[發明專利]一種具有能量收集功能的剛性路面結構

有效

• 申請號: 201510718908.0
• 申請日: 2015-10-29
• 公開（公告）號: CN105350422B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 劉志勝;宋飛;張彥飛;王維平;楊菲;李潤成;師永翔;賈學正
• 申請（專利權）人: 山西省交通科學研究院;山西交科公路勘察設計院
• 主分類號: E01C9/00
• 分類號: E01C9/00;H02N1/04
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 余曉雪,王敏鋒

技術領域

本發明屬于環保綠色道路工程技術領域，涉及一種具有能量收集功能的剛性路面結構。

背景技術

常言道“能量無處不在”，道路工程中同樣，處處有能量，最典型的能量就分布于川流不息的車流中。截止2014年底，我國機動車保有量已超過2.6億輛，其中汽車保有量已超過1.29億輛。數以萬計的機動車就意味著道路每天將承受上已萬次的車輛荷載，路面結構在行車荷載的反復作用下發生形變-恢復、振動等狀態變化，行車荷載轉化為應變能和動能，這些能量最終變換成熱能或其他形式的能量，耗散在路面環境中。據相關機構報道，普通城市主干道每天有15000～20000的交通量通過，這相當于每條干路每天至少浪費30000～40000噸有機能源。如若將這部分能量收集并給與應用，不僅在道路工程具有學術性突破，更會對我國的經濟和社會帶來無可估量的效益。

道路工程中，常用的能量收集方式主要有：(1)在路面結構中布設壓電裝置，將行車荷載借助壓電裝置轉化為電能；(2)在路面中布設光電裝置，將輻射到道路表面及周邊的光能轉化為電能；(3)在道路外側安置風電裝置，將行車速度攜帶及自然風能轉化為電能。上述電能收集技術理論上成熟，并在其他領域有一定規模的應用，但在道路工程中，仍然處于室內研究階段。并且，壓電設備、光電設備所需要的材料昂貴，經濟性不強。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種路面結構設計簡單，施工方便，而且能夠有效的收集道路范圍內行車荷載攜帶的能量的具有能量收集功能的剛性路面結構。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有能量收集功能的剛性路面結構，包括相鄰的第一水泥混凝土板以及第二水泥混凝土板；所述第一水泥混凝土板以及第二水泥混凝土板均包括自上而下依次鋪設的面層、功能層以及基層；其特征在于：所述具有能量收集功能的剛性路面結構還包括設置在第一水泥混凝土板的面層以及第二水泥混凝土板的面層之間的摩擦發電裝置以及設置在功能層中的層間摩擦起電裝置。

作為優選，本發明所采用的摩擦發電裝置包括傳力桿、感應部件、第一電流計以及電容器；所述傳力桿包括固定端以及與固定端相對的自由端；所述感應部件設置在傳力桿的自由端；所述感應部件包括第一A1電極以及環形條狀的聚四氟乙烯；所述第一A1電極設置在傳力桿的自由端的外表面；所述環形條狀的聚四氟乙烯套裝在第一A1電極外部；所述第一A1電極依次通過第一電流計以及電容器后接地；所述傳力桿的固定端以及自由端分別設置在相鄰的第一水泥混凝土板以及第二水泥混凝土板中。

作為優選，本發明所采用的環形條狀的聚四氟乙烯是一條或多條，所述環形條狀的聚四氟乙烯是多條時，所述多條環形條狀的聚四氟乙烯均布套裝在A1電極外部。

作為優選，本發明所采用的第一A1電極是筒狀或條狀；所述第一A1電極是筒狀時，所述第一A1電極直接套裝在傳力桿的自由端的外表面；所述第一A1電極是條狀時，所述第一A1電極至少包括分別設置在傳力桿的自由端上表面以及下表面的兩條A1電極。

作為優選，本發明所采用的第一A1電極通過環氧粘結劑粘接在傳力桿的自由端的外表面。

作為優選，本發明所采用的層間摩擦起電裝置包括塊狀聚四氟乙烯、第二A1電極、第二電流計以及電阻；所述塊狀聚四氟乙烯以及第二A1電極分別與面層以及基層相連；所述塊狀聚四氟乙烯以及A1電極自上而下依次疊加在一體并共同設置在功能層中；所述第二A1電極通過第二電流計以及電阻后接地。

作為優選，本發明所采用的塊狀聚四氟乙烯以及第二A1電極是成對出現的且為一對或多對。

作為優選，本發明所采用的塊狀聚四氟乙烯與第二A1電極是多對時，所述多對塊狀聚四氟乙烯與第二A1電極均布設置在粘接層中。

作為優選，本發明所采用的塊狀聚四氟乙烯以及第二A1電極分別通過環氧粘結劑與面層以及基層相連。

作為優選，本發明所采用的塊狀聚四氟乙烯通過環氧粘結劑設置在面層的下表面；所述第二A1電極通過環氧粘結劑設置在基層的上表面。

本發明與現有技術相比，其有益效果和優點在于：