2210222《城市軌道交通概論》（石英） 第6課 熟悉城市軌道交通軌道

第課熟悉城市軌道交通軌道，有效交流第課熟悉城市軌道交通軌道，有效交流PAGE1066熟悉城市軌道交通軌道第課PAGE116熟悉城市軌道交通軌道第課PAGE11課題熟悉城市軌道交通軌道課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：（1）掌握城市軌道交通軌道的組成（2）能判斷城市軌道交通軌道的結構思政育人目標：具備勇于探索、追求卓越的職業(yè)精神教學重難點教學重點：城市軌道交通軌道的組成教學難點：城市軌道交通軌道的結構教學方法案例分析法、問答法、討論法、講授法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計考勤（2min）→作業(yè)展示（15min)→案例導入（5min）→傳授新知（48min）→成德于行（5min）→課堂小結（10min）→作業(yè)布置（5min）教學過程主要教學內容及步驟設計意圖考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況作業(yè)展示（15min)【教師】組織學生分組展示上節(jié)課布置作業(yè)的PPT活動步驟：

（1）學生每4～6人一組，以小組為單位，各組將了解到不同城市軌道交通線路，掌握各類城市軌道交通線路的作用和特點

等制作成的PPT在班上進行展示，并派代表解說具體內容。

（2）教師從主題、內容、制作、解說等方面為各組的PPT打分，評出前三名。

（3）各組成員配合指導教師完成考核評價表，如表所示（詳見教材）?！緦W生】展示PPT、解說內容、配合教師完成考核評價通過展示、評選PPT，使學生更加了解不同城市軌道交通線路，掌握各類城市軌道交通線路的作用和特點案例導入

（5min）【教師】講述“蕪湖單軌1號線”的案例（詳見教材），并提出以下問題：城市軌道交通軌道由哪幾部分構成？【學生】聆聽、思考、回答通過案例導入，讓學生思考城市軌道交通軌道的組成部分，導入本節(jié)課課題傳授新知（48min）【教師】講解城市軌道交通軌道的鋼軌、軌枕、連接零件、道床、防爬設備和道岔等組成部分【師生互動】教師組織學生掃描播放“了解地鐵施工工藝”的視頻（詳見教材），并隨機邀請學生回答以下問題：城市軌道交通的軌道具有什么作用？它有何特點？【學生】聆聽、觀看、思考、回答【教師】總結學生的回答，講解軌道特點軌道是城市軌道交通的基礎運營設備，它直接承受列車載荷，并引導列車運行。因此軌道應具有以下特點：①軌道的各個組成部分必須具有足夠的強度和穩(wěn)定性，才能承受來自列車的縱向和橫向的位移推力，保證列車按照規(guī)定的速度、方向不間斷地運行；②軌道應具有耐久性及適當?shù)膹椥裕趴梢源_保列車運行安全、平穩(wěn)、快速和乘客舒適；③城市軌道交通均采用電力牽引，故要求軌道結構具有良好的絕緣性，以減少雜散電流；④軌道應采用相應的減振結構，以達到減振、降噪的要求。軌道由鋼軌、軌枕、連接零件、道床、防爬設備和道岔組成?！径嗝襟w】展示“軌道的組成”的圖片（詳見教材），幫助學生直觀地了解軌道的組成部分一、鋼軌1．鋼軌的組成和作用鋼軌由軌頭、軌腰和軌底三部分組成，其斷面形狀為“工”字形。鋼軌的作用是支撐和引導車輛的運行，將車輪傳來的壓力傳給軌枕，并為車輪滾動提供阻力最小的表面。