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科研30年,院士翟婉明: 不追功利,才能走得更遠

每日經濟新聞 2019-02-21 11:18:02

翟婉明,作為中國科學院院士、西南交通大學首席教授、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目的首席科學家,既是軌道交通科技的創新者,也是中國高鐵發展的實踐者與見證者。翟婉明說,今年是他做鐵路科研的整三十年,“只有保持一顆始終堅韌、不追功利、甘愿寂寞的心,才能在科研道路上走得更好、走得更遠”。

每經記者 黃名揚    每經編輯 楊歡

“火車一響,黃金萬兩”。

去年是改革開放四十周年,也是中國高鐵十周年。從無到有,從不具備任何先發優勢,到如今建設規模與運營速度均走在世界前列,中國高鐵儼然成為一張最亮眼的“國家名片”。

從無砟鐵路的研究試驗,到第一條快速客運專線建設,從我國第一列自主研制的“中華之星”高速列車試驗,再到運營時速350公里的復興號投運,中國鐵路一次次在創新中發展——而翟婉明,作為中國科學院院士、西南交通大學首席教授、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目的首席科學家,既是軌道交通科技的創新者,也是中國高鐵發展的實踐者與見證者。

圖片由受訪者本人提供

他首先提出并系統建立了“車輛-軌道耦合動力學”全新理論體系,相關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,該理論及模型被成功地應用于我國列車提速及重載、高速鐵路領域20多個重點工程(產品)之中。

2月13日,成都加快建設全面體現新發展理念的城市推進大會舉行。會上,成都以改革創新獎表彰了31個先進集體和200名先進個人。作為尖端科研人員,翟婉明位列其中。

在過去我國的高鐵發展中,哪些節點堪稱里程碑式的創新?目前我國高鐵350公里時速已是世界最快運營時速,接下來是否還會有進一步的突破?在更遠的未來,科技成果要如何更好地轉化?中國的高鐵科技創新又將去向何方?對此,翟婉明在近日接受了《每日經濟新聞》的專訪。

兩個節點性創新


每經記者 張建 攝(資料圖)

“如今,中國高鐵舉世矚目。但誰能想到,不過二十余年前,高鐵對我們來說非常遙遠,甚至可以說是遙不可及。”

全球范圍來看,高鐵的誕生在半個世紀以前。翟婉明回憶,上世紀90年代初,自己剛讀博士時,“看到國外鐵路速度那么高、技術那么先進,我們由衷地羨慕,憋著一股子勁。”

他坦言,當時中國的鐵路很落后,經濟實力也遠沒有如今這般強大。因此,“我們開展高鐵研究更多是,沒能結合到具體工程實踐的理論分析研究”——“當時我們覺得,短期內中國幾乎不可能有高鐵”。

說到這兒,翟婉明頓了頓,仿佛在平息自己激動的情緒。“誰能想到,中國高鐵的發展,在短短的十多年就能夠突飛猛進,在速度和規模上都已躍居世界前列!”

為何中國高鐵能發展如此迅速?在翟婉明看來,成功因素有三:前期的科研積累,后來的引進消化再創新,以及更重要的,國家經濟騰飛的支撐。

在他眼里,作為高鐵后發國,“站在巨人的肩膀上”確實為我國高鐵如此快速的發展提供了可能性。“我們引進國外最先進的技術,然后在中國進行消化吸收,在此基礎上結合中國不同的地域特點和中國的運輸需求,通過再創新,來解決我們自己的現實問題。”翟婉明說。

同時,在翟婉明看來,前期的科研積累也為后期快速“消化吸收”,甚至自主“再創新”提供了可能。

中國第一條快速客運專線——秦沈(秦皇島-沈陽)快速客運專線,就是一個很好的例證。“那時我國鐵路時速一般都在160公里以下,秦沈快速客運專線當時設計的要求時速則是200公里。”他介紹,其中設置了66.8公里的高速試驗段,專門用來試驗高速列車,研究高速鐵路。

