sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2021-18-6-720-733sibadi-1371Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTЭлектроснабжение объектов дорожной инфраструктуры от альтернативных источниковPower supply of road infrastructure objects from alternative sourceshttps://orcid.org/0000-0002-6712-9867АнисимовИ. А.AnisimovI. A.

Анисимов Илья Александрович – канд. техн. наук, доц., генеральный директор

г. Тюмень

Ilya A. Anisimov, Candidate of Technical Sciences, Docent, General Director

Tyumen

tkcc@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5947-7327КостинВ. Е.KostinV. E.

Костин Вадим Евгеньевич – генеральный директор

г. Тюмень

Vadim E. Kostin, General Director of Zapsibenergoaudit LLC

Tyumen

vekostin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3454-8221ОрловВ. С.OrlovV. S.

Орлов Владимир Сергеевич – главный инженер 

г. Тюмень

Vladimir S. Orlov, Chief Engineer of Zapsibenergoaudit LLC

Tyumen

orlov.vs@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3714-0715ПаутовД. Н.PautovD. N.

Паутов Дмитрий Николаевич – канд. техн. наук, доц., директор по развитию

г. Тюмень

Dmitry N. Pautov, Candidate of Technical Sciences, Docent, Development Director 

Tyumen

pautov.dn@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-2061-8890ПоляковА. С.PolyakovA. S.

Поляков Александр Сергеевич – канд. техн. наук, проф. кафедры «Высокоскоростные транспортные системы»

г. Москва

Alexander S. Polyakov, Candidate of Technical Sciences, Professor of the Department of High-Speed Transport Systems

Moscow

aspolyakov@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0003-0972-4964ШуруповА. В.ShurupovA. V.

Шурупов Алексей Вячеславович – директор по качеству 

г. Москва

Alexey V. Shurupov, Quality Director

Moscow

alexey.shurupov@gmail.comООО «Смарт СИ»РоссияOOO Smart SIRussian FederationООО «Запсибэнергоаудит»РоссияOOO ZapsibenergoauditRussian FederationРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian FederationГБУ «МосТрансПроект»РоссияMosTransProekt State Budgetary InstitutionRussian Federation202117012022186720733Copyright © Анисимов И.А., Костин В.Е., Орлов В.С., Паутов Д.Н., Поляков А.С., Шурупов А.В., 20222022Анисимов И.А., Костин В.Е., Орлов В.С., Паутов Д.Н., Поляков А.С., Шурупов А.В.Anisimov I.A., Kostin V.E., Orlov V.S., Pautov D.N., Polyakov A.S., Shurupov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1371

Введение. С целью повышения безопасности и снижения аварийности объекты транспортной инфраструктуры оборудуются все большим числом дополнительных светосигнальных и осветительных устройств. В работе рассмотрены вопросы электрификации объектов транспортной инфраструктуры, проанализированы варианты организации автономного электроснабжения этих объектов, дана оценка возможностей применения различных типов генераторов, использующих возобновляемые источники электрической энергии.Материалы и методы. Для проведения исследования авторами разработан экспериментальный образец автономного генератора, встраиваемого в искусственную дорожную неровность.Результаты. Произведена оценка потребления электрической энергии светосигнальным и осветительным оборудованием нерегулируемого пешеходного перехода и выработки электрической энергии экспериментальным образцом генератора, встраиваемого в искусственную дорожную неровность.Обсуждение и заключение. Дана оценка эффективности разработанного генератора, встраиваемого в искусственную дорожную неровность, для обеспечения электрической энергией светового оборудования нерегулируемого пешеходного перехода, выявлена недостаточная производительность экспериментального образца. Определены задачи дальнейшего исследования.

Introduction. To improve safety and reduce accidents, transport infrastructure facilities are equipped by the new additional light-signaling and lighting devices. The article discusses the electrification of transport infrastructure facilities, analyzes the options for implementing autonomous power supply of these facilities, and assesses the possibilities of using various types of generators on renewable energy sources.Materials and methods. An experimental model of a generator based on alternative energy sources, built into a speed bump has been developed and manufactured.Results. An assessment of the energy consumed by the light-signaling and lighting equipment of an unregulated pedestrian crossing and the electrical energy generated by an experimental model of a generator built into speed bump has been made.Discussion and conclusions. An assessment of the efficiency of the developed generator, built into a speed bump, to provide electrical energy to the lighting equipment of an unregulated pedestrian crossing, was carried out, and the insufficient performance of the experimental sample was revealed. It is planned to solve these problems during the continuation of the study.

