CN116373812A - 一种火车脱轨自动制动装置及制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火车脱轨自动制动装置及制动方法，涉及轨道交通事故处理技术领域。本技术方案主要基于确保火车整体安全状态而对现有的火车结构进行的改进方案，且偏向于针对高速列车，其中安装底盘对应的是列车的各节车厢，各驱动悬架对应车厢的多组列车轮组，而制动启动缸为对现有列车的脱轨制动器进行改进；在脱轨制动过程中，首先利用制动启动缸和测向盘使脱轨车厢与其余车厢脱离，而后使脱轨车厢保持原速脱轨运行，未脱轨车厢开始紧急双重制动，利用速度差与其余车厢完全脱离，最后在脱轨车厢完全脱离后使其紧急制动，完成列车的整体制动。

Description

一种火车脱轨自动制动装置及制动方法

技术领域

本发明属于轨道交通事故处理技术领域，特别是涉及一种火车脱轨自动制动装置及制动方法。

背景技术

火车脱轨现象是轨道车辆运行过程中特有的一种交通事故，而当列车出现脱轨时，如果不能对列车进行紧急制动，往往会加剧列车的损坏程度，甚至严重威胁到车体及乘员的安全；现有的火车脱轨紧急制动方式通常为先车厢地盘加装的脱轨制动器检测出脱轨现象，而后利用机械制动和电气制动的双重制动方式对列车整体进行紧急制动，且整个紧急制动过程均由人工操作完成；然而这种制动方式通常适用于慢速列车的脱轨，而对于现有技术中最为常见的高铁或动车组列车，一旦出现脱轨现象，驾驶人员的制动操作往往很难在短时间内完成，且一旦进行全列紧急制动，在脱轨车厢的拖带下，其余车厢很容易出现侧翻现象，进而对车体和乘员造成严重危害；因此，我们结合现有技术，设计了一种火车脱轨自动制动装置，用来解决上述的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火车脱轨自动制动装置及制动方法，解决现有的全列紧急制动容易侧翻和驾驶人员难以短时间内手动操作紧急制动的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种火车脱轨自动制动装置，包括底盘单体组件和若干电磁车钩，所述相邻两底盘单体组件之间通过若干电磁车钩栓接固定；

所述底盘单体组件包括安装底盘、驱动悬架和轮轴，其中所述安装底盘下表面与若干驱动悬架滑动卡合，所述轮轴贯穿驱动悬架，且轮轴的相对两端均与车轮连接；所述安装底盘下表面栓接固定有制动启动缸，制动启动缸设置于驱动悬架的相对两侧，且位于相邻两驱动悬架之间；本技术方案主要基于确保火车整体安全状态而对现有的火车结构进行的改进方案，且偏向于针对高速列车，其中安装底盘对应的是列车的各节车厢，各驱动悬架对应车厢的多组列车轮组，而制动启动缸为对现有列车的脱轨制动器进行改进；因此对应的制动方法也与传统的脱轨制动方法存在区别。

所述安装底盘下表面焊接有定向轴，定向轴设置于相邻两驱动悬架之间；所述定向轴周侧面旋转卡合有测向盘；所述测向盘相对两侧面均焊接固定有测向臂，其中测向臂为伸缩杆结构，且其输出端与驱动悬架铰接；结合前述结构，在车厢出现脱轨现象时，安装底盘下的若干组驱动悬架所经历的其中一个状态即为相邻两驱动悬架发生横向偏移现象，在横向偏移时，两驱动悬架利用测向臂带动测向盘旋转；所述测向盘上表面焊接有测向柱，所述安装底盘下表面设置有测向圈，其中测向圈为环形电阻，且测向柱的上端延伸至测向圈，并与测向圈电性连接；所述测向圈与制动启动缸电性并联，且两者均与电磁车钩电性连接；在上述结构中，当列车正常运行时，测向盘的测向柱的位置通常处于车厢中线延长线上或偏转角度在安全角度内；其中列车的安全偏转角度范围为小于15°；结合这一原理，在车厢脱轨时，驱动悬架偏移带动测向柱的偏转角度大于15°，即可使测向圈中的环形电阻接入车厢电路的阻值出现变化；而在本技术方案的控制结构中，接入的阻值变大，导致电磁车钩断电，从而实现脱轨车厢与未脱轨车厢之间的分离。

