專利名稱：軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)、軌道測(cè)試儀器及其自充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道技術(shù)，特別是軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)、軌道測(cè)試儀器及其自充電方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)鐵路軌道進(jìn)行測(cè)試監(jiān)控的軌道測(cè)試儀器通常通過(guò)一次性電池供電。不過(guò)，一旦一次性電池消耗完電能或者剩余電量不足，則必須進(jìn)行人工更換，這不僅更換不便，而且會(huì)影響鐵路、特別是封閉式高速鐵路的正常運(yùn)營(yíng)，甚至需要中斷鐵路運(yùn)營(yíng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各實(shí)施例提供軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)、軌道測(cè)試儀器及其自充電方法， 能夠以更加可靠節(jié)能的方式為軌道測(cè)試儀器供電。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，包括連接到軌道的振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)；能量轉(zhuǎn)化裝置，其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)以將所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)接收的所述軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能；儲(chǔ)能裝置，其連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置以接收和儲(chǔ)存所述電能，并將所述電能供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)進(jìn)一步包括電能調(diào)整單元，其連接在所述能量轉(zhuǎn)換裝置與所述儲(chǔ)能裝置之間，并包括以下中的至少一種交流-直流轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；橋式整流結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地包括由二極管構(gòu)成的橋式整流器；穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地包括并聯(lián)連接在所述電能調(diào)整單元的兩個(gè)輸出端上的穩(wěn)壓電容。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括棒形或非棒形的永磁體,其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)以接收來(lái)自所述軌道的振動(dòng)倉(cāng);導(dǎo)電線圈，其包圍所述永磁體而使所述永磁體能夠在所述導(dǎo)電線圈圍成的空間中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述導(dǎo)電線圈的始端和末端分別電連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置的一對(duì)輸出端。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括非磁性的防護(hù)筒，其中，所述防護(hù)筒圍繞所述導(dǎo)電線圈，所述導(dǎo)電線圈固定在所述防護(hù)筒的內(nèi)壁上；或者， 所述防護(hù)筒包括相互套置的內(nèi)筒和外筒，且所述內(nèi)筒圍繞所述導(dǎo)電線圈，所述導(dǎo)電線圈固定在所述內(nèi)筒與所述外筒之間；所述防護(hù)筒與所述軌道直接接觸、或通過(guò)中間部件剛性連接到所述軌道、或與所述軌道分尚。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括彈簧，所述永磁體通過(guò)所述彈簧連接到軌道。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括緩沖結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈外圍或者所述導(dǎo)電線圈的端開(kāi)口處以防止所述永磁體撞擊受損。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種軌道測(cè)試儀器，包括如前所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于軌道測(cè)試儀器的自充電方法，包括將軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能；和將所述電能供應(yīng)到所述軌道測(cè)試儀器。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)化包括通過(guò)所述軌道振動(dòng)使永磁體在導(dǎo)電線圈圍成的空間中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以在所述導(dǎo)電線圈中產(chǎn)生電流。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，在將軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能之后和將所述電能供應(yīng)到所述軌道測(cè)試儀器之前，進(jìn)一步包括以下步驟中的至少一種對(duì)所述電能進(jìn)行交流-直流轉(zhuǎn)換；對(duì)所述電能進(jìn)行橋式整流；對(duì)所述電能進(jìn)行穩(wěn)壓處理。通過(guò)本發(fā)明的各實(shí)施例提供的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)、軌道測(cè)試儀器及其自充電方法，能夠以更加可靠節(jié)能的方式為軌道測(cè)試儀器供電。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖進(jìn)行論述，顯然，在結(jié)合附圖進(jìn)行描述的技術(shù)方案僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖所示實(shí)施例得到其它的實(shí)施例及其附圖。