автономный электрический генераторискусственная дорожная неровностьэлектроснабжение объектов дорожной инфраструктурыelectric generatorspeed bumppower supply of road infrastructure facilitiesАвторы выражают благодарность С.О. Евстропову за помощь в разработке платы управления и Д.А. Дедюхину за помощь в разработке механической части автономного электрического генератора, встраиваемого в искусственную дорожную неровность, а также А.А. Восканяну за помощь в проведении натурных испытаний автономного электрического генератора, встраиваемого в искусственную дорожную неровность.The authors would like to thank Stanislav O. Evstropov for his help in developing the control board, Denis A. Dedyukhin for his help in developing the mechanical part of an autonomous electric generator built into an artificial road roughness, Armen A. Voskanyan for help in carrying out field tests of an autonomous electric generator built into an artificial road roughness.ReferencesPatil S. et al. Energy Generation and Implementation of Power Floor (Pavegen) // Energy. 2019. 6(04).Patil S. et al. Energy Generation and Implementation of Power Floor (Pavegen) // Energy. 2019. 6. (04).The Renewable Energy In A Led Standalone Streetlight / D. Vitali, F. Garbuglia, V. D’alessandro, R. Ricci // International Journal of Energy Production and Management. 2017. 2(1): 118-128. – DOI 10.2495/EQV2-N1-118-129.The Renewable Energy In A Led Standalone Streetlight / D. Vitali, F. Garbuglia, V. D’alessandro, R. Ricci // International Journal of Energy Production and Management. 2017. 2 (1): 118-128. – DOI 10.2495/EQ-V2-N1-118-129.Рыжова А.С. Применение технологий с использованием солнечных элементов на автомобильном транспорте // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2016. Т. 3, № 2(5). С. 178–181. DOI 10.12737/20167.Ryzhova A.S. Primenenie tehnologij s ispol’zovaniem solnechnyh jelementov na avtomobil’nom transporte [Application of technology using solar cells in road transport] // Alternative energy sources in the transport and technological complex: problems and prospects for rational use. 2016. 3. 2 (5): 178-181. - DOI 10.12737/20167. (in Russian)Сычикова Я.А. Фотоэлектрические преобразователи энергии на основе наноструктурированных материалов для обеспечения энергоэффективности и энергосбережения // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2016. Т. 3, № 3(6). С. 67–71.Sychikova Ya. A. Fotojelektricheskie preobrazovateli jenergii na osnove nanostrukturirovannyh materialov dlja obespechenija jenergojeffektivnosti i jenergosberezhenija [Photoelectric energy converters based on nanostructured materials to ensure energy efficiency and energy saving] / Ya. A. Sychikova // Alternative energy sources in the transport and technological complex: problems and prospects of rational use. 2016. 3. 3 (6): 67-71. (in Russian)Hashem and M.H. Mohamed, “Aerodynamics Performance Enhancements of an H-rotor Darrieus Wind Turbine”, (Energy), Vol.142, January 2018, pp. 531–545.Hashem and M.H. Mohamed, “Aerodynamics Performance Enhancements of an H-rotor Darrieus Wind Turbine”, (Energy), January 2018. 142: 531–545.Wang C., Bairagi P., Ghate R., Patil S. PNEUMATIC AND ELECTRIC ENERGY GENERATION USING SPRING BACK MECHANISM. – 2019. et al. Preparation and performance research of stacked piezoelectric energy-harvesting units for pavements // Energy and Buildings. – 2019. – Т. 183. – С. 581-591.Wang C. et al. Preparation and performance research of stacked piezoelectric energy-harvesting units for pavements //Energy and Buildings. 2019. 183: 581-591.Zhang C. L. et al. Energy harvesting from a dynamic vibro-impact dielectric elastomer generator subjected to rotational excitations // Nonlinear Dynamics. – 2020. – Т. 102. – №. 