进一步地，所述驱动悬架内置制动电机，同时驱动悬架内部旋转轴接有传动杆，传动杆周侧面焊接有从动齿轮，所述制动电机的输出轴一端焊接有驱动齿轮，且驱动齿轮与从动齿轮啮合；所述驱动悬架内部开设有制动启动腔，制动启动腔内表面旋转轴接有制动轴；所述制动轴与传动杆之间通过设置齿轮构成齿轮啮合传动结构，即利用制动电机的输出轴通过齿轮啮合结构带动传动杆旋转，同时再次利用齿轮啮合传动结构带动制动轴旋转。

进一步地，所述制动启动腔内表面滑动卡合有两根制动杆，其中制动杆为齿杆结构，且两根制动杆的卡齿相对设置；所述制动轴周侧面焊接有制动启动齿轮，且制动启动齿轮设置于两根制动杆之间，并与两根制动杆的卡齿均咬合；结合前述结构，当制动轴旋转时，启动齿轮利用其与制动杆之间构成的齿轮齿杆咬合结构带动两根制动杆沿相反的方向滑动。

进一步地，所述轮轴周侧面焊接有制动盘，所述制动杆一端焊接有制动夹盘，且两根制动杆的制动夹盘分别设置于制动盘的相对两侧；所述制动杆的另一端与制动启动腔内表面之间焊接有复位弹簧；与上述结构相配合，在两根制动杆沿相反方向滑动的时候，带动两块制动夹盘同时向制动盘移动，进而夹紧制动盘，实现车厢的机械制动过程。

进一步地，所述驱动悬架相对两侧面均焊接有安装板，安装板下表面焊接有限位环，且限位环套设于轮轴的周侧面；在本部分技术方案中，限位环主要用于限定轮轴的位置，使轮轴与驱动悬架的相对位置保持恒定；所述制动启动缸内部滑动卡合有两根测距杆，两根所述测距杆相互滑动卡合，且两者之间相互接触，并电性连接；所述测距杆的另一端延伸至制动启动缸的外部，且与安装板之间铰接有连接臂；结合前述结构，当车厢脱轨时相邻两驱动悬架之间还会经历另外一种状态，即相邻两驱动悬架出现异常高差和偏角，此时相邻两安装板利用连接臂将制动启动缸相对两端的测距杆拉动并使两根测距杆相互脱离，从而使制动启动缸断电。

进一步地，所述制动启动缸与制动电机电性连接，且在同一底盘单体组件中的制动启动缸断电时，制动电机保持断电状态，同时其余底盘单体组件中的制动电机通电。

一种火车脱轨自动制动方法，其特征在于，本制动方法为确保火车整体安全状态的制动方法，即通过将脱轨车厢与其余车厢迅速分离和未脱轨车厢紧急制动的方式同时进行来实现，包括以下步骤：

步骤一、脱轨检测；此步骤用于及时检测或探测出列车某一节车厢脱轨时内部构造出现的变化，包括两组结构启动实现，一方面当列车其中一节车厢开始出现脱轨现象时，其经历的脱轨状态包括同节车厢的相邻两驱动悬架出现高差和偏角；当相邻两驱动悬架之间出现高差和偏角时，相邻两安装板利用连接臂将制动启动缸相对两端的测距杆拉动并使两根测距杆相互脱离，从而使制动启动缸断电；另一方面，同样基于相邻两驱动悬架的水平位置出现横移偏差，此时相邻两驱动悬架带动测向盘旋转偏移，同时带动测向柱绕测向圈旋转，当旋转超过设定角度时，测向圈接入控制电路的电阻发生变化，从而使制动电机断电；其中设定的安全偏角范围为小于15°；

