公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包含若干拉環(huán)發(fā)電裝置和蓄電池,拉環(huán)發(fā)電裝置包含殼體、立軸、轉(zhuǎn)動裝置、飛輪和直流發(fā)電機(jī),殼體固定在公交拉環(huán)旁,立軸固定在所述殼體的內(nèi)壁上,轉(zhuǎn)動裝置包含轉(zhuǎn)動外殼和渦卷彈簧，其中，渦卷彈簧內(nèi)側(cè)的一端固定在立軸上、另外一端固定在轉(zhuǎn)動外殼上，轉(zhuǎn)動外殼能夠繞立軸旋轉(zhuǎn),拉繩的一端固定在轉(zhuǎn)動外殼上、另一端固定在公交拉環(huán)上,飛輪的外輪與轉(zhuǎn)動外殼固定連接、內(nèi)輪與直流發(fā)電機(jī)的輸入軸固定連接,直流發(fā)電機(jī)的輸出端與蓄電池連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，且價格低廉，節(jié)能環(huán)保，能夠節(jié)約汽車發(fā)動機(jī)燃油，性價比高。
【專利說明】公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及節(jié)能領(lǐng)域，尤其涉及一種公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有對公交車手拉環(huán)進(jìn)行改造的專利有CN203727227U，主要目的在于對公共交通工具空間的合理優(yōu)化，其技術(shù)就是在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化，效果是可以使一個拉環(huán)同時被兩個人使用，其缺點是僅僅優(yōu)化了空間問題，并未收集拉環(huán)上的大量的震動能量加以利用。
[0003]而目前在公交車上設(shè)計能源機(jī)構(gòu)并提供人性化電力服務(wù)(例如充電、照明)的專利有CN203747449U，其主要目的利用太陽能收集裝置轉(zhuǎn)化為電能為乘客手機(jī)充電，其技術(shù)利用了太陽能發(fā)電原理，效果是能夠解決公交車上應(yīng)急用電問題，其缺點是太陽能發(fā)電裝置成本高，而且車體晃動有可能減少裝置壽命，并未充分利用公交車本身的特點。
[0004]我國公交車、地鐵等公共交通工具數(shù)量及客運(yùn)量將持續(xù)迅速增長。由于車輛啟停、轉(zhuǎn)彎，乘客在這些公共交通工具上時，將使用手拉環(huán)約500萬次/天，從總量上看這部分微小間歇性做功能量將十分可觀。但是現(xiàn)有的拉環(huán)并沒有充分利用這些能量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的缺陷，提供一種公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包含若干拉環(huán)發(fā)電裝置和蓄電池；
所述拉環(huán)發(fā)電裝置包含殼體、立軸、轉(zhuǎn)動裝置、飛輪和直流發(fā)電機(jī)；
所述殼體固定在公交拉環(huán)旁；
所述立軸固定在所述殼體的內(nèi)壁上；
所述轉(zhuǎn)動裝置包含轉(zhuǎn)動外殼和渦卷彈簧，其中，渦卷彈簧內(nèi)側(cè)的一端固定在立軸上、另外一端固定在轉(zhuǎn)動外殼上，所述轉(zhuǎn)動外殼能夠繞立軸旋轉(zhuǎn)；
所述拉繩的一端固定在轉(zhuǎn)動外殼上、另一端固定在公交拉環(huán)上；
所述飛輪的外輪與所述轉(zhuǎn)動外殼固定連接、內(nèi)輪與所述直流發(fā)電機(jī)的輸入軸固定連接；
所述直流發(fā)電機(jī)的輸出端與所述蓄電池連接。
[0007]作為本發(fā)明公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述直流發(fā)電機(jī)采用RS-555型直流發(fā)電機(jī)。
[0008]作為本發(fā)明公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述直流發(fā)電機(jī)上設(shè)有齒輪減速器。
[0009]作為本發(fā)明公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述齒輪減速器的減速比為
100:1ο
[0010]作為本發(fā)明公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述蓄電池采用6V4.5AH/20HR鉛蓄電池。
[0011]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
本發(fā)明中拉環(huán)的制作成本為50元/個，蓄電池為14元/個，由于拉環(huán)裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡易，主要在電路鋪設(shè)會產(chǎn)生成本，預(yù)計平均到每個裝置為6元/個，而由于裝置壽命與原手拉環(huán)更換周期相近，所以忽略其使用成本，如果按南京市6000輛公交車計算得該裝置在南京公交系統(tǒng)普及的成本為6.804*106元。
[0012]而該裝置的普及可以減少燃油消耗，還可以將電能用于公交LED廣告牌。在壽命期內(nèi)，該裝置共能產(chǎn)生14.24*740*365*5=19231120Kffh，而汽車的電主要靠發(fā)動機(jī)燃燒汽油來供電，而通過燃燒汽油提供一度電的成本為2.47元/KW*h，所以這種方式的一年的發(fā)電成本為2.47*3846224=9500173.28元~ 9.5*106元，五年內(nèi)的發(fā)電收益為
