[發明專利]一種磁吸式地鐵軌道俘能發電裝置

在審

• 申請號: 201710825943.1
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107508365A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 蔣吉清;張鶴;方俊杰;張佳斌;史文超;周聯英
• 申請（專利權）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: H02J7/32
• 分類號: H02J7/32;H02N2/18
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司33101
• 代理人: 張羽振

技術領域

本發明涉及俘能發電裝置，更具體說，它涉及一種磁吸式地鐵軌道俘能發電裝置。

背景技術

地鐵具有占地少、運量大、節能環保、安全舒適等優點，在緩解城市交通壓力、方便市民出行等方面發揮著巨大的作用。我國城市軌道交通正處于快速建設期，截止2015年12月，國內已有25個城市開通了地鐵，預計到2020年我國將有45座以上城市修建地鐵，地鐵總里程將達6000公里。隨著地鐵服役年限的增長，在長期列車荷載和周邊施工等因素影響下，地鐵隧道基礎結構可能出現變形、沉降、材料劣化等問題，引起軌道線路變形及軌面不平順，影響列車運行平穩性和安全性。

為保障地鐵運營安全，對重要區段進行長期振動監測十分必要。俘能裝置可收集軌道系統自身振動，為監測儀器、隧道內部安全指示系統、電子廣告牌、低耗能照明系統等提供電能?，F有的發明專利中，美國專利US2011/0291526壓電發電器件安裝于特殊設計的軌枕之內，若需應用于我國既有地鐵線路，需更換現有的軌枕，工程量和經濟費用巨大。中國專利(申請號：201310503708.4)將壓電元件設置于軌枕底部，也需對既有線路的軌枕進行更換和開槽處理。另一項中國專利(申請號：201610218883.2)可將壓電元件直接安裝于鋼軌上，安裝和使用相對便捷，但每片壓電元件都需通過夾持單元和固定單元與鋼軌連接，且單片壓電元件俘能發電效果有限。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足,提供一種能利用地鐵列車運行時產生的軌道系統振動變形提供電能的磁吸式地鐵軌道俘能發電裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的:

這種磁吸式地鐵軌道俘能發電裝置，包括基座，所述基座背面設有多個T型槽口，所述T型槽口插入T型磁條，基座正面上端夾持有懸挑式PVC絕緣底板，PVC絕緣底板的頂部翻起，在PVC絕緣底板上設有多個壓電單元，壓電單元通過電線串聯形成供電電路，供電電路還包括穩壓整流器、變壓器、儲能裝置和電流輸出端口，其中穩壓整流器和變壓器通過電線連接至供電電路的電流輸出端口，通過電流輸出端口與外部用電設備相連并為其供電，儲能裝置存儲富余電能。

作為優選：所述基座以直線方式通過T型磁條吸附貼合在鋼軌外側立面。

作為優選：所述PVC絕緣底板通過螺栓夾持固定在基座上。

作為優選：所述基座為截面矩形的長條狀。

作為優選：所述基座背面多個T型槽口等間距布置。

本發明的有益效果是:

地鐵運營期間，由于車輛運行所產生的軌道系統振動難以避免，根據壓電材料的力電轉換性質，可以將軌道系統的振動機械能轉化為電能，并加以收集和利用，變害為寶。地鐵線路往往建于人流密集區域，具有客流量大、運營時間長、運營班次密集等特點，而鋼軌和道床板在地鐵列車經過前后會產生明顯振動，壓電材料的正壓電效應可將該振動能量轉換為電能，為地鐵隧道內部的監控系統、照明系統、廣告牌或安全指示系統等提供用電。目前，壓電材料的研究和應用已相對成熟，所述壓電俘能裝置結構簡單，易于加工制作，材料的能量采集和應用工作環境限制少、效率高、綠色環保，應用于地鐵軌道系統俘能裝置，可協助實現地鐵隧道的自供能實時監控等，具有巨大的市場應用潛力和經濟價值。

本發明利用壓電材料的正向壓電效應，將壓電單元通過電線串聯起來，加上電源控制集成裝置，一起封裝在PVC絕緣底板上，PVC絕緣底板采用螺栓夾持固定在基座上，基座背面每隔15cm有磁條插口，通過磁條將所述磁吸式地鐵軌道俘能發電裝置安裝于鋼軌外側立面，利用壓電材料的正向壓電效應，將地鐵列車行進時所產生的鋼軌振動轉化為電能，通過電源控制集成裝置的穩壓、變壓處理，為地鐵隧道內部的各用電設備供電或者進行電能存儲，本發明的發電裝置所產生的電能完全能夠為地鐵隧道內部的實時監控系統、照明系統、安全指示系統、廣告牌等提供足夠的電能，還具備電能存儲裝置，當產生電能富余時能夠及時進行存儲，保證系統的持續供電，此外，整體裝置可隨時拆除并在其它軌道段重復利用，為地鐵隧道的實時監控系統等提供一種全新的綠色環保能源。

附圖說明

圖1是本發明安裝于地鐵鋼軌的區域。

圖2是本發明的三維效果圖。

圖3是本發明的俯視圖。

圖4是本發明的正視圖。

圖5是本發明的背視圖。

圖6是本發明實施案例中的地鐵列車-軌道整體計算模型。

圖7是輪下鋼軌的位移時程曲線。

圖8是輪下浮置板的位移時程曲線。