一种铁路列车重联感应通信设备及抗干扰方法技术

本发明专利技术提供了一种铁路列车重联感应通信设备及抗干扰方法，其中，无线数字感应通信电台设置在机车上，用于发送或接收重联感应通信信号，无线数字感应通信电台在发送所述重联感应通信信号时采用扩展信号带宽的方式进行扩频调制，无线数字感应通信电台在接收所述重联感应通信信号时采用从多径信号中分离出最强有用信号的方式提取有用信号进行扩频解调；高增益棒状耦合子天线安装在无线数字感应通信电台上，高增益棒状耦合子天线通过无线耦合的方式将所述重联感应通信信号耦合至电力接触网；抗干扰阻波器串联在机车的车顶受电弓与导电杆之间。本发明专利技术提高了重联机车感应通信信号的抗干扰能力，消除无线通信中多径干扰造成的信号衰弱现象。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路列车重联感应通信设备及抗干扰方法
本专利技术属于铁路重联机车通信
，具体来说，涉及一种铁路列车重联感应通信设备及抗干扰方法。
技术介绍
随着铁路运输的不断发展，在长大坡道及重载列车运行时，一台机车牵引有时往往满足不了运输的动力需求，需采用两台或两台以上的机车进行牵引以满足铁路运输要求。目前运输生产过程中的机车重联往往只进行简单的机械重联，如靠呼叫、汽笛等手段进行联控，这种简单重联使本务机车和重联机操作不同步，负载功率发挥不均，对机车运行极为不利。如果重载列车需三台或多台机车牵引，多台机车操作更是问题。较早之前，人们采用本务机加补机的方式进行机车牵引，但是补机与本务机通信可靠性低，操控的同步性较差，运输效率低，存在安全隐患。另外，目前列车重联感应通信设备利用电气化2.7万伏的电力高压接触网线作为信号传输通道，由于电力接触网线作为无线感应通信信号的波导传输线，解决了重联机车在山区和隧道无线信号盲区场强覆盖问题。但也存在两个较为严重的问题。首先，与电力接触网连接的用电设备，如变压器、开关等设备具有对地杂散电容，电力接触网本身具有分布电容、分布电感、分布电阻和分布电导，这些阻抗形成对地高频等效阻抗，对感应通信信号产生严重的分流损耗；其次，机车上供电系统和用电设备工作时产生的谐波干扰信号在电力接触网上传播，对感应通信信号造成严重干扰。特别是近几年电力半导体的快速发展，大功率交直交电力变频机车的出现，电力接触网受各种干扰源的影响，导致感应通信更加不可靠，甚至无法通信，影响了列车重联通信，存在严重的安全隐患。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种铁路列车重联感应通信设备及抗干扰方法，解决重联机车感应通信信号的抗干扰能力，以克服现有技术中的缺陷。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种铁路列车重联感应通信设备，包括无线数字感应通信电台、高增益棒状耦合子天线和抗干扰阻波器；其中，无线数字感应通信电台设置在机车上，用于发送或接收重联感应通信信号，无线数字感应通信电台在发送所述重联感应通信信号时采用扩展信号带宽的方式进行扩频调制，无线数字感应通信电台在接收所述重联感应通信信号时采用从多径信号中分离出最强有用信号的方式提取有用信号进行扩频解调，以提高所述重联感应通信信号的抗干扰能力和消除无线通信中多径干扰造成的信号衰弱现象；高增益棒状耦合子天线安装在无线数字感应通信电台上，高增益棒状耦合子天线通过无线耦合的方式将所述重联感应通信信号耦合至电力接触网，用于在机车之间传输所述重联感应通信信号，以实现机车之间的无线协调同步操控；抗干扰阻波器串联在机车的车顶受电弓与导电杆之间，所述车顶受电弓与所述电力接触网连接，所述导电杆与机车供电系统和用电设备连接，以使抗干扰阻波器阻断所述重联感应通信信号向非通信方向传输以及阻断由所述机车供电系统和用电设备传输至所述电力接触网的干扰信号。通过上述技术方案，基于数字扩频通信技术，采用无线数字感应通信电台实现本务机车与重联机车的同步协调无线通信，无线数字感应通信电台在信号传输过程中，采用扩展信号带宽的方式，实现降低信噪比、提高信号增益的功能，有效的提高了通信信号的抗干扰能力，在信号接收过程中，采用从多径信号中分离出最强有用信号的方式提取有用信号，实现有效的消除无线通信中多径干扰造成的信号衰弱现象，有效的提高了重联感应通信的成功率，保证了机车的安全运行；无线数字感应通信电台采用高增益棒状耦合子天线，实现减小天线体积，提高载波信号信噪比，提高信号耦合能力，提高收发通信信号增益，提高通信抗干扰能力等功能，解决了传统感应通信长波庞大的感应天线存在的安全隐患问题；采用抗干扰阻波器，实现有效的阻断机车重联感应通信信号向非通信方向传输功能，减小通信信号传输损耗，实现对交流机车上供电系统和其他用电设备产生的干扰信号的有效阻断，设备对交流机车工频电流呈低阻抗状态，故可实现工频电流的正常传导，保证了机车上其他用电设备的正常用电需求，实现有效的感应通信抗干扰功能。