリアし、それぞれの値を０にする（ＳＭ２）。なお、加算値Ｔ及び累積値Ｍのクリアは、摩耗警報の解除も意味する。また、警報累積値Ｚを変更する旨の指示が入力されると（ＳＭ３）、警報累積値Ｚの値を変更する（ＳＭ４）。警報累積値Ｚについては、後に詳述する。
【００６８】
赤外線カメラ１の感度特性（レンジ等）及び各画素信号が表す画面の各輝度Ｋに基づいて、その輝度が表す温度である対応温度Ｔｈ1 を算出する（ＳＭ５）。対応温度Ｔｈ1 を算出すると、対応温度Ｔｈ1 が基準温度Ｔｈ2 以上であるかどうかを判断する（ＳＭ６）。本実施の形態では基準温度Ｔｈ2 として例えば２００℃や４０℃を設定する。そして、Ｔｈ1 ≧Ｔｈ2 を満たす画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（ＳＭ７）。
【００６９】
Ｔｈ1 ≧Ｔｈ2 を満たす画素が連続している箇所があると判断すると、１画面中に算出した全ての対応温度Ｔｈ1 のうち、最も高い温度Ｔｈ3 を加算値Ｔに加え（ＳＭ８）、Ｍ＝０．０３×２×Ｔとなる累積値Ｍを算出する（ＳＭ９）。ここで、０．０３とはＮＴＳＣ方式における画面と画面との間の時間（１／３０秒）を表す。また、２はタイヤ８の表裏分を考慮した値を表している。この累積値Ｍは摩耗の指数を表す値である。なお、加算値Ｔに加える温度Ｔｈ3 として、そのタイヤ輪郭内側部分の画面のうちの最高温度を用いたが、その平均温度や基準温度等の代表温度を用いてもよい。
【００７０】
そして、累積値Ｍとあらかじめ定めた警報累積値Ｚとを比較し、Ｍ＞Ｚであるかどうかを判断する（ＳＭ１０）。前述したように警報累積値Ｚは任意に設定することができるが、ここでは例えば１０００００〜１００００００とする。これは１回の接地等により２００℃が０．５秒間続く部分が生じ、それが１日に１０回あり、そのタイヤ８を１００〜１０００日で交換するもの（２００℃×０．５秒×１０回／日×１００〜１０００日）として設定した値である。Ｍ＞Ｚであると判断すると、中央処理装置３Ｂに摩耗警報信号を送信する（ＳＭ１１）。Ｍ≦Ｚの場合には次の画面について摩耗検出を行う。
【００７１】
摩耗警報信号が送信されると、中央処理装置３Ｂは摩耗警報を行わせる教示信号を警報教示装置６に送信する。その教示信号を受信した警報教示装置６は、音、表示等により、タイヤ８が摩耗していることを示す旨の摩耗警報をオペレータに教示する。
【００７２】
摩耗警報信号を送信した後、中央処理装置３Ｂから摩耗警報解除の旨の信号が送信されると（ＳＭ１２）、ＳＭ２に戻って加算値Ｔ及び累積値Ｍをクリアし、摩耗検出を続けることになる。
【００７３】
以上のように第９の実施の形態によれば、データ処理部２２Ｆが、Ｔｈ1 ≧Ｔｈ2 以上であるかどうかを判断し、Ｔｈ1 ≧Ｔｈ2 の場合には、その画面中の最高温度等の代表温度Ｔｈ3 とその画面の時間との積を算出して、さらに累積値Ｍを算出し、警報累積値Ｚと比較してＭ＞Ｚであると判断すると、中央処理装置３Ｂに摩耗警報信号を送信するようにしたので、タイヤ摩耗のような人間の目視では検出困難なものでも精度よく検出することができる。
【００７４】
実施形態１０．
上述の第９の実施の形態では、累積値Ｍの算出を、最高温度Ｔｈ3 とその画面の時間との積に基づいて求めた。タイヤ８の摩耗はほとんどが地面との摩擦により起こる。したがって、タイヤ８が回転する度に摩耗する。しかも、摩擦熱等、高温になった部分は特に摩耗の進行がはやい。そこで、本実施の形態は、１回転における一定以上の温度以上の画素数（面積）に基づいて加算値Ｔを算出し、累積値Ｍに加えることにする。
【００７５】
１つの画面からは、車輪（タイヤ８）の全周の熱エネルギー温度を観測することはできない。そこで、複数画面から１回転分の一定以上の温度以上の画素数を算出しなければならないが、同じ部分が重複しないようにする必要がある。また、回転速度によって１回転の画面数が異なるので、その調整を行う必要もある。
【００７６】
赤外線カメラ１の設置角度等により厳密には困難であるが、ここでは１画面で半周分（２画面で全周）を観測できるものとして考える。そのため、たとえば１画面で１／６回転する（１／６周期）場合には、１回転が６画面である。全てを加算すると、３倍の画素数を算出してしまうことになる。そこで、２×（１画面あたりの回転数）を乗じて、重複しないようにする。
【００７７】
以上の説明に基づいて、上述した第９の実施の形態におけるＳＭ８の代わりに、１画面における基準温度Ｔｈ2 以上の画素数ｎ8を算出するようにする。そして、ＳＭ９の代わりに、Ｔ＝ｎ8 ×２×ｎ9 となる加算値Ｔを算出する。ここでｎ9 は１画面あたりのタイヤの回転数である。算出した加算値Ｔを累積値Ｍに加算して、警報累積値Ｚと比較してＭ＞Ｚであれば摩耗警報信号を送信する。
【００７８】
以上のように第１０の実施の形態によれば、一定以上の温度以上の画素数（一定温度以上の部分の面積）に基づいて、加算値Ｔ及び累積値Ｍを算出し、警報累積値Ｚと比較してＭ＞Ｚであると判断すると、中央処理装置３Ｂに摩耗警報信号を送信するようにしたので、接地による摩擦の摩耗をより加味した摩耗検出を行うことができる。また、ある温度以上になると摩耗の進行がはやくなる材質に効果的である。また、一定温度Ｔｈ2 以上の部分が存在する場合に、１回転にあたる、Ｔｈ2 以上の部分の大きさに基づいて摩耗度を算出して回転毎に累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行うようにすると、人間の目視では検出困難なタイヤ摩耗を、接地による摩擦熱等を加味して精度よく検出することができる。
【００７９】
実施形態１１．
上述の実施の形態では、火災検出処理、タイヤ傷検出処理及び摩耗検出処理をそれぞれ分けて説明したが、これらを組み合わせて用いることが可能である。例えば、車庫に格納中又は車庫への移動時等にはタイヤ傷検出を行い、車輪が走行回転状態にある場合等に火災検出処理及び摩耗検出処理を行わせるようにすることもできる。この場合、タイヤ傷検出及び摩耗検出と火災検出との検出温度を、感度を変更しなくてもカバーできる範囲の赤外線カメラがあれば特に有効である。上述の実施の形態では、ループにより同じ検出処理を繰り返して行っているが、組み合わせる場合は、処理を終了し、次の検出処理を実行するようにする。
【００８０】
実施形態１２．
上述の実施の形態では、データ処理部がそれぞれ１つ又は直列的に検出処理を行うように説明したが、例えば火災検出処理、タイヤ傷検出処理及び摩耗検出処理を複数の処理を並列に行うようにしてもよい。特に、摩耗及び火災は、タイヤ接地時等のように同じ状況下で起きることが多いので、同じ画面に基づいて並列にすなわち平行して処理を行った方が早く、効果的である。
【００８１】
実施形態１３．
上述した第１の実施の形態では、Ｓ１７、Ｓ２０及びＳ２４の車輪の状態における判断に輝度及び画素数の条件を設けなかったので、記録装置８に異常画素検出のイベント及びその発生時間の記録があるかどうかを判断するだけでよかった。しかし、これに限定されるものではなく、その状態に応じて基準を変更するようにしてもよい。ただし、その場合は、イベントの記録とは同基準ではないので、再度判断を行う必要がある。各輝度だけの基準を変更する場合、判断条件の基準とする輝度は前の判断条件の基準の輝度より高いものを設定する必要がある。また、画素数だけの基準を変更する場合も同様である。他の実施の形態においても、それぞれの条件判断において、基準となる輝度や画素数の値を任意に決めることができる。
【００８２】
実施形態１４．
上述した実施の形態では、温度センサを２次元に配列した赤外線カメラ１を用いて車輪（タイヤ８）及び格納部分の温度を感知するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、１次元のリニアセンサ等を走査させて用いることもできる。
【００８３】
実施形態１５．
上述した実施の形態では、連続する条件として縦横２画素ずつの４画素以上がひとかたまりになっているものとしたが、これに限らなくてもよい。例えば縦横斜め４画素ずつでもよい。また連続する画素数は４画素に限る必要はない。
【００８４】
実施形態１６．
上述した実施の形態では、磁気浮上式鉄道に用いる場合について説明したが、自動車、飛行機等車輪（タイヤ）を用いるものに適用することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、温度センサが少なくとも車輪部分の温度を対応する電気信号に変換し、その電気信号に基づいて、判断手段が、複数の時間における、ある温度以上のひとかたまりに連なっている部分の面積をそれぞれ算出して比較し、ある温度以上の部分が拡大傾向にあるときに、車輪部分に火災が発生したものと判断するようにし、その判断に基づいて送信した警報信号により警報教示手段が警報教示を行うようにしたので、炎が燃え広がる等、高温部の状況に応じた火災発生の検出を行うことができる。
【００８９】
また、本発明によれば、電気信号に基づいて車輪部分に火災が発生したものと判断した場合には、自動的にノズル開放信号を送信し、消火装置を動作させるようにしたので、大きな火災の場合にはオペレータの指示がなくても、自動的に素早く消火を行うことができる。
【００９１】
