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“铁路轨道”教学大纲课程编号30L313Q适用专业土木工程程、课程层次及学位课否专业主修课学位课学时数32执笔者高亮学分数2编写日期20XX年12月
一、课程的任务和教学目标《铁路轨道》是土木工程专业的专业主修课程及学位课,是从事铁路和城市轨道交通轨道结构设计、施工及轨道管理工作的重要基础课任务是使学生系统学习铁路轨道的组成、设计原理和方法、轨道管理等相关知识主要讲授内容有绪论、轨道结构与部件、几何形位、轨道结构力学分析、道岔、无缝线路等通过对此课程的学习,可以使学生较好地从事铁路、城市轨道交通设计、施工、管理等方面的工作
二、课程教学内容和学时分配
(一)绪论(建议3学时)了解世界铁路的发展概况、我国铁路高速与重载铁路的建设概况、铁路的性质及其在国民经济与交通体系中的地位,及该专业的发展的现状、科研动态等;重点使学生系统了解该课程的主要讲授内容及各部分的联系
(二)铁路轨道结构与几何形位(建议8学时)了解轨道结构的发展现状、轨道组成及部件(包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、道岔、线路防爬及曲线加强设备);理解轨道各种部件的工作特点(材质、构造、类型、伤损等)和功用;掌握轨道几何形位的设置依据、要素及特征等理论和计算方法,并对高速铁路或提速线路的几何参数有一定的了解重点轨道几何行位的要素及特征
(三)轨道结构力学分析(建议7学时)了解轨道结构力学分析的目的、意义和轨道结构的受力特点;轨道结构力学分析的几种模型;掌握轨道强度计算理论(主要是连续弹性基础梁理论)了解轨道横向受力分析的原理;了解轨道准静态、动力学的发展动o重点轨道强度理论(主要是连续弹性基础梁理论);难点轨道强度理论C
(四)道岔(建议6学时)了解道岔的功能、种类;掌握单开道岔的构造特点、各部件的功能及要求等了解道岔的几何尺寸,理解道岔的允许过岔速度、轨道连接等内容了解提速、高速道岔的结构特点重点单开道岔的构造;课程名称铁路轨道A年出题教师:级土木2004级我用人格担保在本次考试中,诚实守信,严格遵守考场纪律简答题(共60分)・
1、(5分)中间扣件的功用是什么?
2、(5分)简述直线轨道几何形位及其含义
3、(5分)缓和曲线长度的确定原则是什么?
4、(5分)表征轨道弹性的基本力学参数有哪些?并说明他们的关系
5、(5分)简述脱轨的类型脱轨系数如何定义?
6、(5分)道岔的“查照间隔”是指什么?为什么要检查这两个尺寸?
7、(5分)无缝线路保持和丧失稳定的因素有哪些?
8、(5分)为何限制未被平衡的加速度、余超高、欠超高?
9、(10分)无缝线路设计的主要步骤及内容有哪些?
二、(10分)绘制普通单开道岔结构示意图,并标注道岔的三个组成部分的名称,以及道岔理论长度、实际长度、道岔中心
三、(10分)推导混凝土枕枕中截面的弯矩表达式r
五、(10分)既有线上半径R=600m的曲线,曲线外轨实设超高为90mm,当摆式列车以速度290km/h运行时,请问摆式列车的摆角为多少?(允许未被平衡的超高为75mm)
六、(10分)就你了解的内容,谈一谈城市轨道交通对轨道结构有何特殊的要求?难点道岔的几何尺寸部分;
(五)无缝线路(建议8学时)掌握无缝线路的基本原理和基本理论(包括长轨节内温度力的分布规律、无缝线路稳定性理论、无缝线路设计方法等);了解桥上无缝线路、无缝道岔等特殊部位的设计和无缝线路的铺设养护及维修重点无缝线路的基本原理和基本理论(包括长轨节内温度力的分布规律、无缝线路稳定性理论);难点长轨节内温度力的分布规律和无缝线路稳定性理论;建议提示学生务必先预习
三、课程教学安排及要求
(一)课堂教学要求既要突出重点,又要使学生全面掌握本课程的知识,应使用电子课件应注意培养学生的思维能力、分析问题、解决问题的能力,尤其在无缝线路理论、轨道强度计算等方面要求指导学生如何自学,使学生了解、会查阅本专业的文献资料注意培养学生查阅资料,归纳总结问题能力
