CN207809381U - 一种新能源空铁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新能源空铁系统，转向架的驱动轮连接有驱动制动装置，转向架或车厢组件内设置有连接第一发电组件的第一蓄电池组，第一蓄电池组电连接驱动制动装置，用于提供电能；转向架设置有能量反馈模块，能量反馈模块电连接驱动制动模块，用于将驱动制动模块的负转矩转化为电能并存储；轨道上设置的第二发电组件连接有若干第二蓄电池组，第二蓄电池组连接有若干用电设备，本申请的第一发电组件利用氢燃料发电或铝空气发电对第一蓄电池组补充电能，第二发电组件利用太阳能、风能等新能源发电给轨道上用电设备提供电能，具有绿色环保的优点；同时能量反馈回收系统通过回收制动能量作为驱动电能的补充，扩充运行的有效距离，节约能源消耗。

Description

一种新能源空铁系统

技术领域

本实用新型涉及悬挂式轨道交通工具领域，具体涉及一种新能源空铁系统。

背景技术

为解决现有交通环境的拥堵问题，现市场上推新有一种空中悬挂式的轨道列车，空中轨道列车需要在悬挂的轨道梁上运行，轨道梁包括有箱体轨道以及用于悬挂该箱体轨道的支梁。转向架小车运行在这个箱体轨道中，乘客车厢吊挂在转向架小车下面。

现有的悬挂式轨道列车一般通过电能作为驱动能源。作为一种新型城市轨道交通工具，由于城市交通压力大，因此城市交通的运行载荷、运行距离和运行频率对轨道列车的能源要求高。现有的轨道列车一般通过接入市电网做作为电源驱动轨道列车运行，导致对电网依赖性强，如果轨道列车大面积发展，对动力电架设成本高，维护困难，路线复杂。也有的轨道列车采用非动力电作为电源驱动，但是由于充电时间长，可使用的电能相对固定，造成高频率承运能力低、驱动距离限制大等问题，限制了技术的实际落地实施。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种新能源空铁系统，可以利用太阳能、风能等新能源自主发电作为驱动电能的补充，有效节约了运行过程中的电能消耗，具有绿色环保的优点；同时具有能量反馈回收系统，通过回收制动能量作为驱动电能的补充，扩充了单次运行的有效距离，节约能量消耗，降低了能源消耗。

为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是一种新能源空铁系统，包括车厢组件，所述车厢组件顶部设置有转向架，所述转向架设置在悬挂的轨道中，所述转向架包括驱动轮，所述驱动轮连接有驱动制动装置，所述转向架或所述车厢组件内设置有第一蓄电池组，所述第一蓄电池组电连接所述驱动制动装置，用于向所述驱动制动装置提供电能；

所述第一蓄电池组连接有第一发电组件，所述第一发电组件用于产生电能并向所述第一蓄电池组提供补充电能；

所述转向架设置有能量反馈模块，所述能量反馈模块电连接所述驱动制动模块，用于将所述驱动制动模块的负转矩转化为电能，存储至一定电能后输送至所述第一蓄电池组；

所述轨道上设置有第二发电组件，所述第二发电组件电连接有若干第二蓄电池组，所述第二蓄电池组连接有若干用电设备和用于向所述第一蓄电池组提供电能的充电桩。

优选的，所述转向架的四周还设置有水平安装的导向轮，所述导向轮的转轴连接有发电机，所述发电机连接所述能量反馈模块。

优选的，所述能量反馈模块连接有第一蓄能模块，所述第一蓄能模块包括有储能检测传感器，所述储能检测传感器用于每隔一定频率检测所述第一蓄能模块中存储的电量。

优选的，所述储能检测传感器电连接有供电组件，所述供电组件用于根据所述储能检测传感器的检测结果控制所述第一蓄能模块和所述第一蓄电池组之间电路的通断，并用于限制电流由第一蓄能模块向第一蓄电池组的单向流动。

优选的，所述第一蓄能模块为超级电容或蓄电池中的一种。

优选的，所述第一发电组件至少包括氢能源发电模块或铝空气电池发电模块中的一种，所述第一蓄电池组至少对应有一个氢能源发电模块或一个铝空气电池发电模块。

优选的，所述第二发电组件至少包括太阳能发电模块或风能发电模块中的一种或多种，每一所述第二蓄电池组至少对应有一个太阳能发电模块或一个风能发电模块，所述太阳能发电模块包括若干设置在所述轨道外表面的太阳能电池组，所述风能发电模块为设置在支架上或所述轨道上表面的风能发电机组。