また、本発明によれば、判断手段が、温度センサからの電気信号に基づいて画像処理を行って微分処理し、現れた変化部分に基づいて傷の警報信号を送信するかどうかを判断するようにしたので、人間による目視等に頼らなくても、細かなタイヤ傷まで検出することができる。
【００９２】
また、本発明によれば、その時の代表温度とその状態が検出された時間とに基づいて摩耗度を算出して累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行うようにしたので、人間の目視では検出困難なタイヤ摩耗を精度よく検出することができる。
【００９３】
また、本発明によれば、複数の判断手段を備えることで、複数の障害発生を並行して行うようにしたので、同じタイヤ状況において判断した方がよい火災検出とタイヤ摩耗検出等を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る火災検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】データ処理部２２が１画面分の画素信号について輝度集計処理を行う流れを表す図である。
【図３】データ処理部２２が行う火災検出処理の流れを表す図である。
【図４】タイヤ８部分における輝度の変化を表す図である。
【図５】火災警報信号１が送信されたときの中央処理装置３の教示処理又は消火処理の流れを表す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る火災検出処理の流れを表す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるシステムを表す図である。
【図８】データ処理部２２Ｂの火災検出処理を表す図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態におけるシステムを表す図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るタイヤ傷検出処理の流れを表す図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係るタイヤ傷検出処理の流れを表す図である。
【図１２】本発明の第９の実施の形態に係るタイヤ摩耗検出処理の流れを表す図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 赤外線カメラ
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ メモリ判断装置
２１ ＡＤ変換部
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ データ処理部
２３ 画像記憶部
２４ ＤＡ変換部
２５ 感度調整部
２６ スイッチ部
２７ 変調部
２８ 通信インターフェース部
２９ カメラスイッチャー装置
３、３Ａ、３Ｂ 中央処理装置
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 消火装置
５ モニタ
６ 警報教示装置
７ 記録装置
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ タイヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば磁気浮上式鉄道等の車両においてタイヤで生じる火災、傷、摩耗のような障害を検出判断し、警報する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にタイヤは、天然ゴム、合成ゴム等からなる可燃物である。走行中の車両において、タイヤは地面との間で生じる摩擦、及び荷重によりたわんで自ら熱を発生する。さらに、例えばブレーキ等によりタイヤの制動を行うとき、それらブレーキ装置がタイヤ近傍に設置されている場合は、それにより発生した熱がタイヤに伝わり、タイヤの温度を上昇させる。車両が高速で移動していればいるほど、時間あたりの接地面積は大きく、その制動に費やすエネルギーにより発せられる熱量も多くなるので、これらを原因とする温度上昇は著しくなる。その温度上昇がタイヤの発火点を超えると、非常に危険である。
【０００３】
一方、地面と接するタイヤは傷付く可能性も高い。このような傷がタイヤのベルト層まで達すると、タイヤ内圧の低下を招き（パンク）、タイヤ強度を甚だしく低下させる。また、パンクに至らないまでも、傷部分は摩擦等により通常のタイヤ部分よりも温度上昇が著しくなるのが普通である。したがって、上記のような温度上昇の影響を最も受けやすい部分であるといえる。
【０００４】
ここで、例えば磁気浮上式鉄道に用いる車輪（タイヤ）について考える。通常、磁気浮上式鉄道では高速走行中は磁力に支えられ、車輪を用いた走行をすることもないし、例えば車輪のディスクを挟んだりするといった機械的接触による制動を行うこともない。しかし、停車時又は低速移動時あるいは緊急時に用いられる補助的な役割をする車輪が設けられている。磁気浮上式鉄道においては、上下方向に車両重量を支える支持タイヤ、及び線路に沿って左右方向を案内する案内タイヤの２種類の補助車輪が設けられている。磁力が十分に得られる高速走行中、この車輪は車両本体のタイヤハウス内に格納されているが、リニアモータにより非接触で制動し減速して、磁力が不足する速度以下では本体外に出されて着地し、路面（コンクリート等）上を回転しながら車両を支持及び案内する。さらに、高速走行中でも磁力が失われる等の異常時には、車輪は本体外に出されて着地し、かつ支持タイヤホイール内に設置されたディスクブレーキにより制動が行われる。
【０００５】
ここで、そのような緊急時における高速走行中の車輪着地や、ディスクブレーキによる制動にともなう温度上昇では、タイヤ自身が発火するような温度を超えることは、通常あり得ない。ただし、車輪を出し入れする動力には油圧を用いており、例えばその作動油が車輪上に漏れた場合は、その油の発火点がタイヤの発火点よりも低いために、タイヤが異常に温度上昇している状態では危険である。また、例えばディスクブレーキ装置の故障等により、高速車輪走行中にタイヤが固着した場合、地面との間で生じる摩擦により急激な温度上昇が発生し、タイヤの発火点を超える可能性がある。さらに、上述したように傷部分は温度上昇の原因となりうるので、それらの危険性はさらに増すこととなる。
磁気浮上式鉄道において、タイヤは乗員から見えないタイヤハウス内に設置されており、このような無人部分で火災発生の可能性がある部分は、火災検知器を設置している。従来、異常な温度上昇をとらえるために、温度センサとして熱電対を応用したワイヤセンサを使用しているが、設置位置が対象物の近傍に制約されること、ワイヤセンサに傷が入ると湿気が侵入して故障すること、温度検知が線分布に限られていること等の問題があった。ワイヤセンサの傷防止として、対象物（車輪）から離すことや被覆等でワイヤセンサを保護することは、その検知原理上、検知精度を大幅に低下させるため困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、タイヤは転動することにより自ら発熱する。特に磁気浮上式鉄道においては、緊急時に高速から車輪を使った場合、タイヤ温度は通常の自動車用タイヤと比べて著しく高くなり、この状態で他の異常が重なった場合は火災となる可能性もありうる。また、タイヤの傷はタイヤパンク等の重大事故や、部分的な温度上昇の原因となりうるにも関わらず、係員が一輪一輪目視による点検で見つけださなければならず、これを走行毎に行うのは大変な労力がかかっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、タイヤの火災、傷等を正確に検出判断して警報することができ、より安全性を高めることができるような装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る障害警報装置は、車両に設けられ、少なくとも車輪部分の温度を対応する電気信号に変換する温度センサと、電気信号に基づいて障害が発生したかどうかを判断し、その判断に基づいて警報信号を送信する判断手段と、警報信号に基づいた警報教示を行う警報教示手段とを備えた障害警報装置において、判断手段は、温度センサからの信号に基づいて、複数の時間における、ある温度以上のひとかたまりに連なっている部分の面積をそれぞれ算出して比較し、ある温度以上の部分が拡大傾向にあるときに、車輪部分に火災が発生したものと判断する。
【０００９】
本発明においては、温度センサが車輪部分の温度を対応する電気信号に変換し、その電気信号に基づいて、判断手段が、例えば、温度別に集計等を行って処理し、複数の時間における、ある温度以上の部分の面積の平均をそれぞれ算出して比較し、炎が燃え広がることにより、一定温度以上部分が拡大傾向にあるかどうかを判断して、火災が発生したかどうかを判断し、その判断に基づいて送信した警報信号により警報教示手段が警報教示を行う。
【００１２】
また、本出願に係る障害警報装置において、消火剤を散布して車輪部分の消火を行う消火装置を設け、車輪部分に火災が発生したものと判断した場合には、消火装置を動作させるためのノズル開放信号が送信される。
本発明においては、電気信号に基づいて車輪部分に火災が発生したものと判断した場合には、自動的にノズル開放信号を送信し、消火装置を動作させ、すばやく火災に対応する。
【００１４】