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能量轉(zhuǎn)化裝置的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電能調(diào)整單元的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于軌道測(cè)試儀器的自充電方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，包括連接到軌道的振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)；能量轉(zhuǎn)化裝置，其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)以將所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)接收的所述軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能；儲(chǔ)能裝置，其連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置以接收和儲(chǔ)存所述電能，并將所述電能供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器。
這樣，連接到軌道的振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)將軌道的振動(dòng)能量傳遞到能量轉(zhuǎn)化裝置而轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，儲(chǔ)能裝置為軌道測(cè)試儀器供電。通過(guò)這樣的方式，軌道測(cè)試儀器不需要單獨(dú)的電池供電，而是能夠由儲(chǔ)能裝置持續(xù)供電，而儲(chǔ)能裝置從能量轉(zhuǎn)化裝置持續(xù)地接收由軌道振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化來(lái)的電能，由此使軌道測(cè)試儀器得到持續(xù)的電力供應(yīng)。這種電力供應(yīng)源自軌道的振動(dòng)，在鐵路的正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下，列車會(huì)不斷經(jīng)過(guò)而引起軌道振動(dòng)，從而能夠不斷將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能供應(yīng)，因而不僅能量來(lái)源持續(xù)可靠而不會(huì)發(fā)生電池耗盡無(wú)電可供的狀況，而且利用軌道振動(dòng)能量而非額外電池能量還可顯著節(jié)約能量，具有綠色環(huán)保意義。應(yīng)理解，在軌道測(cè)試應(yīng)用中，軌道測(cè)試儀器所需的供電電流是微電流，S卩，其工作電流小于I安培，例如小于I毫安或小于I微安。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)進(jìn)一步包括電能調(diào)整單元，其連接在所述能量轉(zhuǎn)換裝置與所述儲(chǔ)能裝置之間，并包括以下中的至少一種交流-直流轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；橋式整流結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地包括由二極管構(gòu)成的橋式整流器；穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地包括并聯(lián)連接在所述電能調(diào)整單元的兩個(gè)輸出端上的穩(wěn)壓電容。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)的示意圖。在圖I所示的實(shí)施例中，軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，包括連接到軌道(未示出)的振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)100 ；能量轉(zhuǎn)化裝置200，其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)100以將所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)100接收的所述軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能；儲(chǔ)能裝置500，其連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置200以接收和儲(chǔ)存所述電能，并將所述電能供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器(未示出)；電能調(diào)整單元300，其連接在所述能量轉(zhuǎn)換裝置200與所述儲(chǔ)能裝置500之間。這樣,連接到軌道(如振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)100左側(cè)的箭頭所示)的振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)100 將振動(dòng)能量傳遞到能量轉(zhuǎn)化裝置200轉(zhuǎn)化為電能，并經(jīng)過(guò)電能調(diào)整單元300的調(diào)整后傳輸?shù)絻?chǔ)能裝置500儲(chǔ)存，用以供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器(如儲(chǔ)能裝置500右側(cè)的箭頭所示)提供電能。在一個(gè)實(shí)施例中，電能調(diào)整單元中可包括交流-直流轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，以將通過(guò)能量轉(zhuǎn)化裝置轉(zhuǎn)化得到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，更便于供軌道測(cè)試儀器使用。當(dāng)然，應(yīng)理解，對(duì)于不同類型的軌道測(cè)試儀器可能會(huì)采用不同類型的電能，當(dāng)軌道測(cè)試儀器使用交流電工作時(shí)，則不必將電能轉(zhuǎn)換為直流電，而可將交流電供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器使用。在一個(gè)實(shí)施例中，交流-直流轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)置在電能調(diào)整單元中的處理流程最下游，即，僅在將電能輸出到軌道測(cè)試儀器前才進(jìn)行交流-直流轉(zhuǎn)換。