一种基于轨道振动的机械发电系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于轨道振动的机械发电系统及方法，主要解决目前铁路轨道振动能量的传递、转化、发电、存储和释放的问题，其实现方法是：充电时，首先通过铁路轨道振动能量转换装置将垂向振动传递到道旁安装的能量转换器上；其次将垂向往复运动的机械能转换为旋转机械能驱动发电机发电；最后发电机将旋转机械能转换为电能对电池组充电；放电时，充放电控制器控制电池放电，并通过逆变器匹配负载电压进行电力输出。这种基于轨道振动的发电系统及方法结构简单，能够最大限度的获取轨道的垂向能量、可以达到保留低频减弱高频振动的效果，提高振动的转化效率和能量收集覆盖轨道的密集度，提高能量收集效率的。提高能量收集效率的。提高能量收集效率的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于轨道振动的机械发电系统及方法


[0001]本专利技术属于机电
，其涉及铁路轨道振动能量转换、存储及释放的一种机电一体化产品，特别是关于一种基于轨道振动的机械发电系统及方法，可用于铁路和城市轨道交通领域轨道道旁设备的供电。
技术背景
[0002]随着国民经济的持续、稳定、高速发展和人民生活水平的不断提高，轨道交通作为具有运量大、速度快、班次密、安全舒适、准点率高、全天候、运费低和节能环保等优点的交通工具越来越多的受到人们的青睐。各铁路运营公司也为保证轨道交通准点率、乘坐安全性和舒适性投入了大量的人力物力进行维护，给铁路局、城轨、地铁等轨道运营公司带来较大的经济压力。
[0003]近年来，随着互联网、物联网等技术的发展，各类自动化检测、监测设备大量应用于轨道交通领域，安装在轨道旁用于监测各类信号数据，大幅降低了人员的维护成本，但同时这些监测设备的电缆铺设、电力的供给成本也在不断增加。由于各类监测设备往往是线路开通后根据需求增加的，这些监测设备对原线路的设计容量带来巨大的压力。因此，采用轨道振动发电，并在现场组网、存储、供电使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于轨道振动的机械发电系统，其特征是：包括：铁路轨道（10）、发电机组阵列（3）和列车，发电机组阵列（3）在铁路轨道（10）的两侧，当铁路轨道（10）有火车通过时，在列车轮对的作用下铁路轨道（10）产生振动，使侧边的发电机组阵列（3）通过振动产生电能，振动产生的电能向控制的电池组（5）充电，电池组（5）的电能到达阀值时，通过逆变器（6）向电网输送电能。2.根据权利要求1所述的一种基于轨道振动的机械发电系统，其特征是：发电机组阵列（3）包括：左发电机组阵列（8）和右发电机组阵列（9），左发电机组阵列（8）和右发电机组阵列（9）具有相同的结构。3.根据权利要求1所述的一种基于轨道振动的机械发电系统，其特征是：发电机组阵列（3）中的每台发电模块均通过电缆与室外控制器（2）连接；室外控制器（2）分别通过线缆与电池组（5）连接和逆变器（6）连接，室外控制器（2）通过网络与室内监控主机（1）连接，室内监控主机（1）进行供电指令的下达和室外控制器（2）的工作监控；轨底的振动触发器（4）通过网络与室外控制器（2）连接进行电池充电指令的触发；一方面将发电机组阵列（3）产生的电进行滤波并按照电池组（5）的充电规格进行供电；另一方面当室外控制器（2）接到室内监控主机（1）放电指令时，室外控制器（2）控制电池组（5）放电，电池组（5）释放的电通过逆变器（6）转化成规定制式的电向道旁设备（7）进行供电输出。4.根据权利要求1所述的一种基于轨道振动的机械发电系统，其特征是：所述的发电机组阵列（3）包括间隔分布的能量转换装置（31）、发电机（34）；通过能量转换装置（31）将振动能量转换成发电机（34）转子能量到发电机（34）的输入轴，由发电机（34）发电输出电池组（5）可输入的电能。