CN113460109B - 一种吸能外罩、车厢及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种吸能外罩、车厢及轨道车辆，吸能外罩包括罩体，罩体包括：第一级吸能罩体，第一级吸能罩体的横截面积沿纵向逐渐增大，第一级吸能罩体的腔壁自中心至周向边缘经光滑曲面过渡；周向罩体，周向罩体位于第一级吸能罩体的后端，周向罩体沿纵向向后延伸，且周向罩体的横截面积沿纵向逐渐增大；第一级吸能罩体和周向罩体形成后端开口的中空腔体，以对车体前端进行罩设。罩体通过第一级吸能罩体和周向罩体形成变形吸能区，对车体承受的冲击进行缓冲吸能，以省去前端外罩内的吸能结构，减少吸能结构的结构数，减少空间占有率；通过吸能外罩的有序渐进变形失效吸能保证车体为不变形区，保证司机和乘客安全。

Description

一种吸能外罩、车厢及轨道车辆

技术领域

本申请涉及轨道交通吸能技术领域，具体地，涉及一种吸能外罩、车厢及轨道车辆。

背景技术

随着我国轨道交通建设的快速发展，列车速度不断提高，并且列车质量/体积庞大，一旦发生碰撞事故将造成严重的人员伤亡及经济损失，事故造成的危害也越来越大，在提高主动控制可靠性的同时，轨道列车的被动安全性是保护乘员生命和财产安全的最后一道防线。为减轻轨道交通车辆相互撞击时对乘客造成伤害以及对车体结构造成的巨大破坏，碰撞安全是列车设计必须考虑的问题。轨道列车碰撞时，冲击力最大的是头车，后续车辆逐级减小，综合考虑列车吸能要求和实际吸能方式，通常在列车头车布置吸能能量较多的吸收装置，然而车头内部空间狭小，碰撞吸能装置的布置安装十分困难。

而针对上述问题，一般只能够在车头内部的狭小空间尽量布置吸能装置，但吸能量却达不到标准要求，或者超出空间在原本不可变形的车体中找出处，如对轨道车辆端部底架结构进行优化设计，使端部底架不但具有良好的传递纵向力的性能，同时具备多级递进式吸能特点，在发生碰撞时可产生有序可控的塑性变形来吸收能量，来提高吸能效果，但是这种设计结构本质上是在侵占车体的不可变形区，无法保证司机和乘客的安全，并且生产制造困难，碰撞后整个车体报废，维护性低。

发明内容

本申请实施例中提供了一种吸能外罩、车厢及轨道车辆，以解决现有的车头吸能装置需要侵占车体的不可变形区，无法保证司机和乘客安全的问题。

一种吸能外罩，包括罩体，所述罩体包括：

第一级吸能罩体，所述第一级吸能罩体的横截面积沿纵向逐渐增大，所述第一级吸能罩体的腔壁自中心至周向边缘经光滑曲面过渡；

周向罩体，所述周向罩体位于所述第一级吸能罩体的后端，所述周向罩体的前端端壁与所述第一级吸能罩体的后端端壁对接，所述周向罩体沿纵向向后延伸，且所述周向罩体的横截面积沿纵向逐渐增大；

所述第一级吸能罩体和所述周向罩体形成后端开口的中空腔体，以对车体前端进行罩设。

优选地，所述周向罩体包括沿纵向依次设置的第二级段、第三级段、第四级段和第五级段；

所述第二级段的前端端壁与所述第一级吸能罩体的后端端壁对接，所述第二级段的后端端壁与所述第三级段的前端端壁对接，所述第二级段的后端端壁的口径大于所述第二级段的前端端壁的口径；

