[发明专利]一种轨道车辆振动微发电的无线定位装置及方法

说明书

本发明公开了一种轨道车辆振动微发电的无线定位装置，包括：机车、振动微发电模块、振动能量收集单元、振动能量存储单元、输出控制单元、定位单元和终端服务器；振动微发电模块固定设置于机车外部；所述振动能量存储单元与所述振动能量收集单元电连接；所述定位单元与所述输出控制单元电连接；本发明的无线定位装置及方法，在不接入现有供电系统的情况下，能够将机车运行过程中的振动产生的机械能通过振动发电模块转化为电能，并向定位单元进行供电，最终实现无线定位功能。由于整个装置设置在机车外部，因此对定位信号的影响因素少，同时无需在轨道旁设置基站，同时避免了针对基站的布线和供电的困难。

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种轨道车辆振动微发电的无线定位装置及方法。

背景技术

截止至2020年末，全国铁路运营里程达14.6万公里，其中高铁近3.8万公里，每天在轨道运行的车辆数以万计，车辆在轨道上行驶的过程中由于振动产生的机械能最终转换为热能或噪声在外界环境中消耗殆尽。如何将车辆与铁轨之间振动的能量收集起来，并将其转化为可以直接利用的微电能，已成为目前新能源开发和利用的研究方向。

目前最常见的方案是在车辆上布置机车定位标签，在轨旁布置定位基站，利用定位标签与基站数据交互，同时基站将数据通过无线上传至终端服务器实现定位功能。定位标签需要布置在机车内部，现场多为金属结构，对无线信号衰减影响较大。定位基站需要布置在轨旁，但铁轨两侧禁止施工，同时要避开高压接触网，不允许随意布线，供电困难。

发明内容

本发明提供一种轨道车辆振动微发电的无线定位装置及方法，以解决机车运行过程中产生的机械能最终转换为热能或噪声在外界环境中消耗殆尽，同时设置于及车上的定位标签需要布置在机车内部，由于现场多为金属结构，对无线信号衰减影响较大；且定位基站需要布置在轨旁，但铁轨两侧禁止施工，同时要避开高压接触网，不允许随意布线，供电困难的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆振动微发电的无线定位装置，包括：机车、振动微发电模块、振动能量收集单元、振动能量存储单元、输出控制单元、定位单元和终端服务器；

所述振动微发电模块固定设置于所述机车外部，以将机车运行过程中产生的机械能转换为电能；

所述振动能量收集单元与所述振动微发电模块电连接，以将所述振动微发电模块产生的电能进行收集；

所述振动能量存储单元与所述振动能量收集单元电连接，以将收集到的电信号进行存储；

所述输出控制单元与所述振动能量存储单元与电连接，以与所述振动能量存储单元进行电信号的传输，并将所述电信号转换成恒定的电压输出；

所述定位单元与所述输出控制单元电连接，以向所述定位单元提供电源；

所述定位单元与终端服务器无线通信连接，与所述终端服务器进行数据传输，将机车的位置信息传输到终端服务器。

进一步的，所述振动能量收集单元采用的是LTC3588芯片作为收集电路。

进一步的，所述振动能量存储单元采用超级电容作为储能器件。

进一步的，包括如下步骤：

S1：在机车外部设置振动微发电模块，以将机车运行过程中产生的机械能转换为电能；

S2：将所述电能通过振动能量收集单元进行收集，并将收集到的电信号传入到振动能量存储单元，以将所述电能进行存储；

S3：所述能量存储单元将电能传输至输出控制单元，以将所述能量存储单元的输出电压转换为定位单元所需电压；

S4：所述定位单元将机车的位置信息无线传输至终端服务器，以将所述机车的位置信息传送出去，以确保机车运行安全。