田永秀

沈志云（右二）院士考察驗收京滬高鐵線路工程。圖片|川觀新聞

他是中國鐵路運輸工程領(lǐng)域唯一的一位雙院士，他參與、推動和見證了中國高鐵技術(shù)從無到有的全部發(fā)展歷程，他是我國高鐵領(lǐng)域的先驅(qū)科學(xué)家之一兩院院士沈志云。

1929年，沈志云出生于湖南長沙。其父小學(xué)教師，其母家庭婦女。沈家并不富裕，兄長沈立蕓是沈志云人生領(lǐng)路人。自幼父兄教育他，只有好好讀書才能有出息。抱著這樣的信念，沈志云讀書非常用功。高中畢業(yè)時，湖南臨近解放，沈志云一心想?yún)⒓痈锩ぷ?。兄長沈立蕓派人去國師附中將沈志云“押”回家，讓他復(fù)習(xí)備考大學(xué)，沈志云報考了唐山工學(xué)院、清華大學(xué)和武漢大學(xué)，皆被錄取。最后按兄長的建議選擇了唐山工學(xué)院，從此與鐵路結(jié)下了一世之緣。

1952年，因國家建設(shè)的需要，沈志云提前從唐院畢業(yè)留校。1957年，沈志云被國家選派去蘇聯(lián)留學(xué)，學(xué)習(xí)車輛修理專業(yè)，沈志云卻從這個學(xué)術(shù)含量不高的專業(yè)學(xué)習(xí)中受到了系統(tǒng)的學(xué)術(shù)訓(xùn)練，養(yǎng)成了受益終身的學(xué)術(shù)思維與方法，從實踐中發(fā)現(xiàn)問題，在理論上進行研究，再去實踐中進行檢驗，就成了沈志云受益一生的研究模式。

他鄉(xiāng)求學(xué) 沈氏理論天下鳴

“文革”中，沈志云受到巨大沖擊。“文革”結(jié)束時，沈志云已快50歲了。為了趕上世界潮流，他如饑似渴地更新知識、閱讀專業(yè)文獻。他將每天的時間分成四塊，晚上10點以后的第四塊時間是他的學(xué)習(xí)時間，往往一學(xué)就到深夜兩三點。

1982年，沈志云前往美國麻省理工學(xué)院（MIT）做訪問學(xué)者。在MIT，他主要進行了輪軌蠕滑力的計算問題研究，并取得了重大突破。

找到既快速又精確的輪軌蠕滑力計算方法是當(dāng)時學(xué)術(shù)界高度關(guān)注的問題。沈志云和MIT的指導(dǎo)教師赫追克都想在此有所突破。于是，這個任務(wù)就成了沈志云在MIT的研究任務(wù)。沈志云每周給赫追克匯報研究進展。后來，為了得到現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，他們又和卡羅拉多州普耶勃羅實驗中心的總工程師葉爾金斯合作，由葉爾金斯提供現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)。沈志云提出，可用卡爾克的線性理論來改造沃爾妙倫-約翰遜的線性公式，再用沃爾妙倫-約翰遜的非線性化的曲線來修正誤差。他的這種設(shè)想得到了赫追克和葉爾金斯的贊同。于是，沈志云按照這個設(shè)想設(shè)計新的計算方法，將其制作成計算機程序。

圣誕節(jié)至元旦的這一周美國學(xué)校放假，學(xué)生回家了。沈志云就利用實驗室的20多臺計算機一起跑程序，24小時不間斷，做了整整一周。一方面，用卡爾克的方法做;另一方面，用沈志云設(shè)想的修正方法做。整整一周，他不斷地巡視著每臺計算機，大門都沒出去過。整座大樓寂靜無聲。困了，沈志云就在機房的沙發(fā)上打個盹，餓了就在走廊上的自動售賣機里買杯咖啡、買點餅干充饑。一周下來，主體計算基本完成了。

