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认识城市轨道交通轨道教学重难点教学方法教学用具具备勇于探索二追求卓越的职业精神^教学重点城市轨道交通轨道的组成教学难点城市轨道交通轨道的结构案例分析法、问答法、讨论法、讲授法电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计教学过程课前任务—考勤(2min)一案例导入(5min)一传授新知(50min)一思政长廊(8min)一拓展训练(20min)一课堂小结(3min)一作业布置(2min)主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务■【教师】布置课前任务,和学生负责人取得联系,让其提醒同学完成课前任务请大家以3~5人为一组,以小组为单位完成任务工单一了解我国城市轨道交通轨道的组成(详见教材)里任务准备中的各项任务■【学生】完成课前任务考勤2min■【教师】使用APP进行签到■【学生】按照老师要求签到案例导入(5min)■【教师】讲述〃芜湖单轨1号线〃的案例(详见教材),并提出以下问题城市轨道交通轨道由哪几部分构成?■【学生】聆听、思考、回答通过课前任务让学生对本节课的教学内容有一定的熟悉和理解培养学生的组织纪律性,掌握学生的出勤情况通过案例导入让学生思考城市轨道交通轨道的组成部分,导入本节课课题课认识城市轨道交通轨道10认识城市轨道交通轨道第11课认识城市轨道交通轨道■【教师】讲解城市轨道交通轨道的钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬设备和道岔等组成部分【师生互动】教师组织学生扫描播放”了解地铁施工工艺”的视频(详见教材),并随机邀请学生回答以下问题城市轨道交通的轨道具有什么作用?它有何特点?【学生】聆听、观看、思考、回答【教师】总结学生的回答,讲解轨道特点轨道是城市轨道交通的基础运营设备,它直接承受列车载荷,并引导列车运行因此轨道应具有以下特点
①轨道的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性,才能承受来自列车的纵向和横向的位移推力,保证列车按照规定的速度、方向不间断地运行;
②轨道应具有耐久性及适当的弹性,才可以确保列车运行安全、平稳、快速和乘客舒适;
③城市轨道交通均采用电力牵引,故要求轨道结构具有良好的绝缘性,以减少杂散电流;
④轨道应采用相应的减振结构,以达到减振、降噪的要求轨道由钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬设备和道岔组成【多媒体】展示“轨道的组成〃的图片(详见教材),帮助学生直观地了解轨道的组成部分
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2.1钢轨
1.钢轨的组砌口作用钢轨由轨头、轨腰和轨底三部分组成,其断面形状为〃工〃字形钢轨的作用是支撑和引导车辆的运行,将车轮传来的压力传给轨枕,并为车轮滚动提供阻力最小的表面钢轨还有为供电电路、信号电路提供回路的作用【师生互动】教师随机邀请学生回答以下问题城市轨道交通的钢轨应符合哪些要求?【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答钢轨应当耐压、耐磨、有韧性因此,制造钢轨所用的材料一般都含有适量的碳、镒、硅,并经过全断面淬火工艺加工,这样在提高钢轨强度、耐磨性和韧性的同时能延长其使用寿命课认识城市轨道交通轨道钢轨在使用过程中会产生折断、裂纹、磨耗及其他影响和限制钢轨使用性能的损伤,并危及行车安全,因此钢轨的日常养护是十分重要的【师生互动】教师随机邀请学生回答以下问题你觉得在维护钢轨时应做好哪些工作?【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答相关部门除了要及时更换部分或全部受损钢轨外,还要对钢轨进行整修,具体包括磨修、焊修,以及修补轨端的不均匀磨耗、掉块、擦伤等此外,还要定期对钢轨进行打磨,以消除和延缓钢轨表面的接触疲劳层剥离掉块,改善钢轨的平面和纵断面状况