3. – С. 1271-1284.Zhang C. L. et al. Energy harvesting from a dynamic vibro-impact dielectric elastomer generator subjected to rotational excitations // Nonlinear Dynamics. 2020. 102(3): 1271-1284.Bairagi P., Ghate R., Patil S. Pneumatic and electric energy generation using spring back mechanism. – 2019.Bairagi P., Ghate R., Patil S. PNEUMATIC AND ELECTRIC ENERGY GENERATION USING SPRING BACK MECHANISM. 2019.Samrudhi Vaidya, “Design of the Hybrid Streetlight System using a Solar and Wind Turbine”, (International Journal of Engineering Research & Technology, IJERT), Vol. 8, Issue 04, April 2019.Samrudhi Vaidya, “Design of the Hybrid Streetlight System using a Solar and Wind Turbine”, (International Journal of Engineering Research & Technology, IJERT), April 2019. 8, 04.Om Singhal, Sakya Kanuparthy, Shloka Hajare, Abhinav Vishwakarma, Kapil Dev, and Karan Kumar Shaw , “Design and optimization of standalone hybrid street light”, AIP Conference Proceedings 2341, 020019 (2021) https://doi.org/10.1063/5.0050165Om Singhal, Sakya Kanuparthy, Shloka Hajare, Abhinav Vishwakarma, Kapil Dev, and Karan Kumar Shaw , “Design and optimization of standalone hybrid street light”, AIP Conference Proceedings 2341, 020019 (2021) https://doi.org/10.1063/5.0050165Wilson R. Nyembia, Simon Chinguwa, Innocent Mushanguri and Charles Mbohwa, “Optimization of the Design and Manufacture of a Solar-Wind Hybrid Street Light” (2nd International Conference on Sustainable Materials Processing and Manufacturing, SMPM 2019), ELSEVIER 285–290.Wilson R. Nyembia, Simon Chinguwa, Innocent Mushanguri and Charles Mbohwa, “Optimization of the Design and Manufacture of a Solar-Wind Hybrid Street Light” (2nd International Conference on Sustainable Materials Processing and Manufacturing, SMPM 2019), ELSEVIER 285–290.Nguyen V. C., Wang C. T., Hsieh Y. J. Electrification of Highway Transportation with Solar and Wind Energy // Sustainability. – 2021. – Т. 13. – №. 10. – С. 5456.Nguyen V. C., Wang C. T., Hsieh Y. J. Electrification of Highway Transportation with Solar and Wind Energy //Sustainability. 2021. 13(10): 5456.Burakova, A.D. Evaluation of the operation efficiency of solar panels in winter [Electronic source] / A.D.Burakova, L.N. Burakova, I.A. Anisimov and O.D. Burakova // IOP Conference Series: Earth Environmental Science - 2017 - Vol. 72 Article number 012022 - Access mode: DOI: 10.1088/1755-1315/72/1/012022Burakova, A.D. Evaluation of the operation efficiency of solar panels in winter [Electronic source] / A.D.Burakova, L.N. Burakova, I.A. Anisimov and O.D. Burakova // IOP Conference Series: Earth Environmental Science 2017 72 Article number 012022 Access mode: DOI: 10.1088/1755-1315/72/1/012022Coutu Jr R. A. et al. Testing Photovoltaic Pavers for Roadway Applications //Sustainability in Environment. – 2019.Coutu Jr R. A. et al. Testing Photovoltaic Pavers for Roadway Applications //Sustainability in Environment. 2019.Перспективы обеспечения автомобильных дорог альтернативными источниками электрической энергии и тепла / Я.В. Васильев, Е.В. Голов, Б.С. Доброборский, Е.Е. Медрес // Проблемы науки. 2017. № 4(17). С. 28–31.Perspektivy obespechenija avtomobil’nyh dorog al’ternativnymi istochnikami jelektricheskoj jenergii i tepla [Prospects for providing highways with alternative sources of electrical energy and heat] / Ya. V. Vasiliev, E.V. Golov, B.S. Dobroborskiy, E.E. Madras // Problems of Science. 2017. 4 (17): 28-31. (in Russian)Павлова А.И. Использование альтернативных источников энергии для освещения опасных участков автомобильных дорог // Молодой ученый. 