中國鐵路一次又一次地提速。列車的最高運行速度,已由十多年前的80、90千米/小時,提至目前的160千米/小時,今年4月還將進一步提至200千米/小時。當坐在風馳電掣的火車上,急切地趕回家的時候,人們卻很少想起那些一直默默為鐵路提速做著“保駕護航”工作的鐵路科研人員。
2007年3月2日,西南交通大學開學之際,記者走進校園,采訪了西南交通大學列車與線路研究所所長翟婉明教授,了解鐵路提速背后的故事。
“80%都是靠勤奮”
“離開家鄉(xiāng)出門讀大學,那是我第一次坐火車。當時正遇到寶成鐵路塌方中斷,我只有從江蘇老家取道上海、昆明再到學校。一路上沒有座位,我一直站到了貴陽?!钡酝衩魈崞鹆四嵌螇m封已久的往事。1981年,翟婉明以優(yōu)異的成績考入西南交通大學機械系。1985年12月,他大學畢業(yè)被推薦為學校第一批免試攻讀碩士學位的研究生,主攻機車車輛傳熱學。
“有人說我聰明,可我一直認為,自己只是比較勤奮。我取得的那點成績,80%都是靠勤奮?!钡酝衩髦t虛地說。在攻讀碩士學位期間,他除了吃飯、睡覺,幾乎都是在教室和圖書館度過的。他的日歷表上沒有周末,沒有星期天,甚至也沒有節(jié)假日。經(jīng)過一年零九個月的刻苦研讀,他提前修滿學分,完成碩士學位論文,于1987年6月提前一年完成學業(yè),留校任教。
翟婉明提前獲取碩士學位的消息一經(jīng)傳出,西南交通大學機車專家、教授孫翔立即找到翟婉明,希望他能報考機車車輛專業(yè)動力學方向的博士研究生。面對別人夢寐以求的機遇,翟婉明卻猶豫了,因為動力學與他以前所學的傳熱學是不相干的兩個學科。如果攻博,許多知識需從頭學起。
“在老師的開導和鼓勵下,經(jīng)反復思考,我最后還是選擇了挑戰(zhàn)自己,繼續(xù)攻讀博士!”翟婉明敘述道。作為我國自己培養(yǎng)的首批鐵道車輛專業(yè)博士,他1991年被破格晉升為副教授。
1993年對翟婉明來說,可謂是科研、事業(yè)的轉折點。他通過層層評審,入選教育部跨世紀人才計劃,成為第一批獲得重點資助的42位青年學者之一。這為他接下來的研究奠定了重要基礎,也注定他將踏上一條充滿艱辛與歡樂的攀登科學高峰之路。1994年翟婉明又被破格晉升為教授,成為當時我國鐵路系統(tǒng)最年輕的教授。
“讓火車多拉快跑更安全”
“客運要提速、貨運要重載。這是中國鐵路發(fā)展的必然趨勢?!钡酝衩髡f。然而,在超負荷運輸情形下進一步提速、重載,加劇了輪軌之間的動態(tài)相互作用,列車振動和軌道受破壞的程度也迅速增長,人們就會產(chǎn)生不舒適和不安全的感覺。如何解決這一世界鐵路都未曾遇到的難題?一個嶄新的課題擺在了翟婉明的面前。
針對鐵路提速、重載這一國家需求,翟婉明一頭扎進了研究的“苦?!??!爱敃r學校的教室要定時斷電,而我的研究室通宵供電。那時的計算機運行速度太慢了,頭天晚上輸入的數(shù)據(jù),我第二天早上才能看到結果。”在別人看來很辛苦,翟婉明卻自得其樂?!敖?jīng)過很多波折把正確的結果算出來。一拿到手,我簡直欣喜若狂!”
