[发明专利]一种具有能量收集功能的刚性路面结构

说明书

技术领域

本发明属于环保绿色道路工程技术领域，涉及一种具有能量收集功能的刚性路面结构。

背景技术

常言道“能量无处不在”，道路工程中同样，处处有能量，最典型的能量就分布于川流不息的车流中。截止2014年底，我国机动车保有量已超过2.6亿辆，其中汽车保有量已超过1.29亿辆。数以万计的机动车就意味着道路每天将承受上已万次的车辆荷载，路面结构在行车荷载的反复作用下发生形变-恢复、振动等状态变化，行车荷载转化为应变能和动能，这些能量最终变换成热能或其他形式的能量，耗散在路面环境中。据相关机构报道，普通城市主干道每天有15000～20000的交通量通过，这相当于每条干路每天至少浪费30000～40000吨有机能源。如若将这部分能量收集并给与应用，不仅在道路工程具有学术性突破，更会对我国的经济和社会带来无可估量的效益。

道路工程中，常用的能量收集方式主要有：(1)在路面结构中布设压电装置，将行车荷载借助压电装置转化为电能；(2)在路面中布设光电装置，将辐射到道路表面及周边的光能转化为电能；(3)在道路外侧安置风电装置，将行车速度携带及自然风能转化为电能。上述电能收集技术理论上成熟，并在其他领域有一定规模的应用，但在道路工程中，仍然处于室内研究阶段。并且，压电设备、光电设备所需要的材料昂贵，经济性不强。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种路面结构设计简单，施工方便，而且能够有效的收集道路范围内行车荷载携带的能量的具有能量收集功能的刚性路面结构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有能量收集功能的刚性路面结构，包括相邻的第一水泥混凝土板以及第二水泥混凝土板；所述第一水泥混凝土板以及第二水泥混凝土板均包括自上而下依次铺设的面层、功能层以及基层；其特征在于：所述具有能量收集功能的刚性路面结构还包括设置在第一水泥混凝土板的面层以及第二水泥混凝土板的面层之间的摩擦发电装置以及设置在功能层中的层间摩擦起电装置。

作为优选，本发明所采用的摩擦发电装置包括传力杆、感应部件、第一电流计以及电容器；所述传力杆包括固定端以及与固定端相对的自由端；所述感应部件设置在传力杆的自由端；所述感应部件包括第一A1电极以及环形条状的聚四氟乙烯；所述第一A1电极设置在传力杆的自由端的外表面；所述环形条状的聚四氟乙烯套装在第一A1电极外部；所述第一A1电极依次通过第一电流计以及电容器后接地；所述传力杆的固定端以及自由端分别设置在相邻的第一水泥混凝土板以及第二水泥混凝土板中。

作为优选，本发明所采用的环形条状的聚四氟乙烯是一条或多条，所述环形条状的聚四氟乙烯是多条时，所述多条环形条状的聚四氟乙烯均布套装在A1电极外部。

作为优选，本发明所采用的第一A1电极是筒状或条状；所述第一A1电极是筒状时，所述第一A1电极直接套装在传力杆的自由端的外表面；所述第一A1电极是条状时，所述第一A1电极至少包括分别设置在传力杆的自由端上表面以及下表面的两条A1电极。

作为优选，本发明所采用的第一A1电极通过环氧粘结剂粘接在传力杆的自由端的外表面。

作为优选，本发明所采用的层间摩擦起电装置包括块状聚四氟乙烯、第二A1电极、第二电流计以及电阻；所述块状聚四氟乙烯以及第二A1电极分别与面层以及基层相连；所述块状聚四氟乙烯以及A1电极自上而下依次叠加在一体并共同设置在功能层中；所述第二A1电极通过第二电流计以及电阻后接地。

作为优选，本发明所采用的块状聚四氟乙烯以及第二A1电极是成对出现的且为一对或多对。

作为优选，本发明所采用的块状聚四氟乙烯与第二A1电极是多对时，所述多对块状聚四氟乙烯与第二A1电极均布设置在粘接层中。

作为优选，本发明所采用的块状聚四氟乙烯以及第二A1电极分别通过环氧粘结剂与面层以及基层相连。

作为优选，本发明所采用的块状聚四氟乙烯通过环氧粘结剂设置在面层的下表面；所述第二A1电极通过环氧粘结剂设置在基层的上表面。

本发明与现有技术相比，其有益效果和优点在于：