步骤二、脱轨车厢分离；在步骤一中，制动启动缸和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并利用火车控制系统控制电磁车钩断电，进而使脱轨车厢与未脱轨车厢脱离，脱轨车厢脱轨后偏移继续前行，未脱轨车厢暂待后续处理信号；

步骤三、未脱轨车厢的紧急制动；与步骤二中同步进行，当脱轨车厢的制动启动缸和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并再次利用火车控制系统控制其余车厢的制动电机通电，车厢驱动电机断电；其中在制动电机通电时，其输出轴利用齿轮啮合传动结构带动制动轴和制动启动齿轮旋转，利用齿轮齿杆咬合结构带动同一制动启动腔中的两根制动杆滑动，进而带动制动盘相对两侧的制动夹盘向制动盘夹紧，进行初步的机械制动；同时车厢驱动电机断电时即利用断电瞬间电机轴的反向力矩为车厢减速，实现电气制动过程；

步骤四、脱轨车厢的安全制动；在脱轨车厢与未脱轨车厢完全分离后，由火车驾驶员或脱轨车厢的工作系统控制制动电机通电和车厢驱动电机的断电同步进行，即重复步骤三中的过程，对脱轨车厢进行安全制动。

本发明具有以下有益效果：

本技术方案主要基于确保火车整体安全状态而对现有的火车结构进行的改进方案，且偏向于针对高速列车，其中安装底盘对应的是列车的各节车厢，各驱动悬架对应车厢的多组列车轮组，而制动启动缸为对现有列车的脱轨制动器进行改进；

一方面当列车其中一节车厢开始出现脱轨现象时，其经历的脱轨状态包括同节车厢的相邻两驱动悬架出现高差和偏角；当相邻两驱动悬架之间出现高差和偏角时，相邻两安装板利用连接臂将制动启动缸相对两端的测距杆拉动并使两根测距杆相互脱离，从而使制动启动缸断电；另一方面，同样基于相邻两驱动悬架的水平位置出现横移偏差，此时相邻两驱动悬架带动测向盘旋转偏移，同时带动测向柱绕测向圈旋转，当旋转超过设定角度时，测向圈接入控制电路的电阻发生变化，从而使制动电机断电；而后，制动启动缸和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并利用火车控制系统控制电磁车钩断电，进而使脱轨车厢与未脱轨车厢脱离，脱轨车厢脱轨后偏移继续前行，未脱轨车厢暂待后续处理信号；

另外，当脱轨车厢的制动启动缸和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并再次利用火车控制系统控制其余车厢的制动电机通电，车厢驱动电机断电；其中在制动电机通电时，其输出轴利用齿轮啮合传动结构带动制动轴和制动启动齿轮旋转，利用齿轮齿杆咬合结构带动同一制动启动腔中的两根制动杆滑动，进而带动制动盘相对两侧的制动夹盘向制动盘夹紧，进行初步的机械制动；同时车厢驱动电机断电时即利用断电瞬间电机轴的反向力矩为车厢减速，实现电气制动过程。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种火车脱轨自动制动装置的组装结构图；