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2.2轨枕.轨枕的作用和特点轨枕是轨道的基础部件,它承垫于钢轨之下,将钢轨所承受的压力和应力分散传递到道床上,同时有效地保持钢轨的轨距和方向轨枕应具有必要的坚固性、弹性和耐久性,能固定钢轨,抵抗纵向和横向位移.轨枕的种类常用的轨枕包括木枕和钢筋混凝土轨枕【师生互动】教师随机邀请学生回答以下问题对比这两种轨枕制造材料,简要说说它们的优缺点【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答,讲解木枕和钢筋混凝土轨枕的相关内容)木枕木枕的制造材料为木材,制造木枕的木材须经过特别加工和防腐处理木枕的优点弹性和绝缘性较好,受周围介质温度变化的影响小,质量轻,加工和更换简便,有足够的位移阻力,比其他轨枕更能吸收列车行驶所产生的质量而不易断裂木枕的缺点容易腐朽,其上的道钉孔会因使用日久而松弛,强度不足以承受长轨带来的巨大应力,使用寿命远远不及钢筋混凝土轨枕认识城市轨道交通轨道第2)钢筋混凝土轨枕钢筋混凝土轨枕是使用钢筋和混凝土浇铸而成的按其结构形式不同,钢筋混凝土轨枕可分为整体式、组合式和短枕式钢筋混凝土轨枕的优点使用寿命长、稳定性高、养护工作量小,损伤率和报废率比木枕要低得多;在无缝线路上,比木枕的稳定性高、自重大,更能有效地防止钢轨爬行,增加轨道的稳定性,更适用于高速行驶线路因此,其在城市轨道交通线路上已经得到广泛应用钢筋混凝土轨枕的缺点造价高昂,笨重且不便搬运;若轨道上常有重载列车行驶,容易产生断裂除了常用的分类方式外,轨枕按铺设位置不同可分为用于区间线路的普通轨枕、用于道岔的岔枕、用于桥梁的桥枕;按结构不同可分为横向轨枕和纵向轨枕,短轨枕和长轨枕等
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2.3连接零件连接零件分为接头连接零件和中间连接零件两种.接头连接零件接头连接零件由鱼尾板、螺栓和垫圈等组成它们能将钢轨连接起来,使钢轨接头部分具有和钢轨一样的整体性,能抵抗弯曲和移位,并满足热胀冷缩的要求目前城市轨道交通线路中已基本采用无缝线路,钢轨接头连接零件数量大大减少但在无缝线路的缓冲区、轨道电路的绝缘区、有道岔的线路区段中,接头连接零件还是必不可少的……(详见教材)【知识拓展】讲解无缝线路的相关知识无舞线路就是将标准长度的钢轨焊接成长轨条进行铺设的线路,这样轨缝就会大大减少,从而消除列车通过钢轨接头部分的冲击力,降低振动与噪声……(详见教材).中间连接零件钢轨与轨枕的连接是通过中间连接零件实现的,这种连接零件也称为扣件,其作用是将钢轨固定在轨枕上,保持轨距并阻止钢轨课认识城市轨道交通轨道认识城市轨道交通轨道第地面车站无昨道床可分为无枕式无昨道床和轨枕式无昨道床两种1)无枕式无昨道床无枕式无昨道床亦称整体灌注式道床,即在无昨道床上直接安装中间连接零件和钢轨无枕式无昨道床建筑高度较小,结构简单减振性能也较好,但冲击振动较大此外,该道床施工时必须采用刚度较大的模架,施工较为复杂2)轨枕式无昨道床轨枕式无昨道床就是在道床内预埋钢筋混凝土轨枕或混凝土短枕,因此它可分为长枕式无昨道床和短枕式无昨道床两种长枕式无昨道床一般在长轨枕上预留圆孔,使道床能纵筋穿过,加强其与道床的联结短枕式无昨道床稳定、耐久,结构比较简单,施工方法简便【师生互动】教师随机邀请学生回答以下问题无枕式无昨道床与轨枕式无昨道床设计的区别在哪里?为何要出现这两种不同设计道床的方法?【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答,概述二种不同的设计理念
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2.5防爬设备列车运行时,常常会产生作用在钢轨上的纵向力,使钢轨纵向移动,有时甚至带动轨枕一起移动这种纵向移动称为爬行列车速度越高、轴重越大,爬行现象就越严重爬行往往会引起轨缝不匀、轨枕歪斜等现象,对线路的破坏性很大,甚至造成胀轨跑道,危及行车安全因此,必须采取有效措施来防止爬行目前,除了可以增强轨道其他有关组成部分的性能外,还可以采用防爬器和防爬撑来防止爬行我国广泛采用的穿销式防爬器,由带挡板的轨卡及穿销组成,这种防爬器每个可以承受3000kg的课认识城市轨道交通轨道认识城市轨道交通轨道的危险,因此,道岔必须设置护轨,以对车轮的运行方向实行强制性引导【知识拓展】教师讲解有害空间的相关内容有害空间是限制列车过岔速度的一个重