CN106906700A - 一种轨道振动能量收集装置和一种轨道交通照明系统 - Google Patents

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赵璐
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/32Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02N2/00Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/186Vibration harvesters

Abstract

本发明涉及轨道交通设备技术领域,特别指一种轨道振动能量收集装置,包括整体结构的构件,该构件包括顶板、第一弧形梁和第二弧形梁,所述第一弧形梁和第二弧形梁对称地位于顶板两侧,并且所述第一弧形梁的第一端面与顶板的第一端面对接成整体结构,所述第二弧形梁的第一端面与顶板的第二端面对接成整体结构;所述第一弧形梁和第二弧形梁的内侧弧面均贴合有PVDF压电膜,并且所述PVDF压电膜上电气连接有电能收集装置。本发明还提供一种本发明还提供一种轨道交通照明系统,既可以降低和减弱列车运行时对轨道造成的振动影响,还可以将这部分振动能量收集起来进行利用,提高能量的利用率,节省能源。

Description

一种轨道振动能量收集装置和一种轨道交通照明系统
技术领域
[0001] 本发明涉及轨道交通设备技术领域,特别指一种轨道振动能量收集装置和一种轨 道交通照明系统。
背景技术
[0002] 列车高速通过轨道会引起铁路轨道的剧烈振动,这在一定程度上会损害轨道的结 构,目前常用的解决办法是将这部分振动能耗散掉,如中国专利公开号为CN106368085A提 到的轨道结构的吸能减振装置,在轨道道床上两根钢轨之间,设置吸能减振装置,所述吸能 减振装置包括质量块物体,刚度物体和阻尼器,所述吸能减振装置的固有诣振频率,与轨道 上的轮轨振动频率相同。通过该装置,可以把轮轨振动产生的振动能量吸收到该装置中,使 轨道结构中的其它部件振动都得到相应降低,由于辅助装置不承担轨道结构中的其它受力 作用,因此不会对轨道结构系统带来不利影响。该方案虽然可以降低和减弱列车通过轨道 时对轨道造成的振动影响,但最终这部分振动能都被消散掉,这在一定程度上造成了能源 的浪费。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提出一种轨道振动能量收集装置,既可以降低和减弱列车运行时 对轨道造成的振动影响,还可以将这部分振动能量收集起来进行利用,提高能量的利用率, 节省能源。本发明还提供一种轨道交通照明系统,通过上述轨道振动能量收集装置,可以将 收集到的能量供应照明。
[0004] 为了达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种轨道振动能量收集装置,包 括整体结构的构件,该构件包括顶板、第一弧形梁和第二弧形梁,所述第一弧形梁和第二弧 形梁对称地位于顶板两侧,并且所述第一弧形梁的第一端面与顶板的第一端面对接成整体 结构,所述第二弧形梁的第一端面与顶板的第二端面对接成整体结构;所述第一弧形梁和 第二弧形梁的内侧弧面均贴合有PVDF压电膜,并且所述PVDF压电膜上电气连接有电能收集 装置。
[0005] 根据以上方案,所述构件还包括底板,所述底板与所述顶板相对设置,并且所述第 一弧形梁的第二端面与底板的第一端面对接成整体结构,所述第二弧形梁的第二端面与底 板的第二端面对接成整体结构。
[0006] 根据以上方案,所述第一弧形梁和第二弧形梁均为半圆形。
[0007] 根据以上方案,所述顶板与所述底板之间连接有减震弹簧。
[0008] 根据以上方案,所述减震弹簧包括第一弹簧和第二弹簧,所述第一弹簧连接于所 述顶板和所述底板之间靠近所述第一弧形梁的位置,所述第二弹簧连接于所述顶板和所述 底板之间靠近所述第二弧形梁的位置。
[0009] 根据以上方案,所述第一弹簧和第二弹簧对称地设置于所述顶板和底板之间。
[0010] 根据以上方案,所述顶板和底板中的一个具有定位块,另一个具有定位槽,所述定 位块与所述定位槽配合,以阻止所述顶板和底板之间发生侧向的相对位移。
[0011] 根据以上方案,所述定位块包括由所述顶板上延伸而出的一个板件,所述定位槽 包括由所述底板上延伸而出的二个板件之间的间隙,并且该间隙等于所述定位块的厚度, 所述定位块被夹持在所述定位槽内。
[0012] 根据以上方案,所述电能收集装置包括整流电路、充电电路和蓄电池。
[0013] 本发明还提供一种轨道交通照明系统,包括LED照明灯,其特征在于,还包括如上 所述的轨道振动能量收集装置,所述轨道振动能量收集装置电气连接于所述LED照明灯上。
