一种磁浮列车风能回收降噪装置

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1.本发明涉及磁浮交通技术领域，尤其是涉及一种磁浮列车风能回收降噪装置。

背景技术：

2.磁浮列车运行时速度可达430km/h及以上，供磁浮列车运行的轨道梁是按一定模数制造的，梁与梁之间和梁与功能件之间存在接缝。梁体接缝处的空隙用以应对温度变化导致的轨道梁长度变化。列车高速运行时会产生列车风，在轨道梁顶面会产生较大的风压。该列车风会通过轨道梁的梁缝快速泄压，进而引发气动噪声，影响乘坐舒适性，对环境造成污染。
3.此外，为了保证列车安全运行，磁浮轨道梁旁边或者底部需要布置监测系统，这些监测系统的数据采集设备或传感器需要低功率供电，然而出于用电安全考虑，多数磁浮线路并未在轨道梁旁提供方便获取的电源，给现场监测工作带来不便。
4.经过检索，中国实用新型专利cn201952727u公开了一种封闭轨道梁梁缝以降低噪声的方案。但是，该方案仅考虑了封闭轨道梁粱缝进行降噪，其降噪效果有限；此外，通过封闭空间的方式以应对磁浮列车运行产生的列车风，会造成能量浪费；该方案没有考虑到为监测系统低功率供电。
5.综上，基于实际低功率供电需求以及降噪需求，需要设计一种综合考虑风能回收供能以及降噪的装置，从而在降噪的基础上可为轨道梁侧的监测系统或其它低功率设备进行供能。

技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种能源利用率高且安全性高的磁浮列车风能回收降噪装置。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.本发明提供了一种磁浮列车风能回收降噪装置，设置在相邻两个轨道梁梁体或轨道梁梁体与轨道梁功能件的缝隙之间，所述装置包括用于封闭所述缝隙以降噪的弹簧钢板、安装在所述缝隙两侧的固定装置和若干个用于将磁浮列车风引起的振动能量转化为电能的压电俘能装置；
9.所述弹簧钢板的两侧与所述固定装置连接；所述压电俘能装置通过所述固定装置端部固定在所述缝隙之间，或直接附着固定在所述弹簧钢板上；
10.所述压电俘能装置通过引出导线为磁浮轨道侧设有的监控设备供电。
11.优选地，所述压电俘能装置包括用于固定所述压电俘能装置且振动产生能量的金属片，以及至少一个附着在所述金属片上的压电片。
12.优选地，所述压电片设置在所述金属片的上表面或下表面。
13.优选地，所述压电俘能装置通过引出导线为磁浮轨道侧设有的监控设备供电，具体为：分别从所述金属片和所述压电片引出负极和正极，接至为所述监控设备供电的储能
装置。
14.优选地，所述压电俘能装置通过所述固定装置端部固定在所述缝隙之间；所述压电俘能装置单端或双端固定在所述固定装置上，所述压电俘能装置的长度依据所述缝隙的宽度和安装方式自由设置。
15.优选地，所述固定装置包括固定底板、端部固定在所述固定底板上的用于固定所述弹簧钢板或压电俘能装置的螺柱，与所述螺柱配合以固定所述弹簧钢板或压电俘能装置的螺母，以及用于将所述固定装置固定在所述缝隙两侧的轨道梁梁体或轨道梁功能件上的螺栓；其中，用于固定所述弹簧钢板的螺柱对应设置在所述缝隙两侧。
16.优选地，所述缝隙一侧的固定装置上包括至少一个所述螺柱；所述弹簧钢板和压电俘能装置的单边套设在所述固定装置上的同一个螺柱或不同螺柱上进行固定。
17.优选地，所述金属片包括用于附着所述压电片的横板和用于固定所述金属片的第一竖板；所述第一竖板与所述横板的端部固定连接；所述第一竖板上开有用于套设在所述螺柱上以配合固定的第一螺孔。
18.优选地，所述弹簧钢板包括用于封闭所述缝隙的第二横板和设置在所述第二横板端部用于固定所述弹簧钢板的第二竖板；所述第二竖板上开有用于套设在所述螺柱上以配合固定的第二螺孔；
19.所述第二横板安装时产生压紧力将所述固定装置压在所述缝隙两端，安装后呈现向轨道梁梁体的梁底或梁顶方向弯曲的弧形结构；
20.所述第二横板的弯曲方向不干涉所述压电俘能装置。
21.优选地，所述压电俘能装置直接附着固定在所述弹簧钢板上；
22.所述弹簧钢板包括用于封闭所述缝隙的第二横板和设置在所述第二横板端部用于固定所述弹簧钢板的第二竖板；所述第二竖板上开有用于套设在所述固定装置中设有的螺柱上，以配合固定的第二螺孔；
23.所述第二横板安装时产生压紧力将所述固定装置压在所述缝隙两端，安装后呈现向轨道梁梁体的梁底或梁顶方向弯曲，且顶面为平台的弧形结构；所述第二横板的弯曲方向不干涉所述压电俘能装置。