要因素为了提高列车的过岔速度,可以采用活动心轨单开道岔活动心轨单开道岔的辙叉心轨和尖轨是同时搬动的,在正常情况下,辙叉心轨的尖端总是与同一根翼轨紧贴而与另一根翼轨分离它可以从根本上消除有害空间,适应列车高速运行的要求,因而其适合在运量较大、行车速度较高的线路上使用【指点迷津】教师讲解道岔号计算公式原理道岔是分型号的,其型号可用辙叉角a的余切来表示,即N=cota=在其中,N为道岔号,FE为辙叉跟端长,AE为AE辙叉跟端距道岔号N与辙叉角a成反比例关系,N越大,0角越小,列车通过道岔时越平稳,列车允许的过岔速度也越高由此可见,采用大号码道岔对于行车是有利的,但大号道岔占地大、造价高,因此道岔号的选择要因地制宜,因线而异,不可一概而论.对称道岔对称道岔由主线向两侧分为两条线路,道岔各部位均按辙叉角平分线对称排列,两条连接线路的曲线半径相同,无直向和侧向之分,如同〃丫〃形因此,对称道岔两侧线的运行条件相同.其他道岔除上述两种道岔之外,在车辆基地等线路比较多的地方还会有三开道岔、菱形道岔、复式交分道岔等【多媒体】展示“三开道岔菱形道岔”复式交分道岔”的图片(详见教材),讲解三种道岔的相关内容三开道岔如同形,可同时衔接三股道,由两组转辙机械操纵两套尖轨菱形道岔由两组锐角辙叉和两组钝角辙叉组成,但课题认识城市轨道交通轨道课时2课时(90min)知识技能目标
(1)掌握城市轨道交通轨道的组成教学目标
(2)能判断城市轨道交通轨道的结构思政育人目标没有转辙器,所以股道之间不能转线复式父分道岔像〃X〃形,实际上相当于四组单开道岔W1一副菱形道岔的组合【知识拓展】教师讲解跨坐式单轨和悬挂式单轨的相关知识跨坐式单轨的轨道主要由轨道梁和道岔构成,其下设横梁和支柱轨道梁的作用是引导列车运行,直接承受车轮传来的巨大压力悬挂式单轨的轨道由具有一定跨距的钢支柱或钢筋混凝土支柱架在空中,车辆悬挂在轨道梁下运行它的特点是轨道梁为钢制断面,底部有升口,由充气轮胎组成的转向架在轨道内走行,车体悬挂在转向架的下面……详见教材【教师】讲述“新型跨坐式单轨道岔”的案例详见教材,并随机邀请学生回答以下问题案例中的获奖项目具有哪些优势特点?【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答■【学生】聆听、思考、理解、记忆思政长廊8min【教师】组织学生阅读“乘客安全放首位“详见教材,并随机邀请学生回答以下问题1廖明仕_L作中有哪些值得我们学习的地方?2为何要将乘客的安全放在首位,这给我们什么启发?【学生】阅读、体会、思考、回答问题【教师】总结学生的发言通过阅读文章,体会平凡岗位上书写的新时代劳模精神拓展训练20min■【教师】组织学生参加知识竞赛活动活动步骤1学生每3〜5人一组,以小组为单位学习城市轨道交通轨道的相关知识2以小组为单位参加关于城市轨道交通轨道的知识竞赛竞赛过程中,各小组随机抢答,答对得分,答错不扣分,并由其他小组继续抢答3知识竞赛结束后,各组成员将竞赛过程中答错或不会的题目及具止确答案、学习体会及收获与组内其他成员进行讨论和分享4教师根据各组的得分情况评选出前二名5各组成员配合指导教师完成考核评价表,如表2-12所示详见教材■【学生】分组学习、参赛答题、讨论分享、配合教师完成考核评价■【教师】为各组打分、评选、进行考核评价通过知识竞赛活动帮助学生掌握城市轨道交通轨道各组成部分的分类、作用和特点等知识点课堂小结3min■【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了城市轨道交通轨道的组成及结构,希望大家在课下多加复习,扎实掌握所学知识,并将其运用到实践中■【学生】总结回顾知识点总结知识点,力口深学生对城市轨道交通轨道组成部分的印象作业布置2min■【教师】布置课后作业完成学习综合效果评价■【学生】完成课后任务复习知识面,巩固知识点教学反思在这”课中学生能在互动环节深入沟通,效果不错教师多与学生进行深入的沟通和交流,可以发现学生学习中存在的问题并及时纠正,使其掌握科学有效的学习方法,提高学习的质量和效率2钢轨的类型钢轨的类型按每米的质量来区分,有43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/mo城市轨道交通正线米用50kg/m和60kg/m钢轨,车场线可米用43kg/m和50kg/m钢轨我国标准钢轨长度有
12.5m和25m两种,在曲线上使用标准缩短轨