(二)实践性教学环节可以单独安排课程设计,培养学生分析问题和解决问题的能力内容可以是线路大修课程设计、铁路无缝线路设计等课程设计可以作为实践教学环节另做安排,学分另计
(三)作业所布置的作业应能使学生深入理解基本原理和概念、提高分析解决实际问题的能力以及查阅资料、归纳总结问题的能力并可加大研究性专题及综合评述性题目部分作业需要上机编制程序进行主要作业题目建议为归纳总结轨道部件的组成和特点(1题);几何形位方面的计算及分析(1题、上机计算);轨道强度计算及分析(1题、上机计算);无缝线路方面的计算分析(23题、〜上机计算);高速、提速道岔结构特点(1题)
四、课程的考核考核的主要目标对轨道结构的种类、特点、基本原理、养护维修方法等有较详细的了解,并能进行简单的编程设计考核的建议方式可采用开卷或闭卷考试(可占70%),平时成绩可占30%
五、本课程与其它课程的联系与分工先修课程材料力学、结构力学、钢结构设计原理等相关课程铁路轨道测试技术、新型轨道结构、城市轨道交通
六、建议教材及教学参考书
(1)谷爱军.铁路轨道.中国铁道出版社,2005
(2)许实儒,童本浩.铁路轨道基本理论.中国铁道出版社,1997;3童大坂.铁路轨道基本知识.中国铁道出版社,1997;4郝赢.铁道工程.中国铁道出版社,2000;5王午生,许玉德,郑其昌.铁道与城市轨道交通工程.同济大学出版社,2003;6卢耀荣.无缝线路研究与应用.中国铁道出版社,2004;7范俊杰.现代铁路轨道第二版,中国铁道出版社,2004;8赵国堂.高速铁路无磴轨道结构.中国铁道出版社,2006;9翟婉明.车辆一轨道耦合动力学第二版,中国铁道出版社,2000;10铁路轨道设计规范TB10082-
2005.中国铁道出版社,2006;11既有线提速200km/h技术条件,中国铁道出版社,2006;12客运专线铁路工程竣工验收动态检测指导意见.中国铁道出版社,2008o“铁路轨道”课程设置、教学研究和改革L教学大纲从2003年土木专业培养计划起,铁路轨道课程授课学时由64学时改为32学时在进一步研讨课程教学内容及实践教学要求的基础上,我们重新编写了与土建学院2003培养计划相配套的铁路轨道理论课程教学大纲及生产实习实践课程大纲,对今后的教学研究具有明确的指导意义
2.授课方式对铁路轨道这门课程来说,电化教学手段显得尤为重要在教学内容的安排上,我们也是注重先从基础开始,再深入到应用,使学生在学习中掌握科学的学习方法轨道结构问题讨论也是教学的内容之一在基本概念由教师讲授的基础上,把一些内容留给学生讨论,一部分内容留给学生自学并做作业在考试题目上,安排一些讨论和自学的内容,以敦促学生自学这样,在教会学生分析和思考问题的前提下,还锻炼了学生的自学能力,使他们的自我发展意识得到提高
3.发表教改论文在课程建设的基础上,我们也不断总结经验,发表了“加强研究型毕业设计论文指导初探、“工程制图的教学”、“铁路选线设计教学方法改革的研究与实践”等教学研究论文,使我们不仅在专业理论上不断提高、相互交流,提高教师自身的专业素质,而且也使我们增强了责任感,并且推广了教学工作中的经验
4.试题库建设及考试形式为使教学规范化,在不断总结、收集、更新考试题目的基础上,我们还建立了本课程的试题库,试题库的试题形式多样实行题库方式,有助于减少死记硬背,加强对基本概念、基本原理和基本技能的考核,还采用闭卷、开卷与口试相结合的方式,平时成绩与考试成绩各占一定比例,使成绩客观反映学生的水平从考试的内容和形式两方面,我们都努力体现“宽口径、厚基础、重个性、强能力、求创新”的教育理念
5.课程负责人制度建立为切实加强课程建设,从体制上保证教学的质量,本课程试行课程负责人制度课程负责人主要负责内容如下
(1)组织教师研讨铁路轨道课程的教学内容、教学方法、教学手段、考试方式、考试标准等,制定课程教学大纲及教学日历;
