利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)及其方法，利用壓電俘能裝置將車輛通過道路減速帶時的振動能量轉(zhuǎn)化為電能，并將電能用于減速帶附屬的交通預(yù)警系統(tǒng)或存儲于儲能裝置；該系統(tǒng)包括壓電俘能裝置、整流電路、控制電路、存儲電路、安全警示裝置和儲能裝置，壓電俘能裝置與整流電路、控制電路連接，整流電路、存儲電路與安全警示裝置和儲能裝置連接。本發(fā)明不受自然條件限制，能有效利用車輛通過減速帶產(chǎn)生的振動，具有結(jié)構(gòu)簡單、無電磁污染、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。
【專利說明】
利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)譬系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于道路壓力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù) 警系統(tǒng)及其方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 目前，道路交通設(shè)施中交通信號燈、道路交通標(biāo)志、道路交通標(biāo)線等采用閃光標(biāo)識 逐漸成為一種發(fā)展趨勢，它能效降低在霧靈、陰雨等能見度低的路況的交通安全隱患。但 是，閃光交通設(shè)施采用外接電源供電，將帶來長距離低壓電損耗、成本增加等問題，且在偏 遠(yuǎn)山區(qū)或者郊外路政電網(wǎng)覆蓋不到的地方限制其安裝和正常使用。配備可充電電源的道路 交通設(shè)施存在供能壽命有限、需要定期更換等問題。
[0004] 近幾年基于太陽能、風(fēng)力發(fā)電等新能源的閃光道路交通設(shè)施逐漸得到了應(yīng)用，但 是上述技術(shù)方案中存在自然條件依賴性強、能量轉(zhuǎn)換效率低等不足。壓電發(fā)電技術(shù)是一種 新的基于壓電材料的供能技術(shù)，因其具有結(jié)構(gòu)簡單、無電磁干擾、不發(fā)熱，易實現(xiàn)微小化、集 成化等諸多優(yōu)點而備受關(guān)注。
[0005] 為了提高道路交通安全，在橋梁、隧道、收費站、路口等事故易發(fā)路段，道路交通設(shè) 施往往會布置若干條道路減速帶，同時配備閃光警示裝置。實際應(yīng)用也表明閃光警示裝置 能有效降低事故易發(fā)路段的交通事故發(fā)生率。在車輛駛經(jīng)道路減速帶時，輪胎與路面之間 將伴隨大量能量的損耗，同時運個過程還會給路面、減速帶等交通設(shè)施帶來振動與沖擊。若 能有效將此部分能量進行收集并加 W利用，既符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求，也能提高交通設(shè) 施的安全和壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于：提供一種利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)及其方 法，通過布置在道路減速帶上的壓電俘能裝置將車輛通過道路減速帶時的輪胎與路面之間 能量振動能量轉(zhuǎn)化為電能，為減速帶附屬的交通預(yù)警系統(tǒng)供電，或者將電能存儲于儲能裝 置，既符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求，也能提高交通設(shè)施的安全和壽命。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：一種利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)，包括 壓電俘能裝置、整流電路、控制電路、存儲電路、安全警示裝置和儲能裝置，壓電俘能裝置的 兩極與整流電路一端連接，整流電路另一端與控制電路、存儲電路和儲能裝置連接，控制電 路適時控制電路采集電荷與壓電俘能裝置的振動同步，并檢測整流電路兩端電壓，存儲電 路、儲能裝置與安全警示裝置連接，采集和存儲壓電俘能裝置產(chǎn)生的電荷，為安全警示裝置 提供電能。
[0008] 在本發(fā)明中：所述的壓電俘能裝置包括至少一個鋪設(shè)在道路減速帶基座側(cè)面或者 頂部的叛型壓電俘能裝置，所述的叛型壓電俘能裝置通過定位和導(dǎo)向裝置鋪設(shè)在減速帶基 座的側(cè)面或者頂部，兩個或者兩個W上的叛型壓電俘能裝置通過串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0009] 在本發(fā)明中：所述的叛型壓電俘能裝置包括上金屬帽、下金屬帽、上壓電片、下壓 電片和固定吊耳，其中上金屬帽和下金屬帽之間設(shè)有上壓電片和下壓電片，并通過固定吊 耳進行固定。
