CN104767347A - 轨边设备供电装置及方法 - Google Patents

Abstract

轨边设备供电装置及方法，涉及轨道交通供电领域。解决了现有轨边设备供电手段受外界条件制约，并且维修维护不便的问题。本发明提出的轨边设备供电装置包括两种结构，其中：第一种结构包括线圈、永磁铁、能量采集电路和储能电路，所述永磁铁用于向线圈提供恒定磁场，线圈输出的交变电流依次通过能量采集电路与储能电路为轨边设备供电。第二种结构包括线圈、永磁铁、磁芯、能量采集电路和储能电路，所述线圈缠绕在磁芯上，永磁铁用于向线圈提供恒定磁场，线圈输出的交变电流依次通过能量采集电路与储能电路为轨边设备供电；通过磁场的变化使线圈输出交变电流，进而为轨边设备供电，成本低，维修维护方便，能够在任何特殊的天气环境下使用。

Description

轨边设备供电装置及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通供电领域。

背景技术

铁路的快速发展改善了我国的经济结构，方便了人民群众的出行，但也对铁路运行安全保障提出了更高的要求。轨边设备作为保障铁路运行的基础设施，其可靠性和稳定性直接影响着铁路运行安全的质量和效率。截止到2013年底，我国铁路运营里程已突破10万公里，根据调整后的《中长期铁路网规划》，到2020年，中国铁路营业里程将达到12万公里以上。为降低铁路运行安全保障对人力和物力的要求，铁路运营里程的增加逐渐要求轨边设备无线化，即能够实现自供电、无线传输监测结果。

目前自供电轨边设备的通常采用光伏发电，即在设备旁安装光伏发电板，将光能转换为电能并储存后为设备供电。这种供电方式严重受到时间、天气条件制约，晚上不能储存电能；夏季阴雨天会导致光伏发电能力降低；冬季光照度的下降、雪天使得光伏发电能力进一步降低，无法保障轨边设备的正常运行。而且光伏发电板较为脆弱，列车经过时物体的飞溅容易导致光伏发电板破碎，使得整个轨边设备失去作用。此外，光伏发电板安装复杂，清洁、维护也需要较多的人力和财力。

发明内容

本发明为了解决现有轨边设备供电手段受外界条件制约，并且维修维护不便的问题，提出了轨边设备供电装置及方法。

本发明提出的轨边设备供电装置包括两种结构，其中：

第一种结构包括线圈、永磁铁、能量采集电路和储能电路，所述永磁铁用于向线圈提供恒定磁场，线圈输出的交变电流依次通过能量采集电路与储能电路为轨边设备供电。

第二种结构包括线圈、永磁铁、磁芯、能量采集电路和储能电路，所述线圈缠绕在磁芯上，永磁铁用于向线圈提供恒定磁场，线圈输出的交变电流依次通过能量采集电路与储能电路为轨边设备供电。

本发明提出的轨边设备供电方法是通过以下方式是实现的：

永磁铁为线圈提供恒定磁场，线圈缠绕在磁芯上，用于增加磁通量，线圈的绕制方向与轨道电路电流方向平行且与永磁铁提供的恒定磁场方向垂直，线圈感应轨道电路持续产生的交变磁场或感应有列车经过时扰动永磁铁恒定磁场产生磁通变化，从而输出交变电流，输出的交变电流通过能量采集电路进行能量采集后经储能电路进行能量存储并为轨边设备供电。

有益效果：本发明所提出的轨边设备供电装置结构简单，通过磁场的变化使线圈输出交变电流，进而将输出的交变电流为轨边设备供电，所采用的器件均为常用器件，成本低，结构的简化所带来的最显著的好处便是维修维护极其方便，并且该装置的使用不受时间、天气、外界环境等因素制约，为轨边设备进行供电，这不仅仅提高了供电的稳定性，同时也保障了铁路运行质量和效率；能量采集电路将能量通过储能电路进行存储，以便能够随时进行供电，另外，本发明能够将外界资源通过磁场的变化产生电流，这在一定程度上也能够节约大量能源，在不影响正常供电的前提下减少了供电开支。

本发明提出了两种不同结构的轨边设备供电装置，其原理都是通过线圈感应轨道电路持续产生的交变磁场或列车扰动永磁铁的恒定磁场产生磁通变化输出交变电流，输出的交变电流通过能量采集电路进行采集、处理后经储能电路进行能量存储并为轨边设备供电，为了使线圈的感应性能更好，输出的交变电流更为稳定，将整体装置放置在钢轨的侧部或底部为最佳。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的轨边设备供电装置的原理示意图；

图2为具体实施方式六所述的轨边设备供电装置的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的轨边设备供电装置包括线圈1、永磁铁2、能量采集电路3和储能电路4，所述永磁铁2用于向线圈1提供恒定磁场，线圈1输出的交变电流依次通过能量采集电路3与储能电路4为轨边设备供电。