作为对本专利技术所述的铁路列车重联感应通信设备的进一步说明，优选地，无线数字感应通信电台包括主控单元、记录存储单元、无线信道机单元和电源单元；其中，主控单元通过RS422串口与机车重联通信终端电连接和信号连接，以实现主控单元与机车重联通信终端之间传输重联感应通信数据，以及实现主控单元对机车重联通信终端启动无线单元收发数据、参数设置的命令的响应；主控单元通过SPI接口与记录存储单元电连接和信号连接，以实现主控单元对记录存储单元中重联感应通信记录和工作日志的高速写入和读出操作；主控单元通过TTL串口和GPIO接口与无线信道机单元电连接和信号连接，无线信道机单元通过馈线与高增益棒状耦合子天线电连接和信号连接，以通过TTL串口实现主控单元与无线信道机单元之间的数据通信、主控单元对无线信道机单元的参数设置和信道切换控制，以及通过GPIO接口实现主控单元对无线信道机单元的发射控制；主控单元通过ADC接口与电源单元电连接和信号连接，电源单元外接DC110V电源，以实现主控单元对输入DC110V电源的电流检测，以及实时检测电流是否超出正常范围的故障判断。通过上述技术方案，无线数字感应通信电台主要由主控单元、记录存储单元、无线信道机单元、电源单元等组成，实现机车重联无线感应数字通信，实现本务机车和重联机车的协调同步控制。作为对本专利技术所述的铁路列车重联感应通信设备的进一步说明，优选地，主控单元为基于ARMCortex-M3内核微处理器进行构建的CPU。通过上述技术方案，主控单元基于ARMCortex-M3内核微处理器进行构建，支持LINUX操作系统，运行主频最高可达120MHz，集成了4个串口、8个12bit的ADC和10bit的DAC、70个外部GPIO口，3个I2C接口，非常适合工业控制、高速数据通信等应用领域。作为对本专利技术所述的铁路列车重联感应通信设备的进一步说明，优选地，记录存储单元为大容量高速读入读出的SD存储卡。通过上述技术方案，记录单元采用大容量高速读入读出的SD存储卡，实现大量的通信数据记录、工作日志记录等功能，实现方便快捷的记录查询功能。记录单元时钟与机车重联通信终端时钟同步。作为对本专利技术所述的铁路列车重联感应通信设备的进一步说明，优选地，无线信道机单元包括信令控制电路、FFSK调制解调电路、扩频通信调制解调电路；主控单元通过TTL串口和GPIO接口与信令控制电路电连接和信号连接，信令控制电路与FFSK调制解调电路电连接和信号连接，FFSK调制解调电路与扩频通信调制解调电路电连接和信号连接，扩频通信调制解调电路与高增益棒状耦合子天线电连接和信号连接；其中，信号调制过程中，信令控制电路通过TTL串口接收主控单元的重联感应通信数据，FFSK调制解调电路接收重联感应通信数据并调制得到FFSK信号，扩频通信调制解调电路接收FFSK信号并采用扩展信号带宽的调制方式将FFSK信号调制到载波信号上进行扩频调制；信号解调过程中，扩频通信调制解调电路采用从多径信号分离出最强有用信号的解调方式扩频解调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路列车重联感应通信设备，其特征在于，包括无线数字感应通信电台(1)、高增益棒状耦合子天线(2)和抗干扰阻波器(3)；其中，/n无线数字感应通信电台(1)设置在机车上，用于发送或接收重联感应通信信号，无线数字感应通信电台(1)在发送所述重联感应通信信号时采用扩展信号带宽的方式进行扩频调制，无线数字感应通信电台(1)在接收所述重联感应通信信号时采用从多径信号中分离出最强有用信号的方式提取有用信号进行扩频解调，以提高所述重联感应通信信号的抗干扰能力和消除无线通信中多径干扰造成的信号衰弱现象；/n高增益棒状耦合子天线(2)安装在无线数字感应通信电台(1)上，高增益棒状耦合子天线(2)通过无线耦合的方式将所述重联感应通信信号耦合至电力接触网，用于在机车之间传输所述重联感应通信信号，以实现机车之间的无线协调同步操控；/n抗干扰阻波器(3)串联在机车的车顶受电弓与导电杆之间，所述车顶受电弓与所述电力接触网连接，所述导电杆与机车供电系统和用电设备连接，以使抗干扰阻波器(3)阻断所述重联感应通信信号向非通信方向传输以及阻断由所述机车供电系统和用电设备传输至所述电力接触网的干扰信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁路列车重联感应通信设备，其特征在于，包括无线数字感应通信电台(1)、高增益棒状耦合子天线(2)和抗干扰阻波器(3)；其中，
无线数字感应通信电台(1)设置在机车上，用于发送或接收重联感应通信信号，无线数字感应通信电台(1)在发送所述重联感应通信信号时采用扩展信号带宽的方式进行扩频调制，无线数字感应通信电台(1)在接收所述重联感应通信信号时采用从多径信号中分离出最强有用信号的方式提取有用信号进行扩频解调，以提高所述重联感应通信信号的抗干扰能力和消除无线通信中多径干扰造成的信号衰弱现象；
高增益棒状耦合子天线(2)安装在无线数字感应通信电台(1)上，高增益棒状耦合子天线(2)通过无线耦合的方式将所述重联感应通信信号耦合至电力接触网，用于在机车之间传输所述重联感应通信信号，以实现机车之间的无线协调同步操控；
抗干扰阻波器(3)串联在机车的车顶受电弓与导电杆之间，所述车顶受电弓与所述电力接触网连接，所述导电杆与机车供电系统和用电设备连接，以使抗干扰阻波器(3)阻断所述重联感应通信信号向非通信方向传输以及阻断由所述机车供电系统和用电设备传输至所述电力接触网的干扰信号。