在一個(gè)實(shí)施例中，電能調(diào)整單元中可包括橋式整流結(jié)構(gòu)，應(yīng)理解，這樣的橋式整流結(jié)構(gòu)可采取不同的電路結(jié)構(gòu)，例如可包括全橋結(jié)構(gòu)或半橋結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)橋式整流作用即可。優(yōu)選地，橋式整流結(jié)構(gòu)可以包括由二極管構(gòu)成的橋式整流器，例如可包括由四個(gè)二極管構(gòu)成的全橋整流器。在一個(gè)實(shí)施例中，電能調(diào)整單元中可包括穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)，以確保被供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器使用的電能具有穩(wěn)定電壓。優(yōu)選地，穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)包括并聯(lián)連接在所述電能調(diào)整單元的兩個(gè)輸出端上的穩(wěn)壓電容，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。在一個(gè)實(shí)施例中，電能調(diào)整單元中可包括橋式整流結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)。應(yīng)理解， 橋式整流結(jié)構(gòu)可設(shè)置在穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)的上游(此時(shí)，電能先進(jìn)行整流處理再進(jìn)行穩(wěn)壓處理)，也可設(shè)置在穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)的下游(此時(shí)，電能先進(jìn)行穩(wěn)壓處理再進(jìn)行整流處理)，這可根據(jù)需要適應(yīng)性設(shè)置。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述橋式整流結(jié)構(gòu)和所述交流-直流轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可集成為單一部件，從而可同時(shí)實(shí)現(xiàn)整流功能和交流-直流轉(zhuǎn)換功能。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電能調(diào)整單元的示意圖。在圖2所示的實(shí)施例中， 電能調(diào)整單元從上游到下游依次包括輸入端301 ;作為所述橋式整流結(jié)構(gòu)的由四個(gè)二極管構(gòu)成的全橋整流器310 ;所述穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)(其包括并聯(lián)連接在所述電能調(diào)整單元的兩個(gè)輸出端309上的穩(wěn)壓電容320)。這樣，電能可在電能調(diào)整單元的輸入端301與輸出端309 之間進(jìn)行電能調(diào)整操作以利于更好地最終為軌道測(cè)試儀器供電。其中，包括穩(wěn)壓電容320 的穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)對(duì)電能進(jìn)行穩(wěn)壓處理，全橋整流器310對(duì)電能進(jìn)行整流處理且優(yōu)選地還可以具有交流-直流轉(zhuǎn)換功能。應(yīng)理解，雖然在圖2所示的實(shí)施例中全橋整流器310設(shè)置在穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)的上游(此時(shí)，電能先進(jìn)行整流處理再進(jìn)行穩(wěn)壓處理)，不過(guò)，在其它實(shí)施例中， 橋式整流結(jié)構(gòu)也可根據(jù)需要而設(shè)置在穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)的下游(此時(shí)，電能先進(jìn)行穩(wěn)壓處理再進(jìn)行整流處理)。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括棒形或非棒形的永磁體，其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)以接收來(lái)自所述軌道的振動(dòng)倉(cāng);導(dǎo)電線圈，其包圍所述永磁體而使所述永磁體能夠在所述導(dǎo)電線圈圍成的空間中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述導(dǎo)電線圈的始端和末端分別電連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置的一對(duì)輸出端。這樣，通過(guò)振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)連接到軌道的永磁體由于軌道振動(dòng)而相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，由此與導(dǎo)電線圈(其例如可保持在靜止?fàn)顟B(tài))之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而在導(dǎo)電線圈中引發(fā)電流，該電流隨著永磁體在由導(dǎo)電線圈圍成的空間中往復(fù)運(yùn)動(dòng)而從能量轉(zhuǎn)化裝置的輸出端輸出，并可被供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器對(duì)其供電。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述永磁體是永磁棒并具有連接到所述軌道的傳動(dòng)端和相反的自由端。這樣，當(dāng)永磁棒由于軌道振動(dòng)而相應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其長(zhǎng)度使其在導(dǎo)電線圈的更多線匝旁邊經(jīng)過(guò)，有利于有效引發(fā)電流。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括非磁性的防護(hù)筒。在一個(gè)實(shí)施例中，所述防護(hù)筒可圍繞所述導(dǎo)電線圈，所述導(dǎo)電線圈固定在所述防護(hù)筒的內(nèi)壁上，這樣，永磁體當(dāng)隨軌道振動(dòng)而在導(dǎo)電線圈圍成的空間內(nèi)相應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與固定導(dǎo)電線圈發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)電線圈中產(chǎn)生電流。