铁路隧道照明供电系统的制作方法

本发明涉及隧道照明技术领域。更具体地说，本发明涉及一种铁路隧道照明供电系统。

背景技术：

随着国家综合国力的不断增长，高速动车组几乎延伸到每一个城市，铁路更是开发到多个山区，隧道的数量也在飞速增长，由于隧道数量和里程的飞速增长，在隧道的照明上势必会产生大量的用电能耗。虽然近年来在隧道的照明方面出现“绿色、低碳、环保”的研究，比如在隧道中引进风能发电机，光纤将太阳光进入隧道进行照明，但是，这些还是不完整，受天气环境影响比较大。

高速动车组列车最高运行速度可达400km/h，持续运行速度为350km/h，由于其高速行进过程中产生的动力很大，即产生巨大的对铁路隧道的摩擦力，若将动车行进过程中产生的动力转化为电能供铁路隧道照明将产生巨大的应用价值，大大降低了铁路隧道中照明的能耗。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种铁路隧道照明供电系统，其能够将快速行驶在隧道的中高速将高速行驶的动车产生的动能和行驶过程中产生的风转化成电为隧道照明，解决了隧道照明能耗问题，而且高速行驶的动车组产生的动力不会因天气变化而影响，能量无限绿色环保。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种铁路隧道照明供电系统，包括：

多个动力接收机构，其间隔配置在铁路隧道中的铁轨上，所述动力接收机构设置有支撑装置和转动装置，所述转动装置通过所述支撑装置支撑，所述转动装置设置有竖直部和水平部，所述竖直部通过所述支撑装置的支撑设置在铁轨槽内且与铁轨槽内的上表面接触设置，所述水平部与所述竖直部一体连接，所述水平部穿过铁轨延伸出铁轨外部；

动力机构，其配置数量与所述动力接收机构相匹配，所述动力机构与所述水平部连接，所述动力机构上设置有多个转动叶片；所述转动叶片在所述转动装置转动带动下旋转；

动力传动机构，其配置数量与所述动力机构相匹配，所述动力传动机构与所述动力机构连接，所述动力传动机构对所述转动叶片进行增速同时将所述动力机构产生的动力进行传递；

发电机构，其配置数量与所述动力传动机构相匹配，所述发电机构与所述动力传动机构连接，接收所述动力传动机构传递的动力并将其转化为电能；

电力机构，其配置数量与所述发电机构相匹配，所述电力机构与所述发电机构连接，所述电力机构包括有蓄电池、控制器和逆变器，所述蓄电池对发电机构产生的电能进行充放，所述控制器用于控制和显示发电机构对蓄电池的充电，以保证蓄电池不会发生过充和过放现象，以保证蓄电池的正常使用，所述逆变器用于将直流电转化为220v的交流电；

电网，其与所述电力机构连接，对所述电力机构输出的稳定的交流电进行输送；

照明机构，其连接在所述电网上，接收所述电网输送的交流电对铁路隧道进行照明。

优选的是，还包括：

太阳能发电机构，其设置在铁路隧道外部的朝向太阳的一面用于将太阳能转化为电能引入铁路隧道照明使用，所述太阳能发电机构包括有第一太阳能电池板，第二太阳能电池板和第三太阳能电池板，所述第一太阳能电池板、第二太阳能电池板和第三太阳能电池板在铁路隧道中面朝太阳面从左到右设置，所述第一太阳能电池板上的多个第一电池片呈矩阵排列固定设置在所述第一太阳能电池板上，所述第二太阳能电池板上的多个第二电池片相对于所述第二太阳能电池板可旋转地设置在所述第二太阳能电池板上，所述第三太阳能电池板上的多个第三电池片呈矩阵排列固定设置在所述第三太阳能电池板上，所述第三电池片的设置密度大于所述第二电池片的设置密度，所述第二电池片的设置密度大于所述第一电池片的设置密度。

