中国大地上,“复兴号”风驰电掣纵贯南北,高铁网密织交错横通东西,如龙穿梭的中国高铁,是一张享誉全球的国家名片。而这背后,凝结着无数科研工作者数十年如一日的坚守与突破,中国科学院院士、西南交通大学首席教授翟婉明便是其中的关键一员。
翟婉明首创“车辆—轨道耦合动力学”理论,带领团队建立“高速列车—轨道—桥梁动力相互作用”理论及安全评估方法,为中国高铁速度不断提升提供了核心理论支撑。其研究成果不仅推动了中国高铁技术的飞速发展,使中国高铁跻身国际前列,也对国家的社会经济发展、人民的出行方式等产生了深远影响。
1981年暑期,翟婉明收到了西南交通大学的录取通知书,也就是在那一年入学报到时,他才第一次有机会乘坐火车。出发前,翟婉明得知,大雨致使宝成铁路一段路基塌方,火车只能绕道。最终,他从常州出发,辗转上海、昆明,耗时4天3夜才抵达位于四川峨眉的学校。一路上,车厢拥挤没有座位,翟婉明就挤在过道里,更担心的是自己带的钱不够后续行程,只能忍饥挨饿,直到抵达昆明确定还有钱买上去峨眉的火车票,才放心吃了一碗面。
饥饿、拥挤、疲惫,这一次与期待完全相反的经历,给翟婉明上了毕生难忘的“开学第一课”:火车能不能跑得更快些?坐得更舒适些?与铁路的第一次“接触”充满遗憾,也让他萌发了改变中国铁路面貌的梦想。
大学时代,为了能掌握更多的知识,翟婉明大部分课余时间都在上自习。学习中,让翟婉明印象最深的就是教科书里,许许多多以国外科学家名字命名的公式、定理,如:柯西定理、麦克斯韦方程组、赫兹理论等。每一位科学家的贡献都令他震撼。同时翟婉明心中也产生了一种遗憾:为什么没看到以中国人名字命名的理论?他偶尔也会大胆地想:如果将来有以自己名字命名的东西,那才叫来劲。
硕士毕业后,在著名机车车辆专家孙翔教授的鼓励下,翟婉明以第一名的成绩考上博士生,将研究方向从车辆传热学转为机车车辆动力学。“传热学”与“动力学”属于两个完全不同的学科领域,而正是这次“跨界”以及后来的研究经历,让他深深地认识到,专业学科之间的跨界、交叉与融合,非但不是天方夜谭,反而能给他更多的拓展空间,扩大他的知识面。
翟婉明科研生涯中比较主要的两项创新,都是在20多岁时完成的。一个是“车辆—轨道耦合动力学”理论,其中的核心模型在国际上被称作“翟模型”;另一个是适用于大系统动力分析的快速显式数值积分方法,后来在国际上被称为“翟方法”。某种程度上实现了翟婉明“以自己名字命名”的梦想。
其中,“车辆—轨道耦合动力学”理论就是一项跨学科的创新。当时,经典的车辆动力学、轨道动力学理论分属两个学科领域,是将车辆和轨道分开进行研究的,遇到复杂的车辆与轨道相互之间动态作用问题,传统研究的局限性就凸显出来了。
车在轨道上跑,两者是一个互相依存的整体,为什么不把它们放在一起研究呢?1990年春天,当时还不到27岁的翟婉明提出设想:把车辆系统和轨道系统视为一个相互作用、相互耦合的整体大系统,综合开展“车辆—轨道耦合动力学”研究。
与重载列车动力学的研究相比,“车辆—轨道耦合动力学”是一个更加复杂的大系统,对计算的要求更高。当时计算机资源不足,白天,机房里人多,计算机供不应求,翟婉明就开展理论推导、分析;晚上,别人走后,他再钻进机房,把一组组计算参数输入到不同的计算机里同时计算;第二天,在别人到来之前,他就早早地把计算出来的一大批数据取走。
那段时间,翟婉明研究并不顺利。刚开始,他用计算机仿真程序算出来的结果却是列车在运行中与轨道脱离了,这就好比是,火车在轨道上开着开着就飞起来了,有人甚至开玩笑说:“翟婉明,你把火车都开上天了!”