[0010] 在本發(fā)明中：所述的固定吊耳上設(shè)有導(dǎo)向孔，并通過導(dǎo)向孔內(nèi)設(shè)有的固定銷W及 減速帶基座上設(shè)有的固定銷座對叛型壓電俘能裝置進行固定。
[0011] 在本發(fā)明中:所述的下金屬帽和減速帶基座之間設(shè)有兩個限位塊。
[0012] 在本發(fā)明中:所述的安全警示裝置采用L邸陣列式信號燈具。
[0013] -種利用減速帶振動壓電發(fā)電的方法，該方法包括W下步驟： (1 )、在道路路面減速帶基座的側(cè)面或者頂部鋪設(shè)叛型壓電俘能裝置，W壓電材料作為 轉(zhuǎn)換介質(zhì)，叛型壓電俘能裝置產(chǎn)生W為模式為主的徑向振動，將車輛行駛經(jīng)過減速帶基座 時振動的能量轉(zhuǎn)換成電能； (2) 、叛型壓電俘能裝置產(chǎn)生的電能經(jīng)整流電路之后輸送至儲能電路和儲能裝置； (3) 、控制電路適時控制電路采集電荷與叛型壓電俘能裝置的振動同步，并檢測整流電 路兩端的電壓，當(dāng)電壓達到最大值時，開始給儲能裝置充電，直至叛型壓電俘能裝置電荷采 集完畢，控制電路停止能量傳輸； (4) 、存儲電路、儲能裝置和安全警示裝置連接，采集和存儲壓電俘能裝置產(chǎn)生的電荷， 并給安全警示裝置提供電能。
[0014] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果為:可有效的解決受自然條件限制、電路 鋪設(shè)限制的山區(qū)及長途道路沿線閃光型道路交通設(shè)施鋪設(shè)不便的難題，同時符合節(jié)能環(huán)保 的發(fā)展要求，不僅能提高交通設(shè)施的安全和壽命，而且結(jié)構(gòu)簡單、無電磁干擾和不發(fā)熱的優(yōu) 點。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明中的叛型壓電俘能裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的實施例的示意圖。
[0016] 其中，1.上金屬帽；2.上壓電片；3.固定吊耳;4.導(dǎo)向孔;5.下壓電片;6.下金屬帽； 7.固定銷;8.第一叛型壓電俘能裝置;9.限位塊;10.減速帶基座；11.第二叛型壓電俘能裝 置;12.第Ξ叛型壓電俘能裝置;13.固定銷座;14.道路。
【具體實施方式】
[0017] 為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對【具體實施方式】進行闡述，對 本發(fā)明創(chuàng)造做進一步詳細(xì)說明。
[0018] 如圖1-3所示，一種利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)，包括壓電俘能裝 置、整流電路、控制電路、存儲電路、安全警示裝置和儲能裝置，壓電俘能裝置的兩極與整流 電路一端連接，整流電路另一端與控制電路、存儲電路和儲能裝置連接，控制電路適時控制 電路采集電荷與壓電俘能裝置的振動同步，并檢測整流電路兩端電壓，存儲電路、儲能裝置 與安全警示裝置連接，采集和存儲壓電俘能裝置產(chǎn)生的電荷，為安全警示裝置提供電能;所 述的安全警示裝置采用Lm)陣列式信號燈具。所述的壓電俘能裝置包括至少一個鋪設(shè)在道 路減速帶基座10側(cè)面或者頂部的叛型壓電俘能裝置，所述的叛型壓電俘能裝置通過定位和 導(dǎo)向裝置鋪設(shè)在減速帶基座10的側(cè)面或者頂部，兩個或者兩個W上的叛型壓電俘能裝置通 過串聯(lián)或并聯(lián)連接;所述的叛型壓電俘能裝置包括上金屬帽1、下金屬帽6、上壓電片2、下壓 電片5和固定吊耳3,其中上金屬帽1和下金屬帽6之間設(shè)有上壓電片2和下壓電片5,并通過 固定吊耳3進行固定;所述的固定吊耳3上設(shè)有導(dǎo)向孔4,并通過導(dǎo)向孔4內(nèi)設(shè)有的固定銷7W 及減速帶基座10上設(shè)有的固定銷座13對叛型壓電俘能裝置進行固定;所述的下金屬帽6和 減速帶基座10之間設(shè)有兩個限位塊9; 一種利用減速帶振動壓電發(fā)電的方法，該方法包括W下步驟： (1 )、在道路路面減速帶基座的側(cè)面或者頂部鋪設(shè)叛型壓電俘能裝置，W壓電材料作為 轉(zhuǎn)換介質(zhì)，叛型壓電俘能裝置產(chǎn)生W痛模式為主的徑向振動，將車輛行駛經(jīng)過減速帶基座 時振動的能量轉(zhuǎn)換成電能； (2) 、叛型壓電俘能裝置產(chǎn)生的電能經(jīng)整流電路之后輸送至儲能電路和儲能裝置； (3) 、控制電路適時控制電路采集電荷與叛型壓電俘能裝置的振動同步，并檢測整流電 路兩端的電壓，當(dāng)電壓達到最大值時，開始給儲能裝置充電，直至叛型壓電俘能裝置電荷采 集完畢，控制電路停止能量傳輸； (4) 、存儲電路、儲能裝置和安全警示裝置連接，采集和存儲壓電俘能裝置產(chǎn)生的電荷， 并給安全警示裝置提供電能。
