一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板制造技术

本发明专利技术公开了一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板，包括垫板和枕木，所述枕木上方安置有垫板，且垫板包括防水弹性垫板、压电振动储能阵列层和底层，所述防水弹性垫板铺设于铁轨铁垫板底部，且防水弹性垫板材质设置为热塑性发泡聚氨酯纤维材料，所述防水弹性垫板上表面设置有凸块，且防水弹性垫板上表面的凸块设置为方形和圆形中任意一种均可，所述防水弹性垫板上表面的凸块内部嵌入压电振动储能阵列层，且防水弹性垫板上表面的凸块安装在扣件铁垫片下面，所述防水弹性垫板底部设置有底层，所述底层设置为供电网络层。该轨道交通复合多层压电阵列储能垫板具有三层垫板结构，材料是聚酯的，例如上述的轨道两侧的扣件，安装拆卸方便。拆卸方便。拆卸方便。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，具体为一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板。

技术介绍

[0002]轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。随着火车和铁路技术的多元化发展，轨道交通呈现出越来越多的类型，不仅遍布于长距离的陆地运输，也广泛运用于中短距离的城市公共交通中。而轨道交通垫板，是一种轨道交通使用的压电发电减震和储能装置。但是现有的技术是在枕木里埋进去一种压电排列装置，专用的枕木，无法拆卸，不方便后期维护。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板，包括垫板和枕木，所述枕木上方安置有垫板，且垫板包括防水弹性垫板、压电振动储能阵列层和底层，所述防水弹性垫板铺设于铁轨铁垫板底部，且防水弹性垫板材质设置为热塑性发泡聚氨酯纤维材料，所述防水弹性垫板上表面设置有凸块，且防水弹性垫板上表面的凸块设置为方形和圆形中任意一种均可，所述防水弹性垫板上表面的凸块内部嵌入压电振动储能阵列层，且防水弹性垫板上表面的凸块安装在扣件铁垫片下面，所述防水弹性垫板底部设置有底层，所述底层设置为供电网络层，且底层自底向上包括三级管理子系统，分别为单个垫板电源管理系统、区域垫板电源管理单元和全线垫板电源管理系统。
[0005]优选的，所述垫板与枕木之间安置有调高垫板。
[0006]优选的，所述垫板整块的充电总量为：
[0007][0008]其中，F是弹性凸起块k的应力，Δl是电位移，E是弹性模量，A是凸起的面积，n是垫板上凸起的个数。
[0009]优选的，所述防水弹性垫板、压电振动储能阵列层和底层的整体外侧包裹材质设置为线弹性材料，且从上至下按照压电振动储能阵列层、防水弹性垫板和底层的顺序。
[0010]优选的，所述防水弹性垫板上表面的凸块呈阵列分布，且防水弹性垫板上凸起的面积相同。
[0011]优选的，所述压电振动储能阵列层包括压电网络器件和超级电容充电模块阵列。
[0012]优选的，所述底层的单个垫板电源管理系统包括管理电能、充放电管理模块、执行
电源管理单元的指令。
[0013]优选的，所述底层的区域垫板电源管理单元中的单个垫板为独立控制结构。
[0014]优选的，所述底层的全线垫板电源管理系统包括供电单元和自检单元。
[0015]优选的，所述枕木上方安置有铁轨，且铁轨左右两侧通过弹条压在轨距挡板上，所述轨距挡板上穿过有螺旋道钉，且螺旋道钉底部与预埋套管连接，所述预埋套管固定在枕木内部，所述螺旋道钉与轨距挡板之间安置有平垫圈。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)三层垫板结构，材料是聚酯的，例如上述的轨道两侧的扣件，安装拆卸方便；2)提出了新的压电的计算公式，给超级电容充电，不是电池；3)供电网分3级。
附图说明
[0017]图1为本专利技术立体结构示意图；
[0018]图2为本专利技术垫板剖面结构示意图；
[0019]图3为单个压电晶片的充电电路图。
[0020]图中：1、平垫圈，2、弹条，3、螺旋道钉，4、垫板，41、防水弹性垫板，42、压电振动储能阵列层，43、底层，5、铁轨，6、预埋套管，7、枕木，8、轨距挡板，9、调高垫板。