优选的，所述第二蓄电池组分布在所述轨道上。

优选的，所述第二蓄电池组通过能源分配系统连接至充电桩和所述用电设备，所述充电桩用于向所述第一蓄电池组提供电能。

优选的，所述用电设备包括设置在所述轨道上的路灯、信号灯、监控元件、控制元件的一种或多种。

本申请与现有技术相比，其详细说明如下：

所述第一蓄电池组设置在转向架或车厢组件内，作为驱动制动装置的电源或一部分电源使用，驱动制动装置通过能量反馈模块将所述驱动制动模块的负转矩转化为电能，进行回收利用，作为可应用于旅游景区或城市交通工具的悬挂式轨道列车，需要在轨道之中多次制动起停，制动过程中消耗的能量约占整车的动力系统驱动能量的30％-50％，本申请的技术方案可以有效回收利用制动过程中负转矩对驱动制动装置做功，从而回收制动动能。

本申请的转向架或车厢组件中还设置有第一发电组件，所述第一发电组件可以为氢能源发电模块或铝空气电池发电模块，通过氢能源发电模块或铝空气电池发电模块对第一蓄电池进行充电，有效提高了空铁系统的运行距离，氢能源发电模块还可以根据不同运行距离的需要调整氢气储量，使其符合不同轨道的运行需求，同时第一发电组件还具有发电效率高，能源清洁的优点。

本申请的轨道上还设置有轨道上还设置有第二发电组件，可以综合利用轨道上的剩余空间，利用风能发电和太阳能发电作为本申请系统中的电力补充。技术人员可以结合轨道架设地点的自然环境使用太阳能发电模块或风能发电模块，也可以结合太阳能发电模块和风能发电模块共同使用。由于本申请公开的轨道交通其轨道周围相对空旷，可以在轨道的外表面设置太阳能电池组，充分利用轨道的表面空间进行能源回收利用，还可以利用轨道或固定轨道支架相对较高的空间位置设置风能发电模块进行风能发电，有效利用了清洁能源，具有低碳环保，绿色节能的优点。

轨道上或固定轨道的支架上可以设置有路灯或信号灯，轨道上还分布有若干监控元件或控制元件，发电组件可以就近对其相邻一定距离内的用电设备提供电能，避免了当轨道架设较长、轨道系统多线程时电线线路复杂的问题，同时对于这些额定电压较低、电能消耗相对较少的用电设备可以通过第二发电组件保证其运行稳定，不需要再引入市电电网，有效节约了能源消耗。

第二发电组件还可以将多余的电能集中至充电桩，充电桩可以在车厢组件进站临停或进入维修站检修时对第一蓄电池组进行充电，进一步减少了第一蓄电池组在充电时的市电消耗。

转向架的四周设置有导向轮，导向轮在转向架驱动行走的过程中始终与轨道侧壁保持接触并通过摩擦力旋转，发电机回收利用其转动时的动能进行能量回收，并将产生的电能并入所述能量反馈模块，提高能量反馈模块的能量回收效率。

能量反馈模块通过第一蓄能模块进行电能存储，当储冷检测传感器检测第一蓄能模块中存储的电量达到额定电量时，通过供电组件对第一蓄电池组进行充电，补充第一蓄电池组的电能，清空电量的第一蓄能模块继续存储能量反馈模块反馈回收的电能。本系统可以有效回收利用系统运行过程中的制动能量，并补充回第一蓄电池组作为驱动制动装置的能源补充。起到了能源回收效果好、增加第一蓄电池组单程可用电量、延长转向架单次驱动可行走距离的优点。

本申请公开的系统不仅有效简化了电路路线架设，而且降低了轨道列车对电网、电池容量的依赖性，大大增加了其单次可运行的距离，在回收利用新能源和制动能量的基础上，提高了承运能力，降低了对电池电网的依赖性。

附图说明

图1为本申请的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本申请中新能源空铁系统示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本申请公开一种新能源空铁系统，利用太阳能或风能作为驱动电能的补充，同时回收驱动制动过程中能量反馈以达到增加行车减少能源损耗的效果。

如图1至图3所示，一种新能源空铁系统，包括车厢组件1，所述车厢组件1 顶部设置有转向架2，所述转向架2设置在悬挂的轨道3中，所述转向架2包括有驱动轮21，所述驱动轮21支撑在轨道3上并通过所述转向架2悬挂承载所述车厢组件1。