24.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
25.1)利用磁浮列车风引起压电俘能装置振动，使起压电俘能装置中的压电片变形从而产生电能，从而为磁浮轨道梁旁边或者底部布置的监测系统进行供电，克服了现有出于安全性考虑，磁浮线路并未在轨道梁旁提供方便获取的电源，给现场监测工作带来不便的缺陷；此外，该装置通过弹簧钢板封闭梁缝起到降低气动噪声的作用；
26.2)采用基于压电片的压电俘能装置，可视现场实际情况采用不同的安装方式以及不同的尺寸，可以根据实际需要进行匹配与更换，安装灵活；
27.3)本发明的装置可以安装在相邻两个轨道梁梁体或轨道梁梁体与轨道梁功能件的缝隙之间，相较于现有的只封闭轨道梁梁缝以降噪的方案，本发明的降噪效果更好且通过设有的压电俘能装置可以俘获更多的电能。
28.4)采用的弹簧钢板可视实际需求受力向不同方向弯曲，防止其与压电俘能装置干涉，装置安全性更高；
29.5)只要磁浮列车运营稳定，该装置即可定期获取能量，设备稳定可靠，成本低廉，
可解决现场设备应用供电需求，且不需要额外安装较多设备；
30.6)将列车运行引起的风能进行回收利用，符合绿集约的理念。
附图说明
31.图1为实施例1中磁浮列车风能回收降噪装置安装后俯视图；
32.图2为实施例1中压电俘能装置双端固定安装示意图；其中，图2(a)为压电俘能装置双端固定安装后的对应图1中a-a剖视图，图2(b)为双端固定安装的压电俘能装置结构示意图；
33.图3为实施例1中压电俘能装置单端固定安装示意图；其中，图3(a)为压电俘能装置双端固定安装后的对应图1中b-b剖视图，图3(b)为双端固定安装的压电俘能装置结构示意图；
34.图4为实施例2中磁浮列车风能回收降噪装置安装后俯视图；
35.图5为实施例2中压电俘能装置两端固定安装后的对应图4中d-d剖视图；
36.图6为实施例2中压电俘能装置单端固定于轨道梁功能件安装后的对应图4中e-e剖视图；
37.图7为实施例2中压电俘能装置单端固定于轨道梁梁体安装后的对应图4中f-f剖视图；
38.图8为实施例3中磁浮列车风能回收降噪装置安装后俯视图；
39.图9为实施例3中压电俘能装置附着于弹簧钢板安装后对应图8中c-c剖面图；
40.附图标记：1-缝隙，1-轨道梁梁体，12-轨道梁功能件；2-弹簧钢板，21-第二横板，22-第二竖板，221-第二螺孔；3-固定装置，31-螺柱，32-螺母，33-螺栓，34-固定底板；4-压电俘能装置，41-金属片，411-横板，412-第一竖板，4121-第一螺孔，42-压电片，43-正极，44-负极；k1-缝隙宽度，k2-轨道梁功能件的缝隙长度。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
42.实施例1
43.本实施例给出了一种磁浮列车风能回收降噪装置，如图1所示，设置在相邻两个轨道梁梁体11的缝隙1之间，所述装置包括用于封闭所述缝隙1以降噪的弹簧钢板2、安装在所述缝隙1两侧的固定装置3和若干个用于将磁浮列车风引起的振动能量转化为电能的压电俘能装置4；所述压电俘能装置4通过引出导线为磁浮轨道侧设有的监控设备供电。
44.所述固定装置3包括固定底板34、端部固定在所述固定底板34上的用于固定所述弹簧钢板2或压电俘能装置4的螺柱31，与所述螺柱31配合以固定所述弹簧钢板2或压电俘能装置4的螺母32，以及用于将所述固定装置3固定在所述缝隙两侧的轨道梁梁体11或轨道梁功能件12上的螺栓33；用于固定所述弹簧钢板2的螺柱31对应设置在所述缝隙1两侧。所述缝隙1一侧的固定装置3上包括至少一个所述螺柱1；所述弹簧钢板2和压电俘能装置4单
边套设在所述固定装置3上的同一个螺柱31或不同螺柱31上进行固定。
45.此外，本实施例的固定装置3也可采用除螺栓33固定以外的其它常规方式固定在轨道梁梁体11或轨道梁功能件12上。
46.所述弹簧钢板2包括用于封闭所述缝隙1的第二横板21和设置在所述第二横板21端部用于固定所述弹簧钢板2的第二竖板22；所述第二竖板22上开有用于套设在所述螺柱31上以配合固定的第二螺孔221；
47.所述弹簧钢板2的宽度与轨道梁的梁宽相近；所述第二横板21的自由长度大于所述缝隙的宽度k1，安装时产生压紧力将固定装置3压在缝隙两端，安装后呈现向轨道梁梁体11的梁底或梁顶方向弯曲的弧形结构；所述第二横板21的弯曲方向不干涉所述压电俘能装置4。