所述第三级段的后端端壁与所述第四级段的前端端壁对接，所述第三级段的后端端壁的口径大于所述第三级段的前端端壁的口径；

所述第四级段的后端端壁与所述第五级段的前端端壁对接，所述第四级段的后端端壁的口径大于所述第四级段的前端端壁的口径；

所述第五级段的后端端壁的口径大于所述第五级段的前端端壁的口径。

优选地，所述周向罩体包括外蒙皮层、中间缓冲芯层和内蒙皮层，所述第二级段、所述第三级段、所述第四级段、所述第五级段的所述中间缓冲芯层内设有加强筋；

所述第二级段的所述加强筋自所述第二级段的前端端壁延伸至所述第二级段的后端端壁；

所述第二级段、所述第三级段、所述第四级段的所述加强筋的个数渐增，后一级段的若干个所述加强筋与前一级的全部所述加强筋在空间上连续设置。

优选地，所述第三级段包括第一加强筋，所述第一加强筋自所述第三级段的前端端壁延伸至所述第四级段的腔壁的预设距离处；

所述第四级段包括第二加强筋，所述第二加强筋自所述第四级段的腔壁的所述预设距离处延伸至所述第五级段的后端端壁处；

若干个所述第二加强筋在所述第四级段的部分和所述第一加强筋在所述第四级段的部分间隔排布。

优选地，所述第四级段和所述第五级段的交接处设有第一车灯安装孔；所述第五级段设有第二车灯安装孔；所述第一车灯安装孔和所述第二车灯安装孔沿同一个所述第二加强筋的延伸方向依次排列。

优选地，还包括：

第六级吸能罩体，所述第六级吸能罩体包括外蒙皮层、设有加强筋的中间缓冲芯层和内蒙皮层，所述第六级吸能罩体沿纵向自所述第四级段的外壁下方延伸至所述第五级段的后端端壁下方；

所述第六级吸能罩体包括：

第一子吸能罩体和第二子吸能罩体，沿所述吸能外罩的纵向中心线对称设置，所述第一子吸能罩体和所述第二子吸能罩体的前端相交且经光滑曲面过渡，所述第一子吸能罩体的所述加强筋和所述第二子吸能罩体的所述加强筋的个数相同；

所述第一子吸能罩体和所述第二子吸能罩体为向靠近纵向中心线所在竖直面一侧弯曲的光滑曲面。

优选地，还包括：

底板，所述底板的横向两端分别延伸至与所述第五级段的下边缘相接；所述底板的纵向一端延伸至所述第四级段，另一端延伸至所述第五级段的后端端壁；

所述底板沿水平方向设置，所述第四级段、所述第五级段和所述底板的顶壁形成上部空间，用以支撑设备；所述底板的底壁与所述第六级吸能罩体形成下部空间。

优选地，还包括固定底座，用以固定所述第五级段、所述底板和所述第六级吸能罩体，所述固定底座包括：

第一固定部，所述第一固定部沿所述第五级段的后端端壁的周向环绕设置；

第二固定部，所述第二固定部覆于所述底板的后端端壁上；

第三固定部，所述第三固定部覆于所述第六级吸能罩体的后端端壁上，所述第一固定部、所述第二固定部和所述第三固定部一体式设置；

所述第一固定部和所述第二固定部上分别设有用于与车体相连的预埋安装孔，所述预埋安装孔的中心线沿纵向延伸；所述预埋安装孔在所述第一固定部和所述第二固定部上均匀设置。

优选地，所述第二级段、所述第三级段、所述第四级段、所述第五级段、所述第六级吸能罩体、所述底板和所述固定底座一体式设置；

所述第二级段的所述外蒙皮层和所述内蒙皮层的厚度均分别为8-15毫米，所述第二级段的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，所述第三级段的所述外蒙皮层和所述内蒙皮的厚度均分别为9-16毫米，所述第二级段的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，所述第四级段的所述外蒙皮层和所述内蒙皮的厚度均分别为9-16毫米，所述第四级段的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，所述第五级段的所述外蒙皮层和所述内蒙皮的厚度均分别为8-15毫米，所述第五级段的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，所述第六级吸能罩体的所述外蒙皮层和所述内蒙皮的厚度均分别为2-4毫米，所述第六级吸能罩体的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米。

优选地，所述第一级吸能罩体、所述第二级段、所述第三级段、所述第四级段、所述第五级段的纵向长度比为1:6:1:6:8。

优选地，所述加强筋在所述周向罩体的周向侧壁上、沿纵向自前至后呈四散状设置，沿纵向处于前端的相邻所述加强筋间的距离小于沿纵向处于后端的相邻所述加强筋间的距离；

处于所述周向罩体的侧下方的所述加强筋的数量大于处于所述周向罩体的顶壁的所述加强筋的数量。

优选地，还包括：

开闭组件，可拆卸的连接于所述底板上，所述开闭组件的一端与所述第一吸能罩体连接，用于带动所述第一吸能罩体让位或覆盖于所述周向罩体的前端端壁，以进行所述第一吸能罩体和所述周向罩体间的开闭；