5.根据权利要求4所述的一种基于轨道振动的机械发电系统，其特征是：所述的能量转换装置（31）包括：频率过滤装置（311）、短连接杆（312）、长连接杆（313）、上过渡板（314）、下过渡板（315）、支撑轴（316）、轴承（317）、支撑座（318）、防松顶盖（319）、双头螺柱（320）、储能块（321）、上罩桶（322）、上弹簧（323）、下弹簧（324）、机壳（325）、活塞（326）、活塞连接杆（327）、曲轴（328）、惯性轮（329）、变速箱（33）、内齿轮（331）、行星齿轮（332）、中心齿轮（333）、输出轴（334）、联轴器（335）；频率过滤装置（311）与铁路轨道（10）底部通过压力接触方式连接；频率过滤装置（311）与短连接杆（312）的一端通过螺栓固定连接，另一端与上过渡板（314）和下过渡板（315）的一侧固定连接；上过渡板（314）与下过渡板（315）通过螺栓固定连接，并卡在轴承（317）外圈上，轴承（317）内圈通过支撑轴（316）固定在支撑座（318）上，支撑座（318）则通过螺栓固定在道床上；上过渡板（314）和下过渡板（315）的另一侧通过螺栓与长连接杆（313）的一端连接，长连接杆（313）垂向位置通过防松顶盖（319）和储能块（321）加紧固定，防松顶盖（319）和储能块（321）则通过双头螺柱（320）固定在上罩桶（322）上，上罩桶（322）通过上弹簧（323）和下弹簧（324）将活塞（326）加在中间，下弹簧（323）通过上罩桶（322）下沿止挡件限位；上罩桶（322）在机壳（325）内壁上滑动接触连接；活塞（326）通过活塞杆（327）与曲轴（328）连接，曲轴（328）一端与惯性轮（329）固定连接，曲轴（328）另一端与发电机（34）的转子轴轴连接。6.根据权利要求5所述的一种基于轨道振动的机械发电系统，其特征是：所述的曲轴（328）通过键连接在内齿轮（331）上，内齿轮（331）通过与行星齿轮（332）啮合，将力传递到中心齿轮（333）上；中心齿轮（333）的输出轴（334）一端通过轴承固定在变速箱（33）壳壁上，
另一端通过联轴器（335）固定连接在发电机（34）的转子轴上。7.根据权利要求1所述的一种基于轨道振动的机械发电系统，其特征是：振动产生的电能向控制的电池组（5）充电，是当列车临近发电机组阵列（3）的区域时，铁路轨道（10）振动达到振动触发器（4）的触发值，振动触发器（10）触发室外控制器（2）打开充电模式；列车经过发电机组阵列（3）区域，两枕木（11）之间的铁路轨道（10）底部垂向振动产生较大位移，铁路轨道（10）振动时引起与轨底接触的频率过滤装置（311）发生振动并产生垂向位移，频率过滤装置（311）内部装有弹簧，弹簧振动响应时会过滤大部分的高频振动，其低频共振时位移达到最大；频率过滤装置（311）垂向位移带动与它固定连接的短连接杆（312）、上过渡板（314）、下过渡板（315）、长连接杆（313）围绕支撑座（318）上轴承（317）的中心的支撑轴（316）做翘板运动，即当短连接杆（312）向下运动时，长连接杆（313）向上运动，反之当短连接杆（312）向上运动时，长连接杆（313）向下运动，且根据短连接杆（312）与长连接杆（313）的长度比实现长连接杆（313）垂向位移的放大，以满足能量转化装器（31）对驱动的行程要求；长连接杆（313）通过防松顶盖（316）和储能块（321）加紧固定在双头螺柱（320）上，当长连接杆（313）垂向向上位移时，其带动上罩桶（322）沿着机壳（325）向上运动，并压缩下弹簧（324）将活塞（326）抬起，使动能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，郑帅，谢明军，丁召荣，安喆，梅积刚，何建峰，宁宗夏，汝国涛，林双才，
申请(专利权)人：西安铁路信号有限责任公司，
类型：发明
国别省市：