基于引射力的高铁高架桥风力发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于引射力的高铁高架桥风力发电系统，属于能量再回收利用技术领域。本实用新型专利技术提出的系统包括风力发电控制模块，自动风口阀门组，自动风口滤网组，高位通风管路，风力发电装置，螺栓螺母垫圈组合件，整流蓄电装置，上下直通管道。高速动车组列车高速通过时产生负压，风力发电控制模块向自动风口阀门组中的每个自动风口阀门发送信号，控制特定的自动风口阀门开启，空气经上下直通管路、高位通风管路向上流通，在此过程中带动风力发电装置发电。本实用新型专利技术利用高速动车组列车高速行驶时产生的风力发电，实现了风能的回收再利用；利用弯折的高位通风管路和可控的自动风口阀门产生的引射力增加了管路内的流通风量，提高了发电能力。

【技术实现步骤摘要】
基于引射力的高铁高架桥风力发电系统
本技术属于能量再回收利用
，具体涉及一种利用高速动车组列车高速通过时产生的风能进行发电的系统。
技术介绍
我国现已正式迈入高铁时代：截至2018年底，我国高铁运营里程已超过2.9万公里。为向列车提供更安全、平稳、高效的运行环境，我国高铁大都架设于高铁高架桥上。京津城际高铁的桥梁占比达88％，京沪高铁的桥梁占比达86.5％。我国高铁的设计时速超过200km/h，列车高速通过时会带动空气高速流动。根据流体力学理论可知，当流体高速流动时由于自身静压低于周围环境，周围流体会由于压力差产生流动，即高速流动的流体会对周围流体产生引流作用。在喷射器中，已通过结构设计广泛利用基于引流作用的引射力来增强喷射推力。在高速动车组列车高速通过时，由于引流作用会产生可观的风能资源，但这一资源尚未得到利用。本技术提出的系统，可回收利用高速动车组列车高速通过时产生的风能资源，实现了能量的回收再利用，且整套系统结构完善可靠，具有极强的应用价值及商业价值。
技术实现思路
本技术提出了基于引射力的高铁高架桥风力发电系统，其具备利用高速动车组列车行驶带来的风能发电的功能。本技术采用的技术方案如下：基于引射力的高铁高架桥风力发电系统，包括高位通风管路，自动风口阀门组，自动风口滤网组，风力发电装置，螺栓螺母垫圈组合件，上下直通管道，整流蓄电装置，风力发电控制模块；其中：所述上下直通管道包括橡胶垫圈、上下直通管道支撑基座、上下直通管道体、上下直通管道过滤网；所述高位通风管路的下端为垂直向下的管路，上端在与高速动车组列车行驶方向垂直的方向分别向高铁高架桥双向铁轨的中间位置弯折，在与高速动车组列车行驶方向平行的方向分别向高速动车组列车行驶方向的正向和负向弯折以利用引射力的作用增大风力发电量，故高位通风管路的上端共有四个通风口；为了与高位通风管路上端的四个通风口匹配，在高铁高架桥双向铁轨每条的中间位置均分别设置有两个风口；所述自动风口阀门组共有四个结构相同的自动风口阀门，分别设置于高铁高架桥双向铁轨中间位置的四个风口处；所述自动风口滤网组共有四个结构相同的自动风口滤网，每个自动风口阀门上端分别设置有一个自动风口滤网用以防止大颗粒杂质进入系统；所述高位通风管路的上端与自动风口阀门组相连，高位通风管路的内部设置有风力发电装置，所述风力发电装置的外层设置有防水密封层；所述风力发电装置通过螺栓螺母垫圈组合件与上下直通管道的上下直通管道支撑基座固连，所述橡胶垫圈设置于上下直通管道支撑基座与风力发电装置之间，以缓冲加工误差和安装误差、保证紧密配合；所述上下直通管道下部设置有上下直通管道过滤网以防止桥下的大颗粒杂质被吸入管道；所述整流蓄电装置安装于桥墩基座旁，风力发电装置与整流蓄电装置电连接；所述风力发电控制模块接收每侧列车行驶方向、车速、每侧列车与设置于该侧列车所在铁轨中间位置的两个自动风口阀门的距离等信号，并向设置于每侧列车所在铁轨中间位置的两个自动风口阀门发送开闭信号；优选地，所述上下直通管道体的进风口呈喇叭口状结构，以增加吸风能力。优选地，所述自动风口阀门组中的四个自动风口阀门均为常闭式阀门。一侧铁轨有高速动车组列车高速通过时：所述风力发电控制模块检测到高速动车组列车即将通过该侧铁轨在列车行驶方向前方的自动风口阀门，并向该自动风口阀门发送开启信号开启该自动风口阀门；所述风力发电控制模块检测到高速动车组列车驶离该自动风口阀门时，向该自动风口阀门发送关闭信号关闭该自动风口阀门；在此过程中，与所述高位通风管路连接的其他三个自动风口阀门一直维持常闭状态。两侧铁轨均有高速动车组列车高速通过时：当一侧铁轨的列车即将通过该列车行驶方向前方的自动风口阀门时，所述风力发电控制模块接收到该侧此时的行驶状态信号，并向该侧铁轨在列车行驶方向前方的自动风口阀门发送开启信号，开启该自动风口阀门；所述风力发电控制模块检测到高速动车组列车驶离该自动风口阀门时，向该自动风口阀门发送关闭信号关闭该自动风口阀门；在此期间，所述风力发电控制模块接收到另一侧铁轨的列车行驶状态信号后用同样的控制方法控制这一侧自动风口阀门的动作情况；在此过程中，每侧铁轨中间位置处与列车行驶方向相反的自动风口阀门一直维持常闭状态。高速动车组列车高速通过时产生负压，所述自动风口阀门开启，风力从上下直通管道经高位通风管路向上，带动风力发电装置进行发电，并将电能储存到整流蓄电装置中。与现有技术相比，本技术具有如下的优点：1.在高速动车组列车高速通过时，利用产生的风力发电，回收利用了高速动车组列车高速行驶时产生的风能。2.向列车行驶方向弯折的高位通风管路利用引射力增加了管路内的流通风量，提高了发电能力。3.常闭式自动风口阀门避免了风力发电装置和管路中沙砾、油污等杂质的堆积。4.