[发明专利]分布式太阳能风能高原铁路路基边坡保护装置、系统及工作方法

说明书

本发明涉及一种分布式太阳能风能高原铁路路基边坡保护装置、系统及工作方法，包括：铁路路基、碎石、金属球和多年冻土层，铁路路基位于多年冻土层上，碎石覆盖在铁路路基两侧边坡外侧，金属球覆盖在碎石外侧；众多金属球通过球体外层表面的子母连接扣相连相依，金属球体外层为微格金属，内层设置水分通道和蓄热空间，利用金属球体外层表面的粗糙性，蜂窝结状结构的毛细效应和蓄热空间的储能作用，针对高原铁路路基边坡周围出现的水分，进行集水、汲水、蓄水和除水。同时，提供此种保护装置、系统的工作方法。本发明可广泛分布应用于高原冻土环境下的铁路路基边坡保护，通过清洁能源的利用、智能材料的采用和合理结构的选用，削弱了水分渗透对路基边坡及其下方多年冻土层的侵蚀，从而提升了高原铁路路基边坡的保护效果，增强了高原铁路路基周边冻土的稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能光热利用和风能利用领域，具体涉及一种分布式太阳能风能高原铁路路基边坡保护装置、系统及工作方法。

背景技术

青藏高原雄踞世界第三极，其地理位置及其重要：从战略的角度来看，青藏高原背靠我国腹地，俯瞰南亚大陆，攻守兼备，进退自如；从生态的角度来看，青藏高原阻挡了来自太平洋和印度洋的干热季风侵袭，为我国西南省份及长江中下游地区的丰沛降水创造了有利条件，避免了国土的荒漠化。

随着我国国力日益强盛，西藏与其周边地区的联系与交流，正变得越来越紧密，越来越频繁，因此如何更好的解决西藏地区的交通问题迫在眉睫。迄今而言，规划进藏的铁路线路为五条：分别是建成的青藏线、在建的川藏线和勘察中的滇藏线、甘藏线和新藏线。然而，不论从青海、四川，还是云南、甘肃和新疆入藏，都不可避免的会遇到青藏高原丰富的水资源，或以河流、湖泊、热融湖塘、地表降水等形式的液态水出现，或以冰川、冻土等形式的固态水出现，随着全球暖湿化的进一步加剧，液态水甚至气态水在青藏高原的分布正变得越来越广泛，其分布影响的范围当然也包括处于青藏高原中的铁路路基。

目前，针对高原铁路路基周边冻土的保护措施，以路基边坡角度为切入点，主要为：削弱热量渗透对冻土产生的不利影响。就铁路路基而言，主要是利用片石通风路基结合碎石通风护坡的热二极管效应来抬升铁路路基下方冻土层的上限，从而起到稳定冻土层的效果。但是，随着青藏高原固态水的不断消融，液态水甚至气态水的不断增加，水分渗透对冻土的不利影响正日益彰显。因此，在铁路路基周围，分别通过利用金属球上的子母连接扣结合微格金属蜂窝状结构所形成的凹凸不平粗糙表面，对气态水进行捕捉和液化；通过利用众多相连相依、彼此接触的金属球内部空间，对液化水进行分散吸收、存储，对空间降水进行自上而下的层层截流、存储，对地表积水进行自下而上的层层汲取、存储；同时，利用蓄热材料吸收太阳辐射热量，联合风能，共同为促使金属球体内蓄存水分的蒸发消散提供能量，从而将现有高原冻土环境下，单一针对铁路路基边坡及其下方多年冻土层的热量渗透的削弱，同时叠加上了针对水分渗透的削弱，双管齐下，从而进一步提升了高原铁路路基边坡的保护效果，增强了高原铁路路基周边冻土的稳定性。

此外，铁路路基两侧边坡表面，如果仅有护坡碎石，碎石刚性高，其更易受到列车荷载和风化侵蚀的影响，移位、剥落，降低护坡效果。通过将众多金属球覆盖碎石外侧，由于金属球之间的形状记忆合金子母连接扣所具备的超弹性以及金属球外层微格金属的蜂窝状结构能够较之碎石吸收更多的列车荷载等外部能量，使得碎石结合金属球的边坡保护效果刚性与柔韧兼而有之，保护性得到了增强。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种分布式太阳能风能高原铁路路基边坡保护装置、系统，将众多金属球通过球体外层表面的子母连接扣相连相依，彼此接触，利用球体外层微格金属的蜂窝状结构、球体内层水分通道和蓄热材料蓄存热能，进行耦合，通过太阳能和风能为促进水分蒸发消散提供能量，综合利用金属球体外层表面的粗糙性，蜂窝结状结构的毛细效应和蓄热空间的储能作用，共同针对高原铁路路基边坡周围出现的水分，进行集水、汲水、蓄水和除水，削弱了水分渗透对路基边坡及其下方多年冻土层的侵蚀，从而提升了高原铁路路基边坡的保护效果，增强了高原铁路路基周边冻土的稳定性。