[发明专利]一种磁吸式地铁轨道俘能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及俘能发电装置，更具体说，它涉及一种磁吸式地铁轨道俘能发电装置。

背景技术

地铁具有占地少、运量大、节能环保、安全舒适等优点，在缓解城市交通压力、方便市民出行等方面发挥着巨大的作用。我国城市轨道交通正处于快速建设期，截止2015年12月，国内已有25个城市开通了地铁，预计到2020年我国将有45座以上城市修建地铁，地铁总里程将达6000公里。随着地铁服役年限的增长，在长期列车荷载和周边施工等因素影响下，地铁隧道基础结构可能出现变形、沉降、材料劣化等问题，引起轨道线路变形及轨面不平顺，影响列车运行平稳性和安全性。

为保障地铁运营安全，对重要区段进行长期振动监测十分必要。俘能装置可收集轨道系统自身振动，为监测仪器、隧道内部安全指示系统、电子广告牌、低耗能照明系统等提供电能。现有的发明专利中，美国专利US2011/0291526压电发电器件安装于特殊设计的轨枕之内，若需应用于我国既有地铁线路，需更换现有的轨枕，工程量和经济费用巨大。中国专利(申请号：201310503708.4)将压电元件设置于轨枕底部，也需对既有线路的轨枕进行更换和开槽处理。另一项中国专利(申请号：201610218883.2)可将压电元件直接安装于钢轨上，安装和使用相对便捷，但每片压电元件都需通过夹持单元和固定单元与钢轨连接，且单片压电元件俘能发电效果有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足,提供一种能利用地铁列车运行时产生的轨道系统振动变形提供电能的磁吸式地铁轨道俘能发电装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

这种磁吸式地铁轨道俘能发电装置，包括基座，所述基座背面设有多个T型槽口，所述T型槽口插入T型磁条，基座正面上端夹持有悬挑式PVC绝缘底板，PVC绝缘底板的顶部翻起，在PVC绝缘底板上设有多个压电单元，压电单元通过电线串联形成供电电路，供电电路还包括稳压整流器、变压器、储能装置和电流输出端口，其中稳压整流器和变压器通过电线连接至供电电路的电流输出端口，通过电流输出端口与外部用电设备相连并为其供电，储能装置存储富余电能。

作为优选：所述基座以直线方式通过T型磁条吸附贴合在钢轨外侧立面。

作为优选：所述PVC绝缘底板通过螺栓夹持固定在基座上。

作为优选：所述基座为截面矩形的长条状。

作为优选：所述基座背面多个T型槽口等间距布置。

本发明的有益效果是:

地铁运营期间，由于车辆运行所产生的轨道系统振动难以避免，根据压电材料的力电转换性质，可以将轨道系统的振动机械能转化为电能，并加以收集和利用，变害为宝。地铁线路往往建于人流密集区域，具有客流量大、运营时间长、运营班次密集等特点，而钢轨和道床板在地铁列车经过前后会产生明显振动，压电材料的正压电效应可将该振动能量转换为电能，为地铁隧道内部的监控系统、照明系统、广告牌或安全指示系统等提供用电。目前，压电材料的研究和应用已相对成熟，所述压电俘能装置结构简单，易于加工制作，材料的能量采集和应用工作环境限制少、效率高、绿色环保，应用于地铁轨道系统俘能装置，可协助实现地铁隧道的自供能实时监控等，具有巨大的市场应用潜力和经济价值。

本发明利用压电材料的正向压电效应，将压电单元通过电线串联起来，加上电源控制集成装置，一起封装在PVC绝缘底板上，PVC绝缘底板采用螺栓夹持固定在基座上，基座背面每隔15cm有磁条插口，通过磁条将所述磁吸式地铁轨道俘能发电装置安装于钢轨外侧立面，利用压电材料的正向压电效应，将地铁列车行进时所产生的钢轨振动转化为电能，通过电源控制集成装置的稳压、变压处理，为地铁隧道内部的各用电设备供电或者进行电能存储，本发明的发电装置所产生的电能完全能够为地铁隧道内部的实时监控系统、照明系统、安全指示系统、广告牌等提供足够的电能，还具备电能存储装置，当产生电能富余时能够及时进行存储，保证系统的持续供电，此外，整体装置可随时拆除并在其它轨道段重复利用，为地铁隧道的实时监控系统等提供一种全新的绿色环保能源。

附图说明

图1是本发明安装于地铁钢轨的区域。

图2是本发明的三维效果图。

图3是本发明的俯视图。

图4是本发明的正视图。

图5是本发明的背视图。

图6是本发明实施案例中的地铁列车-轨道整体计算模型。

图7是轮下钢轨的位移时程曲线。

图8是轮下浮置板的位移时程曲线。