如今，高鐵舉世矚目。誰能想到，不過二十余年前，高鐵對我們來說非常遙遠。作為高鐵發(fā)展的參與者、見證者和推動者，科學(xué)院院士、西南交通大學(xué)首席教授翟婉明的人生路程與軌道交通緊密相連。他首創(chuàng)的鐵路大系統(tǒng)動力學(xué)理論，助推鐵路六次提速及高速鐵路的發(fā)展；他擔(dān)任總設(shè)計師的世界首條新能源空鐵試驗線在成都成功運行……從理論到實踐，翟婉明的研究總能摸準(zhǔn)我國軌道交通發(fā)展需求的脈搏。
這個暑假，翟婉明的工作日程依舊飽滿。節(jié)假日習(xí)慣性工作，也是他20多年來雷打不動的習(xí)慣。一路披荊斬棘，翟婉明的人生恰如一列飛速發(fā)展的列車，可是正如軌道交通的發(fā)展一樣，并沒有所謂的捷徑。
一次繞道，埋下一生夢想
火車是什么概念？小時候的翟婉明，只知道是一種高級的交通方式。他的家鄉(xiāng)江蘇靖江，距離蘇南隔著一條長江，坐渡輪非常慢。
中學(xué)時學(xué)校組織去常州春游，翟婉明從天橋上遠遠地看了下火車，祖輩都沒坐過火車，他感覺非常新奇。18歲那年，翟婉明考上西南交通大學(xué)，從江蘇到四川的旅程也是他第一次坐上火車，細(xì)節(jié)仍歷歷在目，“正好遇到寶成鐵路塌方，火車?yán)@道昆明，這一繞便是三天四夜，身上的錢沒帶夠，忍饑挨餓，歷盡艱辛。”切身感受到鐵路如此落后，翟婉明在心里對未來已經(jīng)有了打算——“要學(xué)好本領(lǐng)，讓老百姓坐火車更快更舒適”。
入學(xué)后，翟婉明刻苦勤奮，成績一直非常優(yōu)異，不僅以專業(yè)第一的成績被推免為西南交大研究生，更以一年零九個月的時間提前畢業(yè)，留校任教。作為該校第一位提前畢業(yè)的研究生，他吸引了“伯樂”的注意，打開了讀博的新天地。
原本翟婉明主攻的機車車輛傳熱學(xué)，當(dāng)時并沒有博士點。機車車輛知名專家、西南交大教授孫翔（后任西安交通大學(xué)校長）主動找到了他，希望他報考機車車輛專業(yè)動力學(xué)方向的博士研究生。
當(dāng)時翟婉明對于轉(zhuǎn)專業(yè)心里沒底，所學(xué)專業(yè)與孫教授的專業(yè)相差甚遠，十分猶豫。暑假回到江蘇老家，翟婉明接連收到孫翔教授兩封信，主題只有一個，鼓勵他報考！翟婉明說，這么多年過去了，他仍然記得，信紙上，老師不太好辨認(rèn)的字跡里，鼓勵他破釜沉舟的氣概。“說實話，我當(dāng)時非常感動，老師是一位非常有名的教授，卻能對一個普通學(xué)生如此厚愛。”
一回到學(xué)校，孫教授約他長談，從鐵路交通運輸?shù)木o張落后狀況，談到未來重載、高速列車的發(fā)展遠景。這讓翟婉明下定了決心，盡管博士考試中有一門課《有限元方法》，他從未接觸，而且離考試也僅剩下一個月，但翟婉明爭分奪秒地自學(xué)這門課，成績出來后，全校秋季（當(dāng)年的第二次）博士入學(xué)考試一共考上三個博士生，翟婉明名列第一。
第一個“吃螃蟹”，助力鐵路大發(fā)展
上世紀(jì)90年代初，的鐵路技術(shù)還很落后，運能與運量之間的矛盾十分突出，列車運行速度亟待提高。
“看到國外鐵路速度那么高、技術(shù)那么先進，我們由衷羨慕，憋著一股子勁。”還在攻讀博士的翟婉明，提出了一個在世界上還是空白的理論設(shè)想，正是后來名噪業(yè)內(nèi)的“車輛-軌道耦合動力學(xué)”。
根據(jù)傳統(tǒng)的車輛動力學(xué)、軌道動力學(xué)理論體系，機車車輛和鐵路軌道是被分離成兩個相對獨立的子系統(tǒng)分別加以研究。而查閱了國內(nèi)外大量的文獻后，翟婉明認(rèn)為，將兩者作為統(tǒng)一的整體進行研究，能夠更好反映輪軌運輸系統(tǒng)本質(zhì)，將是未來的重要方向。
固有思維經(jīng)常阻礙科學(xué)的進步。所以，意料之中，翟婉明的觀點受到了質(zhì)疑。為什么要頂住壓力，做第一個吃螃蟹的人？“因為一旦成功，將為鐵路的提速和高速發(fā)展，提供更好的理論支撐。”
“車輛-軌道耦合動力學(xué)”猶如無人涉足的荒原，是否走得通還是未知數(shù)。翟婉明先根據(jù)理論建模，再根據(jù)模型編程計算。“那時的計算機運行速度太慢了，頭天晚上輸入的數(shù)據(jù)，要到第二天早上才能看到結(jié)果。”
然而研究并不順利。“仿真結(jié)果顯示車輪會飛出軌道，計算中一定出現(xiàn)了問題。”研究工作卡殼了，翟婉明經(jīng)常通宵達旦，把上萬條計算機語言挨著檢查了好幾遍，花了好幾個月，“眼睛都要看瞎了，還是沒發(fā)現(xiàn)錯誤。”
“能用上的經(jīng)典算法都試了一遍，為什么不行？”翟婉明甚至懷疑，是不是真的不行？他干脆給自己放了個假，等再次投身科研奮戰(zhàn)時，才發(fā)現(xiàn)是在“參數(shù)賦值”這樣的小問題上出了疏漏。