在另一實(shí)施例中，所述防護(hù)筒包括相互套置的內(nèi)筒和外筒，且所述內(nèi)筒圍繞所述導(dǎo)電線圈，所述導(dǎo)電線圈固定在所述內(nèi)筒與所述外筒之間，這樣， 永磁體當(dāng)隨軌道振動(dòng)而在導(dǎo)電線圈圍成的空間內(nèi)相應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與固定導(dǎo)電線圈發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)電線圈中產(chǎn)生電流。應(yīng)注意，一方面，所述防護(hù)筒為非磁性的，因而不會(huì)影響永磁體與導(dǎo)電線圈的相互磁電作用；另一方面，所述防護(hù)筒以適合的方式將導(dǎo)電線圈固定，以確保在導(dǎo)電線圈與永磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以形成電流；此外，防護(hù)筒將導(dǎo)電線圈包圍于其中(例如，單層防護(hù)筒以內(nèi)壁包圍導(dǎo)電線圈，雙層防護(hù)筒將導(dǎo)電線圈包圍在內(nèi)、外筒之間)，能夠?qū)?dǎo)電線圈及其包圍的永磁體起到機(jī)械保護(hù)作用以及限制作用。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述防護(hù)筒與所述軌道直接接觸、或通過(guò)中間部件剛性連接到所述軌道、或與所述軌道分離。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括彈簧，所述永磁體通過(guò)所述彈簧連接到軌道。這樣，軌道的振動(dòng)通過(guò)彈簧傳遞到永磁體，因而永磁體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)雖然源自軌道振動(dòng)，但與軌道振動(dòng)是不同步的，這樣，永磁體在導(dǎo)電線圈圍成的空間中相應(yīng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而與導(dǎo)電線圈形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此在導(dǎo)電線圈中形成電流。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電線圈(例如固定到所述防護(hù)筒的導(dǎo)電線圈)可不與軌道接觸而保持靜止，而通過(guò)彈簧連接到軌道的永磁體隨軌道振動(dòng)在導(dǎo)電線圈圍成的空間中相應(yīng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而與靜止導(dǎo)電線圈形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此在導(dǎo)電線圈中形成電流。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)電線圈(例如固定到所述防護(hù)筒的導(dǎo)電線圈)與軌道接觸或剛性連接而與軌道同步地振動(dòng)，而通過(guò)彈簧連接到軌道的永磁體隨軌道振動(dòng)而在導(dǎo)電線圈圍成的空間中相應(yīng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)且這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)與軌道振動(dòng)是不同步的(如前所述)，因此，永磁體與導(dǎo)電線圈形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此在導(dǎo)電線圈中形成電流。優(yōu)選地，防護(hù)筒與軌道接觸而與軌道同步振動(dòng)，使得固定到防護(hù)筒的導(dǎo)電線圈也隨軌道同步振動(dòng)，在這樣的實(shí)施例中，防護(hù)筒可構(gòu)成包圍能量轉(zhuǎn)化裝置中各部件的能量轉(zhuǎn)化裝置殼體的一部分或連接到能量轉(zhuǎn)化裝置殼體。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括緩沖結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈外圍或者所述導(dǎo)電線圈的端開(kāi)口處以防止所述永磁體撞擊受損。在軌道振動(dòng)劇烈的情況下，連接到軌道永磁體可能會(huì)大幅度運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)撞擊到周圍部件，也可能會(huì)脫落而撞擊到殼體上，因而設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)可避免或減少永磁體撞擊受損的可能性，以提高能量轉(zhuǎn)化裝置的工作安全性和可靠性。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能量轉(zhuǎn)化裝置的示意圖。在圖3所示的實(shí)施例中， 能量轉(zhuǎn)化裝置包括棒形的永磁體210，其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)中的彈簧101以接收來(lái)自所述軌道的振動(dòng)能量，所述永磁體210具有連接到所述軌道的傳動(dòng)端(在圖3中顯示為上端)和相反的自由端(在圖3中顯示為下端)，其中永磁體210在其傳動(dòng)端通過(guò)彈簧101 (以及固定結(jié)構(gòu)102)連接到所述軌道；導(dǎo)電線圈220，其包圍所述永磁體210而使所述永磁體210能夠在所述導(dǎo)電線圈 220圍成的空間中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述導(dǎo)電線圈220的始端和末端分別電連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置的一對(duì)輸出端209。這樣，通過(guò)彈簧101連接到軌道的永磁體210由于軌道振動(dòng)而相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，從而在圍繞其設(shè)置的導(dǎo)電線圈220中引發(fā)電流，該電流從能量轉(zhuǎn)化裝置的輸出端209輸出，并可被供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器對(duì)其供電。在圖3所示的實(shí)施例中，為了進(jìn)一步控制永磁體210與導(dǎo)電線圈220之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并保護(hù)永磁體210免于碰撞受損，可在導(dǎo)電線圈220外圍提供防護(hù)筒250，以確保通過(guò)永磁體210在導(dǎo)電線圈220中可控地相應(yīng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流。