所述开闭组件包括连接驱动单元，所述连接驱动单元设于所述下部空间内。

优选地，所述中间缓冲芯层为聚甲基丙烯酰亚氨闭孔泡沫芯层，所述罩体的所述加强筋为T800单向带方形管。

相较于现有技术，应用本申请提供的吸能外罩，具有以下技术效果：

罩体通过第一级吸能罩体和周向罩体形成变形吸能区，通过第一级吸能罩体以及周向罩体对车体承受的冲击进行缓冲吸能，以省去前端外罩内的吸能结构，减少吸能结构的结构数，减少空间占有率，方便车体设计制造；吸能外罩可与传统吸能元件或防爬吸能装置组合使用，以进一步对车体的缓冲吸能能力进行扩容。同时，周向罩体和第一级吸能罩体可拆卸的连接，以便于拆装，方便吸能外罩内车体结构的安装。上述装置将车体和吸能结构独立设置，通过吸能外罩的有序渐进变形失效吸能以保证车体为不变形区，保证司机和乘客安全。

本申请还提供了一种车厢，包括：司机室和上述实施例任一项所述的吸能外罩，所述吸能外罩与所述司机室的骨架前墙可拆卸的连接。

本申请还提供了一种轨道车辆，包括上述实施例所述的车厢。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种吸能外罩的俯视结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的周向罩体的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的固定底座的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的第一级吸能罩体的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的第二级段的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的第三级段的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的第四级段的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的第五级段的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的第六级吸能罩体的结构示意图。

附图标记如下：

第一级吸能罩体1、第二级段2、第三级段3、第四级段4、第五级段5、第六级吸能罩体6、底板7、固定底座8；

外蒙皮层101、中间缓冲芯层102、内蒙皮层103；

加强筋201、外蒙皮层202、中间缓冲芯层203、内蒙皮层204；

第一加强筋301；

第二加强筋402；

第一车灯安装孔501、第二车灯安装孔502；

第一子吸能罩体601、第二子吸能罩体602；

第一固定部801、第二固定部802、第三固定部803。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现现有的车头吸能装置需要侵占车体的不可变形区，无法保证司机和乘客安全的问题。

请参阅图1、2和5，图1为本申请实施例一种吸能外罩的轴测结构示意图；图2为图1的侧视结构示意图；图5为本申请实施例提供的第一级吸能罩体的结构示意图。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种吸能外罩，包括罩体，罩体包括第一级吸能罩体1和周向罩体。其中，第一级吸能罩体1的横截面积沿纵向逐渐增大，第一级吸能罩体1的腔壁自中心至周向边缘经光滑曲面过渡；同时，为了便于连接车钩，周向罩体位于第一级吸能罩体1的后端，周向罩体和第一级吸能罩体1通过螺栓等螺纹紧固件或者开闭结构进行连接，优选为第一级吸能罩体1包括沿中心线对称设置的两个子吸能罩体，通过控制子吸能罩体相向或相背运动实现开合，以实现中空腔体和外界的连通，便于车钩连接。其中，开闭结构的具体结构可根据现有技术进行设置，均在本申请的保护范围内。

周向罩体的前端端壁与第一级吸能罩体1的后端端壁对接，周向罩体沿纵向向后延伸，且周向罩体的横截面积沿纵向逐渐增大；第一级吸能罩体1和周向罩体形成梭形罩体，以满足流体动力学设计。第一级吸能罩体1和周向罩体形成后端开口的中空腔体，以对车体前端进行罩设。罩体一般包括外蒙皮层、中间缓冲芯层和内蒙皮层，其中，外蒙皮层和内蒙皮层的结构相同，如碳纤维、玻璃纤维等，中间缓冲芯层如泡沫塑料、蜂窝夹芯或波纹板等，可对各蒙皮层的铺层厚度、铺布角度和铺层比进行设置，以实现分级吸能。

相较于现有技术，应用本申请提供的吸能外罩，具有以下技术效果：

罩体通过第一级吸能罩体1和周向罩体形成变形吸能区，通过第一级吸能罩体1以及周向罩体对车体承受的冲击进行缓冲吸能，以省去前端外罩内的吸能结构，减少吸能结构的结构数，减少空间占有率，方便车体设计制造；吸能外罩可与传统吸能元件或防爬吸能装置组合使用，以进一步对车体的缓冲吸能能力进行扩容。同时，周向罩体和第一级吸能罩体1可拆卸的连接，以便于拆装，方便吸能外罩内车体结构的安装。上述装置将车体和吸能结构独立设置，通过吸能外罩的变形吸能保证车体为不变形区，保证司机和乘客安全。

