行车荷载会引起路面的变形和振动。在路面内部埋设压电俘能器件以收集行车荷载带来的路面机械能。国内外已研发了多种路用压电俘能器件，并对器件阵列进行了初步研究，但均以沥青路面为主，俘能效率受到限制。本文面向复合路面，采用理论计算、仿真模拟、中小尺度实验等手段，对复合路面的压电俘能器件及阵列进行设计与制作；在此基础上，提出包括器件阵列、能量接口处理、路面结构等在内的压电式复合路面俘能系统及其评价方法。主要成果包括以下4个方面：
　　(1)明确了复合路面的能量形态，以能量密度和整体刚度为指标对现有压电俘能器件进行比选，得出叠柱式和弓形桥式结构器件作为复合路面能量收集器件。对两种器件的优化将器件抗压强度提升至超过1MPa，并基于优化后的器件设计并制作了5种器件阵列，均能在路用环境下保持良好的工作效果。
　　(2)从电学和机械性能两方面对压电俘能器件及其阵列进行测试及评价。电学性能评价方法以电压峰值、输出功率和等效阻抗为指标，以俘能效率为评价标准，以路用环境为测试条件。基于此评价方法，得到叠柱式器件阵列具有较高的电压峰值和等效阻抗。弓形桥式电压峰值和阻抗均较低，其单器件最高功率较高，但随着外接阻抗变化较大。
　　(3)提出了以整体刚度、机电耦合性能及使用寿命为指标，以俘能效率和协同工作性能为评价标准的器件阵列机械性能评价方法。叠柱式器件阵列和弓形桥式器件阵列的模量测试表明两类阵列均刚度偏低，需要提升制作精度，使阵列整体刚度达到压电陶瓷及封装材料刚度水平。两类阵列的整体俘能效率并不因荷载大小及荷载作用频率而显著改变。叠柱式器件阵列在9万次加载后，其能量输出并无衰减迹象，而弓形桥式器件阵列的输出功率略有降低，抗疲劳寿命较低于叠柱式器件阵列。
　　(4)提出包括路面、能量接口处理和器件阵列在内的压电式复合路面俘能系统，并针对系统和交通荷载各个部分提出相应的评价方法。以占空比和相邻电压峰值时间差为指标能够实现8厘米的荷载位置判断精度和1.5m/s的车辆速度判断精度。荷载大小影响则由车辆类型及轴型进行判断。所提出的能量收集接口电路能够实现约30V的稳压效果。压电器件阵列的植入并不会对水泥混凝土板底应力带来显著影响，阵列与路面的接触界面经过环氧树脂的处理能够保证良好的接触效果。而沥青磨耗层的铺设则会降低阵列的俘能效率约15%。