[发明专利]一种地铁线路俘能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及俘能发电装置，更具体说，它涉及一种地铁线路俘能发电装置。

背景技术

“十三五”期间我国将大力推进新型城市化进程，城镇化人口将达到总人口的60％以上。地铁可有效缓解城市交通压力，目前国内有多个城市已开通或正在修建地铁线路。在地铁运营期间，行进中的地铁列车会对钢轨产生动力冲击作用，并引起钢轨、轨枕、道床、隧道、周边土体、附近建筑物和地面道路的振动，严重时将引起建筑物局部开裂、路面塌陷或影响精密仪器运行等不良后果。由于地铁线路往往要穿越闹市区以及学校、医院、科研机构、博物馆、古建筑、音乐厅等重要场所，随着密集轨道线网的建成，关于地铁运营对周边环境振动以及噪声影响的研究也越来越受到学者和广大民众的重视。除了关注这一振动现象及其防治措施，我们意识到，这一周期性运营振动也可加以利用，体现环保节能的功效。

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地铁线路俘能发电装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

这种地铁线路俘能发电装置，包括安装在钢轨上的绳状俘能发电装置，以及安装在道床板上的带状俘能发电装置，绳状俘能发电装置包括多个压电单元，通过电线串联形成压电单元电路；带状俘能发电装置由多个压电单元呈带状或矩阵排列，通过电线串联；绳状俘能发电装置和带状俘能发电装置形成供电电路，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、变压器通过电线连接至供电电路的输出端口，通过电路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：供电电路封装在高分子防水柔性绝缘套管内。

作为优选：压电单元整体呈扁平状，绳状俘能装置和带状俘能装置的高分子防水柔性绝缘套管都采用扁平状。

作为优选：绳状俘能供电装置采用高强粘合剂固定在钢轨的外侧表面。

作为优选：带状俘能供电装置采用高强粘结剂固定在道床板的中间区域。

作为优选：电流输出端口设置在压电单元的侧面，走线也设置在压电单元的一侧。

本发明的有益效果是: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，一起封装于高分子柔性防水管中，以直线方式安装在钢轨外侧表面和道床板上表面，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、道床板振动转化为电能，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，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轨道系统的区域。

图2是安装于钢轨的绳状俘能装置整体结构平面图。

图3是安装于道床的带状俘能装置整体结构平面图。

图4是本发明的整体三维效果图。

图5是本发明用于钢轨处的绳状俘能装置三维效果图。

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。

附图标记说明：1-地铁隧道壁；2-道床板；3-钢轨；4-绳状俘能装置；5-带状俘能装置；6-压电单元；7-电线；8-稳压整流器；9-变压器；10-储能装置；11-电流输出端口；12-高分子防水柔性绝缘套管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本发明的地铁线路俘能发电装置包括安装在钢轨3上的绳状俘能发电装置4，以及安装在道床板2上的带状俘能发电装置5，绳状俘能发电装置4包括多个压电单元6，通过电线7串联形成压电单元电路，相邻压电单元的间距为6cm左右，压电单元6数量可由用电设备电量决定，压电单元6数量越多，则所能提供的电量越大；带状俘能发电装置5由多个压电单元6呈带状或矩阵排列，同样通过电线7串联，压电阵列的长度由道床板尺寸决定，压电阵列的宽度由用电设备电量决定，压电单元数量越多，则所能提供的电量越大。