鋼軌還有為供電電路、信號電路提供回路的作用?！編熒印拷處熾S機邀請學生回答以下問題：城市軌道交通的鋼軌應符合哪些要求？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答鋼軌應當耐壓、耐磨、有韌性。因此，制造鋼軌所用的材料一般都含有適量的碳、錳、硅，并經過全斷面淬火工藝加工，這樣在提高鋼軌強度、耐磨性和韌性的同時能延長其使用壽命。2．鋼軌的類型鋼軌的類型按每米的質量來區(qū)分，有43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/m。城市軌道交通正線采用50kg/m和60kg/m鋼軌，車場線可采用43kg/m和50kg/m鋼軌。我國標準鋼軌長度有12.5m和25m兩種，在曲線上使用標準縮短軌。3．鋼軌的相互位置1）軌距和軌距加寬軌距為兩股鋼軌軌頭內側之間的距離，我國城市軌道交通的軌距在鋼軌內側頂面下16mm處測量，標準軌距為1435mm。由于城市軌道交通車輛具有固定軸距，其在曲線上運行時轉向架的縱向中心線與曲線軌道中心線并不一致，因而會引起轉向架前一輪對的外側車輪輪緣和后一輪對的內側車輪輪緣加壓鋼軌的情況發(fā)生，故在小半徑曲線地段，軌距應適當加寬?！兜罔F設計規(guī)范》規(guī)定：半徑小于250m的曲線地段應按規(guī)定進行軌距加寬。軌距加寬值應在緩和曲線范圍內遞減，無緩和曲線或其長度不足時，應在直線地段遞減?！径嗝襟w】展示“曲線地段軌距加寬值”的表格（詳見教材），講解不同車型的軌距加寬值2）超高城市軌道交通車輛在曲線上運行時，由于受到離心力的作用會使曲線外軌承受較大的壓力，從而造成兩股鋼軌磨耗不均勻，并使乘客感到不舒適，嚴重時還可能造成列車顛覆事故。為防止這種情況發(fā)生，通常要將外軌抬高，使車輛內傾，以平衡離心力的作用。因此，外軌比內軌高出的部分稱為超高。超高的計算公式為式中： ——超高，mm； ——列車通過速度，km/h； ——曲線半徑，m?！兜罔F設計規(guī)范》規(guī)定：最大超高應為120mm。未被平衡超高（即欠超高或過超高）允許值不宜大于61mm，困難條件不應大于75mm。車站站臺有效長度范圍內的超高不應大于15mm。4．鋼軌的養(yǎng)護與更換鋼軌在使用過程中會產生折斷、裂紋、磨耗及其他影響和限制鋼軌使用性能的損傷，并危及行車安全，因此鋼軌的日常養(yǎng)護是十分重要的?！編熒印拷處熾S機邀請學生回答以下問題：你覺得在維護鋼軌時應做好哪些工作？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答相關部門除了要及時更換部分或全部受損鋼軌外，還要對鋼軌進行整修，具體包括磨修、焊修，以及修補軌端的不均勻磨耗、掉塊、擦傷等。此外，還要定期對鋼軌進行打磨，以消除和延緩鋼軌表面的接觸疲勞層剝離掉塊，改善鋼軌的平面和縱斷面狀況。二、軌枕1．軌枕的作用和特點軌枕是軌道的基礎部件，它承墊于鋼軌之下，將鋼軌所承受的壓力和應力分散傳遞到道床上，同時有效地保持鋼軌的軌距和方向。軌枕應具有必要的堅固性、彈性和耐久性，能固定鋼軌，抵抗縱向和橫向位移。2．軌枕的種類常用的軌枕包括木枕和鋼筋混凝土軌枕。【師生互動】教師隨機邀請學生回答以下問題：對比這兩種軌枕制造材料，簡要說說它們的優(yōu)缺點?！