CN111416637A - 一种铁路列车重联感应通信设备及抗干扰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明属于铁路重联机车通信技术领域，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。
背景技术
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。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明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，本发明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。
作为对本发明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。
作为对本发明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ARM Cortex-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ARM Cortex-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。
作为对本发明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。
作为对本发明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得到的FFSK信号，FFSK调制解调电路接收FFSK信号并解调得到重联感应通信数据，信令控制电路接收重联感应通信数据并通过TTL串口发送至主控单元。
通过上述技术方案，基于数字扩频通信技术，无线信道机单元主要实现机车重联数据的FFSK调制解调和载频信号的扩频调制解调功能，实现机车电台之间的高速无线数字通信
作为对本发明所述的铁路列车重联感应通信设备的进一步说明，优选地，电源单元由直流DC110V转直流DC12V电源稳压模块和电流检测电路组成；所述电流检测电路通过与主控单元的ADC接口连接以实现对电压信号的识别，进而实现对设备电源电流检测。
通过上述技术方案，电源单元主要由直流DC110V转直流DC12V电源稳压模块和电流检测电路组成，实现为各单元提供稳定可靠的DC12V工作电压，实现对无线数字感应通信电台守候、发射等状态下电流检测，及时发现设备故障并进行自动断电保护。
作为对本发明所述的铁路列车重联感应通信设备的进一步说明，优选地，抗干扰阻波器包括主线圈单元、调谐电路单元和保护元件单元，主线圈单元、调谐电路单元和保护元件单元并联连接构成宽带谐振电路，所述宽带谐振电路的一端连接至车顶受电弓，所述宽带谐振电路的另一端连接至导电杆，以阻断重联感应通信信号向非通信方向传输，即阻断重联感应通信信号被机车上的用电设备吸收。
通过上述技术方案，抗干扰阻波器采用性能优良的主线圈与高品质可调电容等元器件组成宽带谐振电路，实现有效阻断通信信号向非通信方向传输，即阻断感应通信信号被机车上的用电设备吸收，实现有效的抑制机车上供电系统和用电设备产生的各种谐波干扰信号向电力接触网上传播，同时实现不影响电力机车工频电流正常传导等功能，有效的提高了铁路无线感应通信的稳定性和可靠性。
为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种利用所述的铁路列车重联感应通信设备的抗干扰方法，所述铁路列车重联感应通信设备包括设置在本务机车上的第一无线数字感应通信电台、第一高增益棒状耦合子天线和第一抗干扰阻波器以及设置在重联机车上的第二无线数字感应通信电台、第二高增益棒状耦合子天线和第二抗干扰阻波器，所述抗干扰方法包括如下步骤：步骤1)：本务机车发布机车同步动力控制命令；步骤2)：所述机车同步动力控制命令通过第一无线数字感应通信电台进行扩频调制得到重联感应通信信号；步骤3)：所述重联感应通信信号通过第一高增益棒状耦合子天线无线耦合至电力接触网上进行传输；步骤4)：第一抗干扰阻波器阻断电力接触网上传输的所述重联感应通信信号被本务机车的机车供电系统和用电设备吸收，同时抗干扰阻波器阻断本务机车上机车供电系统和用电设备产生的各种谐波干扰信号对所述重联感应通信信号的干扰；步骤5)：重联机车通过第二高增益棒状耦合子天线接收电力接触网上传输的所述重联感应通信信号；步骤6)：重联机车的第二无线数字感应通信电台接收所述重联感应通信信号，并进行扩频解调，即从多径信号分离出最强有用信号得到机车同步动力控制命令，并以同样的方式发送应答给本务机车，以实现本务机车与重联机车通信设备之间的有效沟通。
通过上述技术方案，重联感应通信抗干扰方法采用数字扩频通信、高增益棒状耦合子天线、高频载波阻波等技术手段，实现有效的提高机车重联感应通信抗干扰能力，有效的提高了机车重联运行的安全性和可靠性。
本发明的有益效果：
1、本发明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。
2、本发明的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。
3、本发明采用抗干扰阻波器，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。
附图说明
图1是本发明的铁路列车重联感应通信设备的结构示意图。
图2是本发明的无线数字感应通信电台的组成示意图。
图3是本发明的无线数字感应通信电台的主控单元的连接示意图。
图4是本发明的无线数字感应通信电台的无线信道机单元的组成示意图。
图5是本发明的抗干扰阻波器的组成示意图。
图6是本发明的铁路列车重联感应通信设备在本务机车和重联机车上的结构示意图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
首先，请参考图1，图1是本发明的铁路列车重联感应通信设备的结构示意图。如图1所示，本发明的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；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。