其中，为了实现分级段的吸能需求，周向罩体包括沿纵向依次设置的第二级段2、第三级段3、第四级段4和第五级段5；

第二级段2的前端端壁与第一级吸能罩体1的后端端壁对接，第二级段2的后端端壁与第三级段3的前端端壁对接，第二级段2的后端端壁的口径大于第二级段2的前端端壁的口径；

第三级段3的后端端壁与第四级段4的前端端壁对接，第三级段3的后端端壁的口径大于第三级段3的前端端壁的口径；

第四级段4的后端端壁与第五级段5的前端端壁对接，第四级段4的后端端壁的口径大于第四级段4的前端端壁的口径；

第五级段5的后端端壁的口径大于第五级段5的前端端壁的口径。

由此设置，以形成多段吸能罩体，对于各级段罩体的设置，其纵向长度、厚度以及材料的设置，根据吸能要求的不同进行不同设置。优选为各级段的纵向长度和蒙皮厚度均不相同设置，且自前至后纵向长度和蒙皮厚度依次增加。优选地，第一级吸能罩体作为预缓冲段，第二级段、第三级段3、第四级段4和第五级段的吸能能量曲线呈阶梯式上升，同时各级吸能曲线保持平稳，或者两级段之间平缓过渡，根据吸能要求进行设置。

具体的，为了更进一步提高缓冲吸能能力，周向罩体采用整体设计，各区物理上是连续的，充分利用复合材料的可设计性进行丢层设计。周向罩体包括外蒙皮层、中间缓冲芯层和内蒙皮层，其中，中间缓冲芯层为聚甲基丙烯酰亚氨闭孔泡沫芯层，罩体的加强筋为T800单向带方形管。在其他实施例中，加强筋也可以设置为其他连续碳纤维单向带，可根据需要设置中间缓冲芯层的结构，均在本申请的保护范围内。第二级段2、第三级段3、第四级段4、第五级段5的中间缓冲芯层内设有加强筋，在各级段的中间缓冲芯层中设置加强筋，加强筋的材料可设置为铝合金材料，或者，在一种实施例中，加强筋也可以设置为与蒙皮层相同材料，均在本申请的保护范围内。第二级段2包括外蒙皮层202、中间缓冲芯层203、内蒙皮层204，其中，第二级段2的加强筋201自第二级段2的前端端壁延伸至第二级段2的后端端壁；第二级段2、第三级段3、第四级段4的加强筋的个数渐增，后一级段的若干个加强筋与前一级的全部加强筋在空间上连续设置，举例说明，如图6所示，图6为本申请实施例提供的第二级段2的结构示意图。第二级段2的加强筋的数量为5根，壁厚为2到8毫米范围内；第三级段3的加强筋的数量为13根，壁厚为2到8毫米范围内；第四级段4的加强筋的数量为29根，壁厚为2到10毫米范围内；第三级段3的5根加强筋与第二级段2的加强筋在空间上连续设置，第四级段4的13根加强筋与第三级段3的全部加强筋在空间上连续设置，第二级段2、第三级段3和第五级段5的加强筋的0°,±45°,90°的铺层比均分别为4:5:1；加强筋在空间上的连续设置能够进一步提高吸能外罩沿纵向的刚度，进一步提高缓冲吸能效果。通过对各级段的加强筋的数量以及厚度的设置，实现各级段的吸能效果的分级，以进一步实现多级吸能。

如图7-8所示，图7为本申请实施例提供的第三级段3的结构示意图；图8为本申请实施例提供的第四级段4的结构示意图。优选地，第三级段3设有第一加强筋301，第四级段4设有第二加强筋402，若干个第二加强筋402在第四级段4的部分和第一加强筋301在第四级段4的部分间隔排布。如上述实施例所述，11根第一加强筋301自第三级段3的前端端壁延伸至第四级段4的腔壁的预设距离处，同时，与11根第一加强筋301在空间上连续设置的11根第二加强筋402自第四级段4的腔壁的预设距离处延伸至第五级段5的后端端壁处，其他18根第二加强筋402在第四级段4上间隔设置，其他18根第二加强筋402的起始端面为第四级段4的前端腔壁的预设距离处，第一加强筋301的0°,±45°,90°的铺层比为4:5:1，第二加强筋402的0°,±45°,90°的铺层比为6:3:1，第二加强筋402的厚度为3到10毫米之间。由此以进一步提高结构的整体性，进一步提高吸能效果，同时方便生产加工。

