本发明属于照明设备， 尤其是涉及一种利用自然能源发电的路灯。

背景技术

为了节约能源， 保护环境， 目前已经出现了利用太阳能和风能提供电力的 路 灯。 这两种自然能源的路灯， 特别适用于铁路沿线的照明。 因为长距离的铁道 说

线的照明要消耗相当大的电力资源。 然而， 这两种能源都是不稳定的。 比如， 连续的阴雨天， 太阳能路灯的供电就成了问题。 连续的无风或微风天气， 风能 书

路灯就会停止工作。 研究一种利用稳定的自然能源供电的铁路沿线 的路灯， 成 为一个重要课题。

现有的太阳能和风能路灯的另一个缺点是需配 置化学电池， 而化学电池要 定期维护， 且使用寿命有限， 废弃电池也会对环境造成污染， 这种状态也有待 改进。

另一值得注意的现象是： 高速铁路的两旁， 通常建有护栏， 用来防止路人盲 目接近轨道而被瞬间即至的列车所伤害。 因为列车快速通过时所产生的高速气 流， 会对铁路两旁的人或物产生抽吸效应， 如果人或物过分接近高速行驶的列 车， 就会被这种抽吸力吸向列车。 这个现象可以根据伯努利原理解释， 流速越 快， 压强越低， 因此靠近列车的人或物会被从高压区推向 （吸向）低压区。 普 通列车的车速也会产生这样的抽吸效应， 只不过抽吸力相比列车要小一些， 比 如， 在客运列车进站台时， ^良客必须站在警示线以外， 以免被进站台的列车吸 引过去。

发明内容

本发明的目的是针对上述自然能源发电的路灯 的不足之处， 提出一种具有稳 定的自然能源供电装置的路灯， 该路灯无须使用化学电池。 所述的自然能源是 列车运动时的高速气流形成的抽吸力所产生的 ； 这种自然能源且是稳定的， 因 为每日运行的列车班次数量是相当稳定的。

本发明主要思路是： 铁路沿线两旁的路灯增设了以抽吸力为动力的 摆动装 置和飞轮发电装置， 当列车通过时， 摆动装置得到抽吸力而摆动， 摆动力使飞 轮发电装置储能并同时发电， 发出的电储存在一个飞轮电池中， 到了夜间， 控 制电路发讯， 飞轮电池供电于路灯发光件照明。

本发明具体的技术方案是这样实现的： 该路灯包括：

摆动装置， 其包括抽吸板、 摇摆筒、 圓筒、 第一管道、 液压马达、 第二管 道、 储液罐、 第三管道； 所述抽吸板的下部与摇摆筒固连， 摇摆筒套在所述圓 筒上， 使抽吸板能绕圓筒的轴线摆动； 摇摆筒内设有多个齿槽， 圓筒上设有多 个齿牙， 齿槽和齿牙构成空腔； 所述圓筒的两端分别与第一管道和第三管道固 连， 第一管道和第三管道分别通过圓筒端部的出液 孔和进液孔与空腔相通， 构 成第一液路； 液压马达、 第二管道、 储液罐顺序连接， 构成第二液路； 第一液 路和第二液路连接， 构成回路； 所述构成回路的零部件中设置液体； 所述摇摆 筒下部设有平衡重块； 所述第一管道中设有第一单向阀， 第三管道中设有第二 单向阀； 其中， 液压马达通过支撑板设置在路灯立柱上部， 液压马达、 第二管 道、 储液罐、 第三管道、 圓筒从高到低顺序设置； 该摆动装置为飞轮发电装置 提供动力；

飞轮发电装置， 其通过支撑板设置在路灯立柱上部， 包括内接式棘轮、 飞 轮和发电机； 所述摆动装置中的液压马达、 内接式棘轮、 飞轮、 发电机顺序连 接； 该飞轮发电装置通过飞轮电池单元中的控制电 路为飞轮电池提供电力； 飞轮电池单元， 其包括一飞轮电池， 一控制电路； 控制电路分别与飞轮发 电装置中的发电机、 飞轮电池及路灯发光件连接； 该飞轮电池单元为路灯发光 件提供电力；