[0019] 具體實施時，如圖3所示，所述的壓電發(fā)電裝置包括Ξ個鋪設(shè)在道路14的減速帶基 座10側(cè)面和頂部的第一叛型壓電俘能裝置8、第二叛型壓電俘能裝置11和第Ξ叛型壓電俘 能裝置12,第一叛型壓電俘能裝置8、第二叛型壓電俘能裝置11和第Ξ叛型壓電俘能裝置12 的固定吊耳3通過固定銷7和固定銷座13安裝在減速帶基座10上。車輛通過減速帶基座10時 在輪胎作用力下，第一叛型壓電俘能裝置8、第二叛型壓電俘能裝置11和第Ξ叛型壓電俘能 裝置12產(chǎn)生化哉模式為主的徑向振動，在固定銷7和導(dǎo)向孔4的限制下，第一叛型壓電俘能 裝置8、第二叛型壓電俘能裝置11和第Ξ叛型壓電俘能裝置12可沿導(dǎo)向孔4方向運動。在下 金屬帽6和減速帶基座10之間還有兩個限位塊9,進一步限定了第一叛型壓電俘能裝置8、第 二叛型壓電俘能裝置11和第Ξ叛型壓電俘能裝置12在外力作用下的運動方向。
[0020] W上對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但本發(fā)明并不限于W上描述。對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，任何對本技術(shù)方案的同等修改和替代都是在本發(fā)明的范圍之中。因 此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:包括壓電俘能裝置、整 流電路、控制電路、存儲電路、安全警示裝置和儲能裝置，壓電俘能裝置的兩極與整流電路 一端連接，整流電路另一端與控制電路、存儲電路和儲能裝置連接，控制電路適時控制電路 采集電荷與壓電俘能裝置的振動同步，并檢測整流電路兩端電壓，存儲電路、儲能裝置與安 全警示裝置連接，采集和存儲壓電俘能裝置產(chǎn)生的電荷，為安全警示裝置提供電能。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述 的壓電俘能裝置包括至少一個鋪設(shè)在道路減速帶基座側(cè)面或者頂部的鈸型壓電俘能裝置， 所述的鈸型壓電俘能裝置通過定位和導(dǎo)向裝置鋪設(shè)在減速帶基座的側(cè)面或者頂部，兩個或 者兩個以上的鈸型壓電俘能裝置通過串聯(lián)或并聯(lián)連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述 的鈸型壓電俘能裝置包括上金屬帽、下金屬帽、上壓電片、下壓電片和固定吊耳，其中上金 屬帽和下金屬帽之間設(shè)有上壓電片和下壓電片，并通過固定吊耳進行固定。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述 的固定吊耳上設(shè)有導(dǎo)向孔，并通過導(dǎo)向孔內(nèi)設(shè)有的固定銷以及減速帶基座上設(shè)有的固定銷 座對鈸型壓電俘能裝置進行固定。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述 的下金屬帽和減速帶基座之間設(shè)有兩個限位塊。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用減速帶振動壓電發(fā)電的交通預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述 的安全警示裝置采用LED陣列式信號燈具。7. -種利用減速帶振動壓電發(fā)電的方法，其特征在于:包括以下步驟： (1) 、在道路路面減速帶基座的側(cè)面或者頂部鋪設(shè)鈸型壓電俘能裝置，以壓電材料作為 轉(zhuǎn)換介質(zhì)，鈸型壓電俘能裝置產(chǎn)生以$模式為主的徑向振動，將車輛行駛經(jīng)過減速帶基座 時振動的能量轉(zhuǎn)換成電能； (2) 、鈸型壓電俘能裝置產(chǎn)生的電能經(jīng)整流電路之后輸送至儲能電路和儲能裝置； (3) 、控制電路適時控制電路采集電荷與鈸型壓電俘能裝置的振動同步，并檢測整流電 路兩端的電壓，當(dāng)電壓達到最大值時，開始給儲能裝置充電，直至鈸型壓電俘能裝置電荷采 集完畢，控制電路停止能量傳輸； (4) 、存儲電路、儲能裝置和安全警示裝置連接，采集和存儲壓電俘能裝置產(chǎn)生的電荷， 并給安全警示裝置提供電能。
【文檔編號】G08B5/38GK105871251SQ201610310395
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】臧利國, 錢麒合, 鄭明凱, 汪璦媛, 周偉中
【申請人】南京工程學(xué)院