支持中國鐵路六次提速的高鐵專家,卻在大學入學才第一次坐火車?

截至 2023年底,中國高速鐵路運營里程4.5萬公里,超過全世界其他國家所有高鐵里程的總和;最快運營時速350公里,是世界高鐵運營速度最快的國家。

中國高鐵領跑世界靠的是什麼?又有什麼力量在助推?

要回答這樣的問題,一定會提到“翟模型”的創建者,翟婉明。

第一次坐火車

翟婉明

翟婉明創造性地將車輛與軌道當做整體系統考慮,創立了“車輛—軌道耦合動力學”全新理論體系,其理論模型在國際上被稱爲“翟模型”。

“翟模型”已經成爲國內外軌道交通動力學研究的基本方法,也是支撐中國鐵路6次提速和高速鐵路快速發展的理論基礎。

然而,時間倒退幾十年,這位在鐵路領域有精深造詣的高鐵專家,在大學入學前,其實從未坐過火車。

中國科學院院士

鐵路工程動力學專家 翟婉明

“1981年考上大學,然後纔有了機會坐火車。第一感受就是火車上的條件和我預想的完全不一樣。速度就慢,特別慢。我們帶的一點乾糧,加上水,打水都困難,所以這個條件一塌糊塗。”

第一次坐火車,對於翟婉明,只有難言的煎熬。

而火車的終點,那所即將踏入的大學,就是原鐵道部的直屬重點高校,西南交通大學,原唐山鐵道學院,鐵路工程師的搖籃。

1987年,翟婉明碩士論文答辯的海報,吸引了學校裡一位教授的注意。

孫翔

孫翔,中國重載列車動力學領域領頭人,

那時,他正在爲推進中國重載鐵路的發展而廣納賢才。

提前一年完成碩士答辯的翟婉明,引起了他的注意。

中國科學院院士

鐵路工程動力學專家 翟婉明

“收到孫老師兩封手寫的信,就是一個意思,希望我考博士。我們那個時候的運量與運能之間的矛盾極爲突出,而鐵路這個技術應該講當時在國際上還是非常非常的落後。”

上世紀八十年代,中國鐵路面臨運輸能力嚴重不足,最高時速不到100公里,且普遍採用客、貨車混跑的模式。

而日本的高速鐵路,早在1964年已實現時速210公里;而法國TGV運行時速高達270公里。

運能、運速亟待提高,理論研究亟需突破。

破繭而出的“翟模型”

上世紀八十年代的鐵路動力學領域,車輛動力學與軌道動力學是兩個彼此獨立的分支,“翟模型”創造性地將兩者有機融合,提出“車輛-軌道耦合動力學”,這個構想,在當時可謂石破天驚。

中國科學院院士

鐵路工程動力學專家 翟婉明

“我覺得車本身是在軌道上跑,通過輪和軌之間有機的這個耦合關聯起來。我們可以說輪軌系統,或者說車輛-軌道這樣一個相互作用系統,我說爲什麼不把它一起考慮?”

如何讓兩個原本獨立的領域成爲一個有機的系統?

這背後的工作,艱難而複雜。

“翟模型”的驗證需要大規模、高頻率的運算,而當時的計算機資源十分緊張。

中國科學院院士

鐵路工程動力學專家 翟婉明

“我等晚上大家下班了回去了,10點、11點。這些計算機都歸我用,比如有5臺計算機,第二天早上6點來取數據的話,一下子就有5組數據,那效率非常高了。”

在一個又一個黎明和深夜,一次又一次突然的斷電中,翟婉明熬出了“翟模型”。

然而,新的挑戰是,“翟模型”的複雜大系統難以計算。

翟婉明試圖通過學習、模仿前人的各種方法來解決這個快速計算問題,卻始終沒有找到突破口。

直到半年後一個恍惚的凌晨。

中國科學院院士

鐵路工程動力學專家 翟婉明

“早上我還是半夢半醒,突然一想我說能不能這樣弄呢?而且是就覺得很馬上就要爬起來,把它給寫出來。”

翟婉明將國際著名的Newmark-β法,往另一個方向推演,即從隱式求解變爲顯式計算,竟意外滿足了系統擴大後的高效快速計算需求。

翟婉明的這一獨創方法,不僅成功解決了長大重載列車縱向動力學的快速模擬,還能夠求解複雜車軌大系統的動力學問題。

這個方法,後來被國際同行譽爲“翟方法”,而被廣泛採用。

1992年,“翟模型”終於破繭而出。

“翟模型”在中國鐵路的發展中,很快找到了應用場景。

1997年到2007年,“翟模型”推動了中國鐵路6次大提速。

2007年,在第六次提速實施的同一天,時速250公里的“和諧號”動車組投入運行,中國正式進入高鐵時代。

2024年,是新中國成立的第75年。

七十餘年來,中國從一窮二白到如今的世界第二大經濟體。

中國高速發展的背後,離不開各個領域傑出人才的突破探索、攻堅克難。

共和國院士是中國快速發展的見證者,更是中國科學推進的踐行者,是國之棟樑亦是民族脊樑。

敬請觀看鳳凰大視野

《大國脊樑》

來源:《鳳凰大視野》

編輯:王鼎堯