3.钢轨的相互位置1)轨距和轨距加宽轨距为两股钢轨轨头内侧之间的是礴,我国城市轨道交通的轨距在钢轨内侧顶面下16mm处测量,标准轨距为1435mm由于城市轨道交通车辆具有固定轴距,其在曲线上运行时转向架的纵向中心线与曲线轨道中心线并不一致,因而会引起转向架前一轮对的外侧车轮轮缘和后一轮对的内侧车轮轮缘加压钢轨的情况发生,故在小半径曲线地段,轨距应适当加宽《地铁设计规范》规定半径小于250m的曲线地段应按规定进行轨距加宽轨E助口宽值应在缓和曲线范围内递减,无缓和曲线或其长度不足时,应在直线地段递减【多媒体】展示“曲线地段轨距加宽值”的表格(详见教材),讲解不同车型的轨距加宽值2)超高城市轨道交通车辆在曲线上运行时,由于受到离心力的作用会使曲线外轨承受较大的压力,从而造成两股钢轨磨耗不均匀,并使乘客感到不舒适严重时还可能造成列车颠覆事故为防止这种情况发生,通常要将外轨抬高,使车辆内倾,以平衡离心力的作用因此,外轨比内轨高出的部分称为超高超高的计算公式为R式中:H超局),mm;V——列车通过速度,km/h;R曲线半径,m0《地铁设计规范》规定最大超高应为120mm未被平衡超高(即欠超高或过超高)允许值不宜大于61mm困难条件不应大于75mm车站站台有效长度范围内的超图不应大于15mm
4.钢轨的养护与更换相对于轨枕的横纵向移动中间连接零件必须具有足够的强度、耐久性和一定的弹性,以有效地保持钢轨与轨枕的可靠连接此外,中间连接零件还应设计简单,便于安装和拆卸中间连接零件按其结构不同可分为扣板式、弹片式、弹条式等城市轨道交通线路多采用弹条式【多媒体】展示“弹条式中间连接零件”的图片详见教材,讲解弹条式中间连接零件的相关内容弹条式中间连接零件是用锚固法将螺旋道钉固定在轨枕上预留的孔内,再装上弹条,拧上螺帽,使弹条压紧轨底
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2.4道床道床是指路基、隧道、桥梁等结构之上钢轨、轨枕之下的碎石或混凝土结构道床一般分为有昨道床和无昨道床两种道床的作用具体表现在以下几方面1扩散压力2保持轨距3减振4排水5方便维修养护……详见教材.有昨道床有昨道床通常由具有一定粒径、级配和强度的硬质碎石堆集而成有昨道床结构简单施工容易,造价低,减振降噪效果好旦其自重大,不易保持轨道的几何形态,养护工作量大且建筑高度高,会使隧道净空尺寸增大有昨道床一般用于城市轨道交通地面线.无昨道床无昨道床又称为整体道床,它是指在坚实基底上直接浇筑混凝土以取代散粒碎石道床的轨下基础无昨道床整体性强,坚固、稳定、使用寿命长,养护工作量少,建筑高度低旦其弹性差,列车运行引起的振动、噪声大,造价高,施工周期长,在运营过程中一旦出现问题,整治非常困难无昨道床一般用于地下线、高架线和爬行力为充分发挥防爬器的作用,在轨枕之间通常还要安装防爬撑,将3~5根轨枕联系起来,共同抵御爬行
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2.6道岔道岔是一种线路连接设备,用来使车辆从一股道转入另一股道,通常在车站大量铺设
1.单开道岔单开道岔是最常见、最简单的线路连接设备,使用量约占全部道岔的90%以上普通单开道岔由转辙器、连接部分、辙叉及护轨部分等组成1)转辙器转辙器包括两根尖轨、两根基本轨不唯辙机械尖轨是转辙器的主要部件,通过连接杆与转辙机械相连,操纵转辙机械可以改变尖轨的位置确定道岔的开通方向单开道岔的主线为直线,侧线由主线向左或向右岔出分为左开及右开两种形式2)连接部分连接部分包括两根直轨和两根导曲线轨其作用是将转辙器与辙叉及护轨部分连接起来,使之成为一组完整的道岔【师生互动】教师随机邀请学生回答以下问题列车过岔时需要限制行车速度吗?【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答由于导曲线轨不设缓和曲线和超高,列车通过道岔时,如果速度过快,就会突然产生很大的离心力,特别是侧向通过时,车轮对尖轨、护轨和翼轨都有冲击,速度越快,冲击力就越大这样不仅会造成很大程度的摇晃,使乘客感到不适,而且会威胁行车安全,因此必须限制列车的过岔速度3)辙叉及护轨部分辙叉及护轨部分包括辙叉心轨、两根翼轨及两根护轨在翼轨最窄处与辙叉心轨实际尖端之间,存在着一段中断的间隙,称为有害空间当列车通过有害空间时,轮缘存在走错辙叉槽而引起脱轨。