在另一实施例中，第二级段2的加强筋的数量为5根，第三级段3的加强筋的数量为13根，5根第二级段2的加强筋与第三级段3的5根第一加强筋301在空间上连续设置，其中，5根第一加强筋中的2根第一加强筋301自第三级段3的前端端壁延伸至预设距离处，另外11根第一加强筋301自第三级段3的前端端壁延伸至第四级段4的腔壁的预设距离处，另外该2根第一加强筋301与第四级段4的第二加强筋402在空间上非连续设置，且该第四级段4的2根第二加强筋402设置在上述2根第一加强筋301的延长线上，同时该第四级段4的2根第二加强筋402和第五级段5的2根第二加强筋402共线，用于安装第一车灯安装孔501和第二车灯安装孔502。

如图9所示，图9为本申请实施例提供的第五级段5的结构示意图。在该具体实施例中，第四级段4和第五级段5的交接处设有第一车灯安装孔501；第五级段5设有第二车灯安装孔502；第一车灯安装孔501和第二车灯安装孔502沿同一个第二加强筋402的延伸方向依次排列。由此设置，通过设置第二加强筋402，当车体发生冲击时，能够为第一车灯安装孔501和第二车灯安装孔502提供刚度，以减小车灯变形，进一步优化吸能效果。

如图10所示，图10为本申请实施例提供的第六级吸能罩体6的结构示意图。为了对车体的底部结构进行缓冲吸能，该吸能外罩还包括第六级吸能罩体6，第六级吸能罩体6包括外蒙皮层、设有加强筋的中间缓冲芯层和内蒙皮层，第六级吸能罩体6沿纵向自第四级段4的外壁下方延伸至第五级段5的后端端壁下方，第六级吸能罩体6为向靠近纵向中心线所在竖直面一侧弯曲的光滑曲面，光滑曲面斜向下设置，由此以满足流体动力学设计，减小空气阻力。

其中，第六级吸能罩体6包括：

第一子吸能罩体601和第二子吸能罩体602，沿吸能外罩的纵向中心线对称设置，第一子吸能罩体601和第二子吸能罩体602的前端相交且经光滑曲面过渡，可以理解的是，吸能外罩的中心线、第一级段的中心线、第二级段2的中心线、第三级段3的中心线、第四级段4的中心线、第五级段5的中心线重合，第六级吸能罩体6的中心线与上述中心线平行设置。

第一子吸能罩体601和第二子吸能罩体602的前端相交且经光滑曲面过渡；优选地，第一子吸能罩体601和第二子吸能罩体602的加强筋的个数相同设置，分别设置为两个，第一子吸能罩体601和第二子吸能罩体602的加强筋的0°,±45°,90°的铺层比分别为6:3:1，第一子吸能罩体601和第二子吸能罩体602的加强筋的厚度分别为3到10毫米；第一子吸能罩体601和第二子吸能罩体602为向靠近纵向中心线所在竖直面一侧弯曲的光滑曲面。

如图3所示，图3为本申请实施例提供的周向罩体的结构示意图。具体的，还包括底板7，底板7的横向两端分别延伸至与第五级段5的下边缘相接；底板7的纵向一端延伸至第四级段4，另一端延伸至第五级段5的后端端壁；底板7沿水平方向设置，第四级段4、第五级段5和底板7的顶壁形成上部空间，用以支撑设备；底板7的底壁与第六级吸能罩体6形成下部空间。底板7为蒙皮底板7，蒙皮材料可参考外蒙皮层和内蒙皮层进行设置，蒙皮底板7的厚度为6到15毫米之间，蒙皮底板的0°,±45°,90°的铺层比分别为4:5:1，底板7上用以安装开闭机构控制装置，以实现第一级吸能罩体1的开闭。