在圖3所示的實(shí)施例中，防護(hù)筒250是圍繞導(dǎo)電線圈220的單層筒，導(dǎo)電線圈220 固定在所述防護(hù)筒250的內(nèi)壁上，這樣，通過(guò)彈簧101連接到軌道的永磁體210當(dāng)隨軌道振動(dòng)而在導(dǎo)電線圈220圍成的空間內(nèi)相應(yīng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與導(dǎo)電線圈220發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)電線圈220中產(chǎn)生電流。在圖3所示的實(shí)施例中，防護(hù)筒250以及固定于其內(nèi)的導(dǎo)電線圈220可不與軌道接觸或剛性連接，即，與軌道分離，在這種情況下，導(dǎo)電線圈220保持靜止，因而在導(dǎo)電線圈 220中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的永磁體210與導(dǎo)電線圈220發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)電線圈220中產(chǎn)生電流。較佳地，在圖3所示的實(shí)施例中，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括緩沖結(jié)構(gòu)230，其設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈220的端開(kāi)口(即，下開(kāi)口)處以防止所述永磁體210撞擊受損。在軌道振動(dòng)劇烈的情況下，連接到軌道永磁體可能會(huì)大幅度運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)撞擊到周圍部件，也可能會(huì)脫落而撞擊到殼體上，因而設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)可避免或減少永磁體撞擊受損的可能性，從而提高能量轉(zhuǎn)化裝置的工作安全性和可靠性。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種軌道測(cè)試儀器，包括如前所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)。在這種情況下，所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)安裝或集成在軌道測(cè)試儀器中而形成整體結(jié)構(gòu)。不過(guò)，在其它實(shí)施例中，所述軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)可以完全獨(dú)立于軌道測(cè)試儀器，并連接到軌道測(cè)試儀器而為其供電。在由多個(gè)所述軌道測(cè)試儀器構(gòu)成的軌道測(cè)試系統(tǒng)中，每個(gè)軌道測(cè)試儀器可具有各自的如本發(fā)明各實(shí)施例中所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，即，所述軌道測(cè)試儀器與相應(yīng)的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)是一一對(duì)應(yīng)配置的。不過(guò)，在其它的實(shí)施例中，根據(jù)需要，也可采用單個(gè)的所述軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)為與其相連的多個(gè)軌道測(cè)試儀器供電。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于軌道測(cè)試儀器的自充電方法。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于軌道測(cè)試儀器的自充電方法的流程圖，所述方法包括將軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能(如步驟901所示);和將所述電能供應(yīng)到所述軌道測(cè)試儀器(如步驟902所示)。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)化包括通過(guò)所述軌道振動(dòng)使設(shè)置在導(dǎo)電線圈中的永磁體運(yùn)動(dòng)，以在所述導(dǎo)電線圈中產(chǎn)生電流。較佳地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，在將軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能之后和將所述電能供應(yīng)到所述軌道測(cè)試儀器之前，進(jìn)一步包括以下步驟中的至少一種對(duì)所述電能進(jìn)行交流-直流轉(zhuǎn)換；對(duì)所述電能進(jìn)行橋式整流；對(duì)所述電能進(jìn)行穩(wěn)壓處理。通過(guò)本發(fā)明的各實(shí)施例提供的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)、軌道測(cè)試儀器及其自充電方法，能夠以更加可靠節(jié)能的方式為軌道測(cè)試儀器供電。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，以軌道振動(dòng)能量為能量來(lái)源，并可通過(guò)能量轉(zhuǎn)化裝置將振動(dòng)能量(機(jī)械能)轉(zhuǎn)化為電能，并利用儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存電能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道測(cè)試儀器的供電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的各實(shí)施例還具有以下至少一種優(yōu)點(diǎn)
1、軌道測(cè)試儀器不需要更換電池，提高了軌道測(cè)試儀器的使用效率。2、通過(guò)能量轉(zhuǎn)化裝置充分利用軌道振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能對(duì)軌道測(cè)試儀器供電，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。3、減少一次性電池的使用，保護(hù)環(huán)境。本發(fā)明提供的各種實(shí)施例可根據(jù)需要以任意方式相互組合，通過(guò)這種組合得到的技術(shù)方案，也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。顯然，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型。這樣，如果對(duì)本發(fā)明的這些改的和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同方案的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也將包含這些改動(dòng)和變型。
