[实用新型]压电换能晶体多路输出装置

说明书

所属技术领域

本发明属于轨道交通利用压电产生再生能源的领域。

背景技术

近年来利用压电在轨道交通上产生再生能源的技术已逐步被人们利用，但压电晶体的适用频率与晶体本身的厚度成反比，亦即机械压力的变化频率越高，晶体要越薄，为适应列车轮轨的高速运行的压力频率，压电晶体就要制作的很薄，而鉴于钢轨与轨枕的接触处的尺寸精度远不足以适用过薄的压电晶体，这就使压电晶体产生压电效率大大降低，本案正是为解决此问题而设计的装置。

发明内容

本发明是在轮轨交通中将压电技术转换成电能时，因列车高速运行引起机械压力转换电能的频率过高影响产生电能效率而提出的。轮轨列车在高速运行时，轮间在通过某点时的频率是很高的，根据压电晶体产生极化电压的特性，机械压力产生的频率越高，同样厚度压电晶体的极化效率就越低，而压电晶体在钢轨底部与轨枕接触处的厚度很难调整，过薄的压电晶体受压的敏感度会大大降低，如此就提出一个在不限制列车运行速度的前提下提高压电效率的问题。通常压电晶体的引出线是顺轨枕以并联方式依次接出连线的，这就会造成以上问题。本案是将压电晶体以多路按不同点号分别并联接入压电晶体的，以此方法来降低轮轨碾压频率。

技术方案

本案是考虑到为了产生压电效应的连续性又不至于发生太高的频率而降低效率，在区间列车高速运行区域将压电换能晶体以奇、偶跳接的方式分别并联成两路线，这样在列车高速运行时，进入处理系统的奇、偶双脉冲高压电的频率是单路的1／2，因此可有效的将频率降低一倍而提高压电输出效率，具体接线时可用不同颜色的线来操作。在靠近车站两侧、小半径曲线及坡道两侧可能产生正、负加速度等的行车缓慢区域内，将轨枕的两侧仍以并联方式依次接出连线。连接后的总线接入脉冲高压电处理装置，处理装置内设有压电脉冲半波电压计算机自动收集调整之功能，调整后进行整流，之后再进行逆变为工频电后，将其输入电网，也可以将整流后的直流电送入蓄电池作为备用电源或专用电源。

轨道交通的轨枕数量一般是1500根／km左右，此数据根据车速及其他条件设计时略有不同；每辆车有4对车轮(动车、高铁也有6对车轮的)，分别设在车辆的两端；以在城市轨道交通上实施为例，以4对车轮、最高限速70km／h计算，车辆通过1公里路程的时间约为51秒，也就是说在通过换算后51秒内单个车轮要压过1500根轨枕，平均每秒压过29根轨枕，亦即是单个车轮在单侧所产生的脉冲高压电的半波频率是29Hz，在本案的双输出配线中，总频率未变但单根线的输出变为29Hz的0.5倍，因而可有效地提高产生压电的效率。

有意义效果

1、本案是在没有增加附带设施的情况下，可大大提高轮轨列车压电再生能源的生能效率。

附图说明

图1是轨道交通压电换能晶体所处位置示意图；

图2是压电换能晶体位置详图；

图3是压电换能晶体高速行驶区的多路输出接线图；

图4是压电换能晶体低速行驶区的单路输出接线图；

图中1是钢轨，2是压电转换晶体，3是减振板，4是轨枕，5是列车高速运行区的奇数接线，6是列车高速运行区的偶数接线，7是列车低速运行区的接线法，8是计算机频率调整装置，9是奇数接线法的计算机调整装置，10是偶数接线法的计算机调整装置，11是经过奇、偶数(图3)计算机调整装置后或图4中单一路径的整流逆变系统。

具体实施方式

当列车车轮从钢轨顶部1压过时，钢轨底部的压力压向压电转换晶体2，此压力由减震板3继续向下传至轨枕4而扩散于道床上；当列车在高速运行区运行时，由图3中从奇数5及偶数6压电晶体中输出高压电后，再分别送入奇、偶数接线法的计算机调整装置9和10并对其高压电进行频率调整，调整后的高压电送入整流逆变系统11，将其变为工频电后可送入电网，或进一步整流送入蓄电池作为备用电源或专用电源；图4中7是低速行驶区从每根轨枕与钢轨接触处连续并联输出的方式，由此输入计算机频率调整装置8后，再将调整后的高压电送入整流逆变系统11。由逆变器出来的就是可用的工频电了。