其中，还包括：

开闭组件，可拆卸的连接于底板上，开闭组件的一端与第一吸能罩体连接，用于带动第一吸能罩体让位或覆盖于周向罩体的前端端壁，以进行第一吸能罩体和周向罩体间的开闭；开闭组件包括连接驱动单元，连接驱动单元设于下部空间内，由此以优化车体内部安装空间。开闭组件包括液压缸和执行机构的组合，连接驱动单元为电机或其他驱动设备，可根据需要进行设置。

如图4所示，图4为本申请实施例提供的固定底座8的结构示意图；进一步地，还包括固定底座8，用以固定第五级段5、底板7和第六级吸能罩体6，使其成为一个整体，进一步提高刚度。固定底座8包括：

第一固定部801，第一固定部801沿第五级段5的后端端壁的周向环绕设置；

第二固定部802，第二固定部802覆于底板7的后端端壁上；

第三固定部803，第三固定部803覆于第六级吸能罩体6的后端端壁上，第一固定部801、第二固定部802和第三固定部803一体式设置；

第一固定部801和第二固定部802上分别设有用于与车体相连的预埋安装孔，预埋安装孔的中心线沿纵向延伸；预埋安装孔在第一固定部801和第二固定部802上均匀设置。通过第一固定部801和第二固定部802上的预埋安装孔与车体前端固定。预埋安装孔优选设置为椭圆形孔，在其他实施例中，根据需要设置预埋安装孔的具体形式。

更为优选地，第二级段2、第三级段3、第四级段4、第五级段5、第六级吸能罩体6、底板7和固定底座8一体式设置。固定底座8与车体固定，一般的，固定底座8上设有用以与车体固定的预埋安装孔，预埋安装孔在固定底座8上沿纵向设置；第二级段2、第三级段3、第四级段4、第五级段5、第六级吸能罩体6、底板7和固定底座8一体式设置。将车体与吸能结构拆分独立，设置车体为不变形区，吸能结构为变形吸能区，作为独立模块安装车体上，通过预埋安装孔实现与车体的安装，生产制造安装简单，在发生不同程度碰撞时，可以迅速进行拆装更换，保证车体本身不受损可继续服役使用，减少维保成本和时间，全生命周期成本低。

其中，第二级段2的外蒙皮层和内蒙皮的厚度均分别为8-15毫米，第二级段2的中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，第三级段3的外蒙皮层和内蒙皮的厚度均分别为9-16毫米，第二级段2的中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，第四级段4的外蒙皮层和内蒙皮的厚度均分别为9-16毫米，第四级段4的中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，第五级段5的外蒙皮层和内蒙皮的厚度均分别为8-15毫米，第五级段5的中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，第六级吸能罩体6的外蒙皮层和内蒙皮的厚度均分别为2-4毫米，第六级吸能罩体6的中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

具体的，第二级段2、第三级段3、第四级段4和第五级段5的外蒙皮层和内蒙皮层的0°,±45°,90°的铺层比均分别为4:5:1；第一级吸能罩体1的外蒙皮层101和内蒙皮层103的厚度均分别为3到8毫米之间，第一级吸能罩体1的中间缓冲芯层102的厚度为20到60毫米之间，外蒙皮层和内蒙皮层的0°,±45°,90°的铺层比分别为4:5:1。通过对第二级段2、第三级段3和第四级段4的外蒙皮层、内蒙皮层以及中间缓冲芯层的厚度进行设置，以使得各级吸能罩体的刚度渐增，优化吸能外罩的整体吸能缓冲效果。各级段的刚度不同，优先为沿纵向依次增加，在一种实施例中，也可以设置两级段或三级段以上吸能罩体，可根据吸能罩体的纵向长度进行设置，均在本申请的保护范围内。

更进一步地，第一级吸能罩体1、第二级段2、第三级段3、第四级段4、第五级段5的纵向长度比为1:6:1:6:8。该纵向长度比最优满足特定的目标吸能特性，在满足吸能要求的同时节省材料，降低制造成本；在其他实施例中，根据不同的目标吸能特性可以进行变化。