終于，他提出并系統(tǒng)建立了“車輛-軌道耦合動力學(xué)” 全新理論體系，此時恰逢鐵路大發(fā)展，理論派上了大用場，成功助推軌道交通實現(xiàn)騰飛。
在鐵路大系統(tǒng)動力學(xué)研究中，他創(chuàng)造出了一種全新的快速數(shù)值計算方法，國際上稱為“翟方法”，他建立的車輛-軌道耦合動力學(xué)模型在國際上被稱為“翟-孫模型”及“翟模型”，得到廣泛采用。在國內(nèi)，該理論及模型被成功地應(yīng)用于我國列車提速及重載、高速鐵路領(lǐng)域20多個重點工程（產(chǎn)品）之中，解決了一系列工程實際難題，取得了重大社會經(jīng)濟效益。少有人知的是，車輛-軌道耦合動力學(xué)研究項目的成功整整歷時15年。
每個節(jié)點創(chuàng)新，都需要向應(yīng)用靠近一步
從不具備任何先發(fā)優(yōu)勢，到如今建設(shè)規(guī)模與運營速度均走在世界前列，高鐵儼然成為一張最亮眼的“國家名片”。今年5月，時速600公里的高速磁浮試驗樣車已正式下線。翟婉明正是該項目專家組成員。
高速鐵路，速度極限在哪里？目前高鐵最快的運營速度是復(fù)興號的350公里時速，這幾乎被認(rèn)為是輪軌列車的最高運營速度。“空氣阻力、氣動效應(yīng)、能耗噪聲等指標(biāo)，都是隨著速度的冪次方迅速增長的。因此，若要在地面上實現(xiàn)更大幅度提速，才有了真空管道的想法。”因此翟婉明表示，包括磁懸浮技術(shù)在內(nèi)相關(guān)技術(shù)都處于探索階段，到能夠載客民用、完全商業(yè)運營還有很長的路要走。
在翟婉明看來，高鐵的每一個節(jié)點性創(chuàng)新，都經(jīng)歷了研究積累、消化、吸收、再創(chuàng)新的過程。“復(fù)興號”的投運，正是繼科研積累、引進吸收之后，高鐵“再創(chuàng)新”的標(biāo)志性事件。更重要的是，“這使我們成為世界上鐵路運營速度最高的國家，這對于將來行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定意義重大，為下一步‘引領(lǐng)高鐵發(fā)展’提供了可能”。
“接下來要實現(xiàn)引領(lǐng)世界高鐵發(fā)展的夢想，科技創(chuàng)新是關(guān)鍵，既要瞄準(zhǔn)高鐵技術(shù)發(fā)展趨勢，又要結(jié)合我國高鐵發(fā)展需求與實際情況，不斷開展技術(shù)創(chuàng)新與實踐。”翟婉明表示，“當(dāng)前一方面要為下一代高鐵超前研究儲備一系列原創(chuàng)性前沿技術(shù)；另一方面要解決好眼前近3萬公里高鐵線路上數(shù)以千計的高速動車組運行中遇到的各種實際問題。”
建立和完善高速鐵路運營維護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，是當(dāng)務(wù)之急。目前，翟婉明正承擔(dān)的高鐵領(lǐng)域首個國家自然基金重大項目“高速軌道交通系統(tǒng)動力學(xué)性能演化及控制”，著力研究高速鐵路運營系統(tǒng)的長期性能與狀態(tài)變化規(guī)律，為高鐵安全維護提供指導(dǎo)，未來將有望為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，提供必要的理論依據(jù)。
從實驗室到生產(chǎn)線，過去三十多年，翟婉明一直在努力縮短二者之間的距離。“創(chuàng)新再好，沒有市場就沒有支撐載體。” 翟婉明說，自己從事工程科學(xué)領(lǐng)域研究，所有的理論最終目標(biāo)都要落地，去解決工程中實際問題。
近兩年在成都的世界首條新能源懸掛式空中地鐵試驗線，就是翟婉明領(lǐng)銜“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新團隊締造的“魔術(shù)”。長著“熊貓臉”的列車，以60公里時速“飛”在空中，它不與人、車、植物爭路，打開了改善城市擁堵的想象空間。
該項目創(chuàng)造性地將鋰電池包代替高壓電用于列車的牽引動力，在世界上屬于首創(chuàng)。這是一種新的軌道交通制式，具有建設(shè)成本低，占地少，建設(shè)周期短，綠色環(huán)保等優(yōu)勢，具有較好應(yīng)用前景，曾入選2018年度高等學(xué)校十大科技進展。這種懸在空中的列車十分安全，未來可用于大型樞紐如高鐵與機場之間的接駁，景區(qū)游客集散中心與入口間的轉(zhuǎn)運，大城市繁忙擁堵路段的軌道交通補充及中小城市干線交通等。翟婉明說，希望不久的將來，家鄉(xiāng)也能用上新能源空鐵。“比如我們泰州興化，如果能讓游客坐在空中列車中看油菜花，一定更美！”