优选的是，所述照明机构包括：

第一led灯组，其与配置在铁路隧道入口段的电网连接用于对铁路隧道的入口段进行照明；

第二led灯组，其与配置在铁路隧道中间段的电网连接用于对铁路隧道的中间段进行照明；

第三led灯组，其与配置在铁路隧道出口段的电网连接用于对铁路隧道的出口段进行照明。

优选的是，还包括：

控制器模块，其与所述太阳能发电机构连接；所述控制器模块用于控制和显示太阳能发电机构对蓄电池组模块的充电；

蓄电池组模块，其与所述控制器模块连接，对太阳能发电机构所发出的电能进行储存；

逆变器模块，其与所述控制器模块连接，将所述控制器模块输出的直流电转变为交流电；

照明模块，其与所述逆变器模块连接，接收所述逆变器输送的交流电对铁路隧道进行照明。

优选的是，所述第二太阳能电池板上的多个第二电池片与所述第二太阳能电池板之间设置有微控制器，所述微控制器上设置储存有太阳移动参数，所述微控制器根据太阳移动参数控制多个第二电池片随着太阳进行“向日葵”式地移动。

优选的是，还包括：

照明装置，其与所述照明机构并联设置，所述照明装置包括第一照明装置、第二照明装置和第三照明装置，所述第一照明装置设置在铁路隧道的入口段，所述第二照明装置设置在铁路隧道的中间段，所述第三照明装置设置在铁路隧道的出口端，所述第一照明装置包括有第一发光元件、第一控制元件、第一开关元件和第一供电元件；所述第一发光元件，第一控制元件、第一开关元件和第一供电元件串联形成第一照明电路，所述第二照明装置包括有第二发光元件、第二控制元件、第二开关元件和第二供电元件；所述第二发光元件，第二控制元件、第二开关元件和第二供电元件串联形成第二照明电路，所述第三照明装置包括有第三发光元件、第三控制元件、第三开关元件和第三供电元件；所述第三发光元件，第三控制元件、第三开关元件和第三供电元件串联形成第三照明电路。

优选的是，所述照明模块包括有显示元件、无线通讯元件和显示管理终端，所述显示元件固设在铁路隧道两侧壁上，所述显示元件通过所述无线通讯元件与所述显示管理终端进行双向通讯。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明利用在铁轨中设置的动力转化系统，将高速形成动车组产生的动力转化为电力为铁路隧道进行照明；

2、本发明照明系统结构由于设置成风力发电的系统，不仅可以利用高速行驶的动车组的动力，而且还能利用快速的动车组在经过铁路隧道的过程中产生的巨大风力转化为电能为铁路隧道进行照明；

3、本发明照明系统另外设置有特制的太阳能发电装置，将隧道朝向太阳面的太阳能进行最大程度地吸收进而转化为电能为隧道中对动车组行驶所经过的地域人文风景进行显示，丰富了旅客的视觉感受，扩展了地域风景的宣传。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的铁路隧道照明供电系统的设置位置示意图；

图2为本发明的铁路隧道照明供电系统中的动力接收机构的截面图；

图3为本发明的铁路隧道照明供电系统的结构示意图；

图4为本发明的铁路隧道照明供电系统中的太阳能发电部分的结构示意图；

图5为本发明的太阳能发电部分中第一、第二和第三太阳能电池板在铁路隧道中的设置位置示意图；

图6为本发明的照明装置形成的照明电路和照明机构设置方式示意图；

图7为本发明的第二电池片相对于第二太阳能电池板的设置方式示意图；

图8为本发明的照明模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-3所示，本发明提供一种铁路隧道照明供电系统，包括：

多个动力接收机构，其间隔配置在铁路隧道中的铁轨1上，所述动力接收机构设置有支撑装置2和转动装置3，所述转动装置3通过所述支撑装置2支撑，所述转动装置3设置有竖直部300和水平部310，所述竖直部300通过所述支撑装置2的支撑设置在铁轨槽内且与铁轨槽内的上表面接触设置，所述水平部310与所述竖直部300一体连接，所述水平部310穿过铁轨延伸出铁轨外部；

动力机构4，其配置数量与所述动力接收机构相匹配，所述动力机构4与所述水平部310连接，所述动力机构4上设置有多个转动叶片400；所述转动叶片400在所述转动装置3转动带动下旋转；所述动力机构4的结构为风力发电系统中的风力机的结构，其中的转动叶片400可以是小型的马格努斯效应风轮或者是小型的径流双轮效应风轮；转动叶片400的其一作用，在高速行驶的动车组行走后产生的向后的力推动动力接收机构带动动力机构转动下，进而转动叶片转动，将转动产生的风力传送到动力传动机构，其二作用是，捕捉高速行驶的动车组列车经过铁路隧道时产生的风力，并将风力传送到动力传动机构，动力机构的转子轴心与动力传动机构连接。