48.弹簧钢板2的弹性可适应温度变化带来的轨道梁梁体11长度变化。
49.所述压电俘能装置4通过所述固定装置3端部固定在所述缝隙1之间；所述压电俘能装置4单端或双端固定在所述固定装置3上。所述压电俘能装置4的长度依据所述缝隙1的宽度和安装方式自由设置。
50.如图1～图3所示，压电俘能装置4可以双端固定如4a，也可以单端固定如4b和4c，其中，4a、4b对应的剖面图如图2～图3所示；当压电俘能装置4单端固定时可以改变长度和宽度如4b、4c所示。
51.所述压电俘能装置4包括用于固定所述压电俘能装置4且振动产生能量的金属片41，以及至少一个附着在所述金属片41上的压电片42；其中，压电片42由压电材料制成设置在所述金属片41的上表面或下表面，压电片42边界不超出所述金属片41边界。
52.压电俘能装置4通过引线引出用于输出电能的正极44和负极43，并接至为所述监控设备供电的储能装置；其中，负极44落在金属片41的横板412上，正极43落在压电片42上。
53.对于双端固定情况下的压电俘能装置4如图2(b)所示，所述金属片41包括用于附着所述压电片42的横板411和用于固定所述金属片41的第一竖板412；双端固定情况下，采用两个第一竖板412分别与所述横板411的两端固定连；所述第一竖板412上开有用于套设在所述螺柱31上以配合固定的第一螺孔4121。单端固定下装置下的压电俘能装置4如图3(b)所示，该情况下，金属片41只包括一个第一竖版412。
54.本实施例中的4a、4b、4c安装方式，均采用弹簧钢板2和压电俘能装置4的单边套设在所述固定装置3上的不同螺柱31上进行固定，此处两者也可单边套设在同一个螺柱31上，具体表现形式不作赘述，可参见实施例2。
55.在磁浮列车通过时受到列车风压作用产生振动，振动迫使金属片41振动带动压电片42变形，从而产生电荷，在引出的正极和负极之间产生电压，将引出的正极和负极接至储能装置(电池)，从而为监控系统中的低功率传感器或数据采集模块供能。
56.实施例2
57.如图4～7所示为本实施例给出的磁浮列车风能回收降噪装置结构示意图，该装置设置轨道梁梁体11与轨道梁功能件12的缝隙1之间。
58.具体的，压电俘能装置4在缝隙1双端固定4d和两种单端固定4e、4f的详细剖面示意图，如图5～7所示。其中，两种单端固定4e、4f分别为单端固定在轨道梁功能件12上、单端固定在轨道梁梁体11上。
59.本实施例中的4d、4e、4f安装方式，均采用弹簧钢板2和压电俘能装置4的单边套设在同一个螺柱31进行固定，此处，两者也可单边套设上在所述固定装置3上的不同螺柱31上，具体表现形式不作赘述，可参见实施例1。
60.本实施例中弹簧钢板2的宽度与功能件缝隙长度k2相近，起到封缝降噪作用。
61.本实施例的其它设置与实施例1相同。
62.实施例3
63.如图8～9所示为本实施例给出的磁浮列车风能回收降噪装置，其中，压电俘能装置4直接附着固定在所述弹簧钢板2上，如标号4c所示；
64.所述弹簧钢板2包括用于封闭所述缝隙1的第二横板21和设置在所述第二横板21端部用于固定所述弹簧钢板2的第二竖板22；所述第二竖板22上开有用于套设在所述固定装置3中设有的螺柱31上，以配合固定的第二螺孔221；
65.所述第二横板21安装时产生压紧力将所述固定装置3压在所述缝隙1两端，安装后呈现向轨道梁梁体11的梁底或梁顶方向弯曲，且顶面为平台的弧形结构；所述第二横板21的弯曲方向不干涉所述压电俘能装置4。
66.本实施例中的其它设置与实施例1或实施例2相同。
67.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，设置在相邻两个轨道梁梁体(11)或轨道梁梁体(11)与轨道梁功能件(12)的缝隙(1)之间，所述装置包括用于封闭所述缝隙(1)以降噪的弹簧钢板(2)、安装在所述缝隙(1)两侧的固定装置(3)和若干个用于将磁浮列车风引起的振动能量转化为电能的压电俘能装置(4)；所述弹簧钢板(2)的两侧与所述固定装置(3)连接；所述压电俘能装置(4)通过所述固定装置(3)端部固定在所述缝隙之间，或直接附着固定在所述弹簧钢板(2)上；所述压电俘能装置(4)通过引出导线为磁浮轨道侧设有的监控设备供电。2.根据权利要求1所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述压电俘能装置(4)包括用于固定所述压电俘能装置(4)且振动产生能量的金属片(41)，以及至少一个附着在所述金属片(41)上的压电片(42)。