軌道方面,據翟婉明介紹,在包括他在內的科研人員的積極倡導下,在此試驗段的三座特大橋上首次進行了無砟軌道試驗與實踐。相較于傳統的維護需求更高的有砟軌道(軌下用碎石作為道床的軌道),無砟軌道具有結構穩定、維護性好等優點。“秦沈快速客運專線上無砟軌道的試驗成功,為后來中國高速鐵路大規模采用無砟軌道奠定了基礎。”翟婉明說,他也有幸參與其中,負責無砟軌道結構參數優化與動力性能評估,并承擔了其中的一座特大橋上的無砟軌道現場高速試驗。

圖片由受訪者本人提供

而對于列車,“中華之星”高速試驗列車——我國自主研制高速列車的一個原型,也是在此線路上首次跑到了321.5公里/小時。

“因為是一個全新試驗,那時我國別說300公里時速了,就連250公里以上的試驗時速都沒有。試驗列車能跑多高速度?會不會翻車脫軌?這些都不確定”。因此當時,翟婉明回憶,列車的速度試驗都是從低速開始,一步一步提高。

“每試一次,再加十多二十公里的速度,看看指標是不是安全。如果安全余量還足夠,就把速度再提高進行試驗,就是這樣一步一步加到了321.5公里每小時——當時這就是中國最高速度紀錄,稱為中國鐵路第一速”。

正因為如此,翟婉明認為這是中國高鐵發展史上,一個重要的節點性創新。

客運專線的高速試驗段、“中華之星”高速試驗列車,這些完完全全是中國人自己創新實現,具有完全知識產權。“這就是我們的研究積累,消化、吸收、再創新的基礎,否則就只能完全依附于別人。”翟婉明感慨萬千。

他認為,正是得益于此,才有了中國高鐵另一個節點性創新:時速350公里“復興號”高速動車組的成功運營。“它的研發和投入運營,無疑是我們高鐵發展中濃墨重彩的一筆”。

翟婉明一直是中國高鐵提速至時速350公里運營的積極倡導者和推動者。在他看來,“復興號”的投運,提升了線網時速,對交通和經濟意義重大,是繼科研積累、引進吸收之后,中國高鐵“再創新”的標志性事件。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,這對于將來行業標準的制定意義重大,為下一步‘引領高鐵發展’提供了可能”。

不過,翟婉明也坦言,“目前我們還不能完全說是領跑者。更準確地說,我們現在應該是處于并跑到領跑之間的過渡階段”。

他提到,我國軌道交通事業發展的確很快,但是在高鐵發展中,與德日法等高鐵原創國相比,在一些方面仍有差距。“我們的未來夢想是‘引領世界高鐵發展’,但也不能盲目自大”。

“時速400公里動車組正研制”

每經記者 張建 攝(資料圖)

一切過往,皆為序章。

經歷了飛速發展的十年,我國高鐵的未來又該劍指何方?在翟婉明看來,未來想要真正“引領”發展,既要速度和效益兩手抓,也要技術和標準兩頭硬。

高速鐵路,到底速度能“高”到什么程度?這似乎成了高鐵科研的終極命題。

如今,我國高鐵的350公里時速已是全球最高運營時速。那么接下來,這一速度是否還將有所突破?對于這個問題,翟婉明首先提到的是“超級高鐵”。

他指出,時速要提到500公里以上,不可避免的要解決一個問題,就是空氣動力問題——“空氣阻力、氣動效應、能耗噪聲等指標,都是隨著速度呈冪次方迅速增長的。為了再大幅度提速,真空管道的想法應運而生”。

不過,翟婉明坦言,這個概念早在上百年前就曾被提出,但無論是國外馬斯克的Hyperloop,還是國內西南交通大學正在研究的超高速磁懸浮技術,“應該說仍處于探索階段,積極的研究更多還是為了更長遠的未來。到能夠載客民用、完全商業運營還有很長的路要走。”

圖片由受訪者本人提供

那么在速度突破上,是否有更近、更可期待的“未來”呢?答案是肯定的。

據翟婉明向《每日經濟新聞》記者透露,這其實也是當下國家重點研發計劃的項目之一。“目前,時速400公里的高速動車組正在研制,試驗樣車很快或將面世”。

除了速度上的科研突破,在翟婉明看來,“中國想要引領發展,更應該通過研究、實驗和實踐來回答世界:綜合考慮經濟性、安全性、可靠性、可持續性之后,‘最合理的速度’究竟是多少”——總而言之,就是找到那個“平衡點”。而未來發展的另一個重點,應落在運營維護技術方面,最終又落實到運營維護標準的研究制定和檢測監測安全預警體系的建立。