2.如权利要求1所述的铁路列车重联感应通信设备，其特征在于，无线数字感应通信电台(1)包括主控单元(11)、记录存储单元(12)、无线信道机单元(13)和电源单元(14)；其中，
主控单元(11)通过RS422串口与机车重联通信终端(15)电连接和信号连接，以实现主控单元(11)与机车重联通信终端(15)之间传输重联感应通信数据，以及实现主控单元(11)对机车重联通信终端(15)启动无线单元收发数据、参数设置的命令的响应；
主控单元(11)通过SPI接口与记录存储单元(12)电连接和信号连接，以实现主控单元(11)对记录存储单元(12)中重联感应通信记录和工作日志的高速写入和读出操作；
主控单元(11)通过TTL串口和GPIO接口与无线信道机单元(13)电连接和信号连接，无线信道机单元(13)通过馈线与高增益棒状耦合子天线(2)电连接和信号连接，以通过TTL串口实现主控单元(11)与无线信道机单元(13)之间的数据通信、主控单元(11)对无线信道机单元(13)的参数设置和信道切换控制，以及通过GPIO接口实现主控单元(11)对无线信道机单元(13)的发射控制；
主控单元(11)通过ADC接口与电源单元(14)电连接和信号连接，电源单元(14)外接DC110V电源，以实现主控单元(11)对输入DC110V电源的电流检测，以及实时检测电流是否超出正常范围的故障判断。


3.如权利要求2所述的铁路列车重联感应通信设备，其特征在于，主控单元(11)为基于ARMCortex-M3内核微处理器进行构建的CPU。


4.如权利要求2所述的铁路列车重联感应通信设备，其特征在于，记录存储单元(12)为大容量高速读入读出的SD存储卡。


5.如权利要求2所述的铁路列车重联感应通信设备，其特征在于，无线信道机单元(13)包括信令控制电路(131)、FFSK调制解调电路(132)、扩频通信调制解调电路(133)；主控单元(11)通过TTL串口和GPIO接口与信令控制电路(131)电连接和信...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪清喜，朱元林，林鸿友，郑如友，
申请(专利权)人：泉州市铁通电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35