2015. № 20(100). С. 58–61.Pavlova, A.I. Ispol’zovanie al’ternativnyh istochnikov jenergii dlja osveshhenija opasnyh uchastkov avtomobil’nyh dorog [Use of alternative energy sources to illuminate dangerous sections of highways] // Young scientist. 2015. 20 (100): 58-61. (in Russian)Буракова О.Д., Анисимов И.А. Снижение затрат на обустройство нерегулируемых пешеходных переходов, согласно типовых схем // Техника и технологии строительства. 2015. № 3(3). С. 8–14.Burakova, O.D. Snizhenie zatrat na obustrojstvo nereguliruemyh peshehodnyh perehodov, soglasno tipovyh shem [Reducing the cost of equipping unregulated pedestrian crossings] // Engineering and construction technologies. 2015. 3 (3): 8-14.Duarte F., Ferreira A. Energy harvesting on road pavements: state of the art // Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Energy. – 2016. – Т. 169. – №. 2. – С. 79-90.Duarte F., Ferreira A. Energy harvesting on road pavements: state of the art // Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Energy. 2016. 169(2): 79-90.Ahmad S., Abdul Mujeebu M., Farooqi M. A. Energy harvesting from pavements and roadways: A comprehensive review of technologies, materials, and challenges //International Journal of Energy Research. – 2019. – Т. 43. – №. 6. – С. 1974-2015.Ahmad S., Abdul Mujeebu M., Farooqi M. A. Energy harvesting from pavements and roadways: A comprehensive review of technologies, materials, and challenges //International Journal of Energy Research. 2019. 43(6): 1974-2015.Castillo-García G. et al. Energy harvesting from vehicular traffic over speed bumps: a review / Castillo-García G. et al. // Proceedings of the Institution of Civil Engineers–Energy. – 2018. – Т. 171. – №. 2. – С. 58-69.Castillo-García G. et al. Energy harvesting from vehicular traffic over speed bumps: a review / Castillo-García G. et al. // Proceedings of the Institution of Civil Engineers–Energy. 2018. 171(2): 58-69.Гриценко А., Никифоров В., Щеголева Т. Состояние и перспективы развития пьезоэлектрических генераторов // Компоненты и технологии. 2012. № 9(134). С. 63–68.Gritsenko, A. Sostojanie i perspektivy razvitija p’ezojelektricheskih generatorov [State and development prospects of piezoelectric generators] // Components and technologies. 2012. 9 (134): 63-68. (in Russian)Некоторые перспективные конструкции пьезоэлектрических генераторов энергии / А. Чуприн, Р. Гаврилов, С. Генералов, С. Никифоров // Наноиндустрия. 2016. № 2(64). С. 48–57.Nekotorye perspektivnye konstrukcii p’ezojelektricheskih generatorov jenergii [Some promising designs of piezoelectric power generators] / A. Chuprin, R. Gavrilov, S. Generalov, S. Nikiforov // Nanoindustry. 2016. 2 (64): 48-57. (in Russian)Никифоров В.Г., Дайнеко А.В., Гриценко А.Л. Состояние и перспективы развития пьезоэлектрических генераторов // Нано- и микросистемная техника. 2020. Т. 22, № 2. С. 102–111. DOI 10.17587/nmst.22.102-111.Nikiforov, V. G. Sostojanie i perspektivy razvitija p’ezojelektricheskih generatorov [State and development prospects of piezoelectric generators] // Nanoand microsystem technology. 2020. 22(2): 102-111. DOI 10.17587/nmst.22.102-111. (in Russian)Brenes A. et al. Maximum power point of piezoelectric energy harvesters: a review of optimality condition for electrical tuning // Smart materials and structures. – 2020. – Т. 29. – №. 3. – С. 033001.Brenes A. et al. Maximum power point of piezoelectric energy harvesters: a review of optimality condition for electrical tuning //Smart materials and structures. 2020. 29(3): 033001.Covaci C., Gontean A. Piezoelectric energy harvesting solutions: A review // Sensors. – 2020. – Т. 20. – No. 12. – С. 3512.Covaci C., Gontean A. Piezoelectric energy harvesting solutions: A review //Sensors. 2020. 20(12): 3512..

The authors declare that there are no conflicts of interest present.