結(jié)果非常理想，在主要的計算中兩組數(shù)據(jù)差距都不超過10%，完全可以工程應(yīng)用。而新方法的計算速度比卡爾克的方法快幾十倍。研究成功了！赫追克和葉爾金斯對沈志云拼命工作的印象非常深刻，稱他不僅思路清晰，而且“每天工作24小時”。

國際輪軌蠕滑力研究權(quán)威卡爾克對沈志云等發(fā)明的這一方法給予了高度評價，說解決了他一直想解決而未能解決的問題，并稱這“是鐵道車輛動力學(xué)中能夠采用的最好的非線性蠕滑力模型，是鐵道車輛系統(tǒng)動態(tài)仿真最適用的方法，是1983年世界蠕滑理論新發(fā)展的標(biāo)志”。后來卡爾克將這一方法命名為“沈-赫追克-葉爾金斯”理論。

1983年，沈志云在美國發(fā)表非線輪軌蠕滑動計算理論至今，被當(dāng)作“沈氏理論”在國際上廣泛使用。

沈志云院士。圖片|川觀新聞

“提著腦袋”建國際一流試驗臺

科學(xué)研究離不開實驗。早在1978年沈志云就提出了建立一個試驗臺的想法。1988年國家計委啟動了第二批國家重點實驗室的建設(shè)申報，沈志云再次提出建設(shè)國際一流的車輛振動滾動試驗臺。 德國的慕尼黑研究所試驗臺世界最先進，其試驗時速達到了500公里，我們?nèi)糇霾坏?00公里，可以先做450公里，“在精度上、在功能上超過他們”。當(dāng)時列車的一般時速為60～70公里，450公里顯然是很多人都未曾認(rèn)真思考過的速度。沈志云所在的西南交通大學(xué)力排眾議，支持沈志云。

1989年4月，國家計委委派專家到西南交通大學(xué)對實驗室進行現(xiàn)場評估?？疾旖Y(jié)束時專家問沈志云：“建這么大的實驗室，要承擔(dān)什么樣的風(fēng)險，你想過沒有？”沈志云一愣，只好如實回答說：“如此大的設(shè)備，如果搞成功了，非常有用;如果失敗了，那就是一堆廢鐵，是很大的浪費?！睂＜艺f：“這么巨大的浪費，恐怕你的性命難保哦?！贝撕髱啄辏蛑驹茣r常感受到“提著腦袋”的壓力，未敢有絲毫懈怠。

1994年1月28日，試驗臺首次做車輛的滾動振動試驗。試驗臺是否成功，要看車輛在試驗臺上是否出現(xiàn)蛇形。在軌道運行中，蛇形出現(xiàn)了。大家不約而同歡呼：蛇形了！蛇形了！沈志云也笑開了，腦袋別在褲腰帶上的日子結(jié)束了，試驗臺終于建成了！他在日記中興奮地寫道：“幾年奮斗終于達到了目的！”

1995年11月，國家重點實驗室通過國家驗收。實驗室建成后，完成了大量試驗任務(wù)。實驗室對促進鐵路技術(shù)大發(fā)展，尤其是中國高速列車技術(shù)的發(fā)展方面作出了突出貢獻。1999年，由沈志云領(lǐng)銜的“機車車輛滾動振動試驗臺”獲國家科技進步獎一等獎。

高鐵高速的堅定捍衛(wèi)者

對于高鐵今后的發(fā)展念念不忘，沈志云提出了兩條院士建言。

其中之一是，要有計劃地探索輪軌高速列車最高運營速度，應(yīng)該在2020年后的15年之內(nèi)，研制設(shè)計速度500km/h、運營時速400公里及以上的高速列車;探索、研制設(shè)計速度600km/h的高鐵，進而實現(xiàn)上述目標(biāo)。

