CN108643068B - 一种自发电作用的轨道交通屏障 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自发电作用的轨道交通屏障，属于轨道交通领域，包括立柱（1）和面板（2），立柱为面板的骨架，立柱和地面连接起着固定面板的作用，所述的面板内设有贯穿面板两侧的气流通道（3），气流通道的外部设有将外部气流注入气流通道的导流板（8），气流通道内设有在高速气流下形成气流漩涡的凸部（6），并设有在气流下能够摩擦发电的发电组件，所述的发电组件和蓄电池或者耗电组件连接。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通领域。
背景技术
声屏障，起着挡板的作用，主要用于公路、高速公路、高架复合道路和其它噪声源的隔声降噪。分为纯隔声的反射型声屏障，和吸声与隔声相结合的复合型声屏障，后者是更为有效的隔声方法。指的是为减轻行车噪声对附近居民的影响而设置在铁路和公路侧旁的墙式构造物。隔音墙也称为声屏障。在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，这样的设施就称为声屏障。分为交通隔音屏障、设备噪音衰减隔音屏障、工业厂界隔音屏障、公路和高速公路上是使用各类型声屏障最多的地方。
在现有的轨道交通导轨两边， 在一些位置处设有指示灯，其一方面用于照明。
而高铁、地铁、火车、轻轨等轨道交通在高速运转的过程当中，在周围会产生强大的空气流动，而该空气流动至今仍没有被充分利用。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种自发电作用的轨道交通屏障，包括立柱和面板，立柱为面板的骨架，立柱和地面连接起着固定面板的作用，所述的面板内设有贯穿面板两侧的气流通道，气流通道的外部设有将外部气流注入气流通道的导流板，气流通道内设有在高速气流下形成气流漩涡的凸部，并设有在气流下能够摩擦发电的发电组件，所述的发电组件和蓄电池或者耗电组件连接；
所述的发电组件包括依次分布的固定网、固定导电板、固定发电板、活动发电板、活动导电板，固定网、固定导电板、固定发电板依次连接，活动发电板、活动导电板连接，活动发电板和固定发电板在漩涡气流下可以形成分离和贴合的往复运动。
作为改进，所述的活动发电板由高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维材料制成，所述的复合纤维材料的制备的步骤如下：
步骤一、将结晶度小于40%的聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液；
步骤二、将结晶度大于80%的聚丙烯腈晶体进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液；
步骤三、将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；
步骤四、将初生纤维进行后处理，制备聚丙烯腈复合纤维。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是面板的截面图；
图3是初始情况下发电组件的结构示意图；
图4是轨道交通通过前后的结构示意；
图5是发电的示意图；
图6是发电另一个示意图；
图中标记：1-立柱，2-面板，3-气流通道，4-发电组件，401-固定网，402-固定导电板，403-固定发电板，404-活动发电板，405-活动导电板，5-发光件，6-凸部,7-蓄电池，8-导流板。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
如图1所示，本实施例公开了一种自发光轨道交通声屏障，包括立柱（1）和面板2，立柱为面板的骨架，通常有金属或者混凝土柱等强度高的材料制成，立柱和地面连接起着固定面板的作用，所述的面板由泡沫高分子材料制成，在一些情况下，也可以由有机玻璃等能够起到隔音效果的材料制成，所述的面板内设有贯穿面板两侧的气流通道3，气流通道3截面可以为圆形，截面直径根据实际发电功率以及考虑隔音效果适当调整。如图2为本实施例气流通道的截面示意图。
如图2，在气流通道内设有发电组件4，其中图2圆圈标示的位置为发电组件，图3是图2发电组件部位的局部放大图。参考图3，发电组件包括固定在气流通道内的固定网401、固定导电板402、固定发电板403、活动发电板404、活动导电板405，所述的固定网固定在气流通道内，通过气流通道的气流通过固定网401，所述的固定导电板402一端固定在气流通道的内壁上部并在初始情况下和固定网紧贴，固定导电板由金属片制成，固定发电板一端固定在气流通道内上部并和固定导电板连接，固定发电板能够将其自身电荷转移到固定导电板上，所述的活动发电板固定在气流通道内上部并在初始情况下和固定发电板相分离，所述的活动发电板连接有固定在气流通道内的活动导电板405，活动导电板由金属片制成，活动发电板和固定发电板由电负性不同的材料制成；所述的固定导电板和活动导电板均通过导电和发电组件4连接，发电组件4位于面板或者立柱外表面；气流通道3内设有能够形成气流漩涡的凸部6。
上述所述的发电各组件的固定按照常规的方式固定即可，如粘接的方式。
本发明的固定网是网状的结构，使气流能够通过固定网，固定网可以由金属、高分子材料等制成。而两个导电板和两个发电板的底部和气流通道内壁还保持有一定距离，形成一个用于气流通过的路径，如图4所示，其便于给发电组件提供足够的动力发电。本发明的凸部6可以设置在气流通道的上部，也可以设置在下部，在优选方案下，如图4所示，设置在下部。
