Технические электрогенерирующие средства инженерного обустройства дорог: систематика и конструктивные особенности

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. В настоящее время Правительством Российской Федерации уделяется большое внимание безопасной эксплуатации автомобильных дорог, о чем свидетельствует национальный проект «Безопасные качественные дороги». Одним из средств, обеспечивающих безопасность пешеходов в городской среде, являются дорожные искусственные неровности, которые служат для принуждения водителей транспортных средств к снижению скорости.

С другой стороны, ученые всего мира работают над созданием альтернативных источников электрической энергии. Указанные обстоятельства привели к появлению такого класса устройств, как технические электрогенерирующие средства.

Несмотря на то, что технические электрогенерирующие средства представлены большим количеством разработок как отечественных ученых, так и зарубежных, в современной научной литературе отсутствует систематическое представление о данном классе устройств.

Целью данной статьи является обобщение знаний о технических электрогенерирующих средствах и разработка их классификации.

Материалы и методы. Данный класс устройств позволяет аккумулировать и преобразовывать энергию движущегося автомобиля в электрическую энергию. Принцип действия технических электрогенерирующих средств основан на том, что в момент наезда транспортного средства на искусственную дорожную неровность последняя получает импульс энергии, который можно преобразовать в электрическую энергию и использовать для электроснабжения объектов дорожной инфраструктуры (освещение пешеходных переходов, подсветка дорожных знаков, электроснабжение светофоров).

Результаты. Основным классификационным признаком данных устройств является тип устройства, преобразующего энергию движущегося автомобиля в электрическую: пьезоэлектрическое, гидравлическое, электромеханическое. В свою очередь технические электрогенерирующие устройства с электромеханическим преобразователем энергии классифицируются по ряду признаков: количеству двигателей, типу механизма передаточного устройства, конструкции нажимной платформы, виду используемого генератора.

Выводы. Подготовленная классификация позволяет систематизировать достижения отечественных и зарубежных ученых в разработке такого класса устройств, как технические электрогенерирующие средства.

Об авторах

Юрий Михайлович Ляшенко

Шахтинский автодорожный институт им. М.И. Платова

Email: lumdtn@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6553-0163
SPIN-код: 7361-3127

д-р техн. наук, профессор кафедры «Транспортная безопасность и управление дорожной инфраструктурой»

Россия, 346500, Ростовская обл., Шахты, пл. Ленина, 1

Алексей Васильевич Прудий

Шахтинский автодорожный институт им. М.И. Платова

Автор, ответственный за переписку.
Email: prudiy@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0236-8821
SPIN-код: 5223-3876

старший преподаватель кафедры «Транспортная безопасность и управление дорожной инфраструктурой»

Россия, 346500, Ростовская обл., Шахты, пл. Ленина, 1

Список литературы

  1. ГОСТ Р 52605-2006. Технические средства организации дорожного движения. Искусственные неровности. Общие технические требования. Правила применения. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200048469 Дата обращения: 13.06.2022.
  2. ГОСТ 32964-2014. Дороги автомобильные общего пользования. Искусственные неровности.сборные. Технические требования. Методы контроля. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200123906 Дата обращения: 13.06.2022.
  3. ГОСТ Р 52765—2007. Дороги автомобильные общего пользования. Элементы обустройства. Классификация. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200057499 Дата обращения: 13.06.2022.
  4. ГОСТ Р 52766-2007. Дороги автомобильные общего пользования. Элементы обустройства. Общие требования. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200057674 Дата обращения: 13.06.2022.
  5. Патент РБ на изобретение № U 6891/ 30.12.2010. Говоровский В.И., Бирич В.В. Дорожная энергетическая установка. Режим доступа: https://bypatents.com/2-u6891-dorozhnaya-energeticheskaya-ustanovka.html Дата обращения: 13.06.2022.
  6. Патент РФ на изобретение № 2359152 C1/ 26.09.2009. Абачараев И.М., Абачараев М.М., Кушиев С.Ч. Энергетическая установка. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37551312 Дата обращения: 13.06.2022.
  7. Патент РУз на изобретение № FAP 00896/ 30.04.2012. Бюл. № 4. Аннакулова Г.К., Радкевич М.В. Устройство для выработки электрического тока.
  8. Патент РФ на изобретение № 32936 U1/ 27.09.2003. Гайнанов Л.Х. Устройство, преобразующее энергию удара в электрическую энергию, используя движение транспортных средств. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=38349850 Дата обращения: 13.06.2022.
  9. Патент РФ на изобретение № 2343311 C1/ 10.01.2009. Багерман А.З., Багерман М.Р., Багерман Е.А. Устройство для использования попутной энергии транспорта. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37542225 Дата обращения: 13.06.2022.
  10. Патент РФ на изобретение № 2278992 C1/ 27.06.2006. Мартьянов А.В. Установка для преобразования давления движущегося транспорта в электроэнергию (варианты) и устройство дорожного покрытия для такой установки. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37976855 Дата обращения: 13.06.2022.
  11. Matthews J.O.I., Bish D., Du X., et al, inventors. Systems and methods for generating, storing and transmitting electricity from vehicular traffic. United States patent US 20200217306A1. 2020 Aug 7. Available from: https://patents.google.com/patent/US20200217306A1/en?q=energy+harvesting+speed+bump&oq=energy+harvesting+speed+bump
  12. Azam A., Ahmed A., Hayat N., et al. Design, fabrication, modelling and analyses of a movable speed bump-based mechanical energy harvester (MEH) for application on road // Energy. 2021. Vol. 214. doi: 10.1016/j.energy.2020.118894
  13. Gholikhani M., Beheshti Shirazi S.Y., Mabrouk G.M., Dessouky S. Dual electromagnetic energy harvesting technology for sustainable transportation systems // Energy Conversion and Management. 2021. Vol. 230. doi: 10.1016/j.enconman.2020.113804
  14. Prakhar Todaria. Design, Modelling, and Test of an Electromagnetic Speed Bump Energy Harvester [Internet]. Available from: https://www.semanticscholar.org/paper/Design%2C-Modelling%2C-and-Test-of-an-Electromagnetic-Todaria/4e247e048f4cc937409b9a6ee48872242c58c64a Accessed: 13 Jun, 2022.
  15. Патент РФ на изобретение № 205403 U1/ 13.07.2021. Ляшенко Ю.М., Прудий А.В., Колесник М.Н. Дорожная энергетическая установка. Режим доступа: https://fips.ru/publication-web/publications/document?type=doc&tab=IZPM&id=FA72BBF4-5E16-4F10-8538-216D468EFE82 Дата обращения: 13.06.2022.
  16. Патент РФ на изобретение № 2160849 C1/ 20.12.2000. Сваренко В.В., Богушевский С.Л., Трейбич С.А. Преобразователь энергии. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37859073 Дата обращения: 13.06.2022.
  17. Патент РФ на изобретение № 2359152 C1/ 26.09.2009. Абачараев И.М., Абачараев М.М., Кушиев С.Ч. Энергетическая установка. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37551312 Дата обращения: 13.06.2022.
  18. Патент РУз на изобретение № FAP 00896/ 30.04.2012. Бюл. № 4. Аннакулова Г.К., Радкевич М.В. Устройство для выработки электрического тока.
  19. Sun M., Wang W., Zheng P., et al. A novel road energy harvesting system based on a spatial double V-shaped mechanism for near-zero-energy toll stations on expressways // Sensors and Actuators A: Physical. 2021. Vol. 323. doi: 10.1016/j.sna.2021.112648
  20. Jang Dae-soo, inventor. Electric generating device using speed bump. South Korea patent KR 101062620B1. 2011 Sep 7. Available from: https://patents.google.com/patent/KR101062620B1/en?oq=KR101062620B1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Классификация ТСИОД в виде местного искусственного возвышения на проезжей части автомобильной дороги.