其中，加强筋在周向罩体的周向侧壁上、沿纵向自前至后呈四散状设置，沿纵向处于前端的相邻加强筋间的距离小于沿纵向处于后端的相邻加强筋间的距离，使得前端加强筋集中设置，以提高前端吸能外罩的刚度，同时后端的加强筋间距离增加，以对后端的周向罩体进行逐步支撑，共同形成梭形结构。同时，为了能够对车体的侧下方进行吸能缓冲，保障车体中人员及设备安全，处于周向罩体的侧下方的加强筋的数量大于处于周向罩体的顶壁的加强筋的数量，以增加侧下方的车体刚度，提高抗撞击能力。

上述吸能外罩具有优良空气动力学和耐碰撞性，采用复合材料或者多材料方式设计，重量轻，利用材料少，能够减重近1吨，减少吸能结构内部的机构数、提高吸能结构空间利用率；生产制造安装简单,后期易维护，吸能量大；可以省去前端外罩内的吸能结构，单该吸能外罩即可满足吸能量要求，极大减少空间占有率，方便车体设计制造；可以方便灵活的与传统吸能元件和防爬机构进行组合，吸能量扩容一倍以上；根据吸能结构响应特性力位移曲线进行设计，采用逐级增强变刚度的设计思路将吸能外罩划分为多个吸能区域，达到有序可控吸能的同时，满足不同能量级碰撞需求。

基于上述吸能外罩，本申请还提供一种车厢，包括司机室和上述实施例任一项的吸能外罩，吸能外罩与司机室的骨架前墙可拆卸的连接，以形成模块化，便于吸能外罩和头车司机室的拆装，鉴于上述吸能外罩具有上述技术效果，具有该吸能外罩的车厢也应具有相应的技术效果。

本申请还提供一种轨道车辆，包括上述实施例所述的车厢。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种吸能外罩，其特征在于，包括罩体，所述罩体包括：

第一级吸能罩体，所述第一级吸能罩体的横截面积沿纵向逐渐增大，所述第一级吸能罩体的腔壁自中心至周向边缘经光滑曲面过渡；

周向罩体，所述周向罩体位于所述第一级吸能罩体的后端，所述周向罩体的前端端壁与所述第一级吸能罩体的后端端壁对接，所述周向罩体沿纵向向后延伸，且所述周向罩体的横截面积沿纵向逐渐增大；

所述第一级吸能罩体和所述周向罩体形成后端开口的中空腔体，以对车体前端进行罩设；

所述周向罩体包括沿纵向依次设置的第二级段、第三级段、第四级段和第五级段；

所述第二级段的前端端壁与所述第一级吸能罩体的后端端壁对接，所述第二级段的后端端壁与所述第三级段的前端端壁对接，所述第二级段的后端端壁的口径大于所述第二级段的前端端壁的口径；

所述第三级段的后端端壁与所述第四级段的前端端壁对接，所述第三级段的后端端壁的口径大于所述第三级段的前端端壁的口径；

所述第四级段的后端端壁与所述第五级段的前端端壁对接，所述第四级段的后端端壁的口径大于所述第四级段的前端端壁的口径；

所述第五级段的后端端壁的口径大于所述第五级段的前端端壁的口径；

还包括：

第六级吸能罩体，所述第六级吸能罩体包括外蒙皮层、设有加强筋的中间缓冲芯层和内蒙皮层，所述第六级吸能罩体沿纵向自所述第四级段的外壁下方延伸至所述第五级段的后端端壁下方；

所述第六级吸能罩体包括：

第一子吸能罩体和第二子吸能罩体，沿所述吸能外罩的纵向中心线对称设置，所述第一子吸能罩体和所述第二子吸能罩体的前端相交且经光滑曲面过渡，所述第一子吸能罩体的所述加强筋和所述第二子吸能罩体的所述加强筋的个数相同；

所述第一子吸能罩体和所述第二子吸能罩体为向靠近纵向中心线所在竖直面一侧弯曲的光滑曲面。

2.根据权利要求1所述的吸能外罩，其特征在于，所述周向罩体包括外蒙皮层、中间缓冲芯层和内蒙皮层，所述第二级段、所述第三级段、所述第四级段、所述第五级段的所述中间缓冲芯层内设有加强筋；

