張弛往復式發(fā)電裝置

馬珺堯

每當看見車流、人流潮水般從眼前經(jīng)過時，我總在想，既然人們能夠利用太陽能、風能、核能、地熱、海洋能、生物能等可再生能源發(fā)電，那為什么就不能利用車流、人流的動能來發(fā)電呢？

車流、人流動能做功張弛往復式發(fā)電

利用課余時間，我構思了利用車流、人流動能的發(fā)電裝置。該裝置由壓板、壓輪、主軸、主軸輪、鋼絲繩、拉簧和永磁交流發(fā)電機、齒輪組、輔助彈簧、電路板等部件組成，是一種新型張弛往復式發(fā)電裝置。

當車、人經(jīng)過該裝置壓板時，壓板下沉并帶動其下的壓輪壓下鋼絲繩，鋼絲繩發(fā)生形變并牽動主軸齒輪組旋轉，使得發(fā)電機進行一次發(fā)電過程。當車、人完全通過壓板時，壓板在復位彈簧的作用下抬起復位，鋼絲繩伸直，儲能拉簧收縮并恢復原狀，并再次牽動傳動機構旋轉，帶動發(fā)電機轉子旋轉，完成第二次發(fā)電過程。這樣周而復始，隨著車流、人流的不斷通過，這種張弛過程也將不斷進行，將機械能轉化為電能 （圖1）。

機械能轉換成電能發(fā)電、通行兩不誤

在高速公路進口、車庫進口、道路減速地帶等車流流量大的地方，在步行街、商場、學校、地鐵，以及機場、火車站安檢口等人流出入通道處應用這種裝置，可以有效采集運動的車流及人流產(chǎn)生的能量，并將產(chǎn)生的電流用專門的蓄電設備儲蓄起來，提供公共場所照明、標志和廣告用電、公共廣播用電等。

我設計的這個發(fā)電裝置以車流、人流的動能為來源，以道路、人流閘口等為鋪設載體，裝置進行模塊化設計制造，鋪設于道路及人行通道閘口處，不影響車輛及行人通行，作為單獨的供電單元為用戶提供廉價可靠的電能。

機械能轉電能高速路實測見效果

這個發(fā)電裝置壓板可承受多次壓踩，將間歇性的車流、人流的機械能，轉換成電能輸出。前期的實驗測試表明，由8個壓板組成的復合發(fā)電裝置，在平均質(zhì)量為60 kg的人流每秒一次的連續(xù)踩壓下，組合發(fā)電裝置最大輸出電流為350 mA，輸出電壓可達21 V。

以大連市后鹽沈大高速收費口路口間隔鋪設張弛往復式發(fā)電裝置為例，減速路段，每間隔10 m鋪設一個由8個壓板并聯(lián)組成的發(fā)電裝置，占據(jù)一個車道。500 m長度，使用50個發(fā)電裝置。根據(jù)我們實驗測試，每個發(fā)電裝置在汽車壓下壓板時產(chǎn)生的輸出電流和電壓約為200 mA，20 V，則汽車在1 s時間內(nèi)，壓下壓板做功4 J，單車產(chǎn)生的總功為200 J。

根據(jù)計算，大連市后鹽沈大高速收費口每個收費通道平均每天通過車輛約為8 000輛，使用50個發(fā)電裝置的一個收費通道，平均每天可發(fā)電0.5 kW/h，一年可發(fā)電182.5 kW/h，沈大高速收費站共計8個收費口，一年共計可發(fā)電1 460 kW/h。

若本發(fā)電裝置能夠在全國各大中城市高速收費口、各人流集散的場所廣泛使用，必將帶來良好的社會效益和巨大的經(jīng)濟回報。

（該項目榮獲2012年第二十七屆遼寧省青少年科技創(chuàng)新大賽高中組一等獎。作者：大連市第八中學學生；指導教師：于春杰、孫雨安）