图2为驱动悬架组装结构图；

图3为图2的主视图；

图4为图3中剖面A-A的结构示意图；

图5为图4中剖面B-B的结构示意图；

图6为图5中C部分的局部展示图；

图7为图5中D部分的局部展示图；

图8为图5中剖面E-E的结构示意图；

图9为图8中F部分的局部展示图；

图10为底盘单体组件的组装结构图；

图11为图10的俯视图；

图12为剖面G-G的结构示意图；

图13为图12中剖面H-H的结构示意图；

图14为图13中剖面I-I；

图15为图14中剖面J-J的结构示意图；

图16为图15中E部分的局部展示图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、底盘单体组件；2、电磁车钩；3、安装底盘；4、驱动悬架；5、轮轴；6、制动启动缸；7、定向轴；8、测向盘；9、测向臂；10、测向柱；11、传动杆；12、从动齿轮；13、驱动齿轮；14、制动启动腔；15、制动轴；16、制动杆；17、启动齿轮；18、制动盘；19、制动夹盘；20、复位弹簧；21、安装板；22、限位环；23、测距杆；24、连接臂。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”“中”“外”“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-图16所示，本发明为一种火车脱轨自动制动装置，包括底盘单体组件1和若干电磁车钩2，相邻两底盘单体组件1之间通过若干电磁车钩2栓接固定；

底盘单体组件1包括安装底盘3、驱动悬架4和轮轴5，其中安装底盘3下表面与若干驱动悬架4滑动卡合，轮轴5贯穿驱动悬架4，且轮轴5的相对两端均与车轮连接；安装底盘3下表面栓接固定有制动启动缸6，制动启动缸6设置于驱动悬架4的相对两侧，且位于相邻两驱动悬架4之间；本技术方案主要基于确保火车整体安全状态而对现有的火车结构进行的改进方案，且偏向于针对高速列车，其中安装底盘3对应的是列车的各节车厢，各驱动悬架4对应车厢的多组列车轮组，而制动启动缸6为对现有列车的脱轨制动器进行改进；因此对应的制动方法也与传统的脱轨制动方法存在区别。

安装底盘3下表面焊接有定向轴7，定向轴7设置于相邻两驱动悬架4之间；定向轴7周侧面旋转卡合有测向盘8；测向盘8相对两侧面均焊接固定有测向臂9，其中测向臂9为伸缩杆结构，且其输出端与驱动悬架4铰接；结合前述结构，在车厢出现脱轨现象时，安装底盘3下的若干组驱动悬架4所经历的其中一个状态即为相邻两驱动悬架4发生横向偏移现象，在横向偏移时，两驱动悬架4利用测向臂9带动测向盘8旋转；测向盘8上表面焊接有测向柱10，安装底盘3下表面设置有测向圈，其中测向圈为环形电阻，且测向柱10的上端延伸至测向圈，并与测向圈电性连接；测向圈与制动启动缸6电性并联，且两者均与电磁车钩2电性连接；在上述结构中，当列车正常运行时，测向盘8的测向柱10的位置通常处于车厢中线延长线上或偏转角度在安全角度内；其中列车的安全偏转角度范围为小于15°；结合这一原理，在车厢脱轨时，驱动悬架4偏移带动测向柱10的偏转角度大于15°，即可使测向圈中的环形电阻接入车厢电路的阻值出现变化；而在本技术方案的控制结构中，接入的阻值变大，导致电磁车钩2断电，从而实现脱轨车厢与未脱轨车厢之间的分离。

优选地，驱动悬架4内置制动电机，同时驱动悬架4内部旋转轴接有传动杆11，传动杆11周侧面焊接有从动齿轮12，制动电机的输出轴一端焊接有驱动齿轮13，且驱动齿轮13与从动齿轮12啮合；驱动悬架4内部开设有制动启动腔14，制动启动腔14内表面旋转轴接有制动轴15；制动轴15与传动杆11之间通过设置齿轮构成齿轮啮合传动结构，即利用制动电机的输出轴通过齿轮啮合结构带动传动杆11旋转，同时再次利用齿轮啮合传动结构带动制动轴15旋转。

优选地，制动启动腔14内表面滑动卡合有两根制动杆16，其中制动杆16为齿杆结构，且两根制动杆16的卡齿相对设置；制动轴15周侧面焊接有制动启动齿轮17，且制动启动齿轮17设置于两根制动杆16之间，并与两根制动杆16的卡齿均咬合；结合前述结构，当制动轴15旋转时，启动齿轮17利用其与制动杆16之间构成的齿轮齿杆咬合结构带动两根制动杆16沿相反的方向滑动。