所述第二级段的所述加强筋自所述第二级段的前端端壁延伸至所述第二级段的后端端壁；

所述第二级段、所述第三级段、所述第四级段的所述加强筋的个数渐增，后一级段的若干个所述加强筋与前一级的全部所述加强筋在空间上连续设置。

3.根据权利要求2所述的吸能外罩，其特征在于，所述第三级段包括第一加强筋，所述第一加强筋自所述第三级段的前端端壁延伸至所述第四级段的腔壁的预设距离处；

所述第四级段包括第二加强筋，所述第二加强筋自所述第四级段的腔壁的所述预设距离处延伸至所述第五级段的后端端壁处；

若干个所述第二加强筋在所述第四级段的部分和所述第一加强筋在所述第四级段的部分间隔排布。

4.根据权利要求3所述的吸能外罩，其特征在于，所述第四级段和所述第五级段的交接处设有第一车灯安装孔；所述第五级段设有第二车灯安装孔；所述第一车灯安装孔和所述第二车灯安装孔沿同一个所述第二加强筋的延伸方向依次排列。

5.根据权利要求4所述的吸能外罩，其特征在于，还包括：

底板，所述底板的横向两端分别延伸至与所述第五级段的下边缘相接；所述底板的纵向一端延伸至所述第四级段，另一端延伸至所述第五级段的后端端壁；

所述底板沿水平方向设置，所述第四级段、所述第五级段和所述底板的顶壁形成上部空间，用以支撑设备；所述底板的底壁与所述第六级吸能罩体形成下部空间。

6.根据权利要求5所述的吸能外罩，其特征在于，还包括固定底座，用以固定所述第五级段、所述底板和所述第六级吸能罩体，所述固定底座包括：

第一固定部，所述第一固定部沿所述第五级段的后端端壁的周向环绕设置；

第二固定部，所述第二固定部覆于所述底板的后端端壁上；

第三固定部，所述第三固定部覆于所述第六级吸能罩体的后端端壁上，所述第一固定部、所述第二固定部和所述第三固定部一体式设置；

所述第一固定部和所述第二固定部上分别设有用于与车体相连的预埋安装孔，所述预埋安装孔的中心线沿纵向延伸；所述预埋安装孔在所述第一固定部和所述第二固定部上均匀设置。

7.根据权利要求6所述的吸能外罩，其特征在于，所述第二级段、所述第三级段、所述第四级段、所述第五级段、所述第六级吸能罩体、所述底板和所述固定底座一体式设置；

所述第二级段的所述外蒙皮层和所述内蒙皮层的厚度均分别为8-15毫米，所述第二级段的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，所述第三级段的所述外蒙皮层和所述内蒙皮的厚度均分别为9-16毫米，所述第二级段的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，所述第四级段的所述外蒙皮层和所述内蒙皮的厚度均分别为9-16毫米，所述第四级段的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，所述第五级段的所述外蒙皮层和所述内蒙皮的厚度均分别为8-15毫米，所述第五级段的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米；

和/或，所述第六级吸能罩体的所述外蒙皮层和所述内蒙皮的厚度均分别为2-4毫米，所述第六级吸能罩体的所述中间缓冲芯层的厚度为20-60毫米。

8.根据权利要求7所述的吸能外罩，其特征在于，所述第一级吸能罩体、所述第二级段、所述第三级段、所述第四级段、所述第五级段的纵向长度比为1:6:1:6:8。

9.根据权利要求2所述的吸能外罩，其特征在于，所述加强筋在所述周向罩体的周向侧壁上、沿纵向自前至后呈四散状设置，沿纵向处于前端的相邻所述加强筋间的距离小于沿纵向处于后端的相邻所述加强筋间的距离；

处于所述周向罩体的侧下方的所述加强筋的数量大于处于所述周向罩体的顶壁的所述加强筋的数量。

10.根据权利要求5所述的吸能外罩，其特征在于，还包括：

开闭组件，可拆卸的连接于所述底板上，所述开闭组件的一端与所述第一级吸能罩体连接，用于带动所述第一级吸能罩体让位或覆盖于所述周向罩体的前端端壁，以进行所述第一级吸能罩体和所述周向罩体间的开闭；

所述开闭组件包括连接驱动单元，所述连接驱动单元设于所述下部空间内。

11.根据权利要求8所述的吸能外罩，其特征在于，所述中间缓冲芯层为聚甲基丙烯酰亚胺闭孔泡沫芯层，所述罩体的所述加强筋为T800单向带方形管。

12.一种车厢，包括：司机室和权利要求1-11任一项所述的吸能外罩，所述吸能外罩与所述司机室的骨架前墙可拆卸的连接。

13.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求12所述的车厢。

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