用沈志云的話說，這叫“突破速度極限，進行顛覆性創(chuàng)新”。

實現(xiàn)最高商業(yè)運營時速350公里的技術(shù)突破，是沈志云總結(jié)的中國高鐵三大突破之首（其他兩大突破是理論突破和試驗突破），他的依據(jù)是世界上迄今還沒有國家能超過320公里運營時速的現(xiàn)實。

“檢討高鐵的安全保障技術(shù)體系，才是根本之途，不是降低速度就能解決問題的，不確保安全，就是降到綠皮車的水平，照樣要發(fā)生重大事故?！彼群笤诓煌瑘龊献髁?次報告，聽者擠滿門口。

但這并不是他最感到滿足的時速，目前中國的高鐵CRH380在試驗中充分跑起來的設(shè)計時速可以達到400公里，這是一個極限。根據(jù)沈院士團隊的試驗來看，跑上600公里，技術(shù)上也是沒有問題的，關(guān)鍵是輪軌高鐵在開敞的稠密空氣中極速飛馳，會產(chǎn)生高阻力、高噪音和高污染。

沈志云的第二條建議，重點就在于求解怎樣讓速度跨過600km/h。

他提出的對策是不用輪軌，改用真空管道磁懸浮，通俗來講就是讓磁浮列車在全封閉的真空管道里面運行。

在由沈志云一手打造的鐵道系統(tǒng)第一個國家重點實驗室——西南交通大學(xué)牽引動力國家重點實驗室里，2014年搭建了一條“多功能高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形試驗線”，這條室內(nèi)實驗線全長45米，在為下一步研究450公里時速的大型試驗臺和達到時速1500公里的實車試驗線打基礎(chǔ)。

癡迷于速度的沈志云，曾為速度這個事心情低落過、灰暗過。

2011年7月23日，兩列動車組列車在甬溫線浙江省溫州市境內(nèi)發(fā)生追尾。事后查明，雷擊和車站設(shè)備控制缺陷等原因?qū)е戮G燈一直保持，發(fā)生了事故。

受此影響，高鐵運營速度普遍被調(diào)低，后續(xù)在建和擬建的高鐵項目也被暫時叫停，重新評估。

兩個月后，沈志云在華東交通大學(xué)的一場學(xué)術(shù)大會上公開發(fā)言，主張只有一個，必須繼續(xù)發(fā)展高鐵，不能因噎廢食、自廢武功。

“提高速度是交通運輸永恒的主題，研究開發(fā)時速350公里及以上的高速鐵路是21世紀(jì)世界共同的趨勢，我們已經(jīng)先于別人在這個高地上安全站了兩三年，為什么不繼續(xù)站下去”“檢討高鐵的安全保障技術(shù)體系，才是根本之途，不是降低速度就能解決問題的，不確保安全，就是降到綠皮車的水平，照樣要發(fā)生重大事故”。

他先后在不同場合作了8次報告，聽者擠滿門口，他這種逆向而動的做法，也被網(wǎng)友罵成臉皮厚，不識時務(wù)。

直到一年后，形勢反轉(zhuǎn)，媒體報道當(dāng)年新通車高鐵里程將進一步大幅增加，數(shù)千億巨額基建投資恢復(fù)，35條高鐵重新開工，沈志云形容，自己焦灼的心里點燃了一束希望之光。

如今，高速鐵路已經(jīng)成為中國最響亮的名片，走向世界，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。而沈志云?0年為中國高鐵發(fā)展奔走呼吁，其高鐵戰(zhàn)士、高鐵衛(wèi)士的形象在中國高鐵發(fā)展史上躍然紙上。

沈志云：機車車輛動力學(xué)專家，中國科學(xué)院院士，中國工程院院士

語錄：

“對于高鐵，不管什么速度，首要是確保安全?！?/p>

“當(dāng)今世界正在進行鐵路的顛覆性技術(shù)革命，處于高鐵時代。”

◎ 來源|綜合中國科學(xué)報、川科文化傳媒