また、本出願に係る障害警報装置において、判断手段は、画像処理により、２次元の位置関係も含めた温度分布に基づいた微分処理を行って、車輪輪郭内側部分に一定以上の変化をした部分が存在するかどうかを判断してタイヤ傷の検出を行う。
本発明においては、判断手段が、温度センサからの電気信号に基づいて画像処理を行い、２次元画像の温度分布を作成する。そして、それを微分処理する。車輪輪郭内側部分に変化した部分があれば、この部分は、通常部分に比べて高温又は低温部分であることから、そのような部分があるかどうかを判断して警報信号を送信するかどうかを判断する。
【００１５】
また、本出願に係る障害警報装置において、判断手段は、温度と時間とに基づいた摩耗度を算出して累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行う。
本発明においては、一定温度以上の部分が存在する場合に、その時の最高温度とその状態が検出された時間とに基づいて摩耗度を算出して累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行うようにする。
【００１６】
また、本出願に係る障害警報装置は、判断手段を複数備え、複数の障害発生判断の処理を並行して行う。
本発明においては、例えば火災検出とタイヤ摩耗検出とは車両の走行状態を含めて判断する方がよいので、複数の判断手段を備えることで、複数の障害発生の判断を並列して行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る火災検出装置の構成を示すブロック図である。図において、１は赤外線を感知するセンサを２次元配列した赤外線カメラである。赤外線カメラ１は、物体から輻射される赤外線（熱エネルギー）を電気信号に変換する。つまり、赤外線カメラ１は温度センサとなる。２はメモリ判断装置である。メモリ判断装置２は、さらにＡＤ変換部２１、データ処理部２２、画像記憶部２３、ＤＡ変換部２４、感度調整部２５、スイッチ部２６、変調部２７及び通信インターフェース部２８で構成される。ＡＤ変換部２１は、赤外線カメラ１から送信されるアナログの電気信号を一定の周期でサンプリングし、デジタル（二値）化した画素信号に変換する。この画素信号が表す値が最終的にはモニタ５上で輝度として表される（したがって、以下、この画素信号が表す値を輝度として説明することにする。同じ感度では輝度と温度とが対応するので、これは同時に温度を表すことにもなる）。データ処理部２２は、各画素の輝度に基づいて判断した処理を行う。また、そのために１画面分の画素信号に基づいて、その画素数（これは、最終的にその部分の面積を表すことになる）を輝度別に集計する。通常時に輝度別の集計をした場合には、そのヒストグラムは正規分布に近い形となる。異常時になるとヒストグラムの正規分布が乱れたり、異常に高い又は低い輝度の画素が現れたりする。なお、データ処理部２２は、画像記憶部２３とは別に、処理を行うためにデータ等を記憶しておくための記憶部を有している。ここには、処理内容がプログラムとして記憶されていたり、また、カウント値、集計値等が記憶される。画像記憶部２３は、データ処理部２２が処理を行う際に用いる画素信号を記憶するために設けられている。ここで、画像記憶部２３は、処理に必要となる画面分の輝度を、各タイヤ８やタイヤホイール等の車輪及び格納部分（以下、特に断りのない限り、これらをまとめて車輪部分という）における位置関係と共に記憶しておくことができるものとする。つまり、画像として記憶できる。本実施の形態では、車輪の回転周期Ｔ1 又は所定時間Ｔ2 のどちらか多い方の時間について記憶しておくようにする。ＤＡ変換部２４は、画像記憶部２３に記憶された画素信号に基づく画像をモニタ５に表示させるために、デジタル信号である画素信号をアナログの電気信号に変換する。感度調整部２５は、赤外線カメラ１が赤外線を感知する度合（感度）の範囲（レンジ）、勾配等を調整し、正確な温度（輝度）を測定できるようにするもので、自動的に又はオペレータが図示しない操作部によって、感度又はレンジあるいは勾配等を切替え設定することも可能である。スイッチ部２６は、赤外線カメラ１が感知した画面又は画像記憶部２３に１度記憶された画面のうちのどちらかをモニタ５に表示させるための切り換えを行う。変調部２７は、モニタ５に電気信号を無線送信するために電気信号を変調（例えばＶＨＦ、ＵＨＦ信号等）する。モニタ５がメモリ判断装置２に近接して設けられている場合は変調部２７を省略できる。また、赤外線カメラ１がデジタル信号を出力する場合も変調しないことがある。通信インターフェース２８はメモリ判断装置２、中央処理装置３及び記録装置７間のデータのやりとりを行うためのインターフェースとなる部分である。また、メモリ判断装置２や中央処理装置３に、マニュアルで消火装置４の起動を行うスイッチを取り付けることもできる。その場合に、オペレータがモニタ５で確認後に対応するスイッチを押下して消火させる。
【００１８】
３は中央処理装置である。中央処理装置３は車体に関する処理を総合的に行うものである。本実施の形態における中央処理装置３が行う処理は、消火処理と教示処理である。消火処理の場合、消火装置４にノズル開放信号を送信する。また、教示処理の場合、警報教示装置６に教示信号を送信する。また、火災検出を行うために必要となる例えば、回転中、接地、ブレーキ作動中等のタイヤ状態信号、速度データ等をメモリ判断装置２に送信する。なお、中央処理装置３は、車両に関する処理を総合的に行うので、本出願に係る発明の内容は各メモリ判断装置２が独立して行うように記載している。ただ、中央処理装置３に処理機能を持たせることにより、中央処理装置３が各メモリ判断装置２の処理を行うことも可能である。また、逆にメモリ判断装置２が、判断に応じて消火装置４や警報教示装置６に直接ノズル開放信号や教示信号を送信することも可能である。
【００１９】
４は消火装置である。中央処理装置３から送信されるノズル開放信号に基づいて消火ノズルを開き、消火剤を散布してタイヤ８及び格納部分の消火を行う。５はモニタである。変調部２７から送信された電気信号に基づいて、オペレータに対して格納部分の温度分布を設定感度における輝度画像として表示する。６は警報教示装置である。警報教示装置６は種々の教示信号に基づいて、オペレータに警報等の教示を行うものである。本実施の形態においては、少なくとも火災警報、タイヤ傷警報及び摩耗警報及び自己診断結果について教示を行う。なお、教示としては音声、ブザー音等のように聴覚による教示でもよいし、ＬＥＤ等の発光、モニタ５への表示等のように視覚による教示でもよい。７は記録装置である。記録装置７は、データ処理部２２からイベント（例えば異常画素検出、火災等の判断等）発生時に送信されるイベント信号に基づいて、そのイベントや発生時間の記録を行う。
【００２０】
図２は、データ処理部２２が１画面分の画素信号について輝度集計処理を行う流れを表す図である。データ処理部２２は、ＡＤ変換部２１によって変換された画素信号に基づいて輝度（以下、この値をＫとする）を判断する（Ｓ１）。そして、輝度別に集計を行う（Ｓ２）。１画面分の画素について輝度を集計し終わったら（Ｓ３）、処理を終了する。なお、各画素の輝度に対応する温度は、感度調整部２５で設定されたレンジにより算出される。
【００２１】
図３は、データ処理部２２が行う火災検出処理の流れを表す図である。この火災検出処理は１画面毎に行われる。図３に基づいて本実施の形態の火災信号送信処理について説明する。まず、輝度別に集計した１画面分の画素とあらかじめ定められた値（例えば１５０℃に対応する輝度）Ｋs1とについて、Ｋ≧Ｋs1となる画素数ｎを計数する（Ｓ１１）。そして、Ｋ≧Ｋs1となった画素数ｎがｎ1 以上であれば（Ｓ１２）、Ｋ≧Ｋs1となる画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（Ｓ１３）。ここで、本実施の形態ではｎ1 ＝４とする。また、特に断らない限り、以後、連続とは４画素以上がひとかたまりに連なっていることをいうものとする。そして、これらを満たしていると判断したものを火災警報信号１送信の対象とする。赤外線カメラ１は、各赤外線センサが２次元配置され、それぞれ赤外線を感知するが、初期不良等により赤外線を感知しないものがあり得る。したがって、このセンサに基づく画素の輝度はその温度を正しく表さない。これが死に画素と呼ばれるものである。画素が連続したものだけを火災警報信号１送信の対象とするのは、この死に画素による影響を考慮したものである。そして、画素が連続している箇所があると判断すると、異常画素検出のイベント信号を送信し、例えばそのイベント名、発生時間等を記録装置７に記録させる（Ｓ１４）。
【００２２】
