支持中国铁路六次提速的高铁专家,却在大学入学才第一次坐火车?
截至 2023年底,中国高速铁路运营里程4.5万公里,超过全世界其他国家所有高铁里程的总和;最快运营时速350公里,是世界高铁运营速度最快的国家。
中国高铁领跑世界靠的是什么?又有什么力量在助推?
要回答这样的问题,一定会提到“翟模型”的创建者,翟婉明。
第一次坐火车
翟婉明
翟婉明创造性地将车辆与轨道当作整体系统考虑,创立了“车辆—轨道耦合动力学”全新理论体系,其理论模型在国际上被称为“翟模型”。
“翟模型”已经成为国内外轨道交通动力学研究的基本方法,也是支撑中国铁路6次提速和高速铁路快速发展的理论基础。
然而,时间倒退几十年,这位在铁路领域有精深造诣的高铁专家,在大学入学前,其实从未坐过火车。
中国科学院院士
铁路工程动力学专家 翟婉明
“1981年考上大学,然后才有了机会坐火车。第一感受就是火车上的条件和我预想的完全不一样。速度就慢,特别慢。我们带的一点干粮,加上水,打水都困难,所以这个条件一塌糊涂。”
第一次坐火车,对于翟婉明,只有难言的煎熬。
而火车的终点,那所即将踏入的大学,就是原铁道部的直属重点高校,西南交通大学,原唐山铁道学院,铁路工程师的摇篮。
1987年,翟婉明硕士论文答辩的海报,吸引了学校里一位教授的注意。
孙翔
孙翔,中国重载列车动力学领域领头人,
那时,他正在为推进中国重载铁路的发展而广纳贤才。
提前一年完成硕士答辩的翟婉明,引起了他的注意。
中国科学院院士
铁路工程动力学专家 翟婉明
“收到孙老师两封手写的信,就是一个意思,希望我考博士。我们那个时候的运量与运能之间的矛盾极为突出,而铁路这个技术应该讲当时在国际上还是非常非常的落后。”
上世纪八十年代,中国铁路面临运输能力严重不足,最高时速不到100公里,且普遍采用客、货车混跑的模式。
而日本的高速铁路,早在1964年已实现时速210公里;而法国TGV运行时速高达270公里。
运能、运速亟待提高,理论研究亟需突破。
破茧而出的“翟模型”
上世纪八十年代的铁路动力学领域,车辆动力学与轨道动力学是两个彼此独立的分支,“翟模型”创造性地将两者有机融合,提出“车辆-轨道耦合动力学”,这个构想,在当时可谓石破天惊。
中国科学院院士
铁路工程动力学专家 翟婉明
“我觉得车本身是在轨道上跑,通过轮和轨之间有机的这个耦合关联起来。我们可以说轮轨系统,或者说车辆-轨道这样一个相互作用系统,我说为什么不把它一起考虑?”
如何让两个原本独立的领域成为一个有机的系统?
这背后的工作,艰难而复杂。
“翟模型”的验证需要大规模、高频率的运算,而当时的计算机资源十分紧张。
中国科学院院士
铁路工程动力学专家 翟婉明
“我等晚上大家下班了回去了,10点、11点。这些计算机都归我用,比如有5台计算机,第二天早上6点来取数据的话,一下子就有5组数据,那效率非常高了。”
在一个又一个黎明和深夜,一次又一次突然的断电中,翟婉明熬出了“翟模型”。
然而,新的挑战是,“翟模型”的复杂大系统难以计算。
翟婉明试图通过学习、模仿前人的各种方法来解决这个快速计算问题,却始终没有找到突破口。
直到半年后一个恍惚的凌晨。
中国科学院院士
铁路工程动力学专家 翟婉明
“早上我还是半梦半醒,突然一想我说能不能这样弄呢?而且是就觉得很马上就要爬起来,把它给写出来。”
翟婉明将国际著名的Newmark-β法,往另一个方向推演,即从隐式求解变为显式计算,竟意外满足了系统扩大后的高效快速计算需求。
翟婉明的这一独创方法,不仅成功解决了长大重载列车纵向动力学的快速模拟,还能够求解复杂车轨大系统的动力学问题。
这个方法,后来被国际同行誉为“翟方法”,而被广泛采用。
1992年,“翟模型”终于破茧而出。
“翟模型”在中国铁路的发展中,很快找到了应用场景。
1997年到2007年,“翟模型”推动了中国铁路6次大提速。
2007年,在第六次提速实施的同一天,时速250公里的“和谐号”动车组投入运行,中国正式进入高铁时代。
2024年,是新中国成立的第75年。
七十余年来,中国从一穷二白到如今的世界第二大经济体。
中国高速发展的背后,离不开各个领域杰出人才的突破探索、攻坚克难。
共和国院士是中国快速发展的见证者,更是中国科学推进的践行者,是国之栋梁亦是民族脊梁。
敬请观看凤凰大视野
《大国脊梁》
来源:《凤凰大视野》
编辑:王鼎尧
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