Many analytical methods and other processes have been developed for the evaluation of railway track and its components, but these have largely been used for analysis. Design is often driven by development projects that do not engage research, resulting in designs that may not be optimized in the context of the broader track structure. This paper proposes a mechanistic-empirical (M-E) analysis and design framework that encourages an understanding of mechanical load-response behavior and comparison of loading demands, and the capacity of the track infrastructure component under study. The approach builds on similar advancements in the field of highway pavement research, including the development and use of the Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG). Rail applications present unique economies to a focused M-E design approach, given that loads are concentrated in localized regions and beneath the rails. This paper first reviews prior design and analysis approaches, then presents the essential features of an M-E railway track system and component analysis and design, and, in the end, notes gaps that will require future research before proper implementation of M-E design within rail engineering. The authors also discuss the role of probabilistic design and structural reliability analysis in future design practices. Finally, governing mechanistic failure modes for the track system as well as components and associated life cycle data to achieve full implementation of such an M-E design process are identified and a path forward for implementation is proposed.

已经开发了许多分析方法和其他过程来评估铁路轨道及其组成部分，但是这些分析方法和其他过程已被大量用于分析。设计通常是由不参与研究的开发项目驱动的，导致设计可能无法在更广泛的轨道结构的背景下进行优化。本文提出了一种机械经验（ME）分析和设计框架，该框架鼓励人们理解机械载荷响应行为并比较载荷需求以及所研究的轨道基础设施组件的能力。该方法建立在高速公路路面研究领域的类似进步的基础上，包括开发和使用《机械-经验路面设计指南》（MEPDG）。铁路应用为集中的ME设计方法带来了独特的经济效益，考虑到载荷集中在局部区域和铁轨下方。本文首先回顾了现有的设计和分析方法，然后介绍了ME铁路轨道系统和组件分析与设计的基本特征，最后指出了在铁路工程中正确实施ME设计之前需要进行进一步研究的空白。作者还讨论了概率设计和结构可靠性分析在未来设计实践中的作用。最后，确定了用于轨道系统的机械故障模式以及部件和相关的生命周期数据，以实现这种ME设计过程的完全实施，并提出了实施的路径。本文首先回顾了现有的设计和分析方法，然后介绍了ME铁路轨道系统以及组件分析和设计的基本特征，最后，指出了在铁路工程中正确实施ME设计之前需要进行进一步研究的空白。作者还讨论了概率设计和结构可靠性分析在未来设计实践中的作用。最后，确定了用于轨道系统的机械故障模式以及部件和相关的生命周期数据，以实现这种ME设计过程的完全实施，并提出了实施的路径。本文首先回顾了现有的设计和分析方法，然后介绍了ME铁路轨道系统和组件分析与设计的基本特征，最后指出了在铁路工程中正确实施ME设计之前需要进行进一步研究的空白。作者还讨论了概率设计和结构可靠性分析在未来设计实践中的作用。最后，确定了用于轨道系统的机械故障模式以及部件和相关的生命周期数据，以实现这种ME设计过程的完全实施，并提出了实施的路径。指出了在铁路工程中正确实施ME设计之前需要进一步研究的差距。作者还讨论了概率设计和结构可靠性分析在未来设计实践中的作用。最后，确定了用于轨道系统的机械故障模式以及部件和相关的生命周期数据，以实现这种ME设计过程的完全实施，并提出了实施的路径。指出了在铁路工程中正确实施ME设计之前需要进一步研究的差距。作者还讨论了概率设计和结构可靠性分析在未来设计实践中的作用。最后，确定了用于轨道系统的机械故障模式以及部件和相关的生命周期数据，以实现这种ME设计过程的完全实施，并提出了实施的路径。