緦W生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答，講解木枕和鋼筋混凝土軌枕的相關內容1）木枕木枕的制造材料為木材，制造木枕的木材須經過特別加工和防腐處理。木枕的優(yōu)點：彈性和絕緣性較好，受周圍介質溫度變化的影響小，質量輕，加工和更換簡便，有足夠的位移阻力，比其他軌枕更能吸收列車行駛所產生的質量而不易斷裂。木枕的缺點：容易腐朽，其上的道釘孔會因使用日久而松弛，強度不足以承受長軌帶來的巨大應力，使用壽命遠遠不及鋼筋混凝土軌枕。2）鋼筋混凝土軌枕鋼筋混凝土軌枕是使用鋼筋和混凝土澆鑄而成的。按其結構形式不同，鋼筋混凝土軌枕可分為整體式、組合式和短枕式。鋼筋混凝土軌枕的優(yōu)點：使用壽命長、穩(wěn)定性高、養(yǎng)護工作量小，損傷率和報廢率比木枕要低得多；在無縫線路上，比木枕的穩(wěn)定性高、自重大，更能有效地防止鋼軌爬行，增加軌道的穩(wěn)定性，更適用于高速行駛線路。因此，其在城市軌道交通線路上已經得到廣泛應用。鋼筋混凝土軌枕的缺點：造價高昂，笨重且不便搬運；若軌道上常有重載列車行駛，容易產生斷裂。除了常用的分類方式外，軌枕按鋪設位置不同可分為用于區(qū)間線路的普通軌枕、用于道岔的岔枕、用于橋梁的橋枕；按結構不同可分為橫向軌枕和縱向軌枕，短軌枕和長軌枕等。三、道床道床是指路基、隧道、橋梁等結構之上，鋼軌、軌枕之下的碎石或混凝土結構。道床一般分為有砟道床和無砟道床兩種。道床的作用具體表現(xiàn)在以下幾方面。擴散壓力。道床能夠將來自于軌枕的巨大載荷分散并傳于其下部結構，使其下部結構的應力保持均勻，并在容許強度內。保持軌距。道床能夠提供阻力以約束軌道框架，保持軌道的方向和高度等幾何形態(tài)。減振。道床能夠提供軌道所需要的彈性和阻尼，減弱列車通過時產生的振動，避免過大的作用力傳到路基等下部結構上。排水。道床使用透水性材料，具有良好的排水性能，對減輕軌道凍害及提高其下部結構的承載能力有著重要的作用。方便維修養(yǎng)護。軌道在行車中產生的不平順及方向不良可以通過一些道床維護方法加以整治。1．有砟道床有砟道床通常由具有一定粒徑、級配和強度的硬質碎石堆集而成。有砟道床結構簡單，施工容易，造價低，減振降噪效果好；但其自重大，不易保持軌道的幾何形態(tài)，養(yǎng)護工作量大，且建筑高度高，會使隧道凈空尺寸增大。有砟道床一般用于城市軌道交通地面線。2．無砟道床無砟道床又稱為整體道床，它是指在堅實基底上直接澆筑混凝土以取代散粒碎石道床的軌下基礎。無砟道床整體性強，堅固、穩(wěn)定、使用壽命長，養(yǎng)護工作量少，建筑高度低；但其彈性差，列車運行引起的振動、噪聲大，造價高，施工周期長，在運營過程中一旦出現(xiàn)問題，整治非常困難。無砟道床一般用于地下線、高架線和地面車站。無砟道床可分為無枕式無砟道床和軌枕式無砟道床兩種。1）無枕式無砟道床無枕式無砟道床亦稱整體灌注式道床，即在無砟道床上直接安裝中間連接零件和鋼軌。無枕式無砟道床建筑高度較小，結構簡單，減振性能也較好，但沖擊振動較大。此外，該道床施工時必須采用剛度較大的模架，施工較為復雜。2）軌枕式無砟道床軌枕式無砟道床就是在道床內預埋鋼筋混凝土軌枕或混凝土短枕，因此它可分為長枕式無砟道床和短枕式無砟道床兩種。長枕式無砟道床一般在長軌枕上預留圓孔，使道床能縱筋穿過，加強其與道床的聯(lián)結。