[0021]本专利技术中的零件均可通过市场购买和私人定制获得。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0023]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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专利技术中的具体含义。
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参阅图1
‑
3，本专利技术提供的一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板实施例：一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板，包括平垫圈1、弹条2、螺旋道钉3、垫板4、防水弹性垫板41、压电振动储能阵列层42、底层43、铁轨5、预埋套管6、枕木7、轨距挡板8和调高垫板9，枕木7上方安置有垫板4，且垫板4包括防水弹性垫板41、压电振动储能阵列层42和底层
43，防水弹性垫板41铺设于铁轨5铁垫板底部，且防水弹性垫板41材质设置为热塑性发泡聚氨酯纤维材料；
[0027]防水弹性垫板41上表面设置有凸块，且防水弹性垫板41上表面的凸块设置为方形和圆形中任意一种均可，防水弹性垫板41上表面的凸块内部嵌入压电振动储能阵列层42，且防水弹性垫板41上表面的凸块安装在扣件铁垫片下面；
[0028]弹性垫板受到列车通过时的振动压力，其结构以振型模式变形，并储存模态应变能。每个弹性凸起独立接受列车经过时的动态激励，响应外部动力载荷，经压电转换后把振动转化为电能，其应变能量是一个是时变量。垫板弹性凸起块k对于第j阶模态振型的应变能U
j
为：
[0029][0030]EI是弯曲刚度，E是弹性模量，I是惯性矩,k是沿垫板方向的坐标；
[0031]每一个弹性垫板凸起区域的局部能量为：
[0032][0033]局部凸起弹性块d在整体垫板应变能中的占比为：
[0034][0035]压电振动储能阵列层利用压电元件组成阵列，把列车通过时的振动转化为电能，给关联的超级电容阵列充电,，利用电源管理单元管理充放电，达到能量转换和储能的作用。
[0036]电能转换计算的求和公式如下，
[0037]垫板是线弹性材料。根据能量守恒，积蓄在弹性垫片内的应变能在数值上等于外力所做作的功，即：
[0038][0039]F是弹性凸起块k的应力，Δl是电位移，E是弹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板，包括平垫圈(1)、弹条(2)、螺旋道钉(3)、垫板(4)、防水弹性垫板(41)、压电振动储能阵列层(42)、底层(43)、铁轨(5)、预埋套管(6)、枕木(7)、轨距挡板(8)和调高垫板(9)，其特征在于：所述枕木(7)上方安置有垫板(4)，且垫板(4)包括防水弹性垫板(41)、压电振动储能阵列层(42)和底层(43)，所述防水弹性垫板(41)铺设于铁轨(5)铁垫板底部，且防水弹性垫板(41)材质设置为热塑性发泡聚氨酯纤维材料，所述防水弹性垫板(41)上表面设置有凸块，且防水弹性垫板(41)上表面的凸块设置为方形和圆形中任意一种均可，所述防水弹性垫板(41)上表面的凸块内部嵌入压电振动储能阵列层(42)，且防水弹性垫板(41)上表面的凸块安装在扣件铁垫片下面，所述防水弹性垫板(41)底部设置有底层(43)，所述底层(43)设置为供电网络层，且底层(43)自底向上包括三级管理子系统，分别为单个垫板电源管理系统、区域垫板电源管理单元和全线垫板电源管理系统。2.根据权利要求1所述的一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板，其特征在于：所述垫板(4)与枕木(7)之间安置有调高垫板(9)。3.根据权利要求1所述的一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板，其特征在于，所述垫板(4)整块的充电总量为：其中，F是弹性凸起块k的应力，Δl是电位移，E是弹性模量，A是凸起的面积，n是垫板上凸起的个数。4.根据权利要求1所述的一种轨道交通复合多层压电阵列储能垫板，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，王东，蔡国强，刘洪群，顾彩萍，
申请(专利权)人：江苏必得科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：