所述转向架2或所述车厢组件1内设置有第一蓄电池组22，所述转向架2的所述驱动轮21连接有驱动制动装置23，所述驱动制动装置23电连接所述第一蓄电池组22。所述第一蓄电池组22用于向所述驱动制动装置23提供电力，使所述驱动制动装置23驱动所述驱动轮21旋转，并使所述转向架2带动所述车厢组件1沿着所述轨道3的延伸方向运动。

所述驱动制动装置23具体为步进电机或直流无刷电机中的一种。

所述车厢组件1包括两个首尾对称设置的头车11和设置在两节所述头车11之间的若干车厢12，所述驱动制动装置23通过程序控制电机正转或反转，所述驱动电机正转时与所述驱动电机反转时，所述转向架2的运行方向相反。

所述转向架2上还设置有能量反馈模块4，所述能量反馈模块4电连接所述驱动制动模块23，所述能量反馈模块4用于将所述驱动制动模块23的负转矩转化为电能。所述能量反馈模块4连接有第一蓄能模块5，所述第一蓄能模块5用于接收所述电能并储存。

所述能量反馈模块4利用所述驱动制动模块23运行状态下负转矩做功产生电能进行能量反馈回收，因此，无论所述驱动制动模块23反转或正转运行时，所述能量反馈模块均可以将负转矩下的制动转化为电能。

所述转向架2的四周还设置有水平安装的导向轮24，所述导向轮24与所述轨道3的内壁保持接触，在所述转向架2驱动过程中，所述导向轮24在摩擦力的作用下绕转轴旋转，所述转轴连接有发电机25的输入端，所述发电机25的输出端电连接所述能量反馈模块4。所述发电机25用于将所述导向轮24在运行过程中旋转时的动能转化为电能并送至所述能量反馈模块4，所述能量反馈模块4通过第一蓄能模块5存储。

所述第一蓄能模块5具体为超级电容或蓄电池中的任一种，所述第一蓄能模块 5包括有储能检测传感器51，所述储能检测传感器51用于每隔一定频率检测所述第一蓄能模块5中的电量，所述储能检测传感器51电连接有供电组件52，所述供电组件52控制所述第一蓄能模块5和所述第一蓄电池组22之间电路的通断，并用于限制电流由第一蓄能模块5向第一蓄电池组22的单向流动。所述储能检测传感器 51用于检测所述第一蓄能模块5中的电能，并与额定容量比较，当检测的电能达到额定容量，所述供电组件52接通所述第一蓄能模块5和第一蓄电池组22之间的电路，所述第一蓄能模块5向所述第一蓄电池组22进行充电，完成一次能量回收。

图1的车厢组件1中设置有所述第一发电组件31，所述第一发电组件31也可以设置在转向架2上，至少包括氢能源发电模块或铝空气电池发电模块中的一种，所述第一蓄电池组22至少对应有一个氢能源发电模块或一个铝空气电池发电模块，通过氢能源发电模块或铝空气电池发电模块对第一蓄电池进行充电，有效提高了空铁系统的运行距离，氢能源发电模块还可以根据不同运行距离的需要调整氢气储量，使其符合不同轨道的运行需求，当氢能源发电模块的氢气消耗完可以通过更换氢气储瓶再次使用，具有补充快捷、方便周期短的优点，同时还具有发电效率高，能源清洁的优点。

铝空气电池发电模块以高纯度铝Al为负极、氧为正极，以氢氧化钾或氢氧化钠水溶液为电解质。负极铝摄取空气中的氧，在电池放电时产生化学反应，当铝完全氧化转化为氧化铝后，可以通过更换负极材料实现铝空气电池发电模块的再次利用；每次更换周期短。

铝空气电池发电模块的理论比能量高，在总能量一定的前提下，铝空气电池发电模块的重量低，通过铝空气电池发电模块向所述第一蓄电池组22多次充电补充电能，不仅可以减小第一蓄电池22的体积和重量，实现轻量化，而且可以在一定负载前提下通过总能量的有效增加，延长空铁系统的运行距离。

本申请所公开的铝空气电池发电模块和氢燃料发电模块可以设置在车厢组件1的顶部，通过电连接第一蓄电池组22进行续航电能补充，本领域技术人员在本方案的基础上还可以在第一充电组件上设置用于控制其充电电路通断的控制开关，达到控制其充电过程的目的。