(2)组织教师完成铁路轨道课程命题、阅卷等考核工作;
(3)组织教师完成铁路轨道电子教案、试题库研制等建设工作;
(4)负责铁路轨道教材建设及教材和教学参考书的选用;
(5)负责铁路轨道课程任课教师的资格认证及新教师的培训工作
6.实验室建设方面在211期间建成的国内首个地下双层隧道及轨道结构试验室,已有相关设备包括MTS拟动力试验机、轨道激振设备、伺服结构试验系统、液压脉动疲劳试验机,以及高精度振动传感器及动态数据采集系统等结合道路与铁道工程国家重点学科建设,正在进行已有轨道结构试验室的改造及新轨道结构综合试验室的建设,建成的试验室将来不仅可以满足铁路轨道教学要求,而且还将重点进行高速、重载、提速以及普通铁路相关研究
7.应用情况教材已应用于我校土木工程专业多届本科和专科的学生教材一,效果良好正在编写的《轨道工程》北京市精品教材,其丰富的内容将为教师授课和学生自学留下更大的自由选择的空间,使学生在不使用其他参考书的情况下也能从本书中了解、掌握铁路轨道各个方面的内容,满足学生大阅读量的需要,节省学生查找资料的时间实习基地经过近几年的建设,每年有百余人参加,已成为我校土木工程专业教学实习训练和培养学生轨道基本功和铁路轨道基本技能的重要场所,为我校学科建设发挥了重要作用多媒体课件经过多次使用效果很好,提高了教学效率和效果
二、实践教学建设铁路轨道授课的主要任务是通过对此课程的学习,可以为学生将来毕业后从事铁路、城市轨道交通设计、施工、管理等方面的工作打下坚石的基础,最终要求学生初步具有分析和解决铁路轨道工程实际问题的能力所以是一门实践性很强的学科,理论实践相结合特点鲜明课堂讲授仅是其中一个教授环节,其目的是保证学生对铁路轨道问题具有最基本的理论认识这远远达不到教学大纲的要求,为了加深学生对各种基本概念和轨道特性的理解就需要相应的实践教学来完成
1、室内实验课程组结合道路与铁道工程国家重点学科的建设与“211”工程三期建设,正在筹划对既有轨道实验室的扩建与新建一般上课过程中会带领学生到轨道实验室进行对轨道结构及部件的认识学习,加深印象
2、生产实习安排学生到铁路上进行认识实习,并让部分学生参与轨道相关问题的专题调研活动使学生在实践中学习轨道知识,从而加强学生对轨道基础理论的理解
三、教学方法与手段本课程在教学过程中非常注重教学方法的创新与使用其目的在于调动学生的学习积极性,将铁路轨道的特点展示给学生,以吸引学生对这门课程的热爱实践证明这些教学方法的运用取得了良好的教学效果据随机抽查,学生的实际到课率达到90%以上这些教学方法归纳起来突出表现在三个方面1理论讲授与前沿性问题相结合的方法我们先讲授教材基本理论知识,使学生掌握要义,然后根据学生对前沿性问题的关注情况选取典型热点问题对学生进行讲述和分析目的在于使学生更好地理解和掌握基本原理,提高学生发现问题、提出问题、分析问题以及解决问题的能力2理论与实践相结合的方法为了培养学生的实践能力,我们一般会在给学生讲授完教材基本理论与知识后,让学生进行课程设计,安排学生的参观或生产实习除了教学方法的创新,本课程在教学过程中还非常注重教学手段的更新,特别是现代信息技术在教学中的运用这种运用也体现在三个方面一是在课堂讲授中所有的任课教师都要求制作电子课件,以增加课堂教学效果,扩大教师讲授的知识量二是利用网上电子教室以及电子信箱加强与学生的沟通三是指导学生利用的网上资源查阅相关专业资料,扩大学生的眼界和知识面,增加对专业的兴趣上课之初任课教师都会将自己的email留给学生,告诉学生无论是学习上的困惑还是教学上的建议,都可以通过网上电子教室或邮件进行沟通一些传统的教学方法和手段在本课程的讲授中也被赋予了新的内容3考核方式本课程已不再仅以期末卷面成绩作为唯一的考核方式,而是将平时课堂上的发言和讨论、作业及报告、出勤等综合评价作为学生的期末考核成绩,让成绩真正体现出学生的综合素质,而不是仅仅是死记硬背的考试能力、教材及相关资料U!
