高寒高海拔地区光伏遮阳生态减碳路基结构

本发明涉及利用光伏电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电的领域，尤其是涉及解决高寒地区因路基下方多年冻土发生热融作用导致的路面沉降变形的技术，具体地说，涉及一种高寒高海拔地区光伏遮阳生态减碳路基结构。

背景技术：

1、冻土是指温度低于0℃并含有冰的土壤和岩石，其按冻结时间长短可分为季节性冻土和多年冻土。季节性冻土的活动层在冬季冻结、夏季融化，其厚度由自然条件和土壤性质决定。多年冻土是保持两年或两年以上的连续冻结状态的土层，只有表层几米处存在冬冻春融的活动层。

2、我国冻土分布广泛，多年冻土区和季节性冻土区占我国国土面积的75％左右。青藏地区公路、铁路沿途地区因其气候环境多变，长期低温且昼夜温差大，存在状态不稳定的高温冻土，稍有扰动就极易融化。因此新建道路的吸热效应，会改变地表能量平衡状态，极易引起多年冻土的退化，导致路基发生剧烈的融沉，影响工程结构的稳定性和服役性能。冻土区的已建道路工程时间表明：很多路段，每年因冻土退化导致的路基融沉量都超过了10cm，多年累积融沉量超过了50cm，最严重的路段累积融沉量超过了2米。冻土退化问题是我国多年冻土区道路修建的主要威胁。寻找效果好、易维护、冻害少的寒区路基新结构是发展寒区交通工程的迫切需求。

3、依托青藏公路、青藏铁路的修建，我国在路基控温理论与技术方面的研究已有数十年的积累，从最初的消极措施、被动保温，发展到当下的主动降温三个阶段，已发展了世界领先的高原多年冻土地区道路修筑技术。但是目前的冻土路基“主动冷却”措施,包括块石路基、通风管、热管等,均存在冷却效率低和季节匹配性差的不足，仍无法根除多年冻土地区路基冻土退化融沉病害。被动控温方法中，传统的xps、eps和pu等保温板材虽然能有效降低进入路基的热量，但是板材本身在恶劣环境下的耐久性不佳，导致其实际使用效果常常低于预期。遮阳棚路基虽然能有效降低下覆土体的温度，但其生态价值不高，且在高原强风天气中的耐久性还需进一步验证。

4、现有常用的保护冻土路基因热平衡问题而发生融沉变形的措施有以下几种：

5、1.铺设保温层，在碎石层之上铺设隔热层；2.通风路基，在路基底部利用卵石或片石修筑通风层；3.遮阳棚法，在路基上修筑遮阳棚，覆盖多块遮阳板；4.埋设热管，路基顶面埋设热棒，下端深入地表。

6、因此，虽然以上措施取得了一定效果，但可以看出，铺设保温层、通风路基和埋设热管等方法需要改变路基自身结构，成本相对较高，且施工复杂。此外，已有研究表明，青藏高原冻土区路基热量输入的主要方式是热辐射，但上述措施不能够减缓热辐射产生的影响，存在冷却效率低和季节匹配性差等问题。遮阳棚法虽然能有效隔绝热辐射、降低下覆土体的温度，但是其仅能用于边坡遮阳，且遮阳角度是固定的，无法实现路基全范围这样、全季节调整，且在高原强风天气中的耐久性还需进一步验证，同时高原地区丰富的太阳能资源未得到有效利用。

7、有鉴于此特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高寒高海拔地区光伏遮阳生态减碳路基结构，能够有效解决高寒地区路基下方土层融沉变形的问题，同时可将高原上丰富的太阳能通过光伏技术转化为电能为新能源汽车充电，技术可行性强。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种高寒高海拔地区光伏遮阳生态减碳路基结构，包括：

4、路基；

5、第一支撑柱，设置有多个，分别均匀分布于所述路基的两侧；

6、第一光伏板遮阳部，与所述第一支撑柱转动连接；

7、第一驱动部，设置于所述第一支撑柱上，用于驱动所述第一光伏板遮阳部旋转一定角度，以使所述第一光伏板遮阳部在不同的时间段对所述路基进行遮挡。

8、在上述任一方案中优选的实施例，所述第一光伏板遮阳部，包括：

9、第一光伏板；

10、第一支撑件，设置于所述第一光伏板背面，用于支撑所述第一光伏板；

11、第一弦杆，一端与所述第一支撑件连接；

12、第一连接件，与所述第一支撑柱通过第一转动件连接，以实现所述第一连接件可绕所述第一转动件转动，且所述第一连接件与所述第一弦杆另一端连接。

13、在上述任一方案中优选的实施例，所述第一光伏板的旋转角度为0至60°。

14、在上述任一方案中优选的实施例，所述第一弦杆设置有多个，且所述第一弦杆的两端均设置有多个螺孔。

15、在上述任一方案中优选的实施例，所述的高寒高海拔地区光伏遮阳生态减碳路基结构，还包括：

16、斜向遮阳部，斜向连接于所述第一支撑柱的一侧，用于对所述路基的侧面进行遮挡，其中，每个所述第一支撑柱上均设置一个所述斜向遮阳部。

17、在上述任一方案中优选的实施例，所述斜向遮阳部包括：

18、遮阳杆，一端与所述第一支撑柱的一侧连接；

19、第二光伏板遮阳部，与所述遮阳杆的另一端转动连接，

20、第二驱动部，设置于所述遮阳杆上，用于驱动所述第二光伏板遮阳部旋转一定角度，以使所述第二光伏板遮阳部在不同的时间段对所述路基进行遮挡。

21、在上述任一方案中优选的实施例，所述第二光伏板遮阳部包括：

22、第二连接件，与所述遮阳杆另一端通过第二转动件转动连接；

23、第二弦杆，一端与所述第二连接件连接，其中，所述第二弦杆设置有多个；

24、第二支撑件，与所述第二弦杆另一端连接；

25、第二光伏板，设置于所述第二支撑件上。

26、在上述任一方案中优选的实施例，所述第二光伏板的旋转角度为0至60°。

27、在上述任一方案中优选的实施例，所述第一转动件与所述第二转动件的结构相同，所述第一转动件包括：

28、底座，设置于所述第一支撑柱顶部，其中，所述底座的两侧分别设置有耳板；

29、驱动件，设置于所述底座上，并位于两个所述耳板之间；

30、从动件，设置于所述第一支撑件下方，与所述驱动件啮合，并与两个所述耳板转动连接，以实现在所述驱动件的驱动下，带动所述从动件旋转。

31、在上述任一方案中优选的实施例，所述驱动件包括：

32、驱动电机，设置于所述底座上；

33、第一支撑架，设置于两个所述耳板之间，且与两个所述耳板垂直，其中，所述第一支撑架设置有两个，两个第一支撑架之间设置有间隙；

34、蜗杆，两端分别穿设两个所述第一支撑架，并与所述第一支撑架转动连接，其中，所述蜗杆一端与所述驱动电机连接；所述从动件包括：

35、第二支撑架，一端与所述第一支撑件下方连接，另一端设置有齿轮，且所述齿轮与所述蜗杆啮合，以实现在所述驱动电机的带动下，所述蜗杆旋转，带动所述齿轮转动，以实现调节所述第二支撑架的角度。

36、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

37、本发明通过设置第一驱动部，并且用于驱动第一光伏板遮阳部在不同的时间段旋转一定角度，以使第一光伏板遮阳部对路基进行遮挡，能够有效解决高寒地区路基下方土层融沉变形的问题，同时可将高原上丰富的太阳能通过光伏技术转化为电能为新能源汽车充电，技术可行性强。

38、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。