短枕式無砟道床穩(wěn)定、耐久，結構比較簡單，施工方法簡便?！編熒印拷處熾S機邀請學生回答以下問題：無枕式無砟道床與軌枕式無砟道床設計的區(qū)別在哪里？為何要出現(xiàn)這兩種不同設計道床的方法？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生回答，概述二種不同的設計理念四、連接零件連接零件分為接頭連接零件和中間連接零件兩種。1．接頭連接零件接頭連接零件由魚尾板、螺栓和墊圈等組成。它們能將鋼軌連接起來，使鋼軌接頭部分具有和鋼軌一樣的整體性，能抵抗彎曲和移位，并滿足熱脹冷縮的要求。鋼軌在溫度發(fā)生變化時會產生熱脹冷縮現(xiàn)象，因此在兩根鋼軌接頭處應留有軌縫，以便溫度升降時鋼軌能自由伸縮。但這道軌縫會使列車在運行時產生較大的噪聲，并使車輪與鋼軌發(fā)生撞擊，這對兩者尤其是車輪的損害相當大。為了減少這些損害，目前城市軌道交通線路中已基本采用無縫線路，鋼軌接頭連接零件數(shù)量大大減少。但在無縫線路的緩沖區(qū)、軌道電路的絕緣區(qū)、有道岔的線路區(qū)段中，接頭連接零件還是必不可少的?！局R拓展】講解無縫線路的相關知識無縫線路就是將標準長度的鋼軌焊接成長軌條進行鋪設的線路，這樣軌縫就會大大減少，從而消除列車通過鋼軌接頭部分的沖擊力，降低振動與噪聲。由于無縫線路的鋼軌間不存在軌縫，當溫度升高或降低時鋼軌內部就會產生巨大的拉應力和壓應力。因此，無縫線路上會采用強大的線路阻力，并在正確、合理的軌溫下來鎖定軌道，限制鋼軌的自由伸縮，盡可能降低這種拉應力和壓應力，以防止脹軌。鋪設無縫線路需要加強養(yǎng)護與監(jiān)控，并適時進行應力放散工作，以防止線路脹軌跑道或斷軌的情況發(fā)生。2．中間連接零件鋼軌與軌枕的連接是通過中間連接零件實現(xiàn)的，這種連接零件也稱為扣件，其作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距并阻止鋼軌相對于軌枕的橫縱向移動。中間連接零件必須具有足夠的強度、耐久性和一定的彈性，以有效地保持鋼軌與軌枕的可靠連接。此外，中間連接零件還應設計簡單，便于安裝和拆卸。中間連接零件按其結構不同可分為扣板式、彈片式、彈條式等。城市軌道交通線路多采用彈條式。【多媒體】展示“彈條式中間連接零件”的圖片（詳見教材），講解彈條式中間連接零件的相關內容彈條式中間連接零件是用錨固法將螺旋道釘固定在軌枕上預留的孔內，再裝上彈條，擰上螺帽，使彈條壓緊軌底。五、防爬設備列車運行時，常常會產生作用在鋼軌上的縱向力，使鋼軌縱向移動，有時甚至帶動軌枕一起移動。這種縱向移動稱為爬行。列車速度越高、軸重越大，爬行現(xiàn)象就越嚴重。爬行往往會引起軌縫不勻、軌枕歪斜等現(xiàn)象，對線路的破壞性很大，甚至造成脹軌跑道，危及行車安全。因此，必須采取有效措施來防止爬行。目前，除了可以增強軌道其他有關組成部分的性能外，還可以采用防爬器和防爬撐來防止爬行。我國廣泛采用的穿銷式防爬器，由帶擋板的軌卡及穿銷組成，這種防爬器每個可以承受3000kg的爬行力。為充分發(fā)揮防爬器的作用，在軌枕之間通常還要安裝防爬撐，將3～5根軌枕聯(lián)系起來，共同抵御爬行。六、道岔道岔是一種線路連接設備，用來使車輛從一股道轉入另一股道，通常在車站大量鋪設。1．單開道岔單開道岔是最常見、最簡單的線路連接設備，使用量約占全部道岔的90%以上。