図４はタイヤ８部分における輝度（タイヤ８の温度状態）の変化を表す図である。図４（ａ）は通常時を表し、図４（ｂ）は異常時を表す。図３におけるＳ１３のような判断を火災検出判断として、その結果に基づいてすぐに火災警報信号１を送信することができる。しかし、車輪の状態によってタイヤ８の温度が変化するので、その変化に対応できるような基準を設ける方がより正確な判断が行える。そこで、本実施の形態では、車輪回転中、接地等、タイヤ８の状態によって火災警報信号１を送信するかどうかを判断する基準を変更する。まず、データ処理部２２は、中央処理装置３から送信されるタイヤ状態信号に基づいて車輪が回転しているかどうかを判断する（Ｓ１５）。車輪が回転中であると判断すると、中央処理装置３からの速度データ信号に基づいて車輪の回転周期Ｔ1 を算出する（Ｓ１６）。本実施の形態では、車輪の回転の有無あるいは回転周期について、外部情報に基づいて判断するようにしているが、これをデータ処理部２２において画像の動きの有無で回転を判断するようにしてもよい。また、回転周期Ｔ1 については上記のように算出するようにしているが、あらかじめ定めた値を用いるようにしてもよい。また、回転周期Ｔ1 の算出を中央処理装置３で行うようにし、そのデータを送信してもらうようにしてもよい。あるいはデータ処理部２２において、画像の周期的な特徴（極大、極小値等）が所定回数以上ほぼ同一周期を持つことを確認した上で、最新周期を回転周期Ｔ1 として得るようにしてもよい。
【００２３】
回転周期Ｔ1 が定まると、回転周期Ｔ1 以上の時間Ｔ1'を定める。そして、異常画素検出のイベントが過去の時間Ｔ1'以内に例えばハードディスク等の記録装置７に記録されているかどうかを判断する（Ｓ１７）。これは、車輪が回転していると、ある画面で検出したタイヤ表面の出火部分が次の画面では赤外線カメラ１の視野から見てタイヤの裏側になってしまい、検出されない場合がある。このような場合に、火災が消火してしまったものとデータ処理部２２が判断してしまわないようにするためである。イベントが記録装置７に記録されていなければ、１画面分についての火災検出処理を終了する。Ｓ１５において、車輪が回転していないと判断すると、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ２５）。また、画素数ｎがｎ1 以上の定数ｎ3 （例えば１００）以上であれば（Ｓ２６）、火災警報信号２も送信する（Ｓ２７）。
【００２４】
データ処理部２２は、異常な画素信号を検出した旨のイベントが時間Ｔ1'内に記録装置７に記録されていれば（Ｓ１７）、中央処理装置３から送信されるタイヤ状態信号に基づいてタイヤ８が接地しているかどうかを判断する（Ｓ１８）。車輪が接地していないと判断すると、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ２５）。また、画素数ｎが定数ｎ3 以上であれば（Ｓ２６）、火災警報信号２も送信する（Ｓ２７）。
【００２５】
Ｓ１８において、車輪が接地しているものと判断すると、接地の瞬間からある時間Ｔ2 （例えば１秒間）が経過したかどうかを判断する（Ｓ１９）。車体が高速で移動しているときに、タイヤ８を接地させると、最初に接地した部分が瞬間的にかなりの高温になる。このような判断を行うのは、その部分について出火したものと判断しないようにするためである。この接地による高温状態が十分冷める時間Ｔ2 が経過していなければ、１画面分についての火災検出処理を終了する。Ｓ１９において、Ｔ2 が経過していると判断すると、現在のこの画面について、異常な画素信号を検出した旨のイベントが記録装置７に記録されているかどうかを判断する（Ｓ２０）。記録装置７に記録されていなければ、１画面分についての火災検出処理を終了する。
【００２６】
ここで、例えばディスクブレーキ等により制動しようとした場合について考える。制動した際にディスクブレーキ等に生じる摩擦熱は、ディスクブレーキシュー温度を上昇させ、タイヤホイール部分（以下、これらを含めて昇温部分という）に伝わり、高速走行域から制動をかけた場合には、昇温部分の温度はかなり高くなる。赤外線カメラ１の設置位置が車輪の正面に取り付けられていた場合、昇温部分をタイヤ８が遮る。そのため、ブレーキ等による制動が輝度に与える影響は、昇温部分の赤外線がタイヤゴムを透過する分、タイヤ８への輻射加熱による分の温度上昇により、タイヤ８の中央部分の輝度が高くなるだけである。ただ、この程度では火災検出には影響を与えない。一方、雨天時等にタイヤ８から雨水等が飛沫し、赤外線カメラ１が感度低下する等を避けるため、赤外線カメラ１を正面からずらして設置する場合がある。このような場合、昇温部分が遮られることなく、赤外線カメラ１が昇温部分からの赤外線を直接感知し、輝度に影響を与えることもある。本実施の形態では、赤外線カメラ１が昇温部分の赤外線を直接感知する位置に設置されているものとする。そして、直接昇温部分の赤外線を感知する画素数をあらかじめ参照画素数値ｎ2 と定め（本来は、車輪の設置又は格納、振動等により、多少その数値は変化するはずであるが、ここでは固定値にしておく）、以下のＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３及びＳ２４について説明する。赤外線カメラ１が正面に設置されていれば、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３及びＳ２４の処理動作を実行する必要は特にない。
【００２７】
Ｓ２０において、記録装置７に記録されていると判断すると、次に中央処理装置３から送信されるタイヤ状態信号に基づいてディスクブレーキが作動しているかどうかを判断する（Ｓ２１）。ディスクブレーキが作動していないと判断すると、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ２５）。また、画素数ｎが、緊急自動消火が必要な画素数である定数ｎ3 以上であれば（Ｓ２６）、火災警報信号２も送信する（Ｓ２７）。
【００２８】
Ｓ２１において、ディスクブレーキが作動していると判断すると、画素数ｎから参照画素数値ｎ2 を減算した値Ｎを算出する（Ｓ２２）。そして、Ｎが定数ｎ3 以上であると判断すると（Ｓ２３）、Ｎをあらためて画素数ｎとして（Ｓ２４）、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ２５）。また、その場合、画素数ｎが定数ｎ3 以上であるので（Ｓ２６）、火災警報信号２も送信する（Ｓ２７）。
【００２９】
ところで、上述のように複雑な判断経路を経ることなく単純に火災判断を行うこともできる。すなわち、図３のＳ１１及びＳ１２と進み、例えばｎ1 を５００としておき、画素数ｎ≧ｎ1 ならば、Ｓ２５の火災警報信号１送信を行うようにし、ｎ＜ｎ1 ならば、ＥＮＤとして、１画面分についての火災検出処理を終了するようにしてもよい。
【００３０】
図５は火災警報信号１が送信されたときの中央処理装置３の教示処理又は消火処理の流れを表す図である。火災警報信号１が受信されると（Ｓ３１）、中央処理装置３は、警報教示装置６に火災警報を行わせる教示信号を送信する（Ｓ３２）。その教示信号を受信した警報教示装置６は、音、表示等によりオペレータに教示する。
【００３１】
火災警報信号１と共に火災警報信号２が受信されるか（Ｓ３３）又は例えばオペレータが指示ボタン（図示せず）を押下する等により消火指示信号が送信されると（Ｓ３４）、中央処理装置３は、消火装置４にノズル開放信号を送信する（Ｓ３５）。ノズル開放信号を受信した消火装置４は消火剤等を噴射してタイヤ８等の消火を行う。
【００３２】
オペレータは、モニタ５からその様子を監視することができる。そこで、オペレータは火災でないと判断したり、消火を終えたと判断すると、指示ボタン押下等により復旧指示を行う。復旧指示に基づいて復旧指示信号が送信されると（Ｓ３６）、中央処理装置３は復旧処理を行い、またノズル閉鎖信号を送信し、メモリ判断装置２に再度火災検出処理を行わせる（Ｓ３７）。
【００３３】
以上のように第１の実施の形態によれば、赤外線カメラ１による赤外線感知に基づく画素信号により、データ処理部２２が輝度別に画素数を集計して、Ｋs1以上の輝度を有する画素数がｎ1 以上あり、しかも連続している箇所があった場合に、車輪回転時、タイヤ接地時、ディスクブレーキ作動時のタイヤ８の状態毎にその判断条件を設定し、条件に合致したものに対して火災警報信号１を送信して、中央処理装置３において教示信号を送信し、警報教示装置６に火災警報を教示させるようにしたので、タイヤ８の状態に応じた火災検出処理を行うことができ、誤報がなく検出精度を高めることができる。また、高輝度の画素数があまりに多い場合には、火災警報信号２も共に送信してオペレータの指示がなくても消火装置４に消火させるようにしたので、炎の広がりが早くても素早い消火を行うことができる。また、データ処理部２２（判断手段）が火災検出の判断を行う際に、車輪回転時、タイヤ接地時及びディスクブレーキ作動時のそれぞれに異なる判断条件を設けるようにすると、例えばタイヤが発火している部分が陰になったとしても、消火されたものと判断してしまうような誤判断をすることもなく、車輪の状況に応じた判断を行うことができる。
【００３４】
実施形態２．
図６は本発明の第２の実施の形態に係る火災検出処理の流れを表す図である。図６に基づいて本実施の形態の火災信号送信処理について説明する。メモリ判断装置２Ａのデータ処理部２２Ａ（図示せず）の火災検出処理の方法がデータ処理部２２とは異なるが、本実施の形態におけるシステムの構成は第１の実施の形態と特に変わるものではないので図１を用いて説明することにする。ただ、本実施の形態以降は、中央処理装置３からメモリ判断装置２Ａへは車輪の状態を示すデータは送信されないものとする。
【００３５】
