CN110029533A - 一种轨道隔振器及轨道隔振系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例的目的在于提供一种轨道隔振器及轨道隔振系统，该轨道隔振器包括多个隔振组件以及中空柱状支架，多个隔振组件设置于中空柱状支架的内侧，多个隔振组件中的至少一个隔振组件的外侧设置有磁性材料，中空柱状支架的外侧缠绕有线圈；多个隔振组件中的至少一个隔振组件在列车行驶时沿第一预设方向移动以缓解列车行驶产生的振动，磁性材料随至少一个隔振组件的移动而移动，以使线圈切割磁性材料的磁场从而产生电能。

Description

一种轨道隔振器及轨道隔振系统

技术领域

本申请涉及轨道技术领域，具体而言，涉及一种轨道隔振器及轨道隔振系统。

背景技术

目前传统的浮置板轨道隔振器能够减少列车行驶时产生的振动，实现减振功能，但存在着隔振器所抑制的振动动能通常以内能的形式耗散掉，无法得到进一步地利用的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种轨道隔振器及轨道隔振系统，用于解决隔振器所抑制的振动动能通常以内能的形式耗散掉，无法得到进一步地利用的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案如下：

第一方面：本申请提供了一种轨道隔振器，所述轨道隔振器包括多个隔振组件以及中空柱状支架，所述多个隔振组件设置于所述中空柱状支架的内侧，所述多个隔振组件中的至少一个隔振组件的外侧设置有磁性材料，所述中空柱状支架的外侧缠绕有线圈；所述多个隔振组件中的至少一个隔振组件在列车行驶时沿第一预设方向移动以缓解所述列车行驶产生的振动，所述磁性材料随所述至少一个隔振组件的移动而移动，以使所述线圈切割所述磁性材料的磁场从而产生电能。

上述方案设计的轨道隔振器，通过线圈和设置在隔振组件上的磁性材料，在隔振组件移动时带动磁性材料移动，使线圈切割磁性材料的磁场产生感应电流，进而将隔振器的振动动能转化成电能，解决了现有技术中的振动动能只能以内能的形式耗散的问题，在实现减振的基础上还能实现能量资源的有效利用，是一种绿色且智能的城市轨道交通减振器件。

在第一方面的可选实施方式中，每个所述隔振组件包括振动环、弹性环以及连接组件，所述弹性环套设于所述连接组件，所述振动环套设于所述弹性环，相邻两个所述隔振组件通过各自的连接组件的接触面连接。

上述方案设计的轨道隔振器，将向下传递的垂向振动能量转换为振动环的动能，以此来实现减振功能。

在第一方面的可选实施方式中，所述至少一个隔振组件的振动环的外环表面设置有磁性材料。

上述方案设计的轨道隔振器，在振动环的外环表面设置磁性材料，使得磁性材料的设置简单的同时能够达到在线圈中产生电能的技术效果。

在第一方面的可选实施方式中，所述磁性材料为环形磁性材料，所述环形磁性材料套设于所述振动环。

上述方案设计的轨道隔振器，环形磁性材料使得磁性材料的结构与振动环的结构类型，这样有利于磁性材料的设置，另外环形磁性材料增强了磁性材料的磁场，使得转化的感应电流越大，将振动动能转化成电能的效率越高。

在第一方面的可选实施方式中，所述磁性材料的数量与所述振动环的数量相同，每个所述振动环的外环表面均设置有所述磁性材料。

上述方案设计的轨道隔振器，每个振动环上都设置磁性材料，增多了磁性材料的数量，在一定程度上也增强了磁场，使得在线圈中产生的感应电流也增大，进而将振动动能转换成电能的效率越高。

在第一方面的可选实施方式中，所述多个隔振组件中相邻两个隔振组件的磁性材料相互排斥。

上述方案设计的轨道隔振器，相邻隔振组件的磁性材料相互排斥，使得隔振组件之间具有排斥力，在列车运行或者经过时，向下传递的振动能量的一部分会被排斥力来抵消，起到了一定的减振效果。

在第一方面的可选实施方式中，所述至少一个隔振组件的振动环为磁性材料。

上述方案设计的轨道隔振器，振动环的材料就为磁性材料，结构简单，不用在过多的设置磁性材料来增加轨道隔振器结构的复杂性。

第二方面：本申请提供一种轨道隔振系统，所述轨道隔振系统包括如第一方面中任一可选实施方式中的所述轨道隔振器和电能应用电路，所述电能应用电路与所述轨道隔振器中的线圈连接，所述电能应用电路用于对线圈切割所述磁性材料的磁场产生的电能进行处理。