權(quán)利要求
1.一種軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，其特征在于，包括連接到軌道的振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)；能量轉(zhuǎn)化裝置，其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)以將所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)接收的來(lái)自所述軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能；儲(chǔ)能裝置，其連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置以接收和儲(chǔ)存所述電能，并將所述電能供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括電能調(diào)整單元，其連接在所述能量轉(zhuǎn)換裝置與所述儲(chǔ)能裝置之間，并包括以下中的至少一種交流-直流轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；橋式整流結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地包括由二極管構(gòu)成的橋式整流器；穩(wěn)壓處理結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地包括并聯(lián)連接在所述電能調(diào)整單元的兩個(gè)輸出端上的穩(wěn)壓電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括棒形或非棒形的永磁體，其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)以接收來(lái)自所述軌道的振動(dòng)能導(dǎo)電線圈，其包圍所述永磁體而使所述永磁體能夠在所述導(dǎo)電線圈圍成的空間中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述導(dǎo)電線圈的始端和末端分別電連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置的一對(duì)輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括非磁性的防護(hù)筒，其中，所述防護(hù)筒圍繞所述導(dǎo)電線圈，所述導(dǎo)電線圈固定在所述防護(hù)筒的內(nèi)壁上；或者，所述防護(hù)筒包括相互套置的內(nèi)筒和外筒，且所述內(nèi)筒圍繞所述導(dǎo)電線圈，所述導(dǎo)電線圈固定在所述內(nèi)筒與所述外筒之間；所述防護(hù)筒與所述軌道直接接觸、或通過(guò)中間部件剛性連接到所述軌道、或與所述軌道分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括彈簧，所述永磁體通過(guò)所述彈簧連接到軌道。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括緩沖結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈外圍或者所述導(dǎo)電線圈的端開(kāi)口處以防止所述永磁體撞擊受損。
7.—種軌道測(cè)試儀器，其特征在于，包括如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)。
8.一種用于軌道測(cè)試儀器的自充電方法，其特征在于，包括將軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能；和將所述電能供應(yīng)到所述軌道測(cè)試儀器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自充電方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化包括通過(guò)所述軌道振動(dòng)使永磁體在導(dǎo)電線圈圍成的空間中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以在所述導(dǎo)電線圈中產(chǎn)生電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的自充電方法，其特征在于，在將軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能之后和將所述電能供應(yīng)到所述軌道測(cè)試儀器之前，進(jìn)一步包括以下步驟中的至少一種對(duì)所述電能進(jìn)行交流-直流轉(zhuǎn)換；對(duì)所述電能進(jìn)行橋式整流；對(duì)所述電能進(jìn)行穩(wěn)壓處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及軌道技術(shù)，特別是軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)、軌道測(cè)試儀器及其自充電方法，能夠以更加可靠節(jié)能的方式為軌道測(cè)試儀器供電。所述軌道測(cè)試用自充電系統(tǒng)包括連接到軌道的振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)；能量轉(zhuǎn)化裝置，其連接到所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)以將所述振動(dòng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)接收的所述軌道的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能；儲(chǔ)能裝置，其連接到所述能量轉(zhuǎn)化裝置以接收和儲(chǔ)存所述電能，并將所述電能供應(yīng)到軌道測(cè)試儀器。
文檔編號(hào)H02K35/02GK102611185SQ201210075430
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者徐井芒, 王平, 肖杰靈, 胡弼丞, 陳嶸 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)