动力传动机构5，其配置数量与所述动力机构4相匹配，所述动力传动机构5与所述动力机构4连接，所述动力传动机构5对所述转动叶片400进行增速同时将所述动力机构4产生的动力进行传递；所述动力传动机构5的结构为小型的齿轮箱结构，齿轮箱左边是低速轴，右边是高速轴，低速轴可以将高速轴的转速提高到低速轴的转速的50倍或者以上，提高了动车组列车在行进过程中产生动力的转化率，高速轴以不低于1500转每分钟进行运转而驱动发电机构。

发电机构6，其配置数量与所述动力传动机构5相匹配，所述发电机构6与所述动力传动机构5连接，接收所述动力传动机构5传递的动力并将其转化为电能；所述发电机构6为双馈型发电机，其不过分依赖于蓄电池的容量，从励磁系统入手，对励磁电流加以适当控制，从而达到输出一个恒频电能的目的。双馈感应发电机在结构上类似于异步发电机，但在励磁上双馈发电机采用交流励磁。

电力机构7，其配置数量与所述发电机构6相匹配，所述电力机构7与所述发电机构6连接，所述电力机构7包括有蓄电池、控制器和逆变器，所述蓄电池对发电机构6产生的电能进行充放，所述控制器用于控制和显示发电机构6对蓄电池的充电，以保证蓄电池不会发生过充和过放现象，以保证蓄电池的正常使用，所述逆变器用于将直流电转化为220v的交流电；蓄电池为适用于风能太阳能应用的铅酸蓄电池或者镉镍碱性蓄电池，控制器是对风力发电机所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量按蓄电池的特性曲线对蓄电池组进行充电，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。控制器的控制方式是采用pwm(脉宽调制)方式进行无级卸载，即可以达到上千级的卸载。所以，在正常卸载情况下，可确保蓄电池电压始终稳定在浮充电压点，而只是将多余的电能释放到卸荷上，另外，本发明的控制器还设置有通讯模块以实现和常规铁路隧道供电照明的控制元件实现通讯连接，由于各种原因，当蓄电池不存在多余的电能释放时，此控制器需要通讯传输电量供应不足的信号给常规铁路隧道供电的控制元件使得常规铁路隧道供电系统启动实现铁路隧道的照明来保证铁路隧道的列车运行安全。从而保证了最佳的蓄电池充电特性，使得电能得到充分利用。逆变器的作用是将蓄电池中的直流电能转变成调频调压交流电(一般为220v，50hz正弦波)，其结构为现有常用的逆变器结构，由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

电网8，其与所述电力机构7连接，对所述电力机构7输出的稳定的交流电进行输送；

照明机构9，其连接在所述电网8上，接收所述电网8输送的交流电对铁路隧道进行照明。

在上述技术方案中，能够利用在铁轨中设置的动力转化系统，将高速形成动车组产生的动力转化为电力为铁路隧道进行照明，大大利用了高速行驶的动车组产生的动力以及在隧道行驶中产生的风能，大大降低了铁路隧道照明的能耗，实现了绿色环保能源的利用。

本发明提供一种铁路隧道照明供电系统的工作原理是：当高速行驶的动车组列车快速经过铁路隧道时，其在铁轨上滑行产生的与其行驶方向相反的摩擦力带动在铁轨槽中设置的动力接收机构中的转动装置在支撑装置槽中转动，转动装置通过其水平部将转动力传到动力机构，动力机构带动转动叶片转动，转动叶片产生的风能通过动力传动机构进行增速后传给发电机进行发电。发电后产生的电能经电力机构调整通过电网输送给铁路隧道中设置的照明机构对铁路隧道进行照明。大大利用了高速行驶列车在高速行驶下产生的动力，将其转化为转动叶片的风能进而转化成电能。另外，转动叶片的转动还可以为高速行驶的动车组经过隧道时产生的风能。将这两者绿色环保的能源利用起来转化为电能，大大降低了因快速增加的铁路隧道里程给电力系统带来的电耗负担。