本实施方式所述的轨边设备供电装置结构简单，通过磁场的变化使线圈1输出交变电流，进而为轨边设备供电，成本低，维修维护方便，能够在任何特殊的天气环境下使用；其中，能量采集电路3用于接收线圈1输出的交变电流，该交变电流在能量采集电路3内部进行整流滤波、能量收集以及充电控制等处理后输送至储能电路进行电能存储并为轨边设备供电。

本实施方式中，所述能量采集电路是采用能量采集芯片实现的，储能电路是采用充电电池或超级电容实现的。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的轨边设备供电装置的区别在于，所述线圈1的绕制方向与轨道电路电流方向平行且与永磁铁2提供的恒定磁场方向垂直。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的轨边设备供电装置的区别在于，所述线圈1的绕制方向与轨道电路产生的交变磁场方向垂直且与永磁铁2提供的恒定磁场方向垂直。

实施方式二和三分别对线圈1的绕制方向进行了限定，以便线圈1能够感应到磁场的变化从而输出交变电流，如果线圈1不按照上述方式进行绕制，那么线圈1就无法感应磁场，即便感应到磁场变化，产生的交变电流也是非常小的，无法满足轨边设备供电需求，因此，线圈1的绕制方向在根本上决定了本装置能否正常工作。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的轨边设备供电装置的区别在于，所述线圈1通过感应轨道电路持续产生的交变磁场输出交变电流。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的轨边设备供电装置的区别在于，所述线圈1通过感应有列车经过时，扰动永磁铁2的恒定磁场产生磁通变化输出交变电流。

实施方式四和五详细说明了线圈1产生交变电流的诱因，本发明提出了两种线圈1产生交变电流的方式，其一是通过感应轨道电路持续产生的交变磁场输出交变电流，其二是当有列车时，通过感应扰动永磁铁2的恒定磁场产生磁通变化输出交变电流，轨道电路作为轨道交通中非常重要也是必不可少的电路结构，一直被长期广泛使用，本发明通过对轨道电路产生的交变磁场进行感应，能够实现持续为轨边设备进行供电的目的，同时，也通过利用现有资源转换为其他资源，也能够起到节约能源的效果；另外，有一些轨边设备不需要进行长期使用，比如钢轨温度检测设备，如果长期工作就会产生不必要的能源资源浪费，而本发明则巧妙的解决了这一问题，在线圈输出交变电流的同时，储能电路能够对能量进行存储，当轨边设备进行工作时，本装置对其进行供电，同时当没有列车经过时，永磁铁2依旧为线圈1提供恒定磁场，线圈1无法产生交变电流，一旦有列车经过时，就会扰动永磁铁2产生磁通变化，进而使线圈1产生交变电流，为轨边设备供电，在最大程度上节约了能源。

具体实施方式六、结合图2说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的轨边设备供电装置包括线圈1、永磁铁2、磁芯5、能量采集电路3和储能电路4，所述线圈1缠绕在磁芯5上，永磁铁2用于向线圈1提供恒定磁场，线圈1输出的交变电流依次通过能量采集电路3与储能电路4为轨边设备供电。

本实施方式所述的轨边设备供电装置结构简单，通过磁场的变化使线圈1输出交变电流，进而为轨边设备供电，成本低，维修维护方便，能够在任何特殊的天气环境下使用；线圈1缠绕在磁芯5上，增加了磁通量，进而使线圈1感应效果更好，输出的交变电流更加稳定；能量采集电路3用于接收线圈1输出的交变电流，该交变电流在能量采集电路3内部进行整流滤波、能量收集以及充电控制等处理后输送至储能电路进行电能存储并未轨边设备供电。

本实施方式中，所述能量采集电路是采用能量采集芯片实现的，储能电路是采用充电电池或超级电容实现的。

具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式六所述的轨边设备供电装置的区别在于，所述线圈1的绕制方向与轨道电路电流方向平行且与永磁铁2提供的恒定磁场方向垂直。

具体实施方式八、本具体实施方式与具体实施方式六所述的轨边设备供电装置的区别在于，所述线圈1的绕制方向与轨道电路产生的交变磁场方向垂直且与永磁铁2提供的恒定磁场方向垂直。

实施方式七和八分别对线圈1的绕制方向进行了限定，以便线圈1能够感应到磁场的变化从而输出交变电流，如果线圈1不按照上述方式进行绕制，那么线圈1就无法感应磁场，即便感应到磁场变化，产生的交变电流也是非常小的，无法满足轨边设备供电需求，因此，线圈1的绕制方向在根本上决定了本装置能否正常工作。