上述方案设计的轨道隔振系统，线圈与外部的电能应用电路连接，将线圈产生的电能利用电能应用电路进行电能处理，使得将振动动能转换的电能能够得到合理的利用，实现了能量资源的合理利用。

在第二方面的可选实施方式中，所述电能应用电路包括整流滤波电路和储能元件，所述整流滤波电路的输入端与所述线圈连接，所述储能元件的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接，所述储能元件用于存储所述线圈产生的电能。

上述方案设计的轨道隔振系统，将线圈产生的电能利用储能元件进行存储，实现能量资源的收集。

在第二方面的可选实施方式中，所述储能元件包括超级电容器。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请第一实施例提供的浮置板轨道隔振器的第一剖面结构示意图；

图2为本申请第一实施例提供的浮置板轨道隔振器的三维结构示意图；

图3为本申请第一实施例提供的浮置板轨道隔振系统的第二剖面结构示意图；

图4为本申请第二实施例提供的浮置板轨道隔振系统的第一结构示意图；

图5为本申请第二实施例提供的浮置板轨道隔振系统的第二结构示意图；

图6为本申请第二实施例提供的浮置板轨道隔振系统的第三结构示意图。

图标：1-轨道隔振器；10-隔振组件；101-振动环；102-弹性环；103-连接组件；1031-质量块；1032-橡胶椎；20-中空柱状支架；30-磁性材料；40-线圈；2-电能应用电路；21-整流滤波电路；22-储能元件；23-稳压电路；24-电能使用电路；241-无线加速度传感器；242-报警器。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面对本申请实施例中的词语进行解释和说明。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

第一实施例

如图1和图2所示，本申请提供一种轨道隔振器1，该轨道隔振器1包括多个隔振组件10以及中空柱状支架20，多个隔振组件10设置于中空柱状支架20的内侧，多个隔振组件10中的至少一个隔振组件10的外侧设置有磁性材料30，中空柱状支架20的外侧缠绕有线圈40。

每个隔振组件10可以包括振动环101、弹性环102以及连接组件103，弹性环102套设于该连接组件103，该振动环101套设于该弹性环102，相邻两个隔振组件10通过各自的连接组件103的接触面连接。

可选的，至少一个隔振组件10的振动环101的外环表面设置有磁性材料30，请参见图1。也就是说，磁性材料30的数量最少为1个，并且它可以设置在振动环101的外环表面，磁性材料30在振动环101移动的时候可以随着振动环的移动而移动。

如图1和3所示，磁性材料30的形状可以为环形，环形的磁性材料30套设于振动环101，且环形的磁性材料30可环绕振动环101一周。

可选地，磁性材料30的形状也可以为条状，条状的磁性材料30设置在振动环101的外环表面。其中，条状的磁性材料30与振动环101的连接关系可为：振动环101的材料为钢或者铁时，条状的磁性材料30可直接吸附在振动环101的外环表面；振动环101的材料为其他不可吸附的材料时，可通过粘性物质或者焊接来进行连接。每个振动环101上的条状的磁性材料30的数量可为多个，多个条状磁性材料30的分布可为：一个振动环101的外环表面可以分布两个条状的磁性材料30，两个条状的磁性材料30可间隔180°设置在振动环101的外环表面；一个振动101的外环表面还可以分布四个条状的磁性材料30，四个条状的磁性材料30分别间隔90°设置在振动环101的外环表面。

在前述的基础上，相邻两个隔振组件10中的磁性材料30可设置为相互排斥，也就是说，相邻两个隔振组件10中的磁性材料30相对的极性相同。这样，隔振组件相互之间会产生排斥力，在列车运行产生振动时会起到减振的效果。