基于数字扩频通信技术，机车重联感应通信采用无线数字感应通信电台进行无线数字扩频通信，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，利用电气化铁路2.7万伏电力接触网线作为传输波导线，实现本务机车与重联机车的协调同步操控，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，有效的提高了机车重联感应通信的安全性和可靠性，有效的提高了机车重联感应通信的通信质量。
如图2和图3所示，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，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。
主控单元是无线数字感应通信电台的控制中心，连接设备的各个组成单元，根据规定的协议接口与各个组成单元进行通信；分析与处理通信链路上传输的数据信息。
主控单元11为基于ARM Cortex-M3内核微处理器进行构建的CPU，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。
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。
机车重联通信终端15主要包括大屏幕触摸显示屏、CPU、RS422通信单元、音频输出单元和GPS时钟单元，基于RS422串口通信与无线数字感应通信电台进行数字通信，用于实现重联同步操控命令的输入与输出显示及声光提示报警等功能。
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，以及实现实时检测无线数字感应通信电台守候、发射等状态下，电流是否超出正常范围的故障判断。
记录存储单元12为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。
如图4所示，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。信令控制电路131由高性能、低功耗、低成本的ARM处理器(如ARMCortex-M3内核的STM32系列芯片)及其外围电路组成；FFSK调制解调电路132由FFSK信号调制解调芯片(如CMX469)及其外围电路组成；扩频通信调制解调电路133主要由基于FPGA高速数字处理技术的FPGA芯片(如EP4CE22E22I7N)及其外围电路组成，通过FPGA数据处理实现扩频通信的调制和解扩功能。无线信道机单元13还包括无线射频收发电路，其中，发射电路主要包括射频功率放大电路、抑制谐波的低通滤波电路、自动功率控制电路等常见的信号处理电路，射频功率放大电路实现载波信号经过多级放大器放大后，具有足够大的信号功率，同时自动功率控制电路对载波信号发射功率进行自动调节，最后载波信号送入高阶低通滤波器。载波信号通过高阶低通滤波器后进行无线发送，低通滤波器满足一定的带内波动性能条件下，提高对带外谐波及杂散信号的抑制功能；接收电路主要包括射频带通滤波器、低噪声放大器等常见的信号处理电路，射频带通滤波器将有效带通信号进行放大，滤除带外干扰信号，经过低噪声放大电路后得到有效信号，而后信号送至扩频通信电路进行解扩处理。
主控单元11通过TTL串口和GPIO接口与信令控制电路131电连接和信号连接，信令控制电路131与FFSK调制解调电路132电连接和信号连接，FFSK调制解调电路132与扩频通信调制解调电路133电连接和信号连接，扩频通信调制解调电路133与高增益棒状耦合子天线2电连接和信号连接。基于数字扩频通信技术，无线信道机单元主要实现机车重联数据的FFSK调制解调和载频信号的扩频调制解调功能，实现本务机车电台与重联机车电台的高速无线数字通信。
其中，信号调制过程中，信令控制电路131通过TTL串口接收主控单元11的重联感应通信数据，FFSK调制解调电路132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133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，实现有效的降低信噪比、提高信号增益的功能，有效的增强了通信信号的抗干扰能力。
信号解调过程中，扩频通信调制解调电路133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得到的FFSK信号，FFSK调制解调电路132接收FFSK信号并解调得到重联感应通信数据，信令控制电路131接收重联感应通信数据并通过TTL串口发送至主控单元11，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，有效的提高了通信的成功率。
电源单元14由直流DC110V转直流DC12V电源稳压模块和电流检测电路组成。DC110V转DC12V电源模块如DHS100A系列COSEL铁路电源模块DHS100A12，这一系列模块具有高效率、高密度、高可靠性、内置过流、过压、热保护电路等优点。电流检测电路采用具有霍尔效应电流传感器的集成电流检测芯片，芯片提供正比于外加的DC电流的高精确度、低噪声输出的电压信号，通过主控单元的ADC接口对电压信号的识别，实现对设备电源电流检测。电源单元14实现为各单元提供稳定可靠的DC12V工作电压，实现对无线数字感应通信电台守候、发射等状态下电流检测，及时发现设备故障并进行自动断电保护。
如图5所示，抗干扰阻波器3包括主线圈单元31、调谐电路单元32和保护元件单元33，主线圈单元31、调谐电路单元32和保护元件单元33并联连接构成宽带谐振电路，所述宽带谐振电路的一端连接至车顶受电弓，所述宽带谐振电路的另一端连接至导电杆，以阻断重联感应通信信号向非通信方向传输，即阻断重联感应通信信号被机车上的用电设备吸收。
