轨道工程课程设计任务书、指导书及设计要求

轨道工程课程设计任务书、指导书及设计要求一、课程设计目的轨道工程课程设计是轨道工程专业教学计划中的重要实践教学环节，通过课程设计，使学生能够综合运用所学的轨道工程相关知识，进行轨道结构的设计与计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的工程实践能力和创新意识，为今后从事轨道工程领域的设计、施工、管理等工作打下坚实的基础。

二、课程设计任务书

（一）设计题目某城市轨道交通线路区间轨道结构设计

（二）设计资料1.线路条件线路为双线城市轨道交通，区间直线段长度为1000m，曲线段长度为500m，曲线半径R=300m。线路纵断面坡度：最大坡度为30‰，最小坡度为2‰，坡段长度不小于200m。2.轨道类型采用地下线无砟轨道结构。3.列车荷载设计列车采用A型车，轴重16t，每列编组6辆，列车长度140m。列车运行速度：最高运行速度80km/h，平均运行速度35km/h。4.工程地质及水文条件区间主要为粉质黏土、粉土及粉砂层，地下水位较高，对混凝土有弱腐蚀性。5.轨道结构要求轨道结构应满足列车运行的安全性、平稳性和舒适性要求。采用合理的轨道结构形式和构造措施，确保轨道结构的耐久性和可靠性。

（三）设计内容及要求1.轨道结构选型根据线路条件、工程地质及水文条件等，选择合适的无砟轨道结构形式，并说明选型依据。2.轨道结构设计计算轨道几何形位设计，包括轨距、水平、高低、轨向、扭曲等，计算曲线地段的外轨超高和轨距加宽。道床结构设计，确定道床厚度、宽度、配筋等参数，进行道床结构强度计算。轨道扣件设计，选择合适的扣件类型，计算扣件的扣压力和弹性垫板刚度。钢轨设计，确定钢轨类型、长度、焊接方式等，进行钢轨强度、稳定性计算。3.轨道附属设施设计道岔设计，选择合适的道岔类型，进行道岔平面布置和结构设计。轨道伸缩调节器设计，确定伸缩调节器的设置位置和伸缩量，进行结构设计。其他附属设施设计，如电缆槽、排水沟等。4.绘制轨道结构设计图轨道平面布置图，比例尺1:1000。轨道纵断面图，比例尺1:1000。道床结构横断面图，比例尺1:200。轨道附属设施大样图，比例尺根据实际情况确定。5.编写设计说明书设计说明书应包括工程概况、轨道结构选型、设计计算过程、轨道附属设施设计、设计图说明等内容，要求语言通顺、逻辑清晰、计算准确。

（四）设计进度安排1.第1周：熟悉设计资料，收集相关规范和标准，完成轨道结构选型。2.第23周：进行轨道几何形位设计、道床结构设计、轨道扣件设计和钢轨设计计算。3.第45周：进行轨道附属设施设计，绘制轨道结构设计图。4.第6周：编写设计说明书，整理设计资料，准备答辩。

（五）提交成果1.轨道结构设计图（含轨道平面布置图、轨道纵断面图、道床结构横断面图、轨道附属设施大样图）。2.设计说明书（纸质版和电子版）。

三、课程设计指导书

（一）轨道结构选型1.无砟轨道结构形式常见的无砟轨道结构形式有双块式无砟轨道、板式无砟轨道、弹性支承块式无砟轨道等。双块式无砟轨道：通过将预制的双块式轨枕埋入现场灌注的混凝土道床内，形成整体道床结构。具有施工速度快、整体性好、轨道稳定性高等优点。板式无砟轨道：由预制轨道板、CA砂浆调整层、底座等部分组成。具有轨道平顺性好、维修工作量小等优点。弹性支承块式无砟轨道：在双块式无砟轨道的基础上，在轨枕下设置橡胶垫板，提供弹性支承，提高轨道的减振性能。2.选型依据根据线路条件、工程地质及水文条件、列车荷载等因素综合考虑选择合适的无砟轨道结构形式。线路条件：如曲线半径、坡度、轨道类型等对轨道结构形式有一定要求。曲线半径较小的地段，应选择能较好适应曲线变形的轨道结构形式；坡度较大的地段，需考虑轨道结构的抗滑性能和稳定性。工程地质及水文条件：地下水位较高、地基承载力较低的地段，应选择对地基要求较低、防水性能较好的轨道结构形式。列车荷载：列车轴重、运行速度等因素影响轨道结构的强度和变形要求，应根据列车荷载大小选择合适的轨道结构形式和参数。