优选的，轮轴5周侧面焊接有制动盘18，制动杆16一端焊接有制动夹盘19，且两根制动杆16的制动夹盘19分别设置于制动盘18的相对两侧；制动杆16的另一端与制动启动腔14内表面之间焊接有复位弹簧20；与上述结构相配合，在两根制动杆16沿相反方向滑动的时候，带动两块制动夹盘19同时向制动盘18移动，进而夹紧制动盘18，实现车厢的机械制动过程。

优选地，驱动悬架4相对两侧面均焊接有安装板21，安装板21下表面焊接有限位环22，且限位环22套设于轮轴5的周侧面；在本部分技术方案中，限位环22主要用于限定轮轴5的位置，使轮轴5与驱动悬架4的相对位置保持恒定；制动启动缸6内部滑动卡合有两根测距杆23，两根测距杆23相互滑动卡合，且两者之间相互接触，并电性连接；测距杆23的另一端延伸至制动启动缸6的外部，且与安装板21之间铰接有连接臂24；结合前述结构，当车厢脱轨时相邻两驱动悬架4之间还会经历另外一种状态，即相邻两驱动悬架4出现异常高差和偏角，此时相邻两安装板21利用连接臂24将制动启动缸6相对两端的测距杆23拉动并使两根测距杆23相互脱离，从而使制动启动缸6断电。

优选地，制动启动缸6与制动电机电性连接，且在同一底盘单体组件1中的制动启动缸6断电时，制动电机保持断电状态，同时其余底盘单体组件1中的制动电机通电。

一种火车脱轨自动制动方法，其特征在于，本制动方法为确保火车整体安全状态的制动方法，即通过将脱轨车厢与其余车厢迅速分离和未脱轨车厢紧急制动的方式同时进行来实现，包括以下步骤：

步骤一、脱轨检测；此步骤用于及时检测或探测出列车某一节车厢脱轨时内部构造出现的变化，包括两组结构启动实现，一方面当列车其中一节车厢开始出现脱轨现象时，其经历的脱轨状态包括同节车厢的相邻两驱动悬架4出现高差和偏角；当相邻两驱动悬架4之间出现高差和偏角时，相邻两安装板21利用连接臂24将制动启动缸6相对两端的测距杆23拉动并使两根测距杆23相互脱离，从而使制动启动缸6断电；另一方面，同样基于相邻两驱动悬架4的水平位置出现横移偏差，此时相邻两驱动悬架4带动测向盘8旋转偏移，同时带动测向柱10绕测向圈旋转，当旋转超过设定角度时，测向圈接入控制电路的电阻发生变化，从而使制动电机断电；其中设定的安全偏角范围为小于15°；

步骤二、脱轨车厢分离；在步骤一中，制动启动缸6和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并利用火车控制系统控制电磁车钩2断电，进而使脱轨车厢与未脱轨车厢脱离，脱轨车厢脱轨后偏移继续前行，未脱轨车厢暂待后续处理信号；

步骤三、未脱轨车厢的紧急制动；与步骤二中同步进行，当脱轨车厢的制动启动缸6和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并再次利用火车控制系统控制其余车厢的制动电机通电，车厢驱动电机断电；其中在制动电机通电时，其输出轴利用齿轮啮合传动结构带动制动轴15和制动启动齿轮17旋转，利用齿轮齿杆咬合结构带动同一制动启动腔14中的两根制动杆16滑动，进而带动制动盘18相对两侧的制动夹盘19向制动盘18夹紧，进行初步的机械制动；同时车厢驱动电机断电时即利用断电瞬间电机轴的反向力矩为车厢减速，实现电气制动过程；

步骤四、脱轨车厢的安全制动；在脱轨车厢与未脱轨车厢完全分离后，由火车驾驶员或脱轨车厢的工作系统控制制动电机通电和车厢驱动电机的断电同步进行，即重复步骤三中的过程，对脱轨车厢进行安全制动。