路灯组件， 其包括路灯发光件和路灯立柱， 路灯发光件装在路灯立柱上部， 并与控制电路通过导线电连接， 所述路灯发光件由飞轮电池单元发出的电能发 光照明；

使用上述装置的方法： 当列车通过抽吸板时， 列车与抽吸板间的气流加快， 压强降低， 产生抽吸效应， 使抽吸板和摇摆筒绕圓筒的轴线向列车摆动， 空腔 逐渐缩小， 空腔中的液体受压从圓筒的出液口喷出， 推开第一单向阀， 通过第 一管道， 驱动液压马达转动； 然后由液压马达带动棘轮和飞轮转动， 飞轮储存 动能， 并同时带动发电机发电； 从液压马达流出的液体通过第二管道进入储液 罐和第三管道；

发电机发出的电通过控制电路将电能变换成机 械动能储存在飞轮电池中； 当列车离开抽吸板， 抽吸力消失， 摇摆筒下部的平衡重块的重力使抽吸板 恢复到垂直位置， 以备下一次被抽吸力吸引而摆动； 空腔也恢复到初始的最大 状态， 储液罐中的液体经第三管道推开第二单向阀， 由圓筒的进液口， 进入到 空腔中； 飞轮利用储存的动能继续带动发电机发电， 直到储存的动能耗尽， 飞 轮停止转动， 发电机停止发电；

下一趟列车经过时， 由上述装置再一次发电， 并由电能变换成机械动能储 存在飞轮电池中； 如此周而复始， 飞轮电池中逐渐积累机械动能； 当控制电路 中的光敏传感器件检测到环境亮度不足时， 通过控制电路启动飞轮电池将机械 动能变换成电能供电于路灯发光件照明； 当控制电路中的光敏传感器件检测到 环境亮度充足时， 通过控制电路关闭飞轮电池的发电， 路灯发光件熄灭； 飞轮 电池继续储存机械动能；

如此周而复始， 上述装置依靠列车产生的抽吸力发电， 给铁路两旁的路灯 发光件供电照明。

本发明的特点和有益效果是：

一、 利用列车行驶时所产生的抽吸力发电， 提供铁路路灯照明的稳定和环 保的电力。 避免了现有的风能和太阳能路灯电力不稳定的 缺点。 也节约 了公共电网的电力资源。

二、 利用飞轮电池储存发电的能量， 代替化学电池储存电力， 避免了化学 电池的环境污染， 也避免了化学电池寿命短， 须经常维护的缺点。 附图说明

图 1是本发明摆动装置的示意图。

图 2是图 1的运动状态示意图。

图 3是图 2中的 A部放大图。

图 4是本发明的抽吸板、 摇摆筒和圓筒组合的立体示意图。

图 5是图 4的分解图。

图 6是本发明构成回路的零部件的俯视示意图。

图 7是本发明构成回路的零部件和路灯结合的正� �示意图。

图 8是液压马达、 内接式棘轮、 飞轮和发电机连接的示意图。

图 9是图 8中的 B— B剖视图。

图 10是飞轮电池的示意图。 图 11是本发明中的控制电路连接框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一 步说明：

参阅图 1至图 7,本发明主要是在铁路沿线两旁的路灯增设了� ��抽吸力为动 力的摆动装置和飞轮发电装置， 当列车通过时， 摆动装置得到抽吸力而摆动， 摆动力使飞轮发电装置储能并同时发电， 发出的电储存在一个飞轮电池中， 到 了夜间， 控制电路发讯， 飞轮电池供电于路灯发光件照明。

摆动装置，其作用是为飞轮发电装置提供动力 ； 其包括抽吸板 1、摇摆筒 2、 圓筒 3、 第一管道 41、 液压马达 5、 第二管道 42、 储液罐 7、 第三管道 43; 为了使抽吸板 1摆动而获得动能， 抽吸板 1 下部固连摇摆筒 2, 该摇摆筒 2套在圓筒 3上， 与圓筒 3同心， 可绕圓筒 3的轴线摆动（见图 3 )。 参见图 6, 圓筒 3的两端分别与第一管道 41和第三管道 43固连。所述管道则与地面固连。

摇摆筒 2内设有多个齿槽 21 , 圓筒 3上设有多个齿牙 31 , 齿槽和齿牙构 成空腔 9 (见图 3 )。 其中， 由于摇摆筒 2相对于固定圓筒 3是活动的， 所以摇 摆筒 2与圓筒 3的连接， 要采用液压专业中的动密封连接， 以防液体从连接处 泄出。 这是液压方面的技术人员所熟悉的知识， 在这里不再累述。