（二）轨道几何形位设计1.轨距轨距应符合设计标准，一般城市轨道交通轨距为1435mm。在曲线地段，轨距应根据曲线半径进行加宽，加宽值可按相关规范计算确定。2.水平轨道应保持良好的水平状态，两股钢轨的高差应控制在允许范围内。在直线地段，水平误差应不超过规定值；在曲线地段，应考虑外轨超高对水平的影响，保证列车运行平稳。3.高低轨道高低应平顺，避免出现高低不平顺现象。高低不平顺会导致列车产生垂直振动，影响乘坐舒适性和轨道结构的使用寿命。应通过轨道精调等措施保证轨道高低符合要求。4.轨向轨向应保持直线，曲线地段应圆顺。轨向不良会使列车产生横向振动，影响行车安全和舒适性。在施工和养护过程中，应注意控制轨向偏差。5.扭曲轨道扭曲是指在一定长度范围内两股钢轨的水平和垂直位移差，应严格控制扭曲值，确保列车运行平稳。

（三）道床结构设计1.道床厚度道床厚度应根据轨道类型、列车荷载、工程地质等因素确定。一般地下线无砟轨道道床厚度不宜小于200mm。2.道床宽度道床宽度应满足轨道结构的稳定性和施工要求。道床宽度应根据轨道类型、扣件类型、道床结构形式等因素确定，一般不宜小于2.6m。3.配筋道床配筋应根据道床结构受力情况进行设计。在道床板中，应配置纵向和横向钢筋，以提高道床的抗拉强度和抗裂性能。钢筋的直径、间距等参数应符合设计要求。4.道床结构强度计算道床结构强度计算主要包括道床板的抗弯、抗剪计算，以及道床与地基的接触应力计算等。可采用弹性地基梁理论或有限元方法进行计算，确保道床结构在列车荷载作用下满足强度和变形要求。

（四）轨道扣件设计1.扣件类型选择根据轨道结构形式、列车荷载、减振要求等因素选择合适的扣件类型。常见的扣件类型有弹条扣件、弹片扣件、弹性垫板扣件等。弹条扣件：通过弹条的弹性变形提供扣压力，具有扣压力大、弹性好等优点。弹片扣件：利用弹片的弹性提供扣压力，结构简单，安装方便。弹性垫板扣件：在扣件中设置弹性垫板，可有效提高轨道的减振性能。2.扣压力计算扣压力应满足钢轨与轨枕之间的连接要求，防止钢轨在列车荷载作用下产生横向位移。扣压力的大小应根据钢轨类型、列车荷载等因素计算确定，一般弹条扣件的扣压力不宜小于12kN。3.弹性垫板刚度计算弹性垫板的刚度对轨道的减振性能有重要影响。应根据轨道减振要求计算弹性垫板的刚度，确保轨道在列车荷载作用下的振动响应符合设计标准。

（五）钢轨设计1.钢轨类型选择根据列车荷载、运行速度、轨道结构形式等因素选择合适的钢轨类型。一般城市轨道交通常用的钢轨类型有60kg/m、50kg/m等。2.钢轨长度钢轨长度应根据轨道铺设方式、焊接工艺等因素确定。一般地下线无砟轨道钢轨长度不宜小于25m，以减少钢轨焊接接头数量，提高轨道平顺性。3.焊接方式钢轨焊接应采用合适的焊接工艺，确保焊接质量。常见的焊接方式有闪光焊接、气压焊接等。焊接接头应进行探伤检查，确保焊接质量符合要求。4.钢轨强度、稳定性计算钢轨强度计算主要包括钢轨的抗弯、抗剪、抗压强度计算等，确保钢轨在列车荷载作用下不发生强度破坏。钢轨稳定性计算主要考虑钢轨的横向稳定性和纵向稳定性，防止钢轨出现失稳现象。