1、教材方面为配合我校本科教学,与国内兄弟院校一起组织有丰富教学经验的学科组教师编写了《铁路轨道》教材该教材融合了铁路轨道学科一些新的研究成果和方法,并强调学生创新能力的培养经过多次试用后,该教材已于2004年由西南交通大学出版社出版,并获得校内外同行好评,也得到授课学生的欢迎和肯定编写本书的基本思想是1尽量简明、易懂;2尽可能地介绍一些新的研究成果;3尽可能地给出各种方法的适用范围和局限性为配合高职教育,谷爱军副教授主持编写了《铁路轨道》教材,该教材由中国铁道出版社出版,是铁路特色教学指导委员会各专业就相关问题开展研究、进行改革的部分成果,使用过程中获得了一致好评目前结合北京市精品课程建设,我们正在编写《铁道工程》教材
2、参考资料1谷爱军.铁路轨道.中国铁道出版社,20052许实儒,童本浩.铁路轨道基本理论.中国铁道出版社,1997;3童大城.铁路轨道基本知识.中国铁道出版社,1997;4郝赢.铁道工程.中国铁道出版社,2000;5王午生,许玉德,郑其昌.铁道与城市轨道交通工程.同济大学出版社,2003;6卢耀荣.无缝线路研究与应用.中国铁道出版社,2004;7范俊杰.现代铁路轨道第二版,中国铁道出版社,2004;8赵国堂.高速铁路无殖轨道结构.中国铁道出版社,2006;9翟婉明.车辆一轨道耦合动力学第二版,中国铁道出版社,2000;10铁路轨道设计规范TB10082-2005中国铁道出版社,2006;H既有线提速200km/h・技术条件.中国铁道出版社,2006;12客运专线铁路工程竣工验收动态检测指导意见.中国铁道出版社,2008o
五、本课程的主要特色及创新点
1.立足铁路与城市轨道交通、适应多专业大类的人才培养模式铁路轨道是一门适用于城市轨道交通、大铁路等行业的专业基础课课程涉及土木工程、车辆工程、测量工程和交通运输专业,在土木工程的大类培养方案中占据重要的位置“铁路轨道”不是若干门课程的简单堆积,它们构成了一个完整的体系我校的“铁路轨道”课程,经过近几十年的教学改革研究与实践,已形成了具有铁路特色的多目标、分层次大课程体系
2.该课程紧密结合国家重点学科和“211”项目建设,以及多项国家级、省部级科研项目,教学内容、方法具有先进性《铁路轨道》是国家重点学科道路与铁道工程专业的主要课程之一,同时也是北京市精品教材建设课程该课程结合国家863重大项目、国家自然基金重点项目、铁路科技发展计划项目等科研项目,进一步完善《铁路轨道》课程的教学内容和课程体系,完善相应的教材建设,注意将科研成果中的新理论、新方法和技术纳入铁路轨道课程教学和学科建设中结合“211”三期项目中的轨道实验室的建设,配置和完善供教学需要的实验仪器和设备,完善“铁路轨道”课程实验条件
3.理论与铁路及城市轨道交通工程实践紧密结合该课程具有完善的铁路及城市轨道交通现场实习基地,教学紧密结合客运专线、城市轨道交通建设工程实际,通过现场参观及生产实践,极大地提高了学生兴趣,增长了学习技能和实践能力,通过活学活用理论知识,学生综合运用的能力显著提升
七、课程建设目标和及步骤
1.建设目标
(1)学科组将完善《铁路轨道》教材和其教学网站的建设,完善《铁路轨道》(本科用)学习指导书以及《铁路轨道》试题库的编写和建设工作.
(2)结合传统教学手段,通过先进的教学理念和多媒体教学课件的完善和应用以及教学理论的研究,使铁路轨道课程的教学水平和效果与现代土木工程教育相适应,最终使《铁路轨道》课程达到北京市精品课程的水平.
2.建设措施和步骤
(1)完成北京市精品教材建设项目《轨道工程》教材的编写
(2)完善和整合现有铁路轨道课程演示课件,实现网络化(上网)
(3)提交多媒体教学课件(光盘版).