在另一种技术方案中，照明机构包括：第一led灯组，其与配置在铁路隧道入口段的电网连接用于对铁路隧道的入口段进行照明；第一led灯组900，其连接在设置在铁路隧道入口段的多个如图3所示的多个发电结构中的电网上，

第二led灯组，其与配置在铁路隧道中间段的电网连接用于对铁路隧道的中间段进行照明，第二led灯组结构与第一led灯组900相同，连接在设置在铁路隧道中间段的多个如图3所示的多个发电结构中的电网上；

第三led灯组，其与配置在铁路隧道出口段的电网连接用于对铁路隧道的出口段进行照明，第三led灯组结构与第一led灯组900相同，连接在设置在铁路隧道出口段的多个如图3所示的多个发电结构中的电网上。

如图4，5，7，8所示，在另一种技术方案中，还包括：

太阳能发电机构10，其设置在铁路隧道外部的朝向太阳的一面用于将太阳能转化为电能引入铁路隧道照明使用，所述太阳能发电机构包括有第一太阳能电池板101，第二太阳能电池板102和第三太阳能电池板103，所述第一太阳能电池板101、第二太阳能电池板102和第三太阳能电池板103在铁路隧道中面朝太阳面从左到右设置，所述第一太阳能电池板101上的多个第一电池片1011呈矩阵排列固定设置在所述第一太阳能电池板101上，所述第二太阳能电池板102上的多个第二电池片1021相对于所述第二太阳能电池板102可旋转地设置在所述第二太阳能电池板102上，所述第三太阳能电池板103上的多个第三电池片1031呈矩阵排列固定设置在所述第三太阳能电池板103上，所述第三电池片1031的设置密度大于所述第二电池片1021的设置密度，所述第二电池片1021的设置密度大于所述第一电池片1011的设置密度；

控制器模块11，其与所述太阳能发电机构10连接；所述控制器模块11用于控制和显示太阳能发电机构10对蓄电池组模块12的充电；控制器的主要功能是使太阳能发电机构10始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即pwm控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。

蓄电池组模块12，其与所述控制器模块11连接，对太阳能发电机构10所发出的电能进行储存；蓄电池组模块为适用于太阳能应用的铅酸蓄电池组或者镉镍碱性蓄电池组

逆变器模块14，其与所述控制器模块11连接，将所述控制器模块11输出的直流电转变为交流电；逆变器模块14可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，采用spwm处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压un等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。其结构为现有常用的逆变器结构，由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

照明模块15，其与所述逆变器模块14连接，接收所述逆变器15输送的交流电对铁路隧道进行照明。

如图5所示，第一太阳能电池板101设置在铁路隧道的b面，第二太阳能电池板102设置在铁路隧道的a面，第三太阳能电池板103设置在铁路隧道的c面。

如图7所示，所述第二太阳能电池板102上的多个第二电池片1021与所述第二太阳能电池板102之间设置有微控制器1022，所述微控制器1022上设置储存有太阳移动参数，所述微控制器1022根据太阳移动参数控制多个第二电池片1021随着太阳进行“向日葵”式地移动。微控制器1022中设置有储存模块，其储存有太阳移动参数(太阳每小时在天空中移动的角度15度)，微控制器1022中还设置有控制模块，其通过与第二电池片进行通讯传输控制第二太阳片随着太阳在天空中每小时的移动角度而调节第二电池片每小时的旋转角度，第二太阳片起始为朝向太阳升起的地方竖直设置，微控制器控制所述第二太阳片每小时调整一次角度，使得多个第二太阳片跟随太阳光进行“向日葵”式移动，待移动到太阳落山后的最终位置时，微控制器控制第二太阳片回复初始朝向太阳升起的地方竖直设置的位置，使得第二太阳能电池板上的第二电池片配合隧道c面设置的第三太阳能电池板，大大转化早上到中午的太阳光，配合铁路隧道b面设置的地一太阳能电池板，大大转化了中午到太阳落山时的太阳光，使得太阳能发电装置的太阳能转化效率得到了大大提升。所述第三电池片的设置密度大于所述第二电池片的设置密度，所述第二电池片的设置密度大于所述第一电池片的设置密度。由于铁路隧道结构限制，一天中太阳光照向东侧的太阳光时间高于照向西侧的太阳光时间，因此，为了在不浪费太阳能发电装置的情况下，提升太阳光的转化率，进而设置在隧道东侧的电池片的整体密度大于设置在隧道西侧的电池片的整体密度。