（六）轨道附属设施设计1.道岔设计道岔类型选择：根据线路的通过能力、列车运行速度、道岔设置位置等因素选择合适的道岔类型。常见的道岔类型有单开道岔、对称道岔、三开道岔等。道岔平面布置：道岔平面布置应根据线路走向、站场布置等因素进行设计，确保道岔与线路的连接顺畅，列车通过道岔时安全平稳。道岔结构设计：道岔结构设计包括转辙器、辙叉、连接部分等的设计，应满足道岔的使用功能和力学性能要求。2.轨道伸缩调节器设计设置位置确定：轨道伸缩调节器应设置在温度变化较大、钢轨伸缩量较大的地段，如长大桥梁、隧道洞口等。伸缩量计算：根据当地的气温变化范围、钢轨长度等因素计算轨道伸缩调节器的伸缩量，确保调节器能够满足钢轨伸缩的要求。结构设计：轨道伸缩调节器的结构设计应保证其伸缩灵活、可靠，具有良好的力学性能和耐久性。3.其他附属设施设计电缆槽设计：电缆槽应根据电缆敷设要求进行设计，确定其尺寸、形状、材质等参数，保证电缆敷设安全、整齐。排水沟设计：排水沟应根据地下水位、道床排水要求等因素进行设计，确定其尺寸、坡度、排水能力等参数，确保道床排水畅通。

四、课程设计要求

（一）设计计算要求1.计算依据充分设计计算应依据相关的规范、标准和设计资料进行，确保计算结果的准确性和可靠性。2.计算方法正确采用合适的计算方法进行轨道结构各部分的设计计算，如轨道几何形位计算、道床结构强度计算、轨道扣件计算、钢轨强度计算等。计算过程应详细、清晰，公式运用正确。3.参数选取合理根据设计资料和实际情况，合理选取轨道结构设计所需的参数，如列车荷载、轨道结构形式、工程地质参数等。参数选取应符合规范要求和工程实际情况。

（二）设计图绘制要求1.图纸内容完整设计图应包括轨道平面布置图、轨道纵断面图、道床结构横断面图、轨道附属设施大样图等，图纸内容应完整、准确地反映轨道结构的设计情况。2.图纸比例合适图纸比例应根据设计内容和图纸大小合理确定，确保图纸能够清晰地表达设计意图。轨道平面布置图、轨道纵断面图比例尺一般为1:1000，道床结构横断面图比例尺一般为1:200。3.标注清晰准确图纸上应标注轨道结构各部分的尺寸、标高、材料等信息，标注应清晰、准确，符合制图规范要求。

（三）设计说明书编写要求1.内容完整规范设计说明书应包括工程概况、轨道结构选型、设计计算过程、轨道附属设施设计、设计图说明等内容，要求内容完整、规范，语言通顺、逻辑清晰。2.计算过程详细在设计说明书中，应详细列出轨道结构各部分的设计计算过程，包括计算公式、参数取值、计算结果等，以便于指导教师审核和理解设计思路。3.设计图说明准确对设计图中的各项内容进行详细说明，包括图纸的比例尺、各部分的尺寸和标高、材料等信息，以及设计图所表达的设计意图和技术要求。

（四）创新性要求鼓励学生在课程设计中发挥创新思维，提出新颖的轨道结构设计方案或优化措施。创新点可以体现在轨道结构形式、轨道材料、轨道附属设施等方面，但应具有一定的合理性和可行性，并在设计说明书中进行详细阐述。

（五）团队协作要求如果课程设计采用团队形式进行，要求团队成员之间密切协作，分工明确。每个成员应积极参与设计过程，承担相应的任务，共同完成设计任务。在团队协作过程中，应加强沟通与交流，及时解决遇到的问