利用减速带振动压电发电的交通预警系统及其方法
【专利摘要】本发明提供一种利用减速带振动压电发电的交通预警系统及其方法，利用压电俘能装置将车辆通过道路减速带时的振动能量转化为电能，并将电能用于减速带附属的交通预警系统或存储于储能装置；该系统包括压电俘能装置、整流电路、控制电路、存储电路、安全警示装置和储能装置，压电俘能装置与整流电路、控制电路连接，整流电路、存储电路与安全警示装置和储能装置连接。本发明不受自然条件限制，能有效利用车辆通过减速带产生的振动，具有结构简单、无电磁污染、节能环保等优点。
【专利说明】
利用减速带振动压电发电的交通预譬系统及其方法
技术领域
[0001] 本发明属于道路压力发电技术领域，具体设及利用减速带振动压电发电的交通预 警系统及其方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 目前，道路交通设施中交通信号灯、道路交通标志、道路交通标线等采用闪光标识 逐渐成为一种发展趋势，它能效降低在雾靈、阴雨等能见度低的路况的交通安全隐患。但 是，闪光交通设施采用外接电源供电，将带来长距离低压电损耗、成本增加等问题，且在偏 远山区或者郊外路政电网覆盖不到的地方限制其安装和正常使用。配备可充电电源的道路 交通设施存在供能寿命有限、需要定期更换等问题。
[0004] 近几年基于太阳能、风力发电等新能源的闪光道路交通设施逐渐得到了应用，但 是上述技术方案中存在自然条件依赖性强、能量转换效率低等不足。压电发电技术是一种 新的基于压电材料的供能技术，因其具有结构简单、无电磁干扰、不发热，易实现微小化、集 成化等诸多优点而备受关注。
[0005] 为了提高道路交通安全，在桥梁、隧道、收费站、路口等事故易发路段，道路交通设 施往往会布置若干条道路减速带，同时配备闪光警示装置。实际应用也表明闪光警示装置 能有效降低事故易发路段的交通事故发生率。在车辆驶经道路减速带时，轮胎与路面之间 将伴随大量能量的损耗，同时运个过程还会给路面、减速带等交通设施带来振动与冲击。若 能有效将此部分能量进行收集并加 W利用，既符合节能环保的发展要求，也能提高交通设 施的安全和寿命。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于：提供一种利用减速带振动压电发电的交通预警系统及其方 法，通过布置在道路减速带上的压电俘能装置将车辆通过道路减速带时的轮胎与路面之间 能量振动能量转化为电能，为减速带附属的交通预警系统供电，或者将电能存储于储能装 置，既符合节能环保的发展要求，也能提高交通设施的安全和寿命。
[0007] 本发明所采用的技术方案：一种利用减速带振动压电发电的交通预警系统，包括 压电俘能装置、整流电路、控制电路、存储电路、安全警示装置和储能装置，压电俘能装置的 两极与整流电路一端连接，整流电路另一端与控制电路、存储电路和储能装置连接，控制电 路适时控制电路采集电荷与压电俘能装置的振动同步，并检测整流电路两端电压，存储电 路、储能装置与安全警示装置连接，采集和存储压电俘能装置产生的电荷，为安全警示装置 提供电能。
[0008] 在本发明中：所述的压电俘能装置包括至少一个铺设在道路减速带基座侧面或者 顶部的叛型压电俘能装置，所述的叛型压电俘能装置通过定位和导向装置铺设在减速带基 座的侧面或者顶部，两个或者两个W上的叛型压电俘能装置通过串联或并联连接。
[0009] 在本发明中：所述的叛型压电俘能装置包括上金属帽、下金属帽、上压电片、下压 电片和固定吊耳，其中上金属帽和下金属帽之间设有上压电片和下压电片，并通过固定吊 耳进行固定。
[0010] 在本发明中：所述的固定吊耳上设有导向孔，并通过导向孔内设有的固定销W及 减速带基座上设有的固定销座对叛型压电俘能装置进行固定。
[0011] 在本发明中:所述的下金属帽和减速带基座之间设有两个限位块。