2.47*19231120=47500866.4元~4.75*107 元，一個壽命周期內(nèi)的凈效益為 4.142*107 元，。另外據(jù)公交收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，一輛車一天電子廣告費(fèi)為2元。經(jīng)過計算預(yù)計6個月即可回收成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是公交車?yán)h(huán)發(fā)電系統(tǒng)的整體圖；
圖2是拉環(huán)發(fā)電裝置靜止?fàn)顟B(tài)時的示意圖；
圖3是拉環(huán)發(fā)電裝置工作狀態(tài)時的示意圖。
[0014]圖中，1-拉環(huán)發(fā)電裝置，2-公交拉環(huán)，3-鉛蓄電池，4-公交車橫桿，5-USB接口，6-4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)射源，7-拉繩，8-渦卷彈簧，9-飛輪，10-直流發(fā)電機(jī)。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明公開了一種公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包含若干拉環(huán)發(fā)電裝置和蓄電池；
所述拉環(huán)發(fā)電裝置包含殼體、立軸、轉(zhuǎn)動裝置、飛輪和直流發(fā)電機(jī)；
所述殼體固定在公交拉環(huán)旁；
所述立軸固定在所述殼體的內(nèi)壁上；
所述轉(zhuǎn)動裝置包含轉(zhuǎn)動外殼和渦卷彈簧，其中，渦卷彈簧內(nèi)側(cè)的一端固定在立軸上、另外一端固定在轉(zhuǎn)動外殼上，所述轉(zhuǎn)動外殼能夠繞立軸旋轉(zhuǎn)；
所述拉繩的一端固定在轉(zhuǎn)動外殼上、另一端固定在公交拉環(huán)上；
所述飛輪的外輪與所述轉(zhuǎn)動外殼固定連接、內(nèi)輪與所述直流發(fā)電機(jī)的輸入軸固定連接；
所述直流發(fā)電機(jī)的輸出端與所述蓄電池連接。
[0016]所述直流發(fā)電機(jī)采用RS-555型直流發(fā)電機(jī)。
[0017]所述直流發(fā)電機(jī)上設(shè)有齒輪減速器。
[0018]所述齒輪減速器的減速比為100:1。
[0019]所述蓄電池采用6V4.5AH/20HR鉛蓄電池。
[0020]由于裝置多，導(dǎo)線多，故將導(dǎo)線埋在公交車橫桿內(nèi)部，并一直連到6V4.5AH/20HR鉛蓄電池上，蓄電池放在車頭工具箱內(nèi)部，并接入公交車電網(wǎng)中，設(shè)置多個USB接口分布在各個座位旁側(cè)，同時設(shè)置4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)射源接在蓄電池旁側(cè)，將USB接口和發(fā)射源都接入公交車電網(wǎng)中，實現(xiàn)供電。
[0021]如圖1所示，系統(tǒng)拉環(huán)發(fā)電裝置安裝在原公交拉環(huán)旁側(cè)，其產(chǎn)生的電流通過橫桿內(nèi)部的導(dǎo)線引到鉛蓄電池中并儲存，將鉛蓄電池中儲存的電能接入公交車電網(wǎng)中，USB接口安裝在作為旁側(cè)，4G網(wǎng)絡(luò)信號發(fā)射源安裝在蓄電池旁邊，并通過公交車的電網(wǎng)供電。
[0022]如圖2所示，拉環(huán)會帶動與裝置中的渦卷彈簧固定的拉繩，拉繩另一端固定在渦卷彈簧和飛輪結(jié)構(gòu)共用的殼體上，使得這個殼體沿一個方向轉(zhuǎn)動，同時由定軸帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生電能。
[0023]如圖3所示，當(dāng)乘客上車后拉下拉環(huán)，該裝置即工作一次，在公交車行駛的過程中，由于晃動，拉環(huán)會左右上下擺動，間歇性工作，當(dāng)乘客松開拉環(huán)，由于蝸卷彈簧的自動回位功能，拉環(huán)將自動上升，為下一次工作做準(zhǔn)備。
[0024]當(dāng)無人拉手拉環(huán)時，手拉環(huán)在能量傳遞裝置中蝸卷彈簧的作用下，緊貼著公交車橫桿下方，手拉環(huán)原有的尼龍布帶處于松弛狀態(tài)。
[0025]當(dāng)有人拉手拉環(huán)時，手拉環(huán)向下運(yùn)動，帶動手拉環(huán)動滑輪上的繩子，從而帶動能量傳遞裝置正向轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)出電能，儲存于蓄電池中。
[0026]裝置每被拉下一次，可以伸長40_，由于裝置中的動滑輪結(jié)構(gòu)，實際帶動動軸的長度為80mm，而內(nèi)置彈簧片最外圈直徑為30mm，根據(jù)周長公式:s=2 π r可計算得其外圈周長大約為94mm。
[0027]根據(jù)公式可轉(zhuǎn)圈數(shù)n=L/s可計算大約能使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)0.85圈，拉力停止后由于慣性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，實際旋轉(zhuǎn)圈數(shù)約為1.23圈；每個微型發(fā)電機(jī)每轉(zhuǎn)大約能產(chǎn)生12V/18W的電流，平均每次拉伸時間為1.9s ;因此每個裝置被使用一次可收集34.2J的電量。
