【摘 要】
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为解决铁路路基监测系统长期供电难题，基于压电效应提出铁路路基压电俘能方法，通过研究压电材料、结构和电学连接方式研发了铁路路基压电俘能装置。通过有限元分析压电俘能装置安全系数，确定其各构件尺寸，并将该装置应用于兰新高速铁路进行现场检验。结果表明：铁路路基内压电片存储的电能与其所受铁路路基动应力的二次方成正比；铁路路基压电俘能装置最大位移为0.2 mm，各构件最小安全系数为8.5，最大安全系数为15.
【机 构】
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中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所
【基金项目】
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国家自然科学基金（41731288）； 中国铁道科学研究院集团有限公司基金（2020YJ038）；
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为解决铁路路基监测系统长期供电难题，基于压电效应提出铁路路基压电俘能方法，通过研究压电材料、结构和电学连接方式研发了铁路路基压电俘能装置。通过有限元分析压电俘能装置安全系数，确定其各构件尺寸，并将该装置应用于兰新高速铁路进行现场检验。结果表明：铁路路基内压电片存储的电能与其所受铁路路基动应力的二次方成正比；铁路路基压电俘能装置最大位移为0.2 mm，各构件最小安全系数为8.5，最大安全系数为15.0，满足机械装置安全要求；经现场验证，铁路路基压电俘能装置的开路电压均峰值为252.4 V，可满足路基监测系统供电需求。
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