公路长下坡车辆制动能量回收装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及车辆制动能量回收，并且更具体地设及一种公路长下坡车辆制动能量 回收装置。
【背景技术】
[0002] 我国地域迂阔，有约60 %的国±是丘陵、山地和高原，在我国已建成通车的公路有 不少穿越运些地区。运些地区地形起伏和地势落差大，需要采用连续升坡或连续降坡的方 法克服高差，下坡时不少公路有连续长下坡路段。运些连续长下坡路段的平均坡度大于 3%，并且坡长一般超过4km。
[0003] 运输车辆在运些长下坡路段行驶过程中，其势能将转化为机械能，重力驱动车辆 加速，必须采用制动器等制动装置抵消重力作用，保障车辆W安全的速度行驶。在车辆下坡 持续制动过程中，大量的势能在车辆制动穀内转化为热量，使制动穀升溫，如果制动时间过 长、要转化的势能过大，都会引起制动穀溫度过高，导致制动失灵，造成追尾、冲出公路等车 毁人亡的重特大交通事故。
[0004] 运输车辆，特别是载重货车在连续长下坡路段行驶过程中，由于制动失灵等原因 导致的特大、重大交通事故时有发生，是重大恶性交通事故的发生率最高的路段，已引起全 社会的广泛关注。在运些交通事故中，车辆制动失效是直接原因，长时间制动容易使车辆制 动穀和轮胎的溫度迅速上升，制动穀溫度接近700摄氏度，容易引起制动失效。
[0005] 因此，需要一种在现有线路条件和车辆制动方式都不变的前提下在公路长下坡路 段避免车辆制动失效的装置。
【发明内容】
[0006] 考虑到上述问题而做出了本发明。本发明提供了一种车辆制动能量回收装置，包 括:摩擦滚轮，被放置在下坡道路的路面上的沟槽中W便与在路面上行驶的车辆车轮保持 接触；W及能量转换装置，被配置来将摩擦滚轮的转动能量转换为电能。
[0007] 根据本发明实施例，所述能量转换装置包括升速齿轮和发电机，所述升速齿轮包 括低速齿轮和高速齿轮，所述低速齿轮和所述高速齿轮彼此晒合，所述低速齿轮与所述摩 擦滚轮同轴连接，所述高速齿轮与发电机同轴连接。
[000引根据本发明实施例，所述车辆制动能量回收装置还包括:并网逆变器，其输入端连 接所述发电机的输出端，并且被配置来将所述能量转换装置产生的电能变换至预定电压幅 度预定频率的Ξ相交流电；W及升压变压器，其输入端连接并网逆变器的输出端，其输出端 连接电网，并且被配置来将所述并网逆变器产生的预定电压幅度预定频率的Ξ相交流电变 换至电网电压的幅度和频率。
[0009]根据本发明实施例，所述摩擦滚轮和能量转换装置布置在所述沟槽中，所述摩擦 滚轮布置在所述沟槽的上部，所述能量转换装置布置在所述沟槽的下部;所述并网逆变器 和升压变压器远离所述摩擦滚轮和能量转换装置布置。
[0010] 根据本发明实施例，在下坡道路的路面上布置多个沟槽，每个沟槽间隔10米，在每 个沟槽中布置一个摩擦圆滚轮和能量转换装置，并且摩擦圆滚轮的半径为0.5米。
[0011] 根据本发明实施例的车辆制动能量回收装置，通过在连续下坡路段上布置摩擦滚 轮和发电机，可W为行驶车辆提供减速摩擦力，避免行驶车辆的运行速度增加，将行驶车辆 的势能变化量部分转化为电能，不仅可W避免车辆制动时制动器的发热并且相应地可W避 免制动器发热导致的制动失灵，同时可W提高能量利用率。
【附图说明】
[0012] 通过参考附图描述根据本发明实施例，本发明实施例的各种特征和优点将更明 显，并且也更容易被理解，在附图中：
[0013] 图1是示出了车辆在下坡路段行驶时的受力分析示意图；
[0014] 图2示出了根据本发明实施例的车辆制动能量回收装置的示意性框图；
[001引图3示出了根据本发明实施例的车辆审喊能量回收装置的示意性安装图；W及
[0016] 图4示出了根据本发明实施例的车辆制动能量回收装置的另一示意性框图。
[0017] 具体实现方式
[0018] 下面将参考附图来描述根据本发明实施例的管理多个终端设备的方法、在多个终 端设备之间进行任务自动迁移的方法、W及实现所述方法的管理服务器。
[0019] 图1示出了车辆在下坡路段行驶时的受力分析示意图。
[0020] 如图1所示，一辆总重量为m的车辆在一条坡度角为α度的笔直路线上下坡行驶，其 中线路坡度可W被定义为i = tana。
[0021] 在图1中，车辆受力共有：与水平面垂直的重力mg、与行驶路面垂直的路面支撑力 fz、与行驶速度方向一致的牵引力fq、与行驶速度方向相反的摩擦力fm和风阻力fv。由于车 辆行驶速度较低，可忽略风阻力的作用，根据牛顿定律，可列出车辆的运动方程为：
[0022] mg sin(a)+f(j-fm=ma 式（1)
[0023] 其中，a为车辆的行驶加速度。
[0024] 如图1所示，车辆沿行驶速度方向的行驶距离为S，其行驶起点和终点速度分别为 VI和V2。根据功率守恒定律，在该路段上，沿行驶速度方向的合成力作的功为(mg sina+fq- f")s，其应等于车辆机械能的增量
，也即：
[002引
式（2)
[0026] 为了保证车辆制动安全，一般有:V2 ^ VI，假设车辆匀速下坡，也即：V2 = VI，另外， 认为下坡时车辆牵引力保持为0,即：fq = 〇,由式（1)可得:mg sina = fm，即车辆重力沿运动 方向的分量等于摩擦力。车辆重力在行驶过程中做的功为sXmg sina = hXmg，其等于车辆 的势能变化量。由式(2)可知，车辆重力在行驶过程中做的功也等于摩擦力所做的功：sX fm，运些能量绝大部分将被制动器吸收，转化为热量。
[0027] W-段6.6公里长下坡路段为例，其平均坡度为i = 3.56 %，则坡度角为α = tarTi (i) = 2.04度。假设一辆总重量为10吨的车辆，沿该坡道起点匀速下坡至终点，行使距离为s = 6.6公里，则制动能量为sXmgsinα = 6600X 10000X9.8Xsin(2.04)=2.302X 107焦 耳，相当于6.4度电化Wh)(l度电等于3.6X106焦耳）。
[0028] 据统计，八达岭高速公路进京方向的日均交通流量为14万辆，既有数量众多的2吨 W下的小轿车，又有大量的最大载重超过10吨的大货车(超载时有时达20吨W上），如按照 每辆车平均3吨来计算，该路段每辆车的平均制动能量为1.92度电，按日均交通流量为14万 辆计算，则每日的总制动能量为26.88万度电，每年(365天)的总制动能量为9811.2万度电， 近1亿度电，数量极为可观。目前，运些能量主要通过制动器转化为热量，白白浪费掉了，十 分可惜。更为严重的是，运些制动能量是导致重特大交通事故的主要诱因。
[0029] 针对目前公路长下坡路段车辆制动能量巨大、被白白浪费且可能会导致重大交通 故的严峻情况，发明人提出了一种公路长