通常、接地や制動により瞬間的に高温（高輝度）となった部分は、空冷されてその値はいずれ減少していく傾向にある。しかし、火災の場合は炎が燃え広がるので、高温（高輝度）の部分は逆に拡大していく傾向にある。本実施の形態は、高輝度の部分が拡大していく傾向にあるかどうかを判断することで火災警報信号１を送信するかどうかを判断するものである。
【００３６】
まず、データ処理部２２Ａは１画面毎の輝度別画素数集計処理を行うが、これは図２に基づいて第１の実施の形態で説明したことと同様の処理を行うので説明を省略する。
【００３７】
一方、輝度別に集計した１画面分の画素とあらかじめ定められた値Ｋs1とについて、Ｋ≧Ｋs1となる画素の数を画素数ｎとして計数する（Ｓ５１）。ここで、Ｋs1、ｎは第１の実施の形態と同じ文字を用いているが、必ずしも第１の実施の形態と同様の定数としなくてもよい。以下の文字も同様とする。画素数ｎから参照画素数値ｎ2 を減算した値Ｎを算出して記憶する（Ｓ５２）。この参照画素数値ｎ2 は第１の実施の形態で説明したように、昇温部分を考慮して設定する数値である。ディスクブレーキが作動していない限り参照画素数値ｎ2 を減算する必要はない。ただ、火災の場合には、それ以上の数の画素の輝度がＫs1以上になることは確実であり、検出時間的にもあまり差がないので、あらかじめこのように処理するように設定したものである。本実施の形態は、中央処理装置３から車輪の状態を示すデータが送信されないので、あらかじめ昇温部分を考慮し一律に減算することにする。そして、Ｎがあらかじめ定めた値ｎ4 以上であれば（Ｓ５３）、第１の実施の形態と同様に、Ｋ≧Ｋs1となる画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（Ｓ５４）。本実施の形態においてはｎ4 ＝４とする。
【００３８】
連続している箇所があると判断するとタイマリセットをして時間計測を開始する（Ｓ５５）。車輪が接地した時に生じる高温部分及び参照画素数値を越えてしまった昇温部分の拡大状態を判断の対象としないために、冷却に必要なブランク時間ＴＢ（例えば０．５秒）になったかどうかを判断する（Ｓ５６）。いうまでもなく、この間にも輝度集計処理は行っている。時間ＴＢになったものと判断すると、さらに時間Ｔ3 （例えば１秒とする。ＮＴＳＣ方式では３０画面である）経過したかどうかを判断する（Ｓ５７）。そして、Ｔ3 間分について、Ｋ≧Ｋs1となる画素数を算出し、その平均Ａ1 を算出する（Ｓ５８）。また、その後さらに時間Ｔ4 （例えば２秒とする）経過したかどうかを判断し（Ｓ５９）、Ｔ4 間分について、Ｋ≧Ｋs1となる画素数を算出して平均Ａ2 を算出する（Ｓ６０）。時間Ｔ3 、Ｔ4 については、車輪の回転周期以上となるように短すぎないようにする。また、時間Ｔ3 、Ｔ4 は任意に設定することができるが、あまり時間が長すぎると逆に火災検出自体に影響を及ぼす（検出時間が遅れる）ので、注意を要する。
【００３９】
また、例えば時速１００ｋｍで移動する磁気浮上式鉄道の車輪の回転周期は約０．１ｓであるから、１秒間だと約１０回転分の平均を算出することになる。ここでは１秒分及び２秒分について平均を算出するようにしているが、第１の実施の形態と同様に、車輪の回転周期を算出し、その回転周期以上分の画面について平均を算出して判断するようにしてもよい（例えば、速度のデータが入力されなくても傷等がある場合には、その発生周期によって回転周期を判断できる）。また、時間計測に基づいた平均を算出しているが、例えばＮＴＳＣ方式だと１秒間に３０画面（フレーム）のように、各方式によって１秒間の画面数は決まっているから、カウントした画面数に基づいて平均を算出するようにしてもよい。この場合はカウンタは必要となるがタイマは必要としない。
【００４０】
Ａ2 ＞Ａ1 と判断すると（Ｓ６１）、Ｋs1以上の輝度を有する画素が拡大しているとして中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ６２）。また、その場合、画素数ｎが定数ｎ3 以上であれば（Ｓ６３）、火災警報信号２も送信する（Ｓ６４）。その後の中央処理装置３の処理については、第１の実施の形態で説明した図５の処理と同様の動作を行うので省略する。ここで、上述のＳ６１においては、Ａ1 ＜Ａ2 としたときには１画素でもＡ2 の方が多ければ該当してしまい、厳密すぎる場合がある。そこで、誤差を考慮する場合にはマージン（例えば約３０画素分程度）をとし、Ａ1 ＋３０≦Ａ2 として判断するようにしてもよい。
【００４１】
上述の記載では、火災検出において、ある温度以上の部分が拡大しているかどうかで判断したが、これを複数の時間帯におけるある温度以上の部分の面積の平均をそれぞれ算出して比較し、ある温度（例えば２００℃）以上の部分が、ある一定面積（例えば５０画素分）以上で、かつ一定時間（例えば３秒）以上継続していることにより、火災判断するようにしてもよい。このようにすると、緩慢なゴムの深部火災や燻焼火災等をとらえることができる。
【００４２】
以上のように第２の実施の形態によれば、赤外線カメラ１による赤外線感知に基づく画素信号により、データ処理部２２Ａが輝度別に画素数を集計して、高輝度の画素数が一定数以上あり、しかも連続している箇所があった場合に、ある時間帯Ｔ3 とその後の別の時間帯Ｔ4 とにおける一定輝度以上の画素数の平均値Ａ1 、Ａ2 を算出して、拡大傾向にあるかどうかを判断して、拡大していると判断すると火災警報信号１を送信して、中央処理装置３において教示信号を送信し、警報教示装置６に火災警報を教示させるようにしたので、精度の高い火災検出処理を行うことができる。
【００４３】
実施形態３．
図７は本発明の第３の実施の形態におけるシステムを表す図である。図７において図１と同じ図番を付しているものは、第１の実施の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省略する。４つのタイヤ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄをそれぞれ個別に監視する赤外線カメラ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄはそれぞれ赤外線カメラ１と同じものである。メモリ判断装置２Ｂは、データ処理部２２Ｂが４台の赤外線カメラからの電気信号を同時に１画面として処理し、火災検出処理を行う点でメモリ判断装置２とは異なる。
【００４４】
上述の第１の実施の形態では、１つの赤外線カメラ１からの電気信号を１台のメモリ判断装置２が処理した。しかし、例えば磁気浮上式鉄道等のように車体をできるだけ軽くしなければならないという要請がある場合、複数の赤外線カメラ１の電気信号を１台のメモリ判断装置が処理できれば、それだけメモリ判断装置を少なくすることができる。そこで、本実施の形態では４つの赤外線カメラ１の電気信号を１台のメモリ判断装置２Ｂで処理するものとする。また、４つの車輪及び格納部分の全てにおいて同時に火災が発生するとは考えにくい。そこで、メモリ判断装置２Ｂが４つの車輪について処理を行うことを利用して、４つの車輪の輝度（温度状態）を比較することにより火災検出処理を行う。
【００４５】
図８はデータ処理部２２Ｂの火災検出処理を表す図である。図８に基づいて火災検出処理について説明する。データ処理部２２Ａは１画面毎の輝度別画素数集計処理を行うが、これは図２に基づいて第１の実施の形態で説明したことと同様の処理を行うので説明を省略する。
【００４６】
そして、輝度別に集計した各車輪及び格納部分（以下、単に車輪という）を撮影した際の画素とあらかじめ定められた値Ｋs1とについて、Ｋ≧Ｋs1となる画素の数を車輪毎に計数する（Ｓ７１）。以下、処理は車輪毎及び画面毎に行われるものとする。少なくともある車輪において、その画素数があらかじめ定めた値ｎ1 以上であると判断すると（Ｓ７２）、第１の実施の形態と同様に、Ｋ≧Ｋs1となる画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（Ｓ７３）。本実施の形態でも第１の実施の形態と同様にｎ1 ＝４とする。
【００４７】
連続している箇所があると判断すると、その箇所が存在する画面を基準画面とし、第２の実施の形態と同様にタイマリセットをして時間計測を開始する（Ｓ７４）。そして、短い時間Ｔ5 以内に、全ての車輪について、Ｋs1以上の輝度を有する画素があるかどうかを比較判断する（Ｓ７５）。ここで本実施の形態では、Ｔ5 を例えば０．２秒（ＮＴＳＣでは６画面）とする。全ての車輪においてＫ≧Ｋs1となる画素があった場合には、接地の摩擦、ディスクブレーキの制動等によって昇温したものと考えられるので、火災警報信号１は送信しないで、Ｓ７１に戻ってそのまま火災検出処理を行う。しかし、タイヤ８が接地した後、冷却時間ＴＢを経た後にいずれかの画面でＫ≧Ｋs1となる画素数が、定数ｎ3 以上であると判断すると（Ｓ８４）、中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ８１）。このようにしておけば、万一、４つの車輪で同時に火災が発生したとしても対応できる。
【００４８】