[0012] 在本发明中:所述的安全警示装置采用L邸阵列式信号灯具。
[0013] -种利用减速带振动压电发电的方法，该方法包括W下步骤： (1 )、在道路路面减速带基座的侧面或者顶部铺设叛型压电俘能装置，W压电材料作为 转换介质，叛型压电俘能装置产生W為模式为主的径向振动，将车辆行驶经过减速带基座 时振动的能量转换成电能； (2) 、叛型压电俘能装置产生的电能经整流电路之后输送至储能电路和储能装置； (3) 、控制电路适时控制电路采集电荷与叛型压电俘能装置的振动同步，并检测整流电 路两端的电压，当电压达到最大值时，开始给储能装置充电，直至叛型压电俘能装置电荷采 集完毕，控制电路停止能量传输； (4) 、存储电路、储能装置和安全警示装置连接，采集和存储压电俘能装置产生的电荷， 并给安全警示装置提供电能。
[0014] 采用上述技术方案后，本发明的有益效果为:可有效的解决受自然条件限制、电路 铺设限制的山区及长途道路沿线闪光型道路交通设施铺设不便的难题，同时符合节能环保 的发展要求，不仅能提高交通设施的安全和寿命，而且结构简单、无电磁干扰和不发热的优 点。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的系统结构图； 图2是本发明中的叛型压电俘能装置结构示意图； 图3是本发明的实施例的示意图。
[0016] 其中，1.上金属帽；2.上压电片；3.固定吊耳;4.导向孔;5.下压电片;6.下金属帽； 7.固定销;8.第一叛型压电俘能装置;9.限位块;10.减速带基座；11.第二叛型压电俘能装 置;12.第Ξ叛型压电俘能装置;13.固定销座;14.道路。
【具体实施方式】
[0017] 为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对【具体实施方式】进行阐述，对 本发明创造做进一步详细说明。
[0018] 如图1-3所示，一种利用减速带振动压电发电的交通预警系统，包括压电俘能装 置、整流电路、控制电路、存储电路、安全警示装置和储能装置，压电俘能装置的两极与整流 电路一端连接，整流电路另一端与控制电路、存储电路和储能装置连接，控制电路适时控制 电路采集电荷与压电俘能装置的振动同步，并检测整流电路两端电压，存储电路、储能装置 与安全警示装置连接，采集和存储压电俘能装置产生的电荷，为安全警示装置提供电能;所 述的安全警示装置采用Lm)阵列式信号灯具。所述的压电俘能装置包括至少一个铺设在道 路减速带基座10侧面或者顶部的叛型压电俘能装置，所述的叛型压电俘能装置通过定位和 导向装置铺设在减速带基座10的侧面或者顶部，两个或者两个W上的叛型压电俘能装置通 过串联或并联连接;所述的叛型压电俘能装置包括上金属帽1、下金属帽6、上压电片2、下压 电片5和固定吊耳3,其中上金属帽1和下金属帽6之间设有上压电片2和下压电片5,并通过 固定吊耳3进行固定;所述的固定吊耳3上设有导向孔4,并通过导向孔4内设有的固定销7W 及减速带基座10上设有的固定销座13对叛型压电俘能装置进行固定;所述的下金属帽6和 减速带基座10之间设有两个限位块9; 一种利用减速带振动压电发电的方法，该方法包括W下步骤： (1 )、在道路路面减速带基座的侧面或者顶部铺设叛型压电俘能装置，W压电材料作为 转换介质，叛型压电俘能装置产生W痛模式为主的径向振动，将车辆行驶经过减速带基座 时振动的能量转换成电能； (2) 、叛型压电俘能装置产生的电能经整流电路之后输送至储能电路和储能装置； (3) 、控制电路适时控制电路采集电荷与叛型压电俘能装置的振动同步，并检测整流电 路两端的电压，当电压达到最大值时，开始给储能装置充电，直至叛型压电俘能装置电荷采 集完毕，控制电路停止能量传输； (4) 、存储电路、储能装置和安全警示装置连接，采集和存储压电俘能装置产生的电荷， 并给安全警示装置提供电能。