他指出,我國現在最高運營時速已達到350公里,技術也正趨于成熟。“系統不停在運行,性能必然會演變甚至劣化”。因此他認為,需要研究揭示系統動態性能演化規律及狀態控制策略,這也正為我國的運營維護技術研究,提供了最好的試驗場和數據庫。

據翟婉明透露,目前他最主要的工作之一,正是高鐵運營維護標準的基礎研究。他正在承擔國家自然科學基金重大項目“高速軌道交通系統動力學性能演化及控制”,這也是高鐵領域首個自然基金重大項目。該研究項目以西南交大為主體,集合了全國相關的科研力量。項目正進入第二個年頭,未來將有望為相關標準的制定,提供必要的理論依據。

“每個環節都應向轉化靠一步”

每經記者 張建 攝(資料圖)

正如科研創新推動中國高鐵發展,人們越來越關注,科技創新成果怎樣才能更好地落地,科學技術如何才能更好地轉化為現實生產力,讓中國高鐵的騰飛也能出現在其他領域。

“科研成果轉化是比較頭疼的事,你的成果是好成果,創新性很強,但到了實際中和社會的一些產業中,一時半會兒還就用不上。”翟婉明說,從成果到實際中,有一個中間過程,這就是技術轉移轉化的問題。

他指出,問題難就難在,中試環節有很多在純粹科研中常常沒有考慮到的意外因素和實際問題。“不同的產業,全是個性化的、千差萬別的。因此成果轉化問題,在每一個產業應用中,可能完全不同,中間環節沒有弄通,它就用不上。”

總體來看,可行的辦法是抓住根本,從“積極性”入手,讓每個細分領域的人更有動力去鉆研成果落地中個性的問題。

翟婉明表示,目前國家和地方都很重視科技成果轉化問題。“一方面,國家出臺了一系列激勵政策;另一方面像西南交大及其所在的成都,也相繼出臺了很多促進科技成果轉化的政策辦法。這幾年,從上到下已經看到很好的成效”。

除此之外,他認為城市是以產業為骨架,是科研最好的試驗場;高校則是以科研為主,是產業問題最好的追問地。“因此,科研成果落地,還需要這兩個關鍵環節都共同發力。”翟婉明篤定地說。

一方面,就城市的產業部門而言,他建議應“更積極地對接,提供科研應用條件和產業化場所,以及包括資金等各方面支持”。

同時,企業擁有最大量的現場產業化技術人員,企業技術人員和高校科研人員應更積極對接,提供產業實踐中的經驗和問題。

政產學研用一體,“每個環節都應向中間轉化領域靠一步”。

另一方面,所謂“仰望星空,腳踏實地”。在他看來,對高校的科研人員而言,完全搞基礎理論研究的“可以海闊天空地去做探索研究創新”;但從事工程相關的科技人員,“我們必須要落地,或者說我們的最終目標,還是應該為了生產實際”。

翟婉明語重心長地說,科研創新,面向生產實際并非難事。最難的是,大部分研究難免超前,在最終成功應用之前,不僅要面對外界可能出現的“紙上談兵”的質疑,更可能因“前無古人”的完全創新面對不斷的挫折,而產生自我懷疑。

“就像我當初的研究,那時中國鐵路還沒有如今這般強大時,科研是很難的,實踐更是癡人說夢。但如果當時放棄前沿基礎理論研究,等到鐵路提速、高鐵發展到急需動力學理論來支撐系統動態安全設計,甚至需要拿出某個具體問題解決方案時,我也就束手無策,更遑論有了理論應用的大舞臺”。

翟婉明說,今年是他做鐵路科研的整三十年,如今他對“科研最大的困難,便是沒有最大的困難”感受頗深——“這是一條寂寞且多荊棘的路,但充滿歡樂,在你攻克一個個科研難關之時”。科技創新是很難的,創新成果落地過程中遇到的困難,可能更瑣碎。“只有保持一顆始終堅韌、不追功利、甘愿寂寞的心,才能在科研道路上走得更好、走得更遠”。

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