本系统装置简单，易于安装和实施，成本较低，长期收益较高。附图说明本技术中，将与高速动车组列车行驶方向垂直的方向称为横向，将与高速动车组列车行驶方向平行的方向称为纵向。图1为本技术的基于引射力的高铁高架桥风力发电系统横向组成结构图；图2为本技术的基于引射力的高铁高架桥风力发电系统纵向组成结构图；图3为本技术的上下直通管道组成结构图；图4为本技术的自动风口阀门组中的一个自动风口阀门的结构图；图5为本技术的自动风口滤网组中的一个自动风口滤网的结构图；图6为本技术的工作原理图；图中：1-自动风口滤网组，2-高铁高架桥桥体，3-高位通风管路，4-风力发电装置，5-螺栓螺母垫圈组合件，6-整流蓄电装置，7-地面，8-桥墩基座，9-上下直通管道，10-桥墩，11-风力发电控制模块，12-自动风口阀门组；901-橡胶垫圈，902-上下直通管道支撑基座，903-上下直通管道体，904-上下直通管道过滤网。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式进行进一步说明。在此应明确的是，所举具体实施方式仅用于解释和帮助理解本技术，并不构成对本技术的限定。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“平行”、“垂直”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。在本技术的描述中，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，可以通过中间媒介间接相连，也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，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于引射力的高铁高架桥风力发电系统，其特征在于，包括高位通风管路(3)，自动风口阀门组(12)，自动风口滤网组(1)，风力发电装置(4)，螺栓螺母垫圈组合件(5)，整流蓄电装置(6)，上下直通管道(9)，风力发电控制模块(11)；其中：/n所述上下直通管道部件包括橡胶垫圈(901)、上下直通管道支撑基座(902)、上下直通管道体(903)、上下直通管道过滤网(904)；/n所述高位通风管路(3)的下端为垂直向下的管路，上端在与高速动车组列车行驶方向垂直的方向分别向高铁高架桥双向铁轨每条的中间位置弯折，在与高速动车组列车行驶方向平行的方向分别向高速动车组列车行驶方向的正向和负向弯折，故高位通风管路(3)的上端共有四个通风口；为了与高位通风管路(3)上端的四个通风口匹配，在高铁高架桥双向铁轨每条的中间位置均分别设置有两个风口；/n所述自动风口阀门组(12)共有四个自动风口阀门，分别设置于高铁高架桥双向铁轨中间位置的四个风口处；/n所述自动风口滤网组(1)共有四个自动风口滤网，每个自动风口阀门的上端分别设置有一个自动风口滤网用以防止大颗粒杂质进入系统；/n所述高位通风管路(3)的上端连接所述自动风口阀门组(12)，内部设置有风力发电装置(4)，风力发电装置(4)的外层设置有防水密封层；/n所述风力发电装置(4)通过螺栓螺母垫圈组合件(5)与上下直通管道(9)的上下直通管道支撑基座(902)固连，橡胶垫圈(901)设置于上下直通管道支撑基座(902)与风力发电装置(4)之间，以缓冲加工误差和安装误差、保证紧密配合；/n所述上下直通管道(9)的下部设置有上下直通管道过滤网(904)以防止桥下的大颗粒杂质被吸入管道；/n所述整流蓄电装置(6)安装于桥墩基座(8)旁；/n所述风力发电装置(4)与整流蓄电装置(6)电连接；/n所述风力发电控制模块(11)接收每侧列车的行驶方向、车速、每侧列车与设置于该侧列车所在铁轨中间位置的两个自动风口阀门的距离等信号，并向设置于每侧列车所在铁轨中间位置的两个自动风口阀门发送开闭信号。/n...

【技术特征摘要】
1.基于引射力的高铁高架桥风力发电系统，其特征在于，包括高位通风管路(3)，自动风口阀门组(12)，自动风口滤网组(1)，风力发电装置(4)，螺栓螺母垫圈组合件(5)，整流蓄电装置(6)，上下直通管道(9)，风力发电控制模块(11)；其中：
所述上下直通管道部件包括橡胶垫圈(901)、上下直通管道支撑基座(902)、上下直通管道体(903)、上下直通管道过滤网(904)；
所述高位通风管路(3)的下端为垂直向下的管路，上端在与高速动车组列车行驶方向垂直的方向分别向高铁高架桥双向铁轨每条的中间位置弯折，在与高速动车组列车行驶方向平行的方向分别向高速动车组列车行驶方向的正向和负向弯折，故高位通风管路(3)的上端共有四个通风口；为了与高位通风管路(3)上端的四个通风口匹配，在高铁高架桥双向铁轨每条的中间位置均分别设置有两个风口；
所述自动风口阀门组(12)共有四个自动风口阀门，分别设置于高铁高架桥双向铁轨中间位置的四个风口处；
所述自动风口滤网组(1)共有四个自动风口滤网，每个自动风口阀门的上端分别设置有一个自动风口滤网用以防止大颗粒杂质进入系统；
所述高位通风管路(3)的上端连接所述自动风口阀门组(12)，内部设置有风力发电装置(4)，风力发电装置(4)的外层设置有防水密封层；
所述风力发电装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小羽，王义春，苗龙，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：北京;11