[發明專利]分布式太陽能風能高原鐵路路基邊坡保護裝置、系統及工作方法

有效

• 申請號: 202110497429.6
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113186953B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 林森;賁禮進;曹瑩;張新亮;陳海元;許廣威;金嘉豪;谷陳剛
• 申請（專利權）人: 江蘇工程職業技術學院
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20;E01C3/06;E03B3/28;F24S20/00
• 代理公司: 南通物格知識產權代理事務所(普通合伙) 32395
• 代理人: 胡燕

1.一種分布式太陽能風能高原鐵路路基邊坡保護系統的工作方法，其特征在于：

分布式太陽能風能高原鐵路路基邊坡保護裝置包括鐵路路基（1）、碎石（2）、金屬球（3）和多年凍土層（4）；所述鐵路路基（1）位于多年凍土層（4）上方，所述碎石（2）覆蓋在鐵路路基（1）兩側邊坡外側，所述金屬球（3）包括若干個，若干個所述金屬球（3）覆蓋在碎石（2）外側，所述金屬球（3）相互之間通過金屬球（3）外層表面的子扣（5）和母扣（6）固定連接；所述金屬球（3）包括內、外兩層，內層球面和外層球面具有同一球心；所述金屬球（3）的外層為微格金屬（7）；

所述金屬球（3）的內層分布有若干個列管（8），所述列管（8）兩端開口均位于金屬球（3）的內層球面上，開口處均有孔洞分布，列管內部有若干吸水石（9）；金屬球（3）的內層中，除列管之外的封閉空間里儲有蓄熱材料（10），蓄熱材料（10）不完全充滿金屬球（3）內層的封閉空間，蓄熱材料（10）具有高比熱容、高沸點、低凝固點和環境友好特性；

所述的保護系統是通過將眾多分布式太陽能風能高原鐵路路基邊坡保護裝置中的金屬球（3）綿延分布于高原鐵路路基兩側邊坡，通過子母連接扣相連相依，彼此接觸，利用金屬球體外層微格金屬（7）的蜂窩狀結構、球體內層水分通道和蓄熱材料（10）蓄存熱能進行耦合，共同針對高原鐵路路基邊坡周圍出現的水分，進行集水、汲水、蓄水和除水；

所述保護系統的工作方法包括：

①集水：

針對高原鐵路路基邊坡周圍環境中存在的氣態水分，利用金屬球（3）外層表面外凸的連接扣，以及由微格金屬（7）構成的金屬球（3）外層中分布的細小孔洞群和金屬球（3）互相在自身重量擠壓下出現的局部凹凸，共同形成了金屬球（3）凹凸不平的粗糙表面，氣態水分經過金屬球（3）粗糙表面時，水分子被阻礙、捕捉和聚集成液態水；

②汲水：

針對高原鐵路路基邊坡底部地表積水，利用毛細效應，通過具有相同蜂窩狀結構的金屬球（3）外層的微格金屬（7）和金屬球（3）內層列管（8）中的吸水石（9），構成水分自下而上的汲水通道；再通過子母連接扣相連相依，彼此接觸的眾多金屬球（3）的層層接力，促使地表積水不斷進入保護裝置、系統內部，地表積水不斷減少，從而阻礙地表積水發育為微型熱融湖塘，避免地表積水面積不斷擴大；

③蓄水：

針對集水作用下的液態水和自上而下的空間降水，在毛細效應和重力作用下，水分進入金屬球體內部，被具有蜂窩狀多孔結構的金屬球（3）外層的微格金屬（7）和金屬球（3）內層列管（8）中的吸水石（9）吸收存儲；針對汲水作用下自下而上的地表積水，在毛細效應的作用下，水分進入金屬球體內部，被金屬球（3）外層的微格金屬（7）和金屬球（3）內層列管（8）中的吸水石（9），吸收存儲；

④除水：

金屬球（3）內層封閉空間里的蓄熱材料（10），在白天晴朗天氣下吸收存儲太陽輻射的熱能；在陰間晴、多云間晴的白天及清朗的夜晚，蓄熱材料（10）中蓄存的熱量向外釋放，為蓄水作用下金屬球（3）外層的微格金屬（7）和金屬球（3）內層列管（8）吸水石（9）中存儲的水分，提供促進其蒸發氣化所需消耗的熱能，氣化的水分在風能的作用下加快脫離路基邊坡所在區域，消散進入環境之中，從而進一步提升了蒸發除水速度。

2.根據權利要求1所述的一種分布式太陽能風能高原鐵路路基邊坡保護系統的工作方法， 其特征在于：所述碎石（2）為不規則形狀的塊狀碎石。

3.根據權利要求1所述的一種分布式太陽能風能高原鐵路路基邊坡保護系統的工作方法，其特征在于：單個金屬球（3）外層表面的連接扣全為子母連接扣中的子扣（5）或全為子母連接扣中的母扣（6）。

4.根據權利要求3所述的一種分布式太陽能風能高原鐵路路基邊坡保護系統的工作方法，其特征在于：每個所述金屬球（3）外層表面的子扣（5）或母扣（6）的數量均為6個，每個金屬球（3）中的大圓在其四等分點上均各有1個子扣（5）或母扣（6），與大圓所在平面垂直的球直徑的兩個端點處均各有1個子扣（5）或母扣（6）。