[0019] 具体实施时，如图3所示，所述的压电发电装置包括Ξ个铺设在道路14的减速带基 座10侧面和顶部的第一叛型压电俘能装置8、第二叛型压电俘能装置11和第Ξ叛型压电俘 能装置12,第一叛型压电俘能装置8、第二叛型压电俘能装置11和第Ξ叛型压电俘能装置12 的固定吊耳3通过固定销7和固定销座13安装在减速带基座10上。车辆通过减速带基座10时 在轮胎作用力下，第一叛型压电俘能装置8、第二叛型压电俘能装置11和第Ξ叛型压电俘能 装置12产生化哉模式为主的径向振动，在固定销7和导向孔4的限制下，第一叛型压电俘能 装置8、第二叛型压电俘能装置11和第Ξ叛型压电俘能装置12可沿导向孔4方向运动。在下 金属帽6和减速带基座10之间还有两个限位块9,进一步限定了第一叛型压电俘能装置8、第 二叛型压电俘能装置11和第Ξ叛型压电俘能装置12在外力作用下的运动方向。
[0020] W上对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但本发明并不限于W上描述。对于本 领域的技术人员而言，任何对本技术方案的同等修改和替代都是在本发明的范围之中。因 此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种利用减速带振动压电发电的交通预警系统，其特征在于:包括压电俘能装置、整 流电路、控制电路、存储电路、安全警示装置和储能装置，压电俘能装置的两极与整流电路 一端连接，整流电路另一端与控制电路、存储电路和储能装置连接，控制电路适时控制电路 采集电荷与压电俘能装置的振动同步，并检测整流电路两端电压，存储电路、储能装置与安 全警示装置连接，采集和存储压电俘能装置产生的电荷，为安全警示装置提供电能。2. 根据权利要求1所述的利用减速带振动压电发电的交通预警系统，其特征在于:所述 的压电俘能装置包括至少一个铺设在道路减速带基座侧面或者顶部的钹型压电俘能装置， 所述的钹型压电俘能装置通过定位和导向装置铺设在减速带基座的侧面或者顶部，两个或 者两个以上的钹型压电俘能装置通过串联或并联连接。3. 根据权利要求2所述的利用减速带振动压电发电的交通预警系统，其特征在于:所述 的钹型压电俘能装置包括上金属帽、下金属帽、上压电片、下压电片和固定吊耳，其中上金 属帽和下金属帽之间设有上压电片和下压电片，并通过固定吊耳进行固定。4. 根据权利要求3所述的利用减速带振动压电发电的交通预警系统，其特征在于:所述 的固定吊耳上设有导向孔，并通过导向孔内设有的固定销以及减速带基座上设有的固定销 座对钹型压电俘能装置进行固定。5. 根据权利要求3所述的利用减速带振动压电发电的交通预警系统，其特征在于:所述 的下金属帽和减速带基座之间设有两个限位块。6. 根据权利要求1所述的利用减速带振动压电发电的交通预警系统，其特征在于:所述 的安全警示装置采用LED阵列式信号灯具。7. -种利用减速带振动压电发电的方法，其特征在于:包括以下步骤： (1) 、在道路路面减速带基座的侧面或者顶部铺设钹型压电俘能装置，以压电材料作为 转换介质，钹型压电俘能装置产生以$模式为主的径向振动，将车辆行驶经过减速带基座 时振动的能量转换成电能； (2) 、钹型压电俘能装置产生的电能经整流电路之后输送至储能电路和储能装置； (3) 、控制电路适时控制电路采集电荷与钹型压电俘能装置的振动同步，并检测整流电 路两端的电压，当电压达到最大值时，开始给储能装置充电，直至钹型压电俘能装置电荷采 集完毕，控制电路停止能量传输； (4) 、存储电路、储能装置和安全警示装置连接，采集和存储压电俘能装置产生的电荷， 并给安全警示装置提供电能。
【文档编号】G08B5/38GK105871251SQ201610310395
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】臧利国, 钱麒合, 郑明凯, 汪瑷媛, 周伟中
【申请人】南京工程学院