张弛往复式发电装置

马珺尧

每当看见车流、人流潮水般从眼前经过时，我总在想，既然人们能够利用太阳能、风能、核能、地热、海洋能、生物能等可再生能源发电，那为什么就不能利用车流、人流的动能来发电呢？

车流、人流动能做功张弛往复式发电

利用课余时间，我构思了利用车流、人流动能的发电装置。该装置由压板、压轮、主轴、主轴轮、钢丝绳、拉簧和永磁交流发电机、齿轮组、辅助弹簧、电路板等部件组成，是一种新型张弛往复式发电装置。

当车、人经过该装置压板时，压板下沉并带动其下的压轮压下钢丝绳，钢丝绳发生形变并牵动主轴齿轮组旋转，使得发电机进行一次发电过程。当车、人完全通过压板时，压板在复位弹簧的作用下抬起复位，钢丝绳伸直，储能拉簧收缩并恢复原状，并再次牵动传动机构旋转，带动发电机转子旋转，完成第二次发电过程。这样周而复始，随着车流、人流的不断通过，这种张弛过程也将不断进行，将机械能转化为电能 （图1）。

机械能转换成电能发电、通行两不误

在高速公路进口、车库进口、道路减速地带等车流流量大的地方，在步行街、商场、学校、地铁，以及机场、火车站安检口等人流出入通道处应用这种装置，可以有效采集运动的车流及人流产生的能量，并将产生的电流用专门的蓄电设备储蓄起来，提供公共场所照明、标志和广告用电、公共广播用电等。

我设计的这个发电装置以车流、人流的动能为来源，以道路、人流闸口等为铺设载体，装置进行模块化设计制造，铺设于道路及人行通道闸口处，不影响车辆及行人通行，作为单独的供电单元为用户提供廉价可靠的电能。

机械能转电能高速路实测见效果

这个发电装置压板可承受多次压踩，将间歇性的车流、人流的机械能，转换成电能输出。前期的实验测试表明，由8个压板组成的复合发电装置，在平均质量为60 kg的人流每秒一次的连续踩压下，组合发电装置最大输出电流为350 mA，输出电压可达21 V。

以大连市后盐沈大高速收费口路口间隔铺设张弛往复式发电装置为例，减速路段，每间隔10 m铺设一个由8个压板并联组成的发电装置，占据一个车道。500 m长度，使用50个发电装置。根据我们实验测试，每个发电装置在汽车压下压板时产生的输出电流和电压约为200 mA，20 V，则汽车在1 s时间内，压下压板做功4 J，单车产生的总功为200 J。

根据计算，大连市后盐沈大高速收费口每个收费通道平均每天通过车辆约为8 000辆，使用50个发电装置的一个收费通道，平均每天可发电0.5 kW/h，一年可发电182.5 kW/h，沈大高速收费站共计8个收费口，一年共计可发电1 460 kW/h。

若本发电装置能够在全国各大中城市高速收费口、各人流集散的场所广泛使用，必将带来良好的社会效益和巨大的经济回报。

（该项目荣获2012年第二十七届辽宁省青少年科技创新大赛高中组一等奖。作者：大连市第八中学学生；指导教师：于春杰、孙雨安）