Скачать (75KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дорожная электрогенерирующая неровность: 1 – корпус; 2 – платформы; 3 – поперечные оси; 4 – шарнир.

Скачать (187KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Дорожная энергетическая установка: 1 – проезжая часть, выполненная из гибкого материала; 2 – оси; 3 – подпор; 4 – подвал; 5 – ролик; 6 – ребра жесткости; 7 – кронштейн; 8 – шток; 9 – упругий элемент; 10 – реверсивный преобразователь; 11 – электрический генератор; 12 – аккумуляторная батарея; 13 – упоры-ограничители; 14 – демпферы; 15 – дорожное полотно; 16 – натягивающее устройство; 17 – подпятник.

Скачать (84KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дорожная энергетическая установка: a – конструктивная схема; b – аксонометрия гребенки; 1 – головка в форме гребенки; 2 – подпружиненный винт; 3 – гайка; 4 – обгонная муфта; 5 – маховик; 6 – пружина; 7 – основание; 8 – электрический генератор; 9 – прорези для гребенки.

Скачать (270KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Пьезоэлектрическое устройство преобразования энергии движущегося автомобиля в электрическую энергию: 1 – колесо; 2 – корпус устройства; 3 – ударный мост; 4 – ударно-возвратный механизм; 5 – верхняя упорная планка, 6 – нижняя упорная планка; 7 – пьезоэлемент.

Скачать (125KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Гидравлическое устройство преобразования энергии движущегося автомобиля в электрическую энергию: 1 – эластичная труба; 2 – эластичный слой дорожного покрытия; 3 – запасная емкость; 4 – емкости аккумуляторов давления рабочей жидкости; 5 – запорно-регулирующие органы; 6 – блок управления; 7 – преобразователи потенциальной энергии рабочей жидкости; 8 – трубопроводы.

Скачать (57KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Электромеханическое устройство преобразования энергии движущегося автомобиля в электрическую энергию.

Скачать (95KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Конструкция электропривода технических электрогенерирующих средств: a) однодвигательный; b) многодвигательный.

Скачать (173KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Механическое передаточное устройство технического электрогенерирующего средства: a) в виде зубчатой передачи; b) в виде кинематической пары «коромысло – шатун»; 1 – нажимная платформа; 2 – подпружиненный шток; 3 – пружина; 4 – коромысло; 5 – шатун; 6 – приводной вал; 7 – обгонная муфта; 8 – маховик; 9 – электрический генератор.

Скачать (251KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Нажимная платформа технического электрогенерирующего средства: a) − сборная; b) – цельная; 1 – вал потребителя энергии; 2 – подвижные платформы; 3 – шарнирное соединение; 4 – опорные стороны платформы; 5 – проезжая часть; 6 – кронштейн; 7 – передаточный блок; 8 – груз; 9 – трос; 10 – толкатель; 11 – шатун; 12 – зубчатый сектор; 13 – храповой механизм с ведущей шестерней; 14 – ведомая шестерня; 15- ведущая шестерня вала потребителя; 16 – ведомая шестерня вала потребителя; 17 – железобетонные опоры.

Скачать (190KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Классификация технических электрогенерирующих средств.

Скачать (150KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».