当时翟婉明虽然迷茫,但并未心灰意冷,他把上万条计算机程序代码挨着检查了一遍又一遍后,发现有一个关键参数忘了赋值,计算出来的结论因此有误。翟婉明因此常常勉励青年朋友们,对挫折要有充分的心理准备,要有沉下去钻研、思考的工夫,要有韧性、能坚持,要敢想敢做,不要轻言放弃。
翟婉明一直认为,从书本到现实有很大差距。理论再好,不在实践中接受检验,就是纸上谈兵。于是,他带领课题组又投身“从理论模型到设计计算,到仿真技术,再到现场试验”的技术体系攻关。为了验证自己的研究,翟婉明跟着铁路安全员一根轨枕一根轨枕地走,开展大量调研和现场试验。2008年夏天,为了采集一座特大桥上的高速行车动力学性能指标,他带着测试团队在现场一待就是35天。2011年初,在京沪高铁某段线路测试现场,列车跑出了超过430公里的时速,翟婉明的团队测取了轨道动力学与周边地面振动特性,据此发表的研究论文,得到了国际同行的广泛关注和好评。
2011年,当选为中国科学院院士后,翟婉明的工作任务更为繁重。但他依然保留着博士阶段计算机房里“错峰”研究的习惯:每天上午工作到13点,下午工作到19点,别人下班、吃饭的时间,依旧是他沉浸在学术海洋的安静时光。
(葛仁鑫 邓超)
中国大地上,“复兴号”风驰电掣纵贯南北,高铁网密织交错横通东西,如龙穿梭的中国高铁,是一张享誉全球的国家名片。而这背后,凝结着无数科研工作者数十年如一日的坚守与突破,中国科学院院士、西南交通大学首席教授翟婉明便是其中的关键一员。
翟婉明首创“车辆—轨道耦合动力学”理论,带领团队建立“高速列车—轨道—桥梁动力相互作用”理论及安全评估方法,为中国高铁速度不断提升提供了核心理论支撑。其研究成果不仅推动了中国高铁技术的飞速发展,使中国高铁跻身国际前列,也对国家的社会经济发展、人民的出行方式等产生了深远影响。
1981年暑期,翟婉明收到了西南交通大学的录取通知书,也就是在那一年入学报到时,他才第一次有机会乘坐火车。出发前,翟婉明得知,大雨致使宝成铁路一段路基塌方,火车只能绕道。最终,他从常州出发,辗转上海、昆明,耗时4天3夜才抵达位于四川峨眉的学校。一路上,车厢拥挤没有座位,翟婉明就挤在过道里,更担心的是自己带的钱不够后续行程,只能忍饥挨饿,直到抵达昆明确定还有钱买上去峨眉的火车票,才放心吃了一碗面。
饥饿、拥挤、疲惫,这一次与期待完全相反的经历,给翟婉明上了毕生难忘的“开学第一课”:火车能不能跑得更快些?坐得更舒适些?与铁路的第一次“接触”充满遗憾,也让他萌发了改变中国铁路面貌的梦想。
大学时代,为了能掌握更多的知识,翟婉明大部分课余时间都在上自习。学习中,让翟婉明印象最深的就是教科书里,许许多多以国外科学家名字命名的公式、定理,如:柯西定理、麦克斯韦方程组、赫兹理论等。每一位科学家的贡献都令他震撼。同时翟婉明心中也产生了一种遗憾:为什么没看到以中国人名字命名的理论?他偶尔也会大胆地想:如果将来有以自己名字命名的东西,那才叫来劲。
硕士毕业后,在著名机车车辆专家孙翔教授的鼓励下,翟婉明以第一名的成绩考上博士生,将研究方向从车辆传热学转为机车车辆动力学。“传热学”与“动力学”属于两个完全不同的学科领域,而正是这次“跨界”以及后来的研究经历,让他深深地认识到,专业学科之间的跨界、交叉与融合,非但不是天方夜谭,反而能给他更多的拓展空间,扩大他的知识面。
翟婉明科研生涯中比较主要的两项创新,都是在20多岁时完成的。一个是“车辆—轨道耦合动力学”理论,其中的核心模型在国际上被称作“翟模型”;另一个是适用于大系统动力分析的快速显式数值积分方法,后来在国际上被称为“翟方法”。某种程度上实现了翟婉明“以自己名字命名”的梦想。
其中,“车辆—轨道耦合动力学”理论就是一项跨学科的创新。当时,经典的车辆动力学、轨道动力学理论分属两个学科领域,是将车辆和轨道分开进行研究的,遇到复杂的车辆与轨道相互之间动态作用问题,传统研究的局限性就凸显出来了。
车在轨道上跑,两者是一个互相依存的整体,为什么不把它们放在一起研究呢?1990年春天,当时还不到27岁的翟婉明提出设想:把车辆系统和轨道系统视为一个相互作用、相互耦合的整体大系统,综合开展“车辆—轨道耦合动力学”研究。
与重载列车动力学的研究相比,“车辆—轨道耦合动力学”是一个更加复杂的大系统,对计算的要求更高。当时计算机资源不足,白天,机房里人多,计算机供不应求,翟婉明就开展理论推导、分析;晚上,别人走后,他再钻进机房,把一组组计算参数输入到不同的计算机里同时计算;第二天,在别人到来之前,他就早早地把计算出来的一大批数据取走。
那段时间,翟婉明研究并不顺利。刚开始,他用计算机仿真程序算出来的结果却是列车在运行中与轨道脱离了,这就好比是,火车在轨道上开着开着就飞起来了,有人甚至开玩笑说:“翟婉明,你把火车都开上天了!”
当时翟婉明虽然迷茫,但并未心灰意冷,他把上万条计算机程序代码挨着检查了一遍又一遍后,发现有一个关键参数忘了赋值,计算出来的结论因此有误。翟婉明因此常常勉励青年朋友们,对挫折要有充分的心理准备,要有沉下去钻研、思考的工夫,要有韧性、能坚持,要敢想敢做,不要轻言放弃。
翟婉明一直认为,从书本到现实有很大差距。理论再好,不在实践中接受检验,就是纸上谈兵。于是,他带领课题组又投身“从理论模型到设计计算,到仿真技术,再到现场试验”的技术体系攻关。为了验证自己的研究,翟婉明跟着铁路安全员一根轨枕一根轨枕地走,开展大量调研和现场试验。2008年夏天,为了采集一座特大桥上的高速行车动力学性能指标,他带着测试团队在现场一待就是35天。2011年初,在京沪高铁某段线路测试现场,列车跑出了超过430公里的时速,翟婉明的团队测取了轨道动力学与周边地面振动特性,据此发表的研究论文,得到了国际同行的广泛关注和好评。
2011年,当选为中国科学院院士后,翟婉明的工作任务更为繁重。但他依然保留着博士阶段计算机房里“错峰”研究的习惯:每天上午工作到13点,下午工作到19点,别人下班、吃饭的时间,依旧是他沉浸在学术海洋的安静时光。
(葛仁鑫 邓超)