如图8所示，照明模块15包括有显示元件151、无线通讯元件152和显示管理终端153，所述显示元件151固设在铁路隧道两侧壁上，所述显示元件151通过所述无线通讯元件152与所述显示管理终端153进行双向通讯。显示元件可以为如图中四个或者多个，每一个显示元件对应一个无线通讯元件以实现通过对应的无线通讯元件与显示管理终端连接实现不同的人文地理图貌或者旅游景点宣传介绍。所述显示管理终端可以由铁路隧道所在地的政府人员管理，根据所在地的铁路隧道里程长短，位置设置，根据列车运行经过时间实现精准投放显示，不浪费能源和资源。本发明通过特制的太阳能发电装置将取之不尽的太阳能转化为电能，对动车组行驶所经过的地域人文风景进行显示，丰富了旅客的视觉感受，扩展了地域风景以及人文地貌知识的宣传。

如图6所示，在另一种技术方案中，还包括：

照明装置，其与所述照明机构并联设置，所述照明装置包括第一照明装置、第二照明装置和第三照明装置，所述第一照明装置设置在铁路隧道的入口段，所述第二照明装置设置在铁路隧道的中间段，所述第三照明装置设置在铁路隧道的出口端；所述第一照明装置包括有第一发光元件、第一控制元件、第一开关元件和第一供电元件；所述第一发光元件，第一控制元件、第一开关元件和第一供电元件串联形成第一照明电路，所述第二照明装置包括有第二发光元件、第二控制元件、第二开关元件和第二供电元件；所述第二发光元件，第二控制元件、第二开关元件和第二供电元件串联形成第二照明电路，所述第三照明装置包括有第三发光元件、第三控制元件、第三开关元件和第三供电元件；所述第三发光元件，第三控制元件、第三开关元件和第三供电元件串联形成第三照明电路。

其中，所述第一照明装置的结构和第二照明装置、第三照明装置的结构，以及其与相应隧道段中设置的照明机构的连接关系均相同，在此，以第一照明装置为例进行说明，如图6所示，所述第一照明装置包括有第一发光元件161、第一控制元件162、第一开关元件163和第一供电元件164；所述第一发光元件161，第一控制元件162、第一开关元件163和第一供电元件164串联形成第一照明电路16，第一发光元件161和设置在铁路隧道入口段的第一led灯组并联设置，第一控制元件162控制第一开关元件163的开启和关闭，第一控制元件与电力机构中的控制器实现通讯连接，当蓄电池储存的电量存在多余的电能进行释放时，电力机构中的控制器与第一控制元件实现通讯连接，向第一控制元件控制第一开关元件关闭，铁路隧道的照明通过蓄电池的多余电能释放实现，大大减少了第一照明装置的负荷和能耗，另外由于各种原因，当蓄电池不存在多余的电能释放时，此控制器需要通讯传输电量供应不足的信号给第一控制元件使得第一控制元件控制第一开关元件开启，通过第一照明电路连通实现铁路隧道的照明来保证铁路隧道的列车运行安全。提供了双重保护的供电系统，当蓄电池充电充足时通过蓄电池提供电能供铁路隧道照明，大大减少了第一照明电路的电量负荷和电力能耗，当蓄电池充电不足时，启动开关连通第一照明电路采用常规供电系统对铁路隧道进行照明供电，保证了铁路正常运行过程中的铁路隧道照明。第二照明电路中的第二发光元件与设置在铁路隧道中间段的第二led灯组并联设置，具体工作原理和控制方法和如上所说的第一照明电路的相同；第三照明电路中的第三发光元件与设置在铁路隧道出口段的第三led灯组并联设置，具体工作原理和控制方法和如上所说的第一照明电路的相同，在此不再赘述。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。