(4)提交铁路轨道试题库(电子版和印刷版各一份)
(5)提交铁路轨道施工的多媒体课件(上网)
(6)进一步提高课堂教学水平,增加若干名优秀主讲教师
3.课程资源上网列表包括多媒体电子课件,教学大纲、实习大纲、实习指导、课程设计指导、课后思考和复习题、课程负责人的教学录像等,网址
4.将上网的资源
(1)各种辅助教材
(2)实现网上答疑和辅导
(3)按照北京市精品课程要求完成所有资料的上网
(4)将课程主讲教师的现场教学录像上网“铁路轨道”课程复习题第
一、二章
1.为什么要发展客运专线铁路?
2.简述我国正线轨道类型
3.有磴轨道结构的主要组成及其功用是什么?
4.钢轨的类型有哪些?钢轨分级使用的含义是什么?
5.钢轨的伤损的主要形式有哪些?伤损的原因及解决措施是什么?.
6.依照打磨的目的及磨削量分类,钢轨打磨的种类有哪些?为什么要进行钢轨断面(或廓形)打磨?
7.比较一下木枕及混凝土枕的优缺点
8.目前我国使用的混凝土枕有哪些类型?各自的特点是什么?
9.钢轨接头有哪些种类?其特点是什么?
10.中间扣件有哪些种类?其特点是什么?
11.简述碎石道床断面的三个特征
12.总结比较一下有硝轨道与无磴轨道的特点?
13.我国目前开发使用无磴轨道有哪些类型?其特点是什么?
14.如何进行线路防爬和曲线加强?
15.就你了解的内容,谈一谈城市轨道交通对轨道结构有何特殊的要求?第三章
1.简述直线轨道几何形位及其特征
2.举例说明静态不平顺与动态不平顺的差异?
3.我国《技规》规定轨距测量部位在钢轨顶面下16mm处(里侧),为什么?
4.在日常的养护维修中,为什么要重点关注轨道三角坑病害的检测并要求及时整治?
5.简述轨底坡设置的目的;
6.为什么要进行曲线加宽?高速铁路的曲线为什么又一般不加宽?
7.简述轨道超高设置的目的,如何设置?
8.为何限制未被平衡的加速度、余超高、欠超高?
9.如何确定曲线超高的最大值、曲线上的最高(低)行车速度、最小曲线半径?
10.摆式列车有何优点?就你所了解的内容,既有线开行摆式列车可能有哪些限制?
11.简述缓和曲线设置的目的
12.请简单谈一谈曲线间夹直线长度的设置原则?第四章
1.轨道承受的力有那些?各由什么因素引起?
2.轨道力学分析模型有那些?
3.连续弹性基础梁理论与弹性点支撑基础梁理论有何不同?
4.简述连续弹性基础梁理论的模型、求解思路
5.表征轨道弹性的主要参数有哪些?它们之间的关系如何?
6.就你所了解的内容,谈一谈道床的弹性如何测试?
7.准静态法中如何考虑动力增值因素(以速度小于120kni/h为例)?
8.为什么在进行钢轨弯矩计算时,应考虑横向水平力系数?而在钢轨的位移计算中又不考虑其影响?
9.简述脱轨的类型脱轨系数如何定义?
10.道床支承条件与混凝土枕受力的关系如何?
11.推导混凝土枕轨下截面及中间截面的弯矩表达式
12.通过对道床底面应力的检算,若发现路基表面的应力检算不合适,可以采用哪些措施来进行加强?并说明理由第五章
1.道岔的功用是什么?有哪些种类?
2.单开道岔主要由哪三部分组成,各部分主要由哪些部件组成?
3.辙叉有那些类型?其各自的特点是什么?
4.道岔号数由什么表示?
5.道岔的几何形位包括哪些主要尺寸?
6.道岔的“查照间隔”是指什么?为什么要重视这两个尺寸?
7.简述提速道岔和高速道岔的特点
8.绘制普通单开道岔图第八章
1.无缝线路的类型有哪些?铺设无缝线路有何意义?
2.什么是轨温、锁定轨温(零应力轨温)?
3.为什么说无缝线路可以无限长?
4.线路阻力有那些?各起什么作用?受什么因素影响?
5.轨缝设置的原则是什么?如何计算并设置缓冲区的轨缝值?
6.简述无缝线路的稳定性
7.影响无缝线路稳定性的因素是什么?
8.中和轨温如何确定?
9.无缝线路设计的主要步骤及内容有哪些?
10.什么是跨区间无缝线路?为什么要发展跨区间无缝线路?北京交通大学2006—2007学年第二学期题号四五六总分------*—*得分阅卷人。