参见图 6,第一管道 41和第三管道 43分别通过圓筒 3端部的出液孔 93和 进液孔 94与空腔 9相通， 构成第一液路； 液压马达 5、 第二管道 42、 储液罐 7 顺序连接， 构成第二液路； 第一液路和第二液路连接， 构成回路； 所述构成回 路的零部件中设置液体；

当空腔 9内存在液体时， 随着抽吸板 1绕圓筒 3的轴线向列车摆动 （如图 2的虚线位置）， 空腔 9逐渐缩小， 里面的液体会从圓筒 3的出液口 93被强力 排出， 推开第一单向阀 82, 进入第一管道 41 (因为第三管道 43中有第二单向 阀 81的存在， 液体不会排入第三管道 43 )。 当空腔 9缩小到最小时（见图 3中 的虚线位置）， 抽吸板 1摆动停止， 否则会倒向列车， 与列车相撞。 该排出的液 体推开第一单向阀 82通过第一管道 41 ,压入液压马达 5, 就会驱动液压马达转 动。 然后由液压马达带动发电机 6转动发电。 从液压马达 5流出的液体经过第 二管道 42, 流入储液罐 7和第三管道 43中。 但如果是高速列车通过， 经过抽 吸板的持续时间 4艮短， 导致液压马达的转动时间 ^艮短， 难以有效地在飞轮电池 内储存机械动能， 所以先将液压马达的一部份转动能量先储存一 个飞轮中， 然 后当液压马达停止转动后， 由飞轮释放能量继续带动发电机发电。 这就是以下 所述的飞轮发电装置。

飞轮发电装置： 其通过支撑板 67设置在路灯立柱 71上部（参见图 7和图 8 ),设置在高处的原因主要与摆动装置中的储液� �� 7的高度有关。 因为储液罐 7 内的液体必须要有一定的高度， 才会产生能推开第二单向阀 81的液压。 为了减 少能量消耗， 摆动装置中的液压马达 5、 第二管道 42、 储液罐 7、 第三管道 43、 圓筒 3从高到低顺序排列； 其中， 液压马达 5也通过支撑板 67设置在路灯立柱 71上部。

该飞轮发电装置包括内接式棘轮 69、 飞轮 68和发电机 6; 所述摆动装置 中的液压马达 5、 内接式棘轮 69、 飞轮 68和发电机 6顺序连接； 内接式棘轮 69的作用是当飞轮 68被推动后， 飞轮 68依靠其较大的转动惯性持续转动， 而 停止后的液压马达 5不再跟随飞轮 68转动， 以免消耗飞轮 68的机械动能。

发电机 6依靠飞轮 68的储存的机械动能在一段时间内持续发电。� ��飞轮发 电装置类似于飞轮电池， 不同的是飞轮电池是充电储能的， 其外部是一个真空 盒， 发电的持续时间较长。 而所述飞轮发电装置是由机械驱动储能， 不能在真 空盒内运行， 其在运行过程中， 因为风耗、 摩擦等原因， 转动的持续时间较短。

该飞轮发电装置通过飞轮电池单元中的控制电 路 510为飞轮电池 310提供 电力；

当列车离开抽吸板 1后， 抽吸力消失， 抽吸板 1依靠平衡重块 10的重力， 恢复到垂直位置， 空腔 9扩大到初始的最大状态（即图 3所示的实线状态）， 储 液罐 7中的液体经第三管道 43推开第二单向阀 81 , 由圓筒 3的进液口 94进入 空腔 9内。