Ｋ≧Ｋs1となる画素が全ての車輪について同時には存在していなかった場合には、第２の実施の形態と同様に、その時点から時間Ｔ3 （例えば１秒とする。ＮＴＳＣ方式では３０画面である）分について、Ｋ≧Ｋs1となる画素数を算出し、その平均Ａ1 を算出する（Ｓ７６、Ｓ７７）。そして、その後さらに時間Ｔ4 （例えば２秒とする）分について、Ｋ≧Ｋs1となる画素数を算出して平均Ａ2 を算出する（Ｓ７８、Ｓ７９）。そして、Ａ1 ≦Ａ2 と判断すると（Ｓ８０）、Ｋs1以上の輝度を有する画素が拡大しているとして中央処理装置３に火災警報信号１を送信する（Ｓ８１）。また、その場合、画素数が定数ｎ3 以上であれば（Ｓ８２）、火災警報信号２も送信する（Ｓ８３）。その後の中央処理装置３の処理については、第１の実施の形態で説明した図５と同様の処理動作を行うので説明を省略する。なお、消火装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄは、それぞれのタイヤ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄに個別に対応して備えられ、各別に制御されるようになっている。
【００４９】
以上のように第３の実施の形態によれば、４つの車輪部分の画素信号に基づいて、データ処理部２２Ｂが、ある車輪について高輝度の画素数が一定数以上あり、しかも連続している箇所があったと判断した場合に、短い一定時間内、つまりほぼ同時的に、全ての車輪においても同じように高輝度の画素数が一定数以上あり、しかも連続している箇所があった、と判断しなかった場合には、タイヤ接地によるものではないとして、さらに拡大傾向にあるかどうかを判断して、拡大していれば火災警報信号１を送信して、中央処理装置３において教示信号を送信し、警報教示装置６に火災警報を教示させるようにしたので、精度の高い火災検出処理を行うことができる。また、全ての車輪部分が同時には火災を起こすことはないと想定し、複数の車輪部分における温度を比較して、火災警報信号１を送信するかどうかを判断するようにすると、車輪の状況に応じて詳細な条件を設定しなくても、火災かどうかの判断を高精度に行うことができる。
【００５０】
実施形態４．
図９は本発明の第４の実施の形態におけるシステムを表す図である。図９において図７と同じ図番を付しているものは、第３の実施の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省略する。ここで、２９はカメラスイッチャー装置である。カメラスイッチャー装置２９が例えばＮＴＳＣ方式のレートに基づいて切り換えを行い、４つのタイヤ８Ａ〜８Ｄに対応した４台の赤外線カメラ１Ａ〜１Ｄのそれぞれの電気信号を送信する。また、メモリ判断装置２Ｃは、データ処理部２２Ｂとは若干処理方法が異なるデータ処理部２２Ｃを有している点でメモリ判断装置２Ｂとは異なる。カメラスイッチャー装置２９が４つのタイヤ８Ａ〜８Ｄをそれぞれ個別に監視する４台の赤外線カメラ１Ａ〜１Ｄから送信された電気信号を切り換えてデータ処理部２２Ｃに送信するので、１台の赤外線カメラ１につき、第１〜第３の実施の形態の４画面分の時間毎に１画面の処理が行われる。そのため、第１〜第３の実施の形態とは異なり、各車輪について処理される画面数は減ることになる。ただ、第１〜第３の実施の形態において、例として挙げた時間で最も短いものでも０．２秒である。これは、ＮＴＳＣ方式における４画面分（０．０３×４＝０．１２秒）よりも長い。したがって４画面毎の処理でも火災を検出する際に特に問題はない。
【００５１】
本実施の形態のシステムでは、火災検出処理は第３の実施の形態とほぼ同様の動作を行う。ただ、第３の実施の形態とは異なり、各車輪の画面が同時に入力されるわけではないので、データ処理部２２Ｃでは、入力される画素信号に基づいて４画面毎に比較することで各車輪の輝度（温度）を比較を行うことになる。
【００５２】
実施形態５．
図１０は本発明の第５の実施の形態に係るタイヤ傷検出処理の流れを表す図である。図１０に基づいてタイヤ傷検出処理について説明する。本実施の形態では、メモリ判断装置２Ｄのデータ処理部２２Ｄ、中央処理装置３Ａ（図示せず）が用いられるが、メモリ判断装置２、データ処理部２２、中央処理装置３とは処理が異なるだけである。システム構成的には第１の実施の形態とは特に変わるものではないので、本実施の形態でも図１を用いて説明することにする。
【００５３】
まず、画像処理を行い、タイヤ８の輪郭内側部分の画素だけを検出する（ＳＫ１）。タイヤ８の部分、ホイール部分、格納部分等、それぞれの部分は輝度が異なるため、その輪郭を認識することができる。これを利用して、タイヤ８の輪郭内側部分だけを検出するようにする。そして、検出したタイヤ８の輪郭内側部分について各輝度別に画素数を集計する（ＳＫ２）。つまり、輝度を横軸とし、画素数を縦軸としてヒストグラムを作成する。
【００５４】
通常、作成したヒストグラムはある輝度を中心とした正規分布に近い形状になる（ただ、中心となる輝度及び分散の程度はその時のタイヤ８の状況、環境等により異なる）。ただ、タイヤ８に傷があると、傷部分の輻射は正常部分とは異なるので、正常な場合の輝度分布とは別に、高輝度又は低輝度の部分にも分布が生じる。そこで、集計を終えると、画素数が０の輝度部分を挟んで高輝度又は低輝度の部分にさらに別の分布が存在するかどうかを判断する（ＳＫ３）。分布が存在するものと判断すると、その分布を構成する画素の数を計数する（ＳＫ４）。そして、計数した画素数がｎ1 以上であれば（ＳＫ５）、それらの画素について、画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（ＳＫ６）。画素がｎ1 連続している箇所があると判断すると、傷検出のイベント信号を送信し、そのイベント名、発生時間等を記録装置７に記録させ、中央処理装置３Ａに傷警報信号を送信する（ＳＫ７）。
【００５５】
傷警報信号が受信されると、中央処理装置３Ａは傷警報を行わせる教示信号を警報教示装置６に送信する。その教示信号を受信した警報教示装置６は、音、表示等により、タイヤ傷が発見された旨を表す傷警報をオペレータに教示する。
【００５６】
以上のように第５の実施の形態によれば、赤外線カメラ１による赤外線感知に基づく画素信号により、データ処理部２２Ｄが輝度別に画素数を集計、すなわち温度別面積に基づく分布を作成して、そのヒストグラムに基づいて、通常の分布の外に、高輝度（高温）又は低輝度（低温）の部分に別の分布が存在すると判断し、しかもその分布の輝度の画素が連続していると判断すれば、傷警報信号を送信して、中央処理装置３Ａにおいて教示信号を送信し、警報教示装置６にタイヤ傷警報を教示させるようにしたので、人間によって目視しなくても細かな傷まで発見することができる。
【００５７】
実施形態６．
図１１は本発明の第６の実施の形態に係るタイヤ傷検出処理の流れを表す図である。図１１に基づいてタイヤ傷検出処理について説明する。本実施の形態においても、メモリ判断装置２Ｅのデータ処理部２２Ｅ、中央処理装置３Ａ（図示せず）が用いられるが、データ処理部２２、中央処理装置３とは処理が異なるだけである。システム構成的には第１の実施の形態とは特に変わるものではないので、図１を用いて説明することにする。
【００５８】
本実施の形態は、送信された画素信号に基づいて画面を画像処理し、２次元の位置関係も含めた輝度分布（温度分布）に基づいた微分処理をして車輪輪郭内側部分に一定以上の輝度の変化を算出し、タイヤ傷と正常な部分との境目の存在をその輝度変化から判断する。このようにすると、人間の目視に頼ることなく、細かなタイヤ傷まで検出できる。そして、さらにその変化部分が、車輪回転方向に移動しているかどうかを判断することで、タイヤ傷検出の精度を上げる。
【００５９】
まず、各画面のタイヤ輪郭内側部分について微分処理（輝度の差分算出）を行う（ＳＫ１１）。前述したように、タイヤ傷部分は、他の正常な部分に比べて高輝度又は低輝度なものとなるので、タイヤ傷と正常な部分との境では輝度の変化が大きくなる。したがって、その部分での差分の絶対値は大きくなる。そこで、微分を行ってその差分を算出する。ここでは、横の画素との比較（行での比較）において差分を算出するようにする。全ての差分の算出を終えると（ＳＫ１２）、各行につき、あらかじめ定めた値ｎ5 以上の差分値が４箇所以上あるかどうかを判断する（ＳＫ１３）。ここでｎ5 の値は差分算出の方法（例えば、差分をどの画素との比較において算出するか等）により異なる。１行につき４箇所以上としたのは、タイヤ８の輪郭両端及びタイヤ傷の両端部分の輝度変化を考慮したためである。ＳＫ１３において、ｎ5 以上の差分値が４箇所以上あるものと判断すると、カウンタ値ｎ6 を１つ増やす（ＳＫ１４）。
【００６０】
ここで、ｎ5 以上の差分値が４箇所以上あるものと判断した時点で傷警報信号を送信し、タイヤ傷警報を行うようにすることもできる。しかし、本実施の形態では、より正確な検出を行えるように複数の画面にわたって傷が検出された場合に傷警報信号を送信するようにする。
【００６１】
そこで、カウンタ値ｎ6 の値が、ある基準値ｎ7 になったかどうかを判断し（ＳＫ１５）、ｎ6 ＝ｎ7 と判断すると傷警報信号を出力する（ＳＫ１６）。タイヤ傷は次の画面で消えるということはないので連続して検出されるはずである（なお、ここでいう連続は、前述した連続とは意味が違う）。しかも、赤外線カメラ１の面を向いているときに突然傷が発生するという可能性も少ない。例えば、単純に０．５秒で１回転したとすると、ＮＴＳＣ方式では１回転分が１５画面ということになる。１画面について、タイヤ８の約半分の面からの輻射があるものと考えると、赤外線カメラ１は、１回転で約７画面分にわたって、タイヤ８のある部分における赤外線の輻射を感知していることになる。したがってこの場合、タイヤ傷があれば連続して７画面検出されることになる。このようなことを考慮し、タイヤ傷を連続してカウントできる、適当な基準値ｎ7 を設定する。
