本实用新型涉及交流机车通信技术领域，尤其涉及一种通信抗干扰设备和交流机车通信线路。
背景技术：
由于我国铁路沿线地形复杂，列车线路长区域跨度大，在隧道、弯道等处电磁波的传播受限，再加上电气化铁路产生的杂波和交流机车在变频过程中产生的谐波等对无线通信造成干扰，导致交流机车在隧道内、弯道等处，列车的机头和机尾之间的通讯受阻，导致司机查询不到列车尾部的风压等信息。
因此，需要提供一种能够稳定滤除通信环境中的干扰波段的通信抗干扰设备。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够稳定滤除通信环境中的干扰波段的通信抗干扰设备。
本实用新型的技术方案提供一种通信抗干扰设备，包括壳体和设置在壳体外的输出接线柱和输入接线柱，所述壳体内设有自适应调谐装置、主线圈单元和元件保护单元；
所述自适应调谐装置中设有主控单元、调谐单元和频率优化单元，所述调谐单元与所述主控单元电连接，所述频率优化单元与所述主控单元通信连接；
所述主线圈单元、所述调谐单元和所述元件保护单元并联连接在所述输出接线柱和所述输入接线柱之间。
进一步的，所述频率优化单元包括频率比较单元和干扰检测单元；
所述频率比较单元和所述干扰检测单元均与所述主控单元通信连接。
进一步的，所述干扰检测单元包括温度检测单元，所述温度检测单元的输出端与所述主控单元的第一输入端通信连接。
进一步的，所述干扰检测单元包括磁通量检测单元，所述磁通量检测单元的输出端与所述主控单元的第二输入端通信连接。
进一步的，所述干扰检测单元包括电压检测单元，所述电压检测单元的输出端与所述主控单元的第三输入端通信连接。
进一步的，所述调谐单元包括电连接的第一谐振电路和第二谐振电路。
进一步的，所述第一谐振电路中包括可调电容，所述第二谐振电路中包括可调电感，所述可调电容和所述可调电感与所述主控单元电连接。
进一步的，所述元件保护单元为高压放电器。
进一步的，所述通信抗干扰设备还包括安装支架和绝缘子，所述绝缘子支撑在所述壳体和所述安装支架之间。
本实用新型还提供一种交流机车通信线路，包括电力接触网、列头主机、列尾主机和供电回路；
所述列头主机设置在所述交流机车的头部，所述列尾主机设置在所述交流机车的尾部，所述列头主机通过所述供电回路和所述电力接触网与所述列尾主机通信连接；
所述供电回路包括受电弓组件、导电杆和前述的通信抗干扰设备，所述受电弓组件与所述电力接触网电连接，所述导电杆与所述交流机车电连接，所述通信抗干扰设备串联在所述受电弓组件和所述导电杆之间。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：
本实用新型中设置了自适应调谐装置，其中频率优化单元能根据外界环境对调谐单元的谐振频率产生的影响实时调整调谐单元的谐振频率，保证谐振频率的稳定性，稳定滤除干扰信号，提高设备的抗干扰性能。
附图说明
参见附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：
图1是本实用新型实施例一中通信抗干扰设备的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一中通信抗干扰设备的电路结构示意图；
图3是本实用新型实施例一中通信抗干扰设备中调谐单元的电路图；
图4是本实用新型实施例一中通信抗干扰设备的阻断频率范围示意图；
图5是本实用新型实施例二中交流机车通信线路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。
容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
实施例一：
本实施例中的通信抗干扰设备，如图1所示，包括壳体001和设置在壳体001外的输出接线柱01和输入接线柱02。再参见图2，壳体001内设有自适应调谐装置03、主线圈单元04和元件保护单元05；
自适应调谐装置03中设有主控单元31、调谐单元32和频率优化单元33，调谐单元32与主控单元31电连接，频率优化单元33与主控单元31通信连接；
主线圈单元04、调谐单元32和元件保护单元05并联连接在输出接线柱01和输入接线柱02之间。
如图1所示，本实施例中的通信抗干扰设备还包括安装支架003和四个绝缘子002，四个绝缘子002支撑在壳体001和安装支架003之间。壳体001采用高压强电绝缘板材制成，使其具有较强的耐热和耐高压性能，以保护设置在壳体001中的电子设备，在壳体001和安装支架003之间设置四个绝缘子002进行支撑，绝缘子具有耐高压性能，其耐压值高达27.5kv，进一步提高了交流机车抗干扰设备的安全性。