15年彈指一揮間。翟婉明潛心于理論創(chuàng)新,將車輛系統(tǒng)和軌道系統(tǒng)作為相互耦合的統(tǒng)一大系統(tǒng),在國內(nèi)外率先提出并系統(tǒng)建立了“車輛一軌道耦合動力學”新理論,從而打破了長期以來將車輛、軌道割裂開來研究的局面,開創(chuàng)了鐵路大系統(tǒng)動力學學科新領域。
在堅實的理論基礎上,翟婉明首次系統(tǒng)建立了“機車車輛-軌道統(tǒng)-模型”,在國際上被稱為“翟一孫模型”(孫即翟婉明研究生時期的導師孫翔教授)。與此同時,翟婉明還開發(fā)了先進的計算機動態(tài)仿真系統(tǒng)——模擬列車運行中的動態(tài)行為。研究成果先后被德國、英國、瑞典、丹麥、加拿大、日本和我國同行專家廣泛引用和采用,居國際領先地位。
翟婉明的成果在鐵路提速中也充分發(fā)揮了威力。2003年,我國第五次鐵路大提速即將實施前,選定的某型機車(第一臺樣車)上路試驗出現(xiàn)了橫向振動異常劇烈的情況。若不及時解決,將不能投入批量生產(chǎn),無法適應提速運行需求。翟婉明采用“車輛一軌道耦合動力學模型”,借助于計算機仿真技術,不到一個月就提出了具體的解決方案及相關參數(shù),僅僅調(diào)整了一系列關鍵參數(shù)就解決了大問題。“我的工作就是‘讓火車多拉快跑更安全’?!钡酝衩髡f。
“現(xiàn)場試驗是最后一環(huán)”
“翟教授是一個實干的人,他十分優(yōu)秀?!蔽髂辖煌ù髮W副校長陳志堅的到來打斷了采訪,對翟婉明的贊譽,陳校長脫口而出。
工程科學研究不同于一般的純理論研究,翟婉明還經(jīng)常與合作者一起深入鐵路現(xiàn)場,進行調(diào)查研究、學習請教和試驗測量。通過試驗,翟婉明不僅開闊了視野,而且掌握了大量的第一手寶貴資料和數(shù)據(jù),更為重要的是在實際中不斷發(fā)現(xiàn)了許多新的有價值的問題,從而使理論研究具有工程實踐應用背景。
“現(xiàn)場試驗是驗證成果的最后一環(huán)?!闭f到試驗,翟婉明娓娓道來:“2002年的那個冬天,我最難忘。”
2002年12月,我國在秦沈線上進行了高速列車運行試驗,翟婉明主持了位于遼寧省境內(nèi)錦州一帶兩個測區(qū)的地面試驗,目的是準確評估首次鋪設的高速鐵路無碴軌道輪軌動態(tài)下作用安全性。他參與研究的新型無碴軌道,是由混凝土軌道板鋪設在3座特大橋體上,取代了人們熟悉的用石子堆砌的有碴軌道;各種測試用的儀器多達十多種,測量導線足有七八包。黑乎乎的鐵軌要細心地打磨得潔凈明亮,然后再仔細地把薄薄的測試元件貼上去。這些環(huán)節(jié)都要在試驗前就緒。
兩個測區(qū)相距約10千米。但測試工作必須協(xié)調(diào)一致。作為試驗負責人,翟婉明來回奔波于兩個測區(qū),并且趴在冰冷的地面上、仔細檢查上百個測點的儀器布置情況。就這樣,他反復在地上趴下和起來……當試驗列車呼嘯而過,儀表記錄下時速300千米,且運行安全平穩(wěn)時,翟婉明笑了。這次試驗,為國家填補了一項重大科研空白。
臨近采訪結束時,翟婉明教授向記者描繪了一幅已在中國大地上落墨的誘人藍圖:國家已經(jīng)批準建設10余條高速客運專線。到2020年,我國將建成“四縱四橫”客運專線網(wǎng),總規(guī)模1.2萬千米,比現(xiàn)在全世界已有高速鐵路的總長還長。
小檔案:
翟婉明,1963年8月出生于江蘇省靖江市,中共黨員?,F(xiàn)任牽引動力國家重點實驗室副主任、西南交通大學列車與線路研究所所長,教育部軌道車輛創(chuàng)新團隊帶頭人。曾獲國家科技進步一等獎、四川省科技進步一等獎、教育部提名國家科技進步獎一等獎、四川省教學成果一等獎、中國圖書獎(以上均排名第一)及詹天佑鐵道科學技術獎一成就獎,主持的1項成果入選2005年度“中國高校十大科技進展”。1994年被授予“國家有突出貢獻的中青年專家”稱號,1995年獲得國家杰出青年科學基金(機械學科首批),1999年受聘為“長江學者”特聘教授(車輛工程學科),個人曾榮獲第六屆“中國青年科學家獎”、“何梁何利科學與技術創(chuàng)新獎”以及2006“長江學者成就獎”一等獎(工程科學領域首位獲獎者)。