文／吉林建筑大学 李正安 张飞军

长春工程学院 徐广彬

0 引言

2014年，交通运输部提出了与交通运输科学发展目标相符的四大战略任务，即开展全面深化改革，加大综合、智慧、绿色和平安四大交通任务的快速完善[1]。因此，为实现绿色交通的目标，在城市行人密集区收集行人步行产生的能量，通过相应的技术手段将其转换为监控、照明及通讯等设备供电所需的电能，成为了各国学者近年关注的重点热点课题[2]。

1 步行压电技术应用现状

1.1 国外应用现状

日、美、欧等发达国家对压电集能系统进行了较长一段时间的研究，在步行压电集能方向取得了较多的应用成果。

日本音力公司设计发明了一种可用于转换行人步行振动机械能的发电地板，行人每踩踏一次即可产生0.2W左右的电能。东日本旅客铁道株式会社曾在东京火车站安装了“发电地板”，进行了收集使100W灯泡发光0.1s的电量试验[3]。

美国乔治亚理工大学Orr等[4]利用压电效应原理制作出了可用于收集行人步行能量的智能地板。Alexander和Yoshiyasu Takefuji等[5]都针对行人交通研发出了用于收集步行能量的压电装置并对其进行了多次测试。美国麻省理工学院James Graham等[6]曾利用动力压电地板收集火车站人群步行产生的振动能量，发现行人每踩踏一步便可使两只60W的灯泡亮1s。Shenck等[7]将微型压电发电系统植入行人的鞋内以收集行人步行时的振动机械能，结果表明在0.9Hz的行人步频下，压电发电鞋的平均输出功率为1.3mW。麻省理工大学Kymisis等[8]探究了三种可以放于鞋底的压电能量收集装置，用于分析行人荷载下的能量转换。……