在第一管道 41 中设置第一单向阀 82的作用是防止在第一管道 41 中的液 体回流到空腔 9中。

飞轮电池单元， 其包括一飞轮电池 310 (参见图 10 ), —控制电路 510 (实 物未画出）； 该飞轮电池单元为路灯发光件 72提供电力； 公知典型的飞轮电池 310参见图 10, 其由飞轮电池的飞轮 311、 轴承 312、 飞轮电池的电动 /发电机 313和真空室 314四个主要组件构成。 飞轮电池的电机和飞轮电池的飞轮都使 用磁轴承， 使其悬浮， 以减少机械摩擦， 同时将飞轮电池的飞轮和飞轮电池的 电机放置在真空容器中， 以减少空气摩擦。 这样的飞轮电池的输入输出净效率 电力电子变换器 55从外部输入电能， 驱动飞轮电池的电动机旋转， 飞轮电池的 电动机带动飞轮电池的飞轮旋转， 飞轮电池的飞轮储存机械动能。 当外部负载 需要能量时， 飞轮电池的飞轮带动飞轮电池的发电机旋转， 将机械动能转化为 电能， 再通过电力电子变换器 55变成负载所需要的各种频率、 电压等级的电能 以满足不同的需求。 电力电子变换器 55通常是应用 MOSFETT和 IGBT组成 的双向逆变器。 所述控制电路 510参见图 11 , 其包括单片机 51及钮扣电池电 源 52、 整流电路 53、 稳压电路 54、 电力电子变换器 55、 继电器 56和光敏检 测单元 57; 所述整流电路 53分别与飞轮发电装置中的发电机 6和稳压电路 54 连接， 稳压电路 54、 钮扣电池电源 52、 光敏检测单元 57分别与单片机 51 连 接， 单片机 51还分别与继电器 56、 电力电子变换器 55连接； 电力电子变换器 55与飞轮电池 310连接； 飞轮发电装置中的发电机 6发出的电，经整流电路 53 的整流， 再经稳压电路 54的稳压， 通过单片机 51 的控制， 经过电力电子变换 器 55驱动飞轮电池的电动机 313转动， 飞轮电池的电动机 313带动飞轮电池 的飞轮 311旋转， 飞轮电池的飞轮 311储存机械动能； 当单片机 51从光敏检测 单元 57中的光敏传感器的获得开灯讯号， 则单片机 51控制导通电力电子变换 器 55和飞轮电池 310发电， 单片机同时也控制导通继电器 56, 飞轮电池 310 发出的电经电力子变换器 55、 单片机 51和继电器 56供电于路灯发光件 72照 明。 当单片机 51从光敏检测单元 57中的光敏传感器的获得闭灯讯号， 则单片 机 51控制飞轮电池 310停止发电，同时也闭合继电器 56,路灯发光件 72熄灭。 如果由时间设定单元代替光敏检测单元， 也可以实现路灯的自动启闭。 光敏检 测单元或时间设定单元这类控制电路， 均是公知的电路。 上述飞轮电池 310和 控制电路 510均是所属技术领域的技术人员所熟识的， 不再详细累述。

路灯组件， 其包括路灯发光件 72和路灯立柱 71 , 路灯发光件 72装在路灯 立柱 71上部， 并与控制电路 510中的继电器 56通过导线电连接， 该路灯组件 中的路灯发光件由飞轮电池单元发出的电能发 光照明；

综上所述， 使用上述装置的方法： 当列车通过抽吸板 1 时， 列车与抽吸板 1 间的气流加快， 压强降低， 产生抽吸效应， 使抽吸板 1 和摇摆筒 2绕圓筒 3 的轴线向列车摆动， 空腔 9逐渐缩小， 空腔 9中的液体受压从圓筒 3的出液口 93喷出， 推开第一单向阀 82, 通过第一管道 41 , 驱动液压马达 5转动； 然后 由液压马达 5带动棘轮 69和飞轮 68转动，飞轮 68储存动能，并同时带动发电 机 6发电；从液压马达 5流出的液体通过第二管道 42进入储液罐 7和第三管道 43;

发电机 6发出的电通过控制电路 510将电能变换成机械动能储存在飞轮电 池 310中；

当列车离开抽吸板 1 , 抽吸效应消失， 摇摆筒 2下部的平衡重块 10的重力 使抽吸板 1 恢复到垂直位置， 以备下一次被抽吸力吸引而摆动； 空腔 9也恢复 到初始的最大状态， 储液罐 7中的液体经第三管道 43推开第二单向阀 81 , 由 圓筒 3的进液口 94, 进入到空腔 9中； 飞轮 68利用储存的动能继续带动发电 机 6发电， 直到储存的动能耗尽， 飞轮 68停止转动， 发电机 6停止发电； 下一趟列车经过时， 由上述装置再一次发电， 并由电能变换成机械动能储 存在飞轮电池 310中； 如此周而复始， 飞轮电池 310中逐渐积累机械动能； 当 控制电路 510中的光敏传感器件检测到环境亮度不足时， 通过控制电路 510启 动飞轮电池 310将机械动能变换成电能供电于路灯发光件 72照明；当控制电路 510 中的光敏传感器件检测到环境亮度充足时， 通过控制电路 510关闭飞轮电 池 310的发电， 路灯发光件 72熄灭； 飞轮电池 310继续储存机械动能；

如此周而复始， 上述装置依靠列车产生的抽吸力发电， 给铁路两旁的路灯 发光件 72供电照明。