[发明专利]一种基于轨道振动的机械发电系统及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于机电技术领域，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

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。

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、供电使用的方法不仅环保、高效，而且对降低监测设备电缆铺设和供电成本有着重要意义。

目前，国内的新能源发电技术主要是利用包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等再生能源，通过现有的技术实现发电的过程。然而，对于轨道交通这样既有山地、平原、高原、河流、湖海地理环境，又有隧道、桥梁、地下特殊等工程环境，空间狭长环境复杂导致很难找到适应各种环境的新能源发电方法，唯一共同的特点是车辆行驶经过的轨道产生巨大的振动能量。因此基于轨道振动进行的能量转化、发电、存储、供电的方法孕育而生，其特点是结构简单、环境适应性强、安全环保。

发明内容

本发明的目的针对上述已有技术的不足，提出结构简单，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一种基于轨道振动的机械发电系统及方法。

本发明的目的是这样实现的，涉及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、发电机组阵列和列车，发电机组阵列在铁路轨道的两侧，当铁路轨道有列车通过时，在列车轮对的作用下铁路轨道产生振动，使两侧的发电机组阵列通过振动产生电能，振动产生的电能向控制的电池组充电，电池组的电能到达阀值时，通过逆变器向电网输送电能。

发电机组阵列包括：左发电机组阵列和右发电机组阵列，左发电机组阵列和右发电机组阵列具有相同的结构。

室内监控主机通过网络与室外控制器连接进行供电指令的下达和室外控制器的工作监控；轨底的振动触发器通过网络与室外控制器连接进行电池充电指令的触发；发电机组阵列中的每台发电模块均通过电缆与室外控制器连接；室外控制器分别通过线缆与电池组连接和逆变器连接，一方面将发电机组阵列产生的电进行滤波并按照电池组的充电规格进行供电；另一方面当室外控制器接到室内监控主机放电指令时，室外控制器控制电池组放电，电池组释放的电通过逆变器转化成规定制式的电向道旁设备进行供电输出。

进一步所述的发电机组阵列包括间隔分布的能量转换装置、发电机；通过能量转换装置将振动能量转换成发电机转子能量到发电机的输入轴，由发电机发电输出电池组可输入的电能。