实施例

结合列车运行的实际过程和方式，在现有的列车运行过程中，更容易且首先出现脱轨现象的车厢通常为列车车头，即牵引车厢；当牵引车厢出现脱轨现象时，其经历的脱轨状态包括同节车厢的相邻两驱动悬架4出现高差和偏角，其中的高差和偏角具体即可反映到相邻两驱动悬架4之间制动启动缸6的延伸距离；当相邻两驱动悬架4之间出现的高差和偏角导致相邻两安装板21利用连接臂24将制动启动缸6相对两端的测距杆23拉动，并使两根测距杆23相互脱离时，使制动启动缸6断电；另一方面，同样基于相邻两驱动悬架4的水平位置出现横移偏差，此时相邻两驱动悬架4带动测向盘8旋转偏移，同时带动测向柱10绕测向圈旋转，当旋转超过设定角度时，测向圈接入控制电路的电阻发生变化，从而使制动电机断电；

紧接着即开始使牵引车厢与其余车厢脱离，具体的实现方式为制动启动缸6和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并利用火车控制系统控制电磁车钩2断电，进而使脱轨车厢与未脱轨车厢脱离，脱轨车厢脱轨后偏移继续前行，未脱轨车厢暂待后续处理信号；

最终，在确认牵引车厢完全脱离后，牵引车厢首先保持原速脱轨运行，而后与其余车厢同样开启机械制动和电气制动同步进行的双重制动方式，使列车整体强制制动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”“示例”“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种火车脱轨自动制动装置，包括底盘单体组件（1）和若干电磁车钩（2），其特征在于：相邻两所述底盘单体组件（1）之间通过若干电磁车钩（2）栓接固定；

所述底盘单体组件（1）包括安装底盘（3）、驱动悬架（4）和轮轴（5），其中所述安装底盘（3）下表面与若干驱动悬架（4）滑动卡合，所述轮轴（5）贯穿驱动悬架（4），且轮轴（5）的相对两端均与车轮连接；所述安装底盘（3）下表面栓接固定有制动启动缸（6），制动启动缸（6）设置于驱动悬架（4）的相对两侧，且位于相邻两驱动悬架（4）之间；

所述安装底盘（3）下表面焊接有定向轴（7），定向轴（7）设置于相邻两驱动悬架（4）之间；所述定向轴（7）周侧面旋转卡合有测向盘（8）；所述测向盘（8）相对两侧面均焊接固定有测向臂（9），其中测向臂（9）为伸缩杆结构，且其输出端与驱动悬架（4）铰接；所述测向盘（8）上表面焊接有测向柱（10），所述安装底盘（3）下表面设置有测向圈，其中测向圈为环形电阻，且测向柱（10）的上端延伸至测向圈，并与测向圈电性连接；所述测向圈与制动启动缸（6）电性并联，且两者均与电磁车钩（2）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种火车脱轨自动制动装置，其特征在于，所述驱动悬架（4）内置制动电机，同时驱动悬架（4）内部旋转轴接有传动杆（11），传动杆（11）周侧面焊接有从动齿轮（12），所述制动电机的输出轴一端焊接有驱动齿轮（13），且驱动齿轮（13）与从动齿轮（12）啮合。

3.根据权利要求2所述的一种火车脱轨自动制动装置，其特征在于，所述驱动悬架（4）内部开设有制动启动腔（14），制动启动腔（14）内表面旋转轴接有制动轴（15）；所述制动轴（15）与传动杆（11）之间通过设置齿轮构成齿轮啮合传动结构。

4.根据权利要求3所述的一种火车脱轨自动制动装置，其特征在于，所述制动启动腔（14）内表面滑动卡合有两根制动杆（16），其中制动杆（16）为齿杆结构，且两根制动杆（16）的卡齿相对设置；所述制动轴（15）周侧面焊接有制动启动齿轮（17），且制动启动齿轮（17）设置于两根制动杆（16）之间，并与两根制动杆（16）的卡齿均咬合。