其中，磁性材料30可为永磁材料，该永磁材料可为永磁铁。

在第一实施例的可选实施方式中，磁性材料30可以为振动环101的一部分，或者说是振动环101的材料就可以为磁性材料，这样便不需要额外设置磁性材料来产生磁场。

在第一实施例的可选实施方式中，振动环101的材料可为金属、半导体材料或局域共振型声子晶体材料，金属材料具体可以为钢。

如图1所示，弹性环102设置在振子环101和连接组件103之间，弹性环102的材料可为橡胶材料。

如图1所示，每个连接组件103均可以包括质量块1031和橡胶椎1032，上一个隔振组件10的质量块1031套设于下一个隔振组件10的橡胶椎1032中，这样来依次连接多个隔振组件10。

质量块1031的材料可为金属材料，具体的可为铝合金材料，铝合金材料在材料刚度达到要求的情况下，可以节约成本；橡胶椎1032的材料可以为橡胶。

中空柱状支架20的高度可以与多个隔振组件10连接后的高度相适应，中空柱状支架20的中空部分与隔振组件10的宽度相适应，这样有利于后续的安装；中空柱状支架20的形状可为中空圆柱支架、中空方柱支架，其材料可为塑料等；线圈的材料可为铜、铝等。另外，该中空柱状支架20外部可成螺纹状，以让线圈40更好的缠绕在该中空柱状支架20的外部。

前述的轨道隔振器的实现原理可为：多个隔振组件10中的至少一个隔振组件10在列车行驶时沿第一预设方向移动以缓解列车行驶产生的振动，磁性材料30随至少一个隔振组件10的移动而移动，以使线圈40切割磁性材料30的磁场从而产生电能。

其中，第一预设方向可以为垂直于列车行驶时列车所在平面的方向，多个隔振组件10中的至少一个隔振组件10在列车行驶时沿第一预设方向移动表达的意思是在列车行驶时该隔振器的其中一个隔振组件10在垂直于列车行驶时列车所在平面的方向上进行往返移动，例如，如图1所示，该多个隔振组件中的其中一个组件在列车行驶时会在图1示出的上下方向往返移动。隔振组件10在移动时会带动磁性材料30一起移动，而隔振组件10外侧的中空柱状支架20上缠绕有线圈40，此时，也就是线圈40与磁性材料30在发生相对的位移，磁性材料30在移动，也就是线圈40相对于磁性材料30在移动，此时线圈40处于该磁性材料30的磁场中切割磁感线产生电能，线圈40可以连接其他电路或者可以首端和尾端相连组成闭合电路(图1未示出)，这样线圈40中就会产生对应的感应电流，进而将线圈40中产生电能进一步利用。

本申请实施例提供的轨道隔振器，通过线圈和设置在隔振组件上的磁性材料，在隔振组件移动时带动磁性材料移动，使线圈切割磁性材料的磁场产生感应电流，进而将隔振器的振动动能转化成电能，解决了现有技术中的振动动能只能以内能的形式耗散的问题，在实现减振的基础上还能实现能量资源的有效利用，是一种绿色且智能的城市轨道交通减振器件。

在第一实施例的可选实施方式中，在磁性材料30为环形的磁性材料时，磁性材料30的磁性更强，后续在线圈40中产生的感应电流更强。此时，环形的磁性材料30的数量可与振动环101的数量相同，这样可以在每个振动环101上套设一个环形磁性材料30，来增强后续线圈40中产生的感应电流。

上述方案设计的轨道隔振器，环形磁性材料使得磁性材料的结构与振动环的结构类型，这样有利于磁性材料的设置，另外环形磁性材料增强了磁性材料的磁场，使得转化的感应电流越大，将振动动能转化成电能的效率越高。

在前述所说的环状或条状的磁性材料30的数量可为多个，每个振动环上都设置磁性材料，增多了磁性材料的数量，在一定程度上也增强了磁场，使得在线圈中产生的感应电流也增大，进而将振动动能转换成电能的效率越高。

振动环可以为局域共振型声子晶体材料，单个散射体的共振特性起主导作用，在特点频率的弹性波激励下，各个散射晶体产生共振，并与弹性波相互作用，从而抑制其传播，前述设计的轨道隔振器将向下传递的垂向振动能量转换为振子环的动能，来实现减振。

第二实施例

如图4所示，本申请提供一种轨道隔振系统，该系统包括电能应用电路2以及第一实施例任一实施方式中的轨道隔振器1，该电能应用电路2与轨道隔振器1中的线圈40电连接，该电能应用电路2用于对线圈40切割磁性材料30产生的电能进行处理。

