宽频摩擦电能量收集器

匹配实桥6.5Hz振动

针对高速铁路桥梁振动特性设计的双止动摩擦纳米发电机，在6.2–6.9 Hz宽频带保持有效输出，利用现场测量和车-桥耦合分析优化参数，实现车辆激励下能量采集效率大幅提升。

Cai, Yuan · Wenjie, Feng · Feng W.H. · Deng H.C. · 舒臻 · 何旭辉

Energy Conversion and Management 2026

参数信息

输出电压增益（2倍速度）

~13 ×

输出电压增益（4倍质量）

~9 ×

输出电压增益（6倍扣件刚度）

~7 ×

输出电压增益（5倍支座刚度）

~1.03 ×

有效输出频带

6.2-6.9 Hz

技术优势

受益车速

列车速度是影响输出的最主要因素，2倍速度增量产生约13倍电压增量，表明车辆诱导振动强度主导能量收集效果。

现场校准模型

采用现场校准的车-桥耦合模型和振动台试验，系统研究运行参数影响，为参数导向设计提供依据。

应用场景

• 自供电结构监测：为桥梁结构监测传感器供电，免去布线或电池更换。
• 桥梁健康监测：利用列车致振动采集能量，驱动健康监测节点。
• 铁路基础设施监测：为铁路基础设施无线传感网络提供自供电。