[0014] 本发明的轨道振动能量收集装置,采用两侧弧形与中间板状的结构,组成枕形构 件,安装于铁路轨道的正下方,可以缓冲列车通过轨道时产生的振动和冲击。特别的,枕形 构造中的顶板不会形变,使振动通过顶板全部传递到两侧的弧形梁上,可以大大提升振动 传递效率。在缓冲的过程中,轨道的振动被完全传递至两侧的弧形梁上,使弧形梁受迫振动 而发生弯曲变形,进而引起弧形梁上的PVDF压电膜产生内应变和应力变化,PVDF压电膜便 可以将形变转化成电能,由于振动传递无损失,电能转化率更高,最后由电能收集装置将转 化的电能存储起来,可以供应给照明所需要。本发明将铁路轨道上有害的振动能量收集起 来,用于隧道内的应急照明,一方面可以减轻轨道的因剧烈振动而造成的损伤,另一方面又 可以充分利用振动能量,用于隧道内的应急照明,变废为宝,适用于市场推广。
附图说明
[0015]图1是本发明的结构示意图。
[0016]图中:1、顶板;2、第一弧形梁;3、第二弧形梁;4、底板;5、PVDF压电膜;6、第一弹簧; 7、第二弹簧;8、定位块;9、定位槽。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
[0018] 如图1所示,本发明所述的一种轨道振动能量收集装置,包括整体结构的构件,该 构件包括顶板1、第一弧形梁2和第二弧形梁3,所述第一弧形梁2和第二弧形梁3对称地位于 顶板1两侧,并且所述第一弧形梁2的第一端面与顶板1的第一端面对接成整体结构,所述第 二弧形梁3的第一端面与顶板1的第二端面对接成整体结构;所述第一弧形梁2和第二弧形 梁3的内侧弧面均贴合有PVDF压电膜5,并且所述PVDF压电膜5上电气连接有电能收集装置。 PVDF压电膜5材料主要为聚偏乙烯,结构中以氟一碳化合键结合,这种具有短键性质的结构 与氢离子形成最稳定最牢固的结合,具有很强的抗冲击性能以及耐候性,具有高抗冲击性 和塑性的PVDF材料可以承受很大的压力,产生较大的应变,提高能量转换效率。本发明的轨 道振动能量收集装置,采用两侧弧形与中间板状的结构,组成枕形构件,安装于铁路轨道的 正下方,可以缓冲列车通过轨道时产生的振动和冲击。特别的,枕形构造中的顶板不会形 变,使振动通过顶板全部传递到两侧的弧形梁上,可以大大提升振动传递效率。在缓冲的过 程中,轨道的振动被完全传递至两侧的弧形梁上,使弧形梁受迫振动而发生弯曲变形,进而 引起弧形梁上的PVDF压电膜产生内应变和应力变化,PVDF压电膜便可以将形变转化成电 能,由于振动传递无损失,电能转化率更高,最后由电能收集装置将转化的电能存储起来。 [0019] 进一步地,所述构件还包括底板4,所述底板4与所述顶板1相对设置,并且所述第 一弧形梁2的第二端面与底板4的第一端面对接成整体结构,所述弟二弧形梁3的弟一栖囬 与底板4的第二端面对接成整体结构。底板4同样可以提供构件的结构稳定性,对构件起到 支撑作用,特别是对两侧的弧形梁起到支撑和定位作用,使弧形梁在吸收振动时可以持续 地产生稳定且有效的形变,使电能转化效率更高。优选地,所述第一弧形梁和第二弧形梁均 为半圆形,半圆形的弧形梁在形变时其弯曲性能更好,而且不易形变剧烈而损坏。
[0020]同时,所述顶板1与所述底板4之间连接有减震弹簧,所述减震弹簧包括第一弹簧6 和第二弹簧7,所述第一弹簧6连接于所述顶板1和所述底板4之间靠近所述第一弧形梁2的 位置,所述第二弹簧7连接于所述顶板1和所述底板4之间靠近所述第二弧形梁3的位置,更 好的方案是所述第一弹簧6和第二弹簧7对称地设置于所述顶板1和底板4之间,使得减震弹 簧可以为弧形梁分担一部分冲击压力,防止在冲击力度过大的情况下弧形梁受压超过限值 而被破坏。此外,所述顶板1和底板4中的一个具有定位块8,另一个具有定位槽9,所述定位 块8与所述定位槽9配合,以阻止所述顶板1和底板4之间发生侧向的相对位移。具体地,所述 定位块8包括由所述顶板上延伸而出的一个板件,所述定位槽9包括由所述底板上延伸而出 的二个板件之间的间隙,并且该间隙等于所述定位块8的厚度,所述定位块8被夹持在所述 定位槽9内。定位块8与定位槽9配合,可以起到限位和导向作用,使构件在形变时,顶板丄与 底板4之间的相对运动保持垂直方向,轨道给予构件的压力沿着顶板丨朝向底板4的方向,这 样力度便可以平衡地分配到两侧的二个弧形梁上,使二个弧形梁的形变保持一致,保证弧 形梁的结构稳定性,同时也可以避免构件受力不平衡而发生侧向移动。
[0021]具体地,所述电能收集装置包括整流电路、充电电路和蓄电池。
[0022]本发明还提供一种轨道交通照明系统,包括LED照明灯,其特征在于,还包括如上 所述的轨道振动能量收集装置,所述轨道振动能量收集装置电气连接于所述LED照明灯上。 由本发明的轨道振动能量收集装置,可以最大限度地收集轨道振动能,转化成电能存储后, 可以供应给照明所需要。
[0023]本发明将铁路轨道上有害的振动能量收集起来,用于隧道内的应急照明,一方面 可以减轻轨道的因剧烈振动而造成的损伤,另一方面又可以充分利用振动能量,用于隧道 内的应急照明,变废为宝,适用于市场推广。 H〇24]社臟般描0細雖雜対,舰财獅 特征及原理所做的等效变化或修饰,均包括于本发明专利申请范围内。k

