为铁路提速保驾护航

中国铁路一次又一次地提速.列车的最高运行速度,已由十多年前的80、90千米／小时,提至目前的160千米／小时,今年4月还将进一步提至200千米／小时.当坐在风驰电掣的火车上,急切地赶回家的时候,人们却很少想起那些一直默默为铁路提速做着“保驾护航”工作的铁路科研人员.

2007年3月2日,西南交通大学开学之际,记者走进校园,采访了西南交通大学列车与线路研究所所长翟婉明教授,了解铁路提速背后的故事.

“80％都是靠勤奋”

“离开家乡出门读大学,那是我第一次坐火车.当时正遇到宝成铁路塌方中断,我只有从江苏老家取道上海、昆明再到学校.一路上没有座位,我一直站到了贵阳.”翟婉明提起了那段尘封已久的往事.1981年,翟婉明以优异的成绩考入西南交通大学机械系.1985年12月,他大学毕业被推荐为学校第一批免试攻读硕士学位的研究生,主攻机车车辆传热学.

“有人说我聪明,可我一直认为,自己只是比较勤奋.我取得的那点成绩,80％都是靠勤奋.”翟婉明谦虚地说.在攻读硕士学位期间,他除了吃饭、睡觉,几乎都是在教室和图书馆度过的.他的日历表上没有周末,没有星期天,甚至也没有节检测日.经过一年零九个月的刻苦研读,他提前修满学分,完成硕士学位论文,于1987年6月提前一年完成学业,留校任教.

翟婉明提前获取硕士学位的消息一经传出,西南交通大学机车专家、教授孙翔立即找到翟婉明,希望他能报考机车车辆专业动力学方向的博士研究生.面对别人梦寐以求的机遇,翟婉明却犹豫了,因为动力学与他以前所学的传热学是不相干的两个学科.如果攻博,许多知识需从头学起.

“在老师的开导和鼓励下,经反复思考,我最后还是选择了挑战自己,继续攻读博士！”翟婉明叙述道.作为我国自己培养的首批铁道车辆专业博士,他1991年被破格晋升为副教授.

1993年对翟婉明来说,可谓是科研、事业的转折点.他通过层层评审,入选教育部跨世纪人才计划,成为第一批获得重点资助的42位青年学者之一.这为他接下来的研究奠定了重要基础,也注定他将踏上一条充满艰辛与欢乐的攀登科学高峰之路.1994年翟婉明又被破格晋升为教授,成为当时我国铁路系统最年轻的教授.

“让火车多拉快跑更安全”

“客运要提速、货运要重载.这是中国铁路发展的必然趋势.”翟婉明说.然而,在超负荷运输情形下进一步提速、重载,加剧了轮轨之间的动态相互作用,列车振动和轨道受破坏的程度也迅速增长,人们就会产生不舒适和不安全的感觉.如何解决这一世界铁路都未曾遇到的难题一个崭新的课题摆在了翟婉明的面前.

针对铁路提速、重载这一国家需求,翟婉明一头扎进了研究的“苦海”.“当时学校的教室要定时断电,而我的研究室通宵供电.那时的计算机运行速度太慢了,头天晚上输入的数据,我第二天早上才能看到结果.”在别人看来很辛苦,翟婉明却自得其乐.“经过很多波折把正确的结果算出来.一拿到手,我简直欣喜若狂！”

15年弹指一挥间.翟婉明潜心于理论创新,将车辆系统和轨道系统作为相互耦合的统一大系统,在国内外率先提出并系统建立了“车辆一轨道耦合动力学”新理论,从而打破了长期以来将车辆、轨道割裂开来研究的局面,开创了铁路大系统动力学学科新领域.

在坚实的理论基础上,翟婉明首次系统建立了“机车车辆－轨道统－模型”,在国际上被称为“翟一孙模型”(孙即翟婉明研究生时期的导师孙翔教授).与此同时,翟婉明还开发了先进的计算机动态仿真系统――模拟列车运行中的动态行为.研究成果先后被德国、英国、瑞典、丹麦、加拿大、日本和我国同行专家广泛引用和采用,居国际领先地位.

翟婉明的成果在铁路提速中也充分发挥了威力.2003年,我国第五次铁路大提速即将实施前,选定的某型机车(第一台样车)上路试验出现了横向振动异常剧烈的情况.若不及时解决,将不能投入批量生产,无法适应提速运行需求.翟婉明采用“车辆一轨道耦合动力学模型”,借助于计算机仿真技术,不到一个月就提出了具体的解决方案及相关参数,仅仅调整了一系列关键参数就解决了大问题.“我的工作就是‘让火车多拉快跑更安全’.”翟婉明说.

“现场试验是最后一环”

“翟教授是一个实干的人,他十分优秀.”西南交通大学副校长陈志坚的到来打断了采访,对翟婉明的赞誉,陈校长脱口而出.

工程科学研究不同于一般的纯理论研究,翟婉明还经常与合作者一起深入铁路现场,进行调查研究、学习请教和试验测量.通过试验,翟婉明不仅开阔了视野,而且掌握了大量的第一手宝贵资料和数据,更为重要的是在实际中不断发现了许多新的有价值的问题,从而使理论研究具有工程实践应用背景.

“现场试验是验证成果的最后一环.”说到试验,翟婉明娓娓道来：“2002年的那个冬天,我最难忘.”

2002年12月,我国在秦沈线上进行了高速列车运行试验,翟婉明主持了位于辽宁省境内锦州一带两个测区的地面试验,目的是准确评估首次铺设的高速铁路无碴轨道轮轨动态下作用安全性.他参与研究的新型无碴轨道,是由混凝土轨道板铺设在3座特大桥体上,取代了人们熟悉的用石子堆砌的有碴轨道；各种测试用的仪器多达十多种,测量导线足有七八包.黑乎乎的铁轨要细心地打磨得洁净明亮,然后再仔细地把薄薄的测试元件贴上去.这些环节都要在试验前就绪.

两个测区相距约10千米.但测试工作必须协调一致.作为试验负责人,翟婉明来回奔波于两个测区,并且趴在冰冷的地面上、仔细检查上百个测点的仪器布置情况.就这样,他反复在地上趴下和起来等当试验列车呼啸而过,仪表记录下时速300千米,且运行安全平稳时,翟婉明笑了.这次试验,为国家填补了一项重大科研空白.

临近采访结束时,翟婉明教授向记者描绘了一幅已在中国大地上落墨的诱人蓝图：国家已经批准建设10余条高速客运专线.到2020年,我国将建成“四纵四横”客运专线网,总规模1.2万千米,比现在全世界已有高速铁路的总长还长.

小档案：

翟婉明,1963年8月出生于江苏省靖江市,党员.现任牵引动力国家重点实验室副主任、西南交通大学列车与线路研究所所长,教育部轨道车辆创新团队带头人.曾获国家科技进步一等奖、四川省科技进步一等奖、教育部提名国家科技进步奖一等奖、四川省教学成果一等奖、中国图书奖(以上均排名第一)及詹天佑铁道科学技术奖一成就奖,主持的1项成果入选2005年度“中国高校十大科技进展”.1994年被授予“国家有突出贡献的中青年专家”称号,1995年获得国家杰出青年科学基金(机械学科首批),1999年受聘为“长江学者”特聘教授(车辆工程学科),个人曾荣获第六届“中国青年科学家奖”、“何梁何利科学与技术创新奖”以及2006“长江学者成就奖”一等奖(工程科学领域首位获奖者).