5.根据权利要求4所述的一种火车脱轨自动制动装置，其特征在于，所述轮轴（5）周侧面焊接有制动盘（18），所述制动杆（16）一端焊接有制动夹盘（19），且两根制动杆（16）的制动夹盘（19）分别设置于制动盘（18）的相对两侧；所述制动杆（16）的另一端与制动启动腔（14）内表面之间焊接有复位弹簧（20）。

6.根据权利要求5所述的一种火车脱轨自动制动装置，其特征在于，所述驱动悬架（4）相对两侧面均焊接有安装板（21），安装板（21）下表面焊接有限位环（22），且限位环（22）套设于轮轴（5）的周侧面；所述制动启动缸（6）内部滑动卡合有两根测距杆（23），两根所述测距杆（23）相互滑动卡合，且两者之间相互接触，并电性连接；所述测距杆（23）的另一端延伸至制动启动缸（6）的外部，且与安装板（21）之间铰接有连接臂（24）。

7.根据权利要求6所述的一种火车脱轨自动制动装置，其特征在于，所述制动启动缸（6）与制动电机电性连接，且在同一底盘单体组件（1）中的制动启动缸（6）断电时，制动电机保持断电状态，同时其余底盘单体组件（1）中的制动电机通电。

8.一种火车脱轨自动制动方法，其特征在于，本制动方法为确保火车整体安全状态的制动方法，即通过将脱轨车厢与其余车厢迅速分离和未脱轨车厢紧急制动的方式同时进行来实现，包括以下步骤：

步骤一、脱轨检测；包括两组结构启动实现，一方面当列车其中一节车厢开始出现脱轨现象时，其经历的脱轨状态包括同节车厢的相邻两驱动悬架（4）出现高差和偏角；当相邻两驱动悬架（4）之间出现高差和偏角时，相邻两安装板（21）利用连接臂（24）将制动启动缸（6）相对两端的测距杆（23）拉动并使两根测距杆（23）相互脱离，从而使制动启动缸（6）断电；另一方面，同样基于相邻两驱动悬架（4）的水平位置出现横移偏差，此时相邻两驱动悬架（4）带动测向盘（8）旋转偏移，同时带动测向柱（10）绕测向圈旋转，当旋转超过设定角度时，测向圈接入控制电路的电阻发生变化，从而使制动电机断电；

步骤二、脱轨车厢分离；在步骤一中，制动启动缸（6）和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并利用火车控制系统控制电磁车钩（2）断电，进而使脱轨车厢与未脱轨车厢脱离，脱轨车厢脱轨后偏移继续前行，未脱轨车厢暂待后续处理信号；

步骤三、未脱轨车厢的紧急制动；与步骤二中同步进行，当脱轨车厢的制动启动缸（6）和制动电机同时断电时向火车控制系统发送信号，并再次利用火车控制系统控制其余车厢的制动电机通电，车厢驱动电机断电；其中在制动电机通电时，其输出轴利用齿轮啮合传动结构带动制动轴（15）和制动启动齿轮（17）旋转，利用齿轮齿杆咬合结构带动同一制动启动腔（14）中的两根制动杆（16）滑动，进而带动制动盘（18）相对两侧的制动夹盘（19）向制动盘（18）夹紧，进行初步的机械制动；同时车厢驱动电机断电时即利用断电瞬间电机轴的反向力矩为车厢减速，实现电气制动过程；

步骤四、脱轨车厢的安全制动；在脱轨车厢与未脱轨车厢完全分离后，由火车驾驶员或脱轨车厢的工作系统控制制动电机通电和车厢驱动电机的断电同步进行，即重复步骤三中的过程，对脱轨车厢进行安全制动。

Images