Claims (10)

1. 一种轨道振动能量收集装置,其特征在于,包括整体结构的构件,该构件包括顶板、 第一弧形梁和第二弧形梁,所述第一弧形梁和第二弧形梁对称地位于顶板两侧,并且所述 第一弧形梁的第一端面与顶板的第一端面对接成整体结构,所述第二弧形梁的第一端面与 顶板的第二端面对接成整体结构;所述第一弧形梁和第二弧形梁的内侧弧面均贴合有PVDF 压电膜,并且所述PVDF压电膜上电气连接有电能收集装置。
2. 根据权利要求1所述的轨道振动能量收集装置,其特征在于,所述构件还包括底板, 所述底板与所述顶板相对设置,并且所述第一弧形梁的第二端面与底板的第一端面对接成 整体结构,所述第二弧形梁的第二端面与底板的第二端面对接成整体结构。
3. 根据权利要求2所述的轨道振动能量收集装置,其特征在于,所述第一弧形梁和第二 弧形梁均为半圆形。
4. 根据权利要求2所述的轨道振动能量收集装置,其特征在于,所述顶板与所述底板之 间连接有减震弹簧。
5. 根据权利要求4所述的轨道振动能量收集装置,其特征在于,所述减震弹簧包括第一 弹簧和第二弹簧,所述第一弹簧连接于所述顶板和所述底板之间靠近所述第一弧形梁的位 置,所述第二弹簧连接于所述顶板和所述底板之间靠近所述第二弧形梁的位置。
6. 根据权利要求5所述的轨道振动能量收集装置,其特征在于,所述第一弹簧和第二弹 簧对称地设置于所述顶板和底板之间。
7. 根据权利要求2所述的轨道振动能量收集装置,其特征在于,所述顶板和底板中的一 个具有定位块,另一个具有定位槽,所述定位块与所述定位槽配合,以阻止所述顶板和底板 之间发生侧向的相对位移。
8. 根据权利要求7所述的轨道振动能量收集装置,其特征在于,所述定位块包括由所述 顶板上延伸而出的一个板件,所述定位槽包括由所述底板上延伸而出的二个板件之间的间 隙,并且该间隙等于所述定位块的厚度,所述定位块被夹持在所述定位槽内。
9.根据权利要求1所述的轨道振动能量收集装置,其特征在于,所述电能收集装置包括 整流电路、充电电路和蓄电池。
10.—种轨道交通照明系统,包括LED照明灯,其特征在于,还包括如权利要求1〜9任一 项所述的轨道振动能量收集装置,所述轨道振动能量收集装置电气连接于所述LED照明灯 上。
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