普通單開道岔由轉轍器、連接部分、轍叉及護軌部分等組成。1）轉轍器轉轍器包括兩根尖軌、兩根基本軌和轉轍機械。尖軌是轉轍器的主要部件，通過連接桿與轉轍機械相連，操縱轉轍機械可以改變尖軌的位置，確定道岔的開通方向。單開道岔的主線為直線，側線由主線向左或向右岔出，分為左開及右開兩種形式。2）連接部分連接部分包括兩根直軌和兩根導曲線軌。其作用是將轉轍器與轍叉及護軌部分連接起來，使之成為一組完整的道岔?！編熒印拷處熾S機邀請學生回答以下問題：列車過岔時需要限制行車速度嗎？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答由于導曲線軌不設緩和曲線和超高，列車通過道岔時，如果速度過快，就會突然產生很大的離心力，特別是側向通過時，車輪對尖軌、護軌和翼軌都有沖擊，速度越快，沖擊力就越大。這樣不僅會造成很大程度的搖晃，使乘客感到不適，而且會威脅行車安全，因此必須限制列車的過岔速度。3）轍叉及護軌部分轍叉及護軌部分包括轍叉心軌、兩根翼軌及兩根護軌。在翼軌最窄處與轍叉心軌實際尖端之間，存在著一段中斷的間隙，稱為有害空間。當列車通過有害空間時，輪緣存在走錯轍叉槽而引起脫軌的危險，因此，道岔必須設置護軌，以對車輪的運行方向實行強制性引導。【知識拓展】教師講解有害空間的相關內容有害空間是限制列車過岔速度的一個重要因素。為了提高列車的過岔速度，可以采用活動心軌單開道岔?；顒有能墕伍_道岔的轍叉心軌和尖軌是同時搬動的，在正常情況下，轍叉心軌的尖端總是與同一根翼軌緊貼而與另一根翼軌分離。它可以從根本上消除有害空間，適應列車高速運行的要求，因而其適合在運量較大、行車速度較高的線路上使用。【指點迷津】教師講解道岔號計算公式原理道岔是分型號的，其型號可用轍叉角α的余切來表示，即。其中，N為道岔號，F(xiàn)E為轍叉跟端長，AE為轍叉跟端距。道岔號N與轍叉角α成反比例關系，N越大，α角越小，列車通過道岔時越平穩(wěn)，列車允許的過岔速度也越高。由此可見，采用大號碼道岔對于行車是有利的，但大號道岔占地大、造價高，因此，道岔號的選擇要因地制宜，因線而異，不可一概而論。2．對稱道岔對稱道岔由主線向兩側分為兩條線路，道岔各部位均按轍叉角平分線對稱排列，兩條連接線路的曲線半徑相同，無直向和側向之分，如同“Y”形。因此，對稱道岔兩側線的運行條件相同。3．其他道岔除上述兩種道岔之外，在車輛基地等線路比較多的地方還會有三開道岔、菱形道岔、復式交分道岔等?！径嗝襟w】展示“三開道岔”“菱形道岔”“復式交分道岔”的圖片（詳見教材），講解三種道岔的相關內容三開道岔如同“Ψ”形，可同時銜接三股道，由兩組轉轍機械操縱兩套尖軌。菱形道岔由兩組銳角轍叉和兩組鈍角轍叉組成，但沒有轉轍器，所以股道之間不能轉線。復式交分道岔像“X”形，實際上相當于四組單開道岔和一副菱形道岔的組合?！局R拓展】教師講解跨坐式單軌和懸掛式單軌的相關知識跨坐式單軌的軌道主要由軌道梁和道岔構成，其下設橫梁和支柱。軌道梁的作用是引導列車運行，直接承受車輪傳來的巨大壓力。懸掛式單軌的軌道由具有一定跨距的鋼支柱或鋼筋混凝土支柱架在空中，車輛懸掛在軌道梁下運行。它的特點是軌道梁為鋼制斷面，底部有開口，由充氣輪胎組成的轉向架在軌道內走行，車體懸掛在轉向架的下面?！ㄔ斠娊滩模窘處煛恐v述“新型跨坐式單軌道岔”的案例（詳見教材），并隨機邀請學生回答以下問題：案例