本实施例的工作原理如下：在正常情况下，固定发电板和活动发电板保持一定的距离，固定发电板和活动发电板上均不带电荷。当有轨道交通高速通过的时候，会在声屏障周围形成气流，并在气流通道内形成气流，气流通道内的气流促使活动发电板和活动导电板向着固定发电板移动，促使固定发电板和活动发电板靠近，固定发电板和活动发电板接触摩擦，由于其电负性的差异，两者分别产生等量的异种电荷，并传递在相应的导电板，导电板之间形成相应的电压，并通过导线形成回路。在气流消失的时候，两个发电板分离，两个导电板形成等量异种电荷，进一步输出电流。
在一种实施例当中，导线形成的回路上设有发电单元，如小灯泡下，并促使小灯泡发电，由于在屏障上设有多个小灯泡，多个小灯泡同时发电，能够起到照明以及美观的效果。同时在偏远或者光线不足的地方，也不需要连接电线照明或者需要凭借自然光照片，减少了光电池板的大量投资成本。同时本发明的声屏障板也可以设置在隧道内，当火车通过隧道的时候，形成一定的亮光，一方面美观，减少旅客旅途的枯燥干；另一方面，能够提醒原处的行人等，起到安全的作用。
在另一种实施例当中，如图5所示，本发明导电板通过导线和储电池7连接，蓄电池再和发电电源形成回路，能够有效的储存电能，延长发光组件的发光件的工作时间。所述的蓄电池可以设置在面板外部也可以设置在面板或者立柱的内部，优选设置在立柱的内部。
在本发明中，气流通道3内设有能够形成气流漩涡的凸部6，形成的气流漩涡使得活动发电板和固定发电板能够高频的往复运动，使得发电功率有足够大。在本发明中，凸部6是必不可少的，否组两个发电板需要长时间才接触分离，其提供的能量不足以实际使用。
根据气流通道的长度和发电组件的规格，可以在一个通道内设有多个发电组件4，在一个优选的实施例当中，气流通道内设有3个发电组件4。在一个优选的实施方案中，所述的气流通道内设有3个凸部6。
本实施例中，活动发电板和固定发电板由于在初始情况下要分离，气流下要接触，并且接触的越充分，发电量越高，因此需要活动发电板有一定韧性以及强度的材料。在静止状态下能够充分的分离，发电状态下充分接触，因此在一种优选的实施例当中，
上述实施例是通过面板表面形成的高速气流导致的压差（伯努利方式可得）使得气流从内部向着火车一端，如图5，火车在面板左侧，朝上运动。
在另一种实施例当中，也可以使将火车产生的高速气流直接注入气流通道，在此实施例当中，如果要气流通道的外部设有导流板8，使得高速运动气流进入气流通道内，如图6所示，火车在面板的右侧，向上运动。此方式产生的通道内气流大于上述实施例，因此必要的时候，凸部可以设置的较为小些即可满足需要。
在使用的时候由于声屏障等挡板的厚度小，因此在实际中可以调节气流通道的方向，如可以和声屏障的厚度方向保持一定的角度，或者形成一定的弯曲，使得气流通道具有足够的厚度。
所述的活动发电板由高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维材料制成，所述的复合纤维材料的制备的步骤如下：
步骤一、将结晶度小于40%的聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液；
步骤二、将结晶度大于80%的聚丙烯腈晶体进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液；
步骤三、将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；
步骤四、将初生纤维进行后处理，制备聚丙烯腈复合纤维，并制得发电板。
根据电负性的要求，固定发电板可以选用合理的材料。
本发明公开的复合材料均为聚丙烯腈，利用过了高结晶度的强度和低结晶度的可纺性，并且聚丙烯腈的界面结合力好，制备的纤维材料强度大，韧性高。并且在气流通道内设有多个间隔的发电组件，其能够起到一定的隔音效果。
Claims (2)
1.一种自发电作用的轨道交通屏障，其特征在于，包括立柱（1）和面板（2），立柱为面板的骨架，立柱和地面连接起着固定面板的作用，所述的面板内设有贯穿面板两侧的气流通道（3），气流通道的外部设有将外部气流注入气流通道的导流板（8），气流通道内设有在高速气流下形成气流漩涡的凸部（6），并设有在气流下能够摩擦发电的发电组件，所述的发电组件和蓄电池或者耗电组件连接；
所述的发电组件包括依次分布的固定网（401）、固定导电板（402）、固定发电板（403）、活动发电板（404）、活动导电板（405），固定网（401）、固定导电板（402）、固定发电板（403）依次连接，活动发电板（404）、活动导电板（405）连接，活动发电板和固定发电板在漩涡气流下可以形成分离和贴合的往复运动；
所述的活动发电板由高结晶聚丙烯腈增强聚丙烯腈复合纤维材料制成，所述的复合纤维材料的制备的步骤如下：
步骤一、将结晶度小于40%的聚丙烯腈溶于溶剂，形成纺丝原液；
步骤二、将结晶度大于80%的聚丙烯腈晶体进行球磨粉碎，制备平均粒径小于1μm的聚丙烯腈粉末，将上述粉末和纺丝原液混合搅拌，制备成纺丝液；
步骤三、将纺丝液通过湿法纺丝，制备初生纤维；
步骤四、将初生纤维进行后处理，制备聚丙烯腈复合纤维。
2.根据权利要求1所述的自发电作用的轨道交通屏障，其特征在于，所述的耗电组件为指示灯、显示器的一种。
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