【００６２】
また、この連続検出について、例えばある画面で検出された傷が、その後の画面において車輪回転方向への移動又は静止により連続して検出された場合にのみ傷警報信号を送信するというような条件を付すこともできる。傷が車輪回転方向へ移動又は静止しているかについては、次の画面で、個々の傷が回転軌跡（直線又は楕円曲線若しくは楕円の近似曲線）上で、例えば下方に移っているかどうかあるいは静止しているかどうかを判断するようにする。発生したタイヤ傷が画面間で移動するのは車輪回転方向のみであることから、このような条件を付すことで、誤検出を防止することができる。
【００６３】
以上のように第６の実施の形態によれば、赤外線カメラ１による赤外線感知に基づく画素信号により、データ処理部２２Ｅが画面を微分処理して差分を算出し、その差分の絶対値が一定値以上の箇所が１行又は列につき４箇所以上あった場合、さらに、それが一定画面数以上連続したかどうかを判断する。連続して検出されれば、タイヤ傷であると判断して傷警報信号を送信し、中央処理装置３Ａにおいて教示信号を送信し、警報教示装置６にタイヤ傷警報を教示させるようにしたので、人間によって目視しなくても細かな傷まで発見することができる。また、データ処理部２２（判断手段）が、一定以上の変化をした部分が一定時間連続して存在する場合に、タイヤ傷を検出したものと判断し、傷警報信号を送信するようにすると、人間による目視等に頼らなくても、細かなタイヤ傷まで検出することができ、しかも高精度である。さらに、タイヤ傷の移動方向である車輪回転方向に移動又は静止して一定時間連続して存在する場合に、タイヤ傷を検出したものと判断し、傷警報信号を送信するようにすると、人間による目視等に頼らなくても、細かなタイヤ傷まで検出することができ、しかも高精度である。
【００６４】
実施形態７．
上述の第５の実施の形態では、タイヤ８の輪郭内側部分について各輝度別に画素数を集計し、そのヒストグラムについて、別の分布が存在しているかどうかを判断した。このような場合、傷部分と正常な部分との間にそれほど輝度の差がなければ、正常な部分の輝度分布の裾の方に傷部分の分布が含まれてしまい、傷警報信号が送信されないことがある。そこで、輝度別の画素数を集計したヒストグラムについて、その差分を算出し、ヒストグラムが複数の極大値を有しているかどうかを判断する。極大値に到るまでの正の傾き及び極大値からの負の傾きが小さければ、傷部分の分布により生じた極大値と判断しないようにする。この傾きの判断の一例として、例えば正規分布に基づいて傾きの大きさを設定して判断するようにしてもよい。また、例えば、判断条件を緩やかにするのであれば、傾きが０になる極値が存在したときに傷部分の分布があるものと判断するようにしてもよい。このように、データ処理部２２（判断手段）が、温度別面積に基づく分布を作成して、その分布の極大値を算出して、極大値に基づいてタイヤ傷の有無を判断するようにすると、人間による目視等に頼らなくても、細かなタイヤ傷まで検出することができる。
【００６５】
実施形態８．
上述の第５〜第７の実施の形態における傷検出処理は、例えばオペレータが指示をしたときに一定時間（例えば５分間）行うようにしてもよい。このように、指示が行われたときにデータ処理部２２がタイヤ傷検出処理を行うようにしたので、検出を１度だけに抑えることができ、認識済みの傷を何回も検出しなくてもすむ。また、例えば、タイヤ接地しているとき等は、車両の速度（車輪の回転速度）等の関係より、通常時とは異なりタイヤ傷の検出が困難である。そこで、速度がある値以下の間だけ傷検出処理を行うようにしてもよい。このように、車輪の回転速度が一定値以下の場合にタイヤ傷検出判断を行うようにすると、高速走行時のように精度が低くなってしまう場合にタイヤ傷検出を行わないようにすることができる。
【００６６】
実施形態９．
図１２は本発明の第９の実施の形態に係るタイヤ摩耗検出処理の流れを表す図である。本実施の形態においても、メモリ判断装置２Ｆのデータ処理部２２Ｆ、中央処理装置３Ｂ（図示せず）が用いられるが、メモリ判断装置２、データ処理部２２、中央処理装置３とは処理が異なるだけである。システム構成的には第１の実施の形態とは特に変わるものではないので、図１を用いて説明することにする。
【００６７】
例えば、オペレータからのクリアボタン押下等があり、タイヤ８が新しいものに交換された等と判断すると（ＳＭ１）、加算値Ｔ及び累積値Ｍをクリアし、それぞれの値を０にする（ＳＭ２）。なお、加算値Ｔ及び累積値Ｍのクリアは、摩耗警報の解除も意味する。また、警報累積値Ｚを変更する旨の指示が入力されると（ＳＭ３）、警報累積値Ｚの値を変更する（ＳＭ４）。警報累積値Ｚについては、後に詳述する。
【００６８】
赤外線カメラ１の感度特性（レンジ等）及び各画素信号が表す画面の各輝度Ｋに基づいて、その輝度が表す温度である対応温度Ｔｈ1 を算出する（ＳＭ５）。対応温度Ｔｈ1 を算出すると、対応温度Ｔｈ1 が基準温度Ｔｈ2 以上であるかどうかを判断する（ＳＭ６）。本実施の形態では基準温度Ｔｈ2 として例えば２００℃や４０℃を設定する。そして、Ｔｈ1 ≧Ｔｈ2 を満たす画素が連続している箇所があるかどうかを判断する（ＳＭ７）。
【００６９】
Ｔｈ1 ≧Ｔｈ2 を満たす画素が連続している箇所があると判断すると、１画面中に算出した全ての対応温度Ｔｈ1 のうち、最も高い温度Ｔｈ3 を加算値Ｔに加え（ＳＭ８）、Ｍ＝０．０３×２×Ｔとなる累積値Ｍを算出する（ＳＭ９）。ここで、０．０３とはＮＴＳＣ方式における画面と画面との間の時間（１／３０秒）を表す。また、２はタイヤ８の表裏分を考慮した値を表している。この累積値Ｍは摩耗の指数を表す値である。なお、加算値Ｔに加える温度Ｔｈ3 として、そのタイヤ輪郭内側部分の画面のうちの最高温度を用いたが、その平均温度や基準温度等の代表温度を用いてもよい。
【００７０】
そして、累積値Ｍとあらかじめ定めた警報累積値Ｚとを比較し、Ｍ＞Ｚであるかどうかを判断する（ＳＭ１０）。前述したように警報累積値Ｚは任意に設定することができるが、ここでは例えば１０００００〜１００００００とする。これは１回の接地等により２００℃が０．５秒間続く部分が生じ、それが１日に１０回あり、そのタイヤ８を１００〜１０００日で交換するもの（２００℃×０．５秒×１０回／日×１００〜１０００日）として設定した値である。Ｍ＞Ｚであると判断すると、中央処理装置３Ｂに摩耗警報信号を送信する（ＳＭ１１）。Ｍ≦Ｚの場合には次の画面について摩耗検出を行う。
【００７１】
摩耗警報信号が送信されると、中央処理装置３Ｂは摩耗警報を行わせる教示信号を警報教示装置６に送信する。その教示信号を受信した警報教示装置６は、音、表示等により、タイヤ８が摩耗していることを示す旨の摩耗警報をオペレータに教示する。
【００７２】
摩耗警報信号を送信した後、中央処理装置３Ｂから摩耗警報解除の旨の信号が送信されると（ＳＭ１２）、ＳＭ２に戻って加算値Ｔ及び累積値Ｍをクリアし、摩耗検出を続けることになる。
【００７３】
以上のように第９の実施の形態によれば、データ処理部２２Ｆが、Ｔｈ1 ≧Ｔｈ2 以上であるかどうかを判断し、Ｔｈ1 ≧Ｔｈ2 の場合には、その画面中の最高温度等の代表温度Ｔｈ3 とその画面の時間との積を算出して、さらに累積値Ｍを算出し、警報累積値Ｚと比較してＭ＞Ｚであると判断すると、中央処理装置３Ｂに摩耗警報信号を送信するようにしたので、タイヤ摩耗のような人間の目視では検出困難なものでも精度よく検出することができる。
【００７４】
実施形態１０．
上述の第９の実施の形態では、累積値Ｍの算出を、最高温度Ｔｈ3 とその画面の時間との積に基づいて求めた。タイヤ８の摩耗はほとんどが地面との摩擦により起こる。したがって、タイヤ８が回転する度に摩耗する。しかも、摩擦熱等、高温になった部分は特に摩耗の進行がはやい。そこで、本実施の形態は、１回転における一定以上の温度以上の画素数（面積）に基づいて加算値Ｔを算出し、累積値Ｍに加えることにする。
【００７５】
１つの画面からは、車輪（タイヤ８）の全周の熱エネルギー温度を観測することはできない。そこで、複数画面から１回転分の一定以上の温度以上の画素数を算出しなければならないが、同じ部分が重複しないようにする必要がある。また、回転速度によって１回転の画面数が異なるので、その調整を行う必要もある。
【００７６】
赤外線カメラ１の設置角度等により厳密には困難であるが、ここでは１画面で半周分（２画面で全周）を観測できるものとして考える。そのため、たとえば１画面で１／６回転する（１／６周期）場合には、１回転が６画面である。全てを加算すると、３倍の画素数を算出してしまうことになる。そこで、２×（１画面あたりの回転数）を乗じて、重複しないようにする。
【００７７】
以上の説明に基づいて、上述した第９の実施の形態におけるＳＭ８の代わりに、１画面における基準温度Ｔｈ2 以上の画素数ｎ8を算出するようにする。そして、ＳＭ９の代わりに、Ｔ＝ｎ8 ×２×ｎ9 となる加算値Ｔを算出する。ここでｎ9 は１画面あたりのタイヤの回転数である。算出した加算値Ｔを累積値Ｍに加算して、警報累積値Ｚと比較してＭ＞Ｚであれば摩耗警報信号を送信する。
【００７８】