在第二实施例的可选实施方式中，前述的电能应用电路2包括整流滤波电路21和储能元件22，整流滤波电路21的输入端与线圈40连接，储能元件22的输入端与该整流滤波电路21的输出端连接。让线圈40中产生的感应电流经过整流滤波之后存储在储能元件22中，在后续要用此电能时再进行利用，达到能量资源收集的效果。

其中，前述的储能元件22包括超级电容器或者是可充电电池。超级电容器在主要在于存储电荷，没有能量的转换过程；如果是可充电电池就是再将电能转换成化学能存储的过程。

在前述实施例的基础上，该电能应用电路2还包括稳压电路23，稳压电路23的输入端与整流滤波电路21的输出端连接，稳压电路23的输出端与储能元件22的输入端连接。在整流滤波之后利用电路的调整作用使输出电压稳定，进而稳定为储能元件进行充电。

在第二实施例的可选实施方式中，如图5所示，该电能应用电路2包括整流滤波电路21和电能使用电路24，整流滤波电路21的输入端与线圈40连接，电能使用电路24的输入端与该整流滤波电路21的输出端连接。电能使用电路24可以直接将整流滤波电路21整流后的电能进行利用，直接为其他器件提供电能。

在第二实施例的可选实施方式中，如图6所示，电能使用电路24包括无线加速度传感器241，整流滤波电路21的输出端与无线加速度传感器241的供电端连接，将整流滤波电路21整流滤波后的电能直接给无线加速度传感器供电，以使无线加速度传感器实时监测浮置板轨道加速度振级大小。

另外，该电能使用电路24还可以包括报警器242，报警器242分别与整流滤波电路以及无线加速度传感器241连接，整流滤波电路21为报警器242供电，无线加速度传感器241在监测到浮置板轨道加速度振级大小超过预设的阈值时，向报警器242发送报警指令，以使该报警器242根据报警指令发出报警提示信息。

上述方案设计的轨道隔振系统，线圈与外部的电能应用电路连接，将线圈产生的电能利用电能应用电路进行电能处理，使得将振动动能转换的电能能够得到合理的利用，实现了能量资源的合理利用。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种轨道隔振器，其特征在于，所述轨道隔振器包括多个隔振组件以及中空柱状支架，所述多个隔振组件设置于所述中空柱状支架的内侧，所述多个隔振组件中的至少一个隔振组件的外侧设置有磁性材料，所述中空柱状支架的外侧缠绕有线圈；

所述多个隔振组件中的至少一个隔振组件在列车行驶时沿第一预设方向移动以缓解所述列车行驶产生的振动，所述磁性材料随所述至少一个隔振组件的移动而移动，以使所述线圈切割所述磁性材料的磁场从而产生电能。

2.根据权利要求1所述轨道隔振器，其特征在于，每个所述隔振组件包括振动环、弹性环以及连接组件，所述弹性环套设于所述连接组件，所述振动环套设于所述弹性环，相邻两个所述隔振组件通过各自的连接组件的接触面连接。

3.根据权利要求2所述轨道隔振器，其特征在于，所述至少一个隔振组件的振动环的外环表面设置有磁性材料。

4.根据权利要求3所述轨道隔振器，其特征在于，所述磁性材料为环形磁性材料，所述环形磁性材料套设于所述振动环。

5.根据权利要求3所述轨道隔振器，其特征在于，所述磁性材料的数量与所述振动环的数量相同，每个所述振动环的外环表面均设置有所述磁性材料。

6.根据权利要求5所述轨道隔振器，其特征在于，所述多个隔振组件中相邻两个隔振组件的磁性材料相互排斥。

7.根据权利要求2所述轨道隔振器，其特征在于，所述至少一个隔振组件的振动环为磁性材料。

8.一种轨道隔振系统，其特征在于，所述轨道隔振系统包括如权利要求1-7中任意一项所述轨道隔振器和电能应用电路，所述电能应用电路与所述轨道隔振器中的线圈连接，所述电能应用电路用于对线圈切割所述磁性材料的磁场产生的电能进行处理。

9.根据权利要求8所述轨道隔振系统，其特征在于，所述电能应用电路包括整流滤波电路和储能元件，所述整流滤波电路的输入端与所述线圈连接，所述储能元件的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接，所述储能元件用于存储所述线圈产生的电能。

10.根据权利要求9所述轨道隔振系统，其特征在于，所述储能元件包括超级电容器。