[0028]整個裝置中，在收集模塊由于利用了蝸卷彈簧的自動回位原理，而收集的能量在蝸卷彈簧中的損失大約為30%，根據(jù)RS-555型直流發(fā)電機(jī)參數(shù)可知，其內(nèi)部齒輪的減速比為100:1，電機(jī)本身發(fā)電效率為90%，而蓄電池的蓄電損耗不超過5%。所以人做功的能量大約有60%能夠被收集并利用。
[0029]汽車平穩(wěn)行駛的時候，人對拉環(huán)的力很小，并不足以把拉環(huán)拉下，但當(dāng)車處于啟動、制動、轉(zhuǎn)彎及劇烈顛簸時，人對拉環(huán)的力會突然增大，拉環(huán)被緩慢拉下，不僅緩沖了普通拉環(huán)對乘客突然增大的沖力，而且這種伸縮過程會帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0030]通過對南京市I路、13路、16路等公交站點數(shù)為24的公交線路的多次實地考察，收集分析數(shù)據(jù)得到:平均每兩站之間每個裝置會由于起停、轉(zhuǎn)彎、顛簸、紅綠燈等原因伸縮10.3 次。
[0031]通過對以上公交車樣本各個時間段內(nèi)乘客對手拉環(huán)的使用率，并且對工作日和節(jié)假日分別作了調(diào)查，通過數(shù)據(jù)分析，直接根據(jù)每項數(shù)據(jù)乘以其百分比，相加可得平均值，最終算的一輛車每個時間段的平均手拉環(huán)使用個數(shù)為15個。
[0032]以16路公交車為例，其起點站發(fā)車時間為5:00-23:40，終點站發(fā)車時間為4:30-23:00,發(fā)車時間間隔為5min，因此16路公交車一天發(fā)車班次為448次，共經(jīng)過10752個站臺，即經(jīng)過10304個兩站之間的單元程。
[0033]所以，根據(jù)El=E0*nl*n2 —輛車在兩站之間的路程大約能產(chǎn)生4974.9J的能量，在一天內(nèi)一條公交線路能夠產(chǎn)生14.24KWh。南京市到目前為止共有740條公交線路，6000輛公交車，假設(shè)每條線路以以上公交樣本為標(biāo)準(zhǔn)，則全南京市公交車每天共經(jīng)過10304*740=7624960個單元程，在裝置使用壽命內(nèi)4807780kg的汽油，會產(chǎn)生
1.526*107kgC02的排放、968233.5kg的CO的排放，所以該裝置的普及可以在一定程度上節(jié)省了能源，同時降低汽車尾氣對環(huán)境的污染。
[0034]對該裝置做簡單受力分析可知，由于人對手拉環(huán)的力大部分被原有手拉環(huán)結(jié)構(gòu)承受，只有數(shù)值基本固定的一部分能量會被裝置收集并利用，所以該裝置的承力結(jié)構(gòu)主要是原有拉環(huán)，而拉環(huán)一般能夠承受500-800N左右的力。所以保證了裝置的安全性能和其使用年限。
[0035]以上只是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行了描述。對該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，根據(jù)以上實施方式可以很容易地聯(lián)想到其它的優(yōu)點和變形。因此，本發(fā)明并不局限于上述實施方式，其僅僅作為例子對本發(fā)明的一種形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)、示范性的說明。在不背離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)的方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換，都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包含若干拉環(huán)發(fā)電裝置和蓄電池； 所述拉環(huán)發(fā)電裝置包含殼體、立軸、轉(zhuǎn)動裝置、飛輪和直流發(fā)電機(jī)； 所述殼體固定在公交拉環(huán)旁； 所述立軸固定在所述殼體的內(nèi)壁上； 所述轉(zhuǎn)動裝置包含轉(zhuǎn)動外殼和渦卷彈簧，其中，渦卷彈簧內(nèi)側(cè)的一端固定在立軸上、另外一端固定在轉(zhuǎn)動外殼上，所述轉(zhuǎn)動外殼能夠繞立軸旋轉(zhuǎn)； 所述拉繩的一端固定在轉(zhuǎn)動外殼上、另一端固定在公交拉環(huán)上； 所述飛輪的外輪與所述轉(zhuǎn)動外殼固定連接、內(nèi)輪與所述直流發(fā)電機(jī)的輸入軸固定連接； 所述直流發(fā)電機(jī)的輸出端與所述蓄電池連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述直流發(fā)電機(jī)采用RS-555型直流發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述直流發(fā)電機(jī)上設(shè)有齒輪減速器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪減速器的減速比為 100:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公交拉環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池采用6V4.5AH/20HR 鉛蓄電池。
【文檔編號】F03G5/06GK104454405SQ201410573868
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】劉兆穎, 孫青松, 林泳辰 申請人:南京航空航天大學(xué)