具体实施方式九、本具体实施方式与具体实施方式六所述的轨边设备供电装置的区别在于，所述线圈1通过感应轨道电路持续产生的交变磁场输出交变电流。

具体实施方式十、本具体实施方式与具体实施方式六所述的轨边设备供电装置的区别在于，所述线圈1通过感应有列车经过时，扰动永磁铁2的恒定磁场产生磁通变化输出交变电流。

实施方式九和十详细说明了线圈1产生交变电流的诱因，本发明提出了两种线圈1产生交变电流的方式，其一是通过感应轨道电路持续产生的交变磁场输出交变电流，其二是当有列车时，通过感应扰动永磁铁2的恒定磁场产生磁通变化输出交变电流，轨道电路作为轨道交通中非常重要也是必不可少的电路结构，一直被长期广泛使用，本发明通过对轨道电路产生的交变磁场进行感应，能够实现持续为轨边设备进行供电的目的，同时，也通过利用现有资源转换为其他资源，也能够起到节约能源的效果；另外，有一些轨边设备不需要进行长期使用，比如钢轨温度检测设备，如果长期工作就会产生不必要的能源资源浪费，而本发明则巧妙的解决了这一问题，在线圈输出交变电流的同时，储能电路能够对能量进行存储，当轨边设备进行工作时，本装置对其进行供电，同时当没有列车经过时，永磁铁2依旧为线圈1提供恒定磁场，线圈1无法产生交变电流，一旦有列车经过时，就会扰动永磁铁2产生磁通变化，进而使线圈1产生交变电流，为轨边设备供电，在最大程度上节约了能源。

具体实施方式十一、本具体实施方式所述的轨边设备供电方法是通过以下方式是实现的：

永磁铁为线圈提供恒定磁场，线圈缠绕在磁芯上，用于增加磁通量，线圈的绕制方向与轨道电路电流方向平行且与永磁铁提供的恒定磁场方向垂直，线圈感应轨道电路持续产生的交变磁场或感应有列车经过时扰动永磁铁恒定磁场产生磁通变化，从而输出交变电流，输出的交变电流通过能量采集电路进行能量采集后经储能电路进行能量存储并为轨边设备供电。

本实施方式所述的轨边设备供电方法是通过线圈感应轨道电路持续产生的交变磁场或列车扰动永磁铁的恒定磁场产生磁通变化输出交变电流，输出的交变电流通过能量采集电路进行采集、处理后经储能电路进行能量存储并为轨边设备供电，为了使线圈的感应效果更好，输出的交变电流更加稳定，对线圈的绕制方向进行最为有效的设定，该方法不拘泥于大设备、大系统的先进技术的固有思路，通过最为有效、最为实用的技术手段获得最好的效果，简化了系统结构、降低了研发成本、节约了能源，一举多得。

Claims (10)

1.轨边设备供电装置，其特征在于，它包括线圈(1)、永磁铁(2)、能量采集电路(3)和储能电路(4)，所述永磁铁(2)用于向线圈(1)提供恒定磁场，线圈(1)输出的交变电流依次通过能量采集电路(3)与储能电路(4)为轨边设备供电。

2.根据权利要求1所述的轨边设备供电装置，其特征在于，所述线圈(1)的绕制方向与轨道电路电流方向平行且与永磁铁(2)提供的恒定磁场方向垂直。

3.根据权利要求1所述的轨边设备供电装置，其特征在于，所述线圈(1)的绕制方向与轨道电路产生的交变磁场方向垂直且与永磁铁(2)提供的恒定磁场方向垂直。

4.根据权利要求1所述的轨边设备供电装置，其特征在于，所述线圈(1)通过感应轨道电路持续产生的交变磁场输出交变电流。

5.根据权利要求1所述的轨边设备供电装置，其特征在于，所述线圈(1)通过感应有列车经过时，扰动永磁铁(2)的恒定磁场产生磁通变化输出交变电流。

6.轨边设备供电装置，其特征在于，它包括线圈(1)、永磁铁(2)、磁芯(5)、能量采集电路(3)和储能电路(4)，所述线圈(1)缠绕在磁芯(5)上，永磁铁(2)用于向线圈(1)提供恒定磁场，线圈(1)输出的交变电流依次通过能量采集电路(3)与储能电路(4)为轨边设备供电。

7.根据权利要求6所述的轨边设备供电装置，其特征在于，所述线圈(1)的绕制方向与轨道电路电流方向平行且与永磁铁(2)提供的恒定磁场方向垂直。

8.根据权利要求6所述的轨边设备供电装置，其特征在于，所述线圈(1)的绕制方向与轨道电路产生的交变磁场方向垂直且与永磁铁(2)提供的恒定磁场方向垂直。

9.根据权利要求6所述的轨边设备供电装置，其特征在于，所述线圈(1)通过感应轨道电路持续产生的交变磁场输出交变电流或通过感应有列车经过时，扰动永磁铁(2)的恒定磁场产生磁通变化输出交变电流。

10.轨边设备供电方法，其特征在于，它是通过以下方式是实现的：

永磁铁为线圈提供恒定磁场，线圈缠绕在磁芯上，用于增加磁通量，线圈的绕制方向与轨道电路电流方向平行且与永磁铁提供的恒定磁场方向垂直，线圈感应轨道电路持续产生的交变磁场或感应有列车经过时扰动永磁铁恒定磁场产生磁通变化，从而输出交变电流，输出的交变电流通过能量采集电路进行能量采集后经储能电路进行能量存储并为轨边设备供电。