本实施例中的通信抗干扰设备用于400khz列尾信号传输时抑制350khz至480khz整个干扰频带的干扰信号。其中，由主线圈单元04和调谐单元32并联构成谐振电路，其输入端和输出端分别与输入接线柱02和输出接线柱01连接，用于接入通信线路中。主线圈单元04和调谐单元32并联构成谐振电路用于实现对干扰信号的抑制，衰减值设置为大于30db，同时又能正常传导工频电流，实现净化电气化区段接触网的作用。
其中，主线圈单元04为砂包紫铜扁线以单螺旋的形式缠绕而成，其在轴向上设置为多层结构，还可根据额定电流等级，在径向上也设置为多层结构，并在径向上相邻的层之间设置玻璃纤维垫块，以达到绝缘的目的。主线圈单元04采用的砂包紫铜扁线表层附着有软铁氧体材料，与其他材料相比，在同等的电感量下，其具有体积小、重量轻的特点，能有效解决主线圈温升和磁饱和等问题，能够更小有效的传导交流机车工频电流和阻值高频信号向不需要的方向传送。
主控单元31和频率优化单元33实现对调谐单元32的谐振频率的优化，频率优化单元33检测外界环境给谐振频率带来的偏移量传送给主控单元31，主控单元31根据偏移量对调谐单元32的谐振频率进行实时调整和动态优化，保证调谐单元的谐振频率的稳定性。
在输入接线柱02和输出接线柱01之间还连接有元件保护单元05，在本实施例中采用高压放电器，如fdb型高压直流放电器。通信抗干扰设备设置在交流机车的车顶上，通信抗干扰设备遇到雷电或其他情况出现过电压时，通过高压放电器自动放电，从而保护设备的安全。
进一步的，频率优化单元33包括频率比较单元331和干扰检测单元332，频率比较单元331和干扰检测单元332均与主控单元31通信连接。
具体的，本实施例中频率比较单元331可采用频率比较电路，干扰检测单元332检测外界环境中的干扰信息并传送给主控单元31，主控单元31计算出由于外界干扰引起的调谐单元31的偏移量，并将该偏移量传输至频率比较单元331进行比较判断，主控单元31根据频率比较单元331的比较结果对调谐单元32进行调整，实现对调谐单元的谐振频率的实时调整和动态优化。
其中，主控单元31可采用单片机、嵌入式芯片等微型处理器。
进一步的，干扰检测单元332包括温度检测单元3321，温度检测单元3321的输出端与主控单元31的第一输入端通信连接。温度检测单元3321包括一个或多个温度传感器，其用于检测设备自身产生的升温值和外界的气候环境温度值等温度数据，并将检测到的温度数据传送给主控单元31，由主控单元31计算调谐单元32由于温度变化而引起的谐振频率的偏移量。
进一步的，干扰检测单元332包括磁通量检测单元3322，磁通量检测单元3322的输出端与主控单元31的第二输入端通信连接。磁通量检测单元3322采用霍尔传感器，其用于检测设备产生的磁通量和当前设备安装环境中磁通量等磁通量数据，并将检测到的磁通量数据传送给主控单元31，由主控单元31计算调谐单元32由于磁通量变化而引起的谐振频率的偏移量。
进一步的，干扰检测单元332包括电压检测单元3323，电压检测单元3323的输出端与主控单元31的第三输入端通信连接。电压检测单元3323采用电压检测电路和/或电压比较电路，其用于检测为交流机车供电的电网电压值和由于交流机车重载运行、空车运行、爬坡和下坡等情况下引起的电压变化量等电压数据，并将检测到的电压数据传送给主控单元31，由主控单元31计算调谐单元32由于电压变化而引起的谐振频率的偏移量。
进一步的，如图3所示，调谐单元32包括电连接的第一谐振电路321和第二谐振电路322。
其中第一谐振电路321为由主电容c1和主电感l1并联构成的一阶lc谐振电路，主电感l1的两个接线端分别与输入接线柱02和输出接线柱01连接。
第二谐振电路322为由第一附电容c2、第二附电容c3、附电感l2和电阻r构成的二阶rlc谐振电路。第一附电容c2和第二附电容c3串联后与主电容c1并联，附电感l2和电阻r与第二附电容c3并联。
第二谐振电路332又与主控单元31并联，调谐单元32中的主电容c1为可调电容，附电感l2为可调电感，主电容c1和附电感l2均与主控单元31电连接。主控单元31通过调整主电容c1的电容值和附电感l2的电感值，实现对第一谐振电路321和第二谐振电路322的谐振频率的调整。
如图4所示，本实施例中第一谐振电路331的谐振频率f1的设定范围为350khz±20khz，第二谐振电路332的谐振频率f2的设定范围为480khz±20khz。调谐单元32对f1-f2范围内的整个干扰频带内对列尾通信频率有影响的频率能起到有效的衰减抑制，阻断了40khz列尾信号被吸收和滤除了交流机车上其他设备的干扰信号，提高了高频通道的信号增益和信号稳定传输，满足不同列尾设备的通信频率偏差的要求。