当无线数字感应通信电台无线发送重联感应通信信号，并通过无线耦合方式将通信信号耦合至电力接触网上进行传输时，抗干扰阻波器起到了阻断有用信号被交流机车供电系统和用电设备分流损耗的作用，同时也可滤除交流机车上用电设备产生的干扰信号对电力接触网上传输的有用信号的干扰，保证了机车重联感应通信信号原有的强度，实现了机车重联感应通信信号的稳定传输，提高了机车重联感应通信的可靠性。设备对交流机车工频电流呈低阻抗状态，可顺利传导工频电流，不影响机车上用电设备的正常使用。
抗干扰阻波器采用性能优良的主线圈与高品质可调电容等元器件组成宽带谐振电路，实现有效阻断通信信号向非通信方向传输，即阻断感应通信信号被机车上的用电设备吸收，实现有效的抑制机车上供电系统和用电设备产生的各种谐波干扰信号向电力接触网上传播，同时实现不影响电力机车工频电流正常传导等功能，有效的提高了铁路无线感应通信的稳定性和可靠性。
如图6所示，图6中将上述路列车重联感应通信设备分别设置在本务机车A和重联机车B上，即包括设置在本务机车A上的第一无线数字感应通信电台A1、第一高增益棒状耦合子天线A2和第一抗干扰阻波器A3以及设置在重联机车B上的第二无线数字感应通信电台B1、第二高增益棒状耦合子天线B2和第二抗干扰阻波器B3，采用本务机车和重联机车连接的方式，实现联合两个或两个以上的机车动力为重载列车提供所需动力的功能。采用数字扩频通信、高增益棒状耦合子天线、高频载波阻波等技术手段实现了机车重联感应通信抗干扰方法，即本务机车A发布机车同步动力控制命令；所述机车同步动力控制命令通过第一无线数字感应通信电台A1进行扩频调制得到重联感应通信信号，通过扩展带宽的方式，提高载波通信信号的抗干扰能力；而后所述重联感应通信信号通过第一高增益棒状耦合子天线A2无线耦合至电力接触网上进行传输；在本务机车A的车顶受电弓与导电杆之间串联第一抗干扰阻波器A3，第一抗干扰阻波器A3阻断电力接触网上传输的所述重联感应通信信号被本务机车A的机车供电系统和用电设备吸收，同时抗干扰阻波器3阻断本务机车A上机车供电系统和用电设备产生的各种谐波干扰信号对所述重联感应通信信号的干扰，实现为机车重联感应通信信号提供稳定可靠的信号传输通道。重联机车B通过第二高增益棒状耦合子天线B2接收电力接触网上传输的所述重联感应通信信号；重联机车B的第二无线数字感应通信电台B1接收所述重联感应通信信号，并进行扩频解调，即从多径信号分离出最强有用信号得到机车同步动力控制命令，并以同样的方式发送应答给本务机车A，以实现本务机车与重联机车的有效沟通，提高机车重联感应通信抗干扰能力，有效的提高了机车重联运行的安全性和可靠性。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (8)
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ARM Cortex-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)电连接和信号连接，信令控制电路(131)与FFSK调制解调电路(132)电连接和信号连接，FFSK调制解调电路(132)与扩频通信调制解调电路(133)电连接和信号连接，扩频通信调制解调电路(133)与高增益棒状耦合子天线(2)电连接和信号连接；
其中，信号调制过程中，信令控制电路(131)通过TTL串口接收主控单元(11)的重联感应通信数据，FFSK调制解调电路(132)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(133)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(133)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得到的FFSK信号，FFSK调制解调电路(132)接收FFSK信号并解调得到重联感应通信数据，信令控制电路(131)接收重联感应通信数据并通过TTL串口发送至主控单元(11)。
6.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，电源单元(14)由直流DC110V转直流DC12V电源稳压模块和电流检测电路组成，所述电流检测电路通过与主控单元(11)的ADC接口连接以实现对电压信号的识别，进而实现对设备电源电流检测。
7.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，抗干扰阻波器(3)包括主线圈单元(31)、调谐电路单元(32)和保护元件单元(33)，主线圈单元(31)、调谐电路单元(32)和保护元件单元(33)并联连接构成宽带谐振电路，所述宽带谐振电路的一端连接至车顶受电弓，所述宽带谐振电路的另一端连接至导电杆，以阻断重联感应通信信号向非通信方向传输，即阻断重联感应通信信号被机车上的用电设备吸收。
8.一种利用如权利要求1-7任一所述的铁路列车重联感应通信设备的抗干扰方法，所述铁路列车重联感应通信设备包括设置在本务机车(A)上的第一无线数字感应通信电台(A1)、第一高增益棒状耦合子天线(A2)和第一抗干扰阻波器(A3)以及设置在重联机车(B)上的第二无线数字感应通信电台(B1)、第二高增益棒状耦合子天线(B2)和第二抗干扰阻波器(B3)，其特征在于，所述抗干扰方法包括如下步骤：
步骤1)：本务机车(A)发布机车同步动力控制命令；
步骤2)：所述机车同步动力控制命令通过第一无线数字感应通信电台(A1)进行扩频调制得到重联感应通信信号；
步骤3)：所述重联感应通信信号通过第一高增益棒状耦合子天线(A2)无线耦合至电力接触网上进行传输；
步骤4)：第一抗干扰阻波器(A3)阻断电力接触网上传输的所述重联感应通信信号被本务机车(A)的机车供电系统和用电设备吸收，同时抗干扰阻波器(3)阻断本务机车(A)上机车供电系统和用电设备产生的各种谐波干扰信号对所述重联感应通信信号的干扰；
步骤5)：重联机车(B)通过第二高增益棒状耦合子天线(B2)接收电力接触网上传输的所述重联感应通信信号；
步骤6)：重联机车(B)的第二无线数字感应通信电台(B1)接收所述重联感应通信信号，并进行扩频解调，即从多径信号分离出最强有用信号得到机车同步动力控制命令，并以同样的方式发送应答给本务机车(A)，以实现本务机车与重联机车通信设备之间的有效沟通。
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