3.根据权利要求2所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述压电片(42)设置在所述金属片(41)的上表面或下表面。4.根据权利要求2所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述压电俘能装置(4)通过引出导线为磁浮轨道侧设有的监控设备供电，具体为：分别从所述金属片(41)和所述压电片(42)引出负极(44)和正极(43)，接至为所述监控设备供电的储能装置。5.根据权利要求2所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述压电俘能装置(4)通过所述固定装置(3)端部固定在所述缝隙(1)之间；所述压电俘能装置(4)单端或双端固定在所述固定装置(3)上，所述压电俘能装置(4)的长度依据所述缝隙(1)的宽度和安装方式自由设置。6.根据权利要求5所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述固定装置(3)包括固定底板(34)、端部固定在所述固定底板(34)上的用于固定所述弹簧钢板(2)或压电俘能装置(4)的螺柱(31)，与所述螺柱(31)配合以固定所述弹簧钢板(2)或压电俘能装置(4)的螺母(32)，以及用于将所述固定装置(3)固定在所述缝隙两侧的轨道梁梁体(11)或轨道梁功能件(12)上的螺栓(33)；其中，用于固定所述弹簧钢板(2)的螺柱(31)对应设置在所述缝隙(1)两侧。7.根据权利要求6所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述缝隙(1)一侧的固定装置(3)上包括至少一个所述螺柱(31)；所述弹簧钢板(2)和压电俘能装置(4)的单边套设在所述固定装置(3)上的同一个螺柱(31)或不同螺柱(31)上进行固定。8.根据权利要求6所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述金属片(41)包括用于附着所述压电片(42)的横板(411)和用于固定所述金属片(41)的第一竖板(412)；所述第一竖板(412)与所述横板(411)的端部固定连接；所述第一竖板(412)上开有用于套设在所述螺柱(31)上以配合固定的第一螺孔(4121)。9.根据权利要求6所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述弹簧钢板(2)包括用于封闭所述缝隙(1)的第二横板(21)和设置在所述第二横板(21)端部用于固定所述弹簧钢板(2)的第二竖板(22)；所述第二竖板(22)上开有用于套设在所述螺柱(31)上以配合固定的第二螺孔(221)；所述第二横板(21)安装时产生压紧力将所述固定装置(3)压在所述缝隙(1)两端，安装后呈现向轨道梁梁体(11)的梁底或梁顶方向弯曲的弧形结构；所述第二横板(21)的弯曲方向不干涉所述压电俘能装置(4)。
10.根据权利要求2所述的一种磁浮列车风能回收降噪装置，其特征在于，所述压电俘能装置(4)直接附着固定在所述弹簧钢板(2)上；所述弹簧钢板(2)包括用于封闭所述缝隙(1)的第二横板(21)和设置在所述第二横板(21)端部用于固定所述弹簧钢板(2)的第二竖板(22)；所述第二竖板(22)上开有用于套设在所述固定装置(3)中设有的螺柱(31)上，以配合固定的第二螺孔(221)；所述第二横板(21)安装时产生压紧力将所述固定装置(3)压在所述缝隙(1)两端，安装后呈现向轨道梁梁体(11)的梁底或梁顶方向弯曲，且顶面为平台的弧形结构；所述第二横板(21)的弯曲方向不干涉所述压电俘能装置(4)。

技术总结

本发明涉及一种磁浮列车风能回收降噪装置，设置在相邻两个轨道梁梁体或轨道梁梁体与轨道梁功能件的缝隙之间，所述装置包括用于封闭所述缝隙以降噪的弹簧钢板、安装在所述缝隙两侧的固定装置和若干个用于将磁浮列车风引起的振动能量转化为电能的压电俘能装置；所述弹簧钢板的两侧与所述固定装置连接；所述压电俘能装置通过所述固定装置端部固定在所述缝隙之间，或直接附着固定在所述弹簧钢板上；所述压电俘能装置通过引出导线为磁浮轨道侧设有的监控设备供电。与现有技术相比，本发明综合考虑风能回收以及降噪，可直接为轨道梁侧的监测系统进行供能。监测系统进行供能。监测系统进行供能。