本实施例中的通信抗干扰设备，能检测设备安装环境中的温度、磁通量和电压等信号的变化量，并分别根据温度、磁通量和电压的变化给谐振频率带来的偏移量对谐振频率进行实时调整和动态优化，保证了谐振频率的稳定性，能够有效防止列尾信号被吸收和滤除交流机车上其他设备产生的干扰信号，提高了列尾信号传输的稳定性。
实施例二：
本实施例中的交流机车通信线路，如图5所示，包括电力接触网(图未示)、列头主机700、列尾主机800和供电回路；
列头主机700设置在交流机车的头部，列尾主机800设置在交流机车的尾部，列头主机700通过供电回路和电力接触网与列尾主机800通信连接；
供电回路包括受电弓组件100、导电杆200和实施例一中的通信抗干扰设备300，受电弓组件100与电力接触网电连接，导电杆200与交流机车电连接，通信抗干扰设备300安装在交流机车车顶上，串联在受电弓组件100和导电杆200之间。
其中，受电弓组件100和导电杆200构成的供电回路用于向交流机车供电，通信抗干扰设备300串联在受电弓组件100和导电杆200之间的供电回路上，通信抗干扰设备300和受电弓组件100之间还连接有高压隔离开关400和若干个绝缘子500，以保证供电回路的安全，通信抗干扰设备300和导电杆200之间还连接有断路器600，当遇到雷电或过电压时，断路器600自动断开交流机车的供电，以保证交流机车的安全。
交流机车列尾信号的传输，由列头主机700和列尾主机800通过电力接触网进行远距离传输，通信抗干扰设备300用于阻断400khz列尾信号向非通信方向传输，从而提高高频通道的信号增益和信号稳定传输，且对于工频电流呈现低阻抗，能有效改善列头和列尾的通信质量。当列尾主机800发送400khz列尾信号，通过电力接触网远距离传输给列头主机700时，通信抗干扰设备300阻断了400khz列尾信号被交流机车吸收，同时也滤除了交流机车上其他设备产生的干扰信号，保证了400khz列尾信号传输的可靠性。当列头主机700向列尾主机800发送信号时，原理相同。
以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种通信抗干扰设备，包括壳体和设置在壳体外的输出接线柱和输入接线柱，其特征在于，所述壳体内设有自适应调谐装置、主线圈单元和元件保护单元；
所述自适应调谐装置中设有主控单元、调谐单元和频率优化单元，所述调谐单元与所述主控单元电连接，所述频率优化单元与所述主控单元通信连接；
所述主线圈单元、所述调谐单元和所述元件保护单元并联连接在所述输出接线柱和所述输入接线柱之间。
2.根据权利要求1所述的通信抗干扰设备，其特征在于，所述频率优化单元包括频率比较单元和干扰检测单元；
所述频率比较单元和所述干扰检测单元均与所述主控单元通信连接。
3.根据权利要求2所述的通信抗干扰设备，其特征在于，所述干扰检测单元包括温度检测单元，所述温度检测单元的输出端与所述主控单元的第一输入端通信连接。
4.根据权利要求2所述的通信抗干扰设备，其特征在于，所述干扰检测单元包括磁通量检测单元，所述磁通量检测单元的输出端与所述主控单元的第二输入端通信连接。
5.根据权利要求2所述的通信抗干扰设备，其特征在于，所述干扰检测单元包括电压检测单元，所述电压检测单元的输出端与所述主控单元的第三输入端通信连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的通信抗干扰设备，其特征在于，所述调谐单元包括电连接的第一谐振电路和第二谐振电路。
7.根据权利要求6所述的通信抗干扰设备，其特征在于，所述第一谐振电路中包括可调电容，所述第二谐振电路中包括可调电感，所述可调电容和所述可调电感与所述主控单元电连接。
8.根据权利要求1-5任一项所述的通信抗干扰设备，其特征在于，所述元件保护单元为高压放电器。
9.根据权利要求1所述的通信抗干扰设备，其特征在于，所述通信抗干扰设备还包括安装支架和绝缘子，所述绝缘子支撑在所述壳体和所述安装支架之间。
10.一种交流机车通信线路，其特征在于，包括电力接触网、列头主机、列尾主机和供电回路；
所述列头主机设置在所述交流机车的头部，所述列尾主机设置在所述交流机车的尾部，所述列头主机通过所述供电回路和所述电力接触网与所述列尾主机通信连接；
所述供电回路包括受电弓组件、导电杆和权利要求1-9任一项所述的通信抗干扰设备，所述受电弓组件与所述电力接触网电连接，所述导电杆与所述交流机车电连接，所述通信抗干扰设备串联在所述受电弓组件和所述导电杆之间。
技术总结