所述轨道3上设置有第二发电组件35，所述第二发电组件35电连接有若干个第二蓄电池组32，所述第二蓄电池组32分布在轨道3上。所述第二蓄电池组32连接有若干相同或不同种类的用电设备33，所述用电设备33包括设置在所述轨道3 上的路灯335、信号灯332、监控元件333、控制元件334的一种或多种。所述路灯 335可以结合本申请悬挂式的轨道3进行安装节省路面路灯立柱的造价，并通过第二蓄电池组32存储的电能维持夜间照明，所述信号灯332可以用于调节轨道交通系统的运行或调节与其他交通系统之间的运行秩序，所述监控元件333和控制元件334 用于监控或控制本系统的运行稳定性。所述第二蓄电池组32可以就近、分段对其两侧一定距离内的用电设备33进行供电，无需架设额外的市电网路，具有节能环保、造价低的优点。

所述第二发电组件35为若干太阳能发电模块351和/或若干风能发电模块352，所述太阳能发电模块351包括若干设置在所述轨道3外表面的太阳能电池组，所述风能发电模块352为设置在所述轨道3上表面的风能发电机组。所述第二蓄电池组32包括若干个第二蓄电池，每一所述第二蓄电池至少对应有一个太阳能电池组或一个风能发电机组，从而保证第二蓄电池组能够维持日常充足的电量需求，进而保证其连接的用电设备33的稳定运转。

所述轨道3外侧可以设置若干太阳能发电模块，或设置若干风能发电模块352，也可以组合太阳能发电模块和风能发电模块提高新能源利用效率，增加单位时间下第二发电组件35的发电量。

第二发电组件35还可以通过线路连接至充电桩34，所述充电桩34优选的设置在车站或维修站中，所述第二发电组件35可以通过能源分配系统35分别连接所述充电桩34和第一蓄电池组32，从而实现有效的发电电能分配与管理，将所述第一蓄电池组32无法容纳存储的多余电能分配至充电桩34中，用于车厢组件1停靠在车站或维修站时，通过充电桩34对第一蓄电池组22进行充电。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新能源空铁系统，包括车厢组件，所述车厢组件顶部设置有转向架，所述转向架设置在悬挂的轨道中，其特征在于，所述转向架包括驱动轮，所述驱动轮连接有驱动制动装置，所述转向架或所述车厢组件内设置有第一蓄电池组，所述第一蓄电池组电连接所述驱动制动装置，用于向所述驱动制动装置提供电能；

所述第一蓄电池组连接有第一发电组件，所述第一发电组件用于产生电能并向所述第一蓄电池组提供补充电能；

所述转向架设置有能量反馈模块，所述能量反馈模块电连接所述驱动制动模块，用于将所述驱动制动模块的负转矩转化为电能，存储至一定电能后输送至所述第一蓄电池组；

所述轨道上设置有第二发电组件，所述第二发电组件电连接有若干第二蓄电池组，所述第二蓄电池组连接有若干用电设备和用于向所述第一蓄电池组提供电能的充电桩。

2.根据权利要求1所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述转向架的四周还设置有水平安装的导向轮，所述导向轮的转轴连接有发电机，所述发电机连接所述能量反馈模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述能量反馈模块连接有第一蓄能模块，所述第一蓄能模块包括有储能检测传感器，所述储能检测传感器用于每隔一定频率检测所述第一蓄能模块中存储的电量。

4.根据权利要求3所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述储能检测传感器电连接有供电组件，所述供电组件用于根据所述储能检测传感器的检测结果控制所述第一蓄能模块和所述第一蓄电池组之间电路的通断，并用于限制电流由第一蓄能模块向第一蓄电池组的单向流动。

5.根据权利要求3所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述第一蓄能模块为超级电容或蓄电池中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述第一发电组件至少包括氢能源发电模块或铝空气电池发电模块中的一种，所述第一蓄电池组至少对应有一个氢能源发电模块或一个铝空气电池发电模块。

7.根据权利要求1所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述第二发电组件至少包括太阳能发电模块或风能发电模块中的一种或多种，每一所述第二蓄电池组至少对应有一个太阳能发电模块或一个风能发电模块，所述太阳能发电模块包括若干设置在所述轨道外表面的太阳能电池组，所述风能发电模块为设置在支架上或所述轨道上表面的风能发电机组。

8.根据权利要求7所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述第二蓄电池组分布在所述轨道上。

9.根据权利要求7所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述第二蓄电池组通过能源分配系统连接至充电桩和所述用电设备，所述充电桩用于向所述第一蓄电池组提供电能。

10.根据权利要求1所述的一种新能源空铁系统，其特征在于，所述用电设备包括设置在所述轨道上的路灯、信号灯、监控元件、控制元件的一种或多种。