以上のように第１０の実施の形態によれば、一定以上の温度以上の画素数（一定温度以上の部分の面積）に基づいて、加算値Ｔ及び累積値Ｍを算出し、警報累積値Ｚと比較してＭ＞Ｚであると判断すると、中央処理装置３Ｂに摩耗警報信号を送信するようにしたので、接地による摩擦の摩耗をより加味した摩耗検出を行うことができる。また、ある温度以上になると摩耗の進行がはやくなる材質に効果的である。また、一定温度Ｔｈ2 以上の部分が存在する場合に、１回転にあたる、Ｔｈ2 以上の部分の大きさに基づいて摩耗度を算出して回転毎に累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行うようにすると、人間の目視では検出困難なタイヤ摩耗を、接地による摩擦熱等を加味して精度よく検出することができる。
【００７９】
実施形態１１．
上述の実施の形態では、火災検出処理、タイヤ傷検出処理及び摩耗検出処理をそれぞれ分けて説明したが、これらを組み合わせて用いることが可能である。例えば、車庫に格納中又は車庫への移動時等にはタイヤ傷検出を行い、車輪が走行回転状態にある場合等に火災検出処理及び摩耗検出処理を行わせるようにすることもできる。この場合、タイヤ傷検出及び摩耗検出と火災検出との検出温度を、感度を変更しなくてもカバーできる範囲の赤外線カメラがあれば特に有効である。上述の実施の形態では、ループにより同じ検出処理を繰り返して行っているが、組み合わせる場合は、処理を終了し、次の検出処理を実行するようにする。
【００８０】
実施形態１２．
上述の実施の形態では、データ処理部がそれぞれ１つ又は直列的に検出処理を行うように説明したが、例えば火災検出処理、タイヤ傷検出処理及び摩耗検出処理を複数の処理を並列に行うようにしてもよい。特に、摩耗及び火災は、タイヤ接地時等のように同じ状況下で起きることが多いので、同じ画面に基づいて並列にすなわち平行して処理を行った方が早く、効果的である。
【００８１】
実施形態１３．
上述した第１の実施の形態では、Ｓ１７、Ｓ２０及びＳ２４の車輪の状態における判断に輝度及び画素数の条件を設けなかったので、記録装置８に異常画素検出のイベント及びその発生時間の記録があるかどうかを判断するだけでよかった。しかし、これに限定されるものではなく、その状態に応じて基準を変更するようにしてもよい。ただし、その場合は、イベントの記録とは同基準ではないので、再度判断を行う必要がある。各輝度だけの基準を変更する場合、判断条件の基準とする輝度は前の判断条件の基準の輝度より高いものを設定する必要がある。また、画素数だけの基準を変更する場合も同様である。他の実施の形態においても、それぞれの条件判断において、基準となる輝度や画素数の値を任意に決めることができる。
【００８２】
実施形態１４．
上述した実施の形態では、温度センサを２次元に配列した赤外線カメラ１を用いて車輪（タイヤ８）及び格納部分の温度を感知するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、１次元のリニアセンサ等を走査させて用いることもできる。
【００８３】
実施形態１５．
上述した実施の形態では、連続する条件として縦横２画素ずつの４画素以上がひとかたまりになっているものとしたが、これに限らなくてもよい。例えば縦横斜め４画素ずつでもよい。また連続する画素数は４画素に限る必要はない。
【００８４】
実施形態１６．
上述した実施の形態では、磁気浮上式鉄道に用いる場合について説明したが、自動車、飛行機等車輪（タイヤ）を用いるものに適用することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、温度センサが少なくとも車輪部分の温度を対応する電気信号に変換し、その電気信号に基づいて、判断手段が、複数の時間における、ある温度以上のひとかたまりに連なっている部分の面積をそれぞれ算出して比較し、ある温度以上の部分が拡大傾向にあるときに、車輪部分に火災が発生したものと判断するようにし、その判断に基づいて送信した警報信号により警報教示手段が警報教示を行うようにしたので、炎が燃え広がる等、高温部の状況に応じた火災発生の検出を行うことができる。
【００８９】
また、本発明によれば、電気信号に基づいて車輪部分に火災が発生したものと判断した場合には、自動的にノズル開放信号を送信し、消火装置を動作させるようにしたので、大きな火災の場合にはオペレータの指示がなくても、自動的に素早く消火を行うことができる。
【００９１】
また、本発明によれば、判断手段が、温度センサからの電気信号に基づいて画像処理を行って微分処理し、現れた変化部分に基づいて傷の警報信号を送信するかどうかを判断するようにしたので、人間による目視等に頼らなくても、細かなタイヤ傷まで検出することができる。
【００９２】
また、本発明によれば、その時の代表温度とその状態が検出された時間とに基づいて摩耗度を算出して累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行うようにしたので、人間の目視では検出困難なタイヤ摩耗を精度よく検出することができる。
【００９３】
また、本発明によれば、複数の判断手段を備えることで、複数の障害発生を並行して行うようにしたので、同じタイヤ状況において判断した方がよい火災検出とタイヤ摩耗検出等を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る火災検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】データ処理部２２が１画面分の画素信号について輝度集計処理を行う流れを表す図である。
【図３】データ処理部２２が行う火災検出処理の流れを表す図である。
【図４】タイヤ８部分における輝度の変化を表す図である。
【図５】火災警報信号１が送信されたときの中央処理装置３の教示処理又は消火処理の流れを表す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る火災検出処理の流れを表す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるシステムを表す図である。
【図８】データ処理部２２Ｂの火災検出処理を表す図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態におけるシステムを表す図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るタイヤ傷検出処理の流れを表す図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係るタイヤ傷検出処理の流れを表す図である。
【図１２】本発明の第９の実施の形態に係るタイヤ摩耗検出処理の流れを表す図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 赤外線カメラ
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ メモリ判断装置
２１ ＡＤ変換部
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ データ処理部
２３ 画像記憶部
２４ ＤＡ変換部
２５ 感度調整部
２６ スイッチ部
２７ 変調部
２８ 通信インターフェース部
２９ カメラスイッチャー装置
３、３Ａ、３Ｂ 中央処理装置
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 消火装置
５ モニタ
６ 警報教示装置
７ 記録装置
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ タイヤ
Claims (5)
- 車両に設けられ、少なくとも車輪部分の温度を対応する電気信号に変換する温度センサと、
前記電気信号に基づいて障害が発生したかどうかを判断し、その判断に基づいて警報信号を送信する判断手段と、
前記警報信号に基づいた警報教示を行う警報教示手段とを備えた障害警報装置において、
前記判断手段は、前記温度センサからの信号に基づいて、複数の時間における、ある温度以上のひとかたまりに連なっている部分の面積をそれぞれ算出して比較し、ある温度以上の部分が拡大傾向にあるときに、前記車輪部分に火災が発生したものと判断することを特徴とする障害警報装置。 - 消火剤を散布して前記車輪部分の消火を行う消火装置を設け、
前記車輪部分に火災が発生したものと判断した場合には、前記消火装置を動作させるためのノズル開放信号が送信されることを特徴とする請求項１記載の障害警報装置。 - 前記判断手段を複数備え、複数の障害発生判断の処理を並行して行うことを特徴とする請求項１記載の障害警報装置。
- 前記判断手段は、画像処理により、２次元の位置関係も含めた温度分布に基づいた微分処理を行って、前記車輪輪郭内側部分に一定以上の変化をした部分が存在するかどうかを判断してタイヤ傷の検出を行うことを特徴とする請求項３記載の障害警報装置。
- 前記判断手段は、温度と時間とに基づいた摩耗度を算出して累積し、その累積値とあらかじめ定めた値とを比較してタイヤ摩耗の判断を行うことを特徴とする請求項３記載の障害警報装置。
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