[發明專利]基于鐵路隧道活塞風的廣告照明調節系統及方法

在審

• 申請號: 201710323488.5
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN106922068A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 徐寶偉;樊邦彥;李東珍;閆佳胤;羅玥寬;石大川;高亞鋒
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;F03D9/11;F03D9/46
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于隧道照明技術領域，具體涉及一種基于鐵路隧道活塞風的廣告照明調節系統。

背景技術

隨著目前經濟的高速發展，對交通業的要求也越來越高。地鐵列車以其載客量大、快速準點、能耗低、污染小等特點將成為城市交通運輸的主力軍。隨著全球經濟的快速發展，中國及世界交通運輸業的變化日新月異。據統計，到2015年左右中國軌道交通總里程將近2700km；據估計，2020年到來的時候，中國28個城市將建成運營線路達177條，總里程約6100km；2050年左右，中國將建成290條城市軌道交通線路，總里程約11740km。地鐵、輕軌車站的通風和照明等設備功率大，運行時間長，運營能耗大。以廣州地鐵一號線為例，投資122億，運營3年下來，平均每年運營收入在1.8～1.9億元人民幣，但就2008年運營成本卻達2.3億元人民幣。究其原因，沉重的通風照明費用是其中之一。

隨著我國城市地鐵的建設發展，地鐵隧道內的活塞風源為風力發電技術提供了發展平臺。隧道風能發電，指利用地鐵列車在隧道內行駛時產生的活塞風能發電。地鐵隧道封閉于地下且里程較長，是收集風能最合適的隧道系統。在理想的情況下，只要在地鐵隧道壁上安裝合適的風機，風能就能經過輸送、蓄能、并網等環節傳送到地鐵站臺，即可進行發電，從而解決地鐵站的照明及廣告牌等設備的用電問題。根據工程設計理論計算，在理論條件下隧道內活塞風可達8.88m/s，活塞風風速與列車速度成正比。理論上此風速完全滿足風力發電系統對風速的要求。而根據實測數據來看，地鐵隧道內風源風速值基本可以達到6～7m/s，時間持續20s，滿足風力發電基本要求，如果實施可提供照明、廣告牌等設備的供電。但地鐵車站設備本身用電量很大，僅靠隧道風力發電無法滿足需求，機車和設備的動力電依然需要常規的供電系統提供電能。

目前風能發電技術已經很成熟，但在世界范圍內，還沒有利用地鐵隧道風能來進行發電的工程實例。地鐵隧道風力發電技術需要重點進行小型、高效風機開發，地鐵模擬試驗，并對采集器等設備的設計、材料進行進一步研究，此方面還未成熟。同時考慮到列車活塞風受多種因素影響，即主要受到列車運行速度、空氣與壁面之間的摩擦、列車會車情況、活塞風井的相對位置、配線位置等因素影響，且活塞風風速在不同情況下變化較大。且列車通過隧道或站點的時間較短，風力發電不穩定性也較大，因此用于提供廣告照明設備等可能出現供電不穩定的新問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種利用隧道內產生的活塞風減少廣告照明設備的無效供電時間，有效節省電能的基于鐵路隧道活塞風的廣告照明調節系統，同時提供一種基于鐵路隧道活塞風的廣告照明調節方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

基于鐵路隧道活塞風的廣告照明調節系統，包括設置在隧道內的供電模塊、弱電控制模塊、強電電路模塊和風壓傳感器，強電電路模塊中包括廣告照明設備；

供電模塊包括依次連接的風力發電裝置、交直流轉換電路和蓄電池，風力發電裝置用于將活塞風的風能轉換為交流電能，交直流轉換電路用于將交流電轉換為直流電并對蓄電池充電；蓄電池分別與風壓傳感器和弱電控制模塊連接，用于向風壓傳感器和弱電控制模塊供電；

風壓傳感器與弱電控制模塊連接，用于將活塞風產生的風壓信號轉換為電信號，并將該電信號傳遞到弱電控制模塊中；

弱電控制模塊與強電電路模塊連接，弱電控制模塊根據接收到的風壓傳感器電信號的大小來控制強電電路模塊的導通和斷開。

本方案的工作原理是：當列車駛入隧道內安裝廣告照明設備的區間時，列車在隧道內運行將產生活塞風，活塞風將對周圍的空氣產生擾動，一方面風力發電裝置將風能轉換為電能，交流電再通過交直流轉換電路轉換為直流電，產生的直流電儲存在蓄電池內，由蓄電池向風壓傳感器和弱電控制模塊供電，另一方面，風壓傳感器將捕捉到的活塞風的風壓信號轉換為電信號，并將該電信號傳遞到弱電控制模塊中，當弱電控制模塊接收到的電信號在可用區間值時，弱電控制模塊控制強電電路模塊導通，強電電路模塊中的廣告照明設備開啟，當弱電控制模塊接收到的電信號小于可用區間值時，弱電控制模塊控制強電電路模塊斷開，強電電路模塊中的廣告照明設備關閉。