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沈志云:“高铁像第二恋人”

来源:二局科学道德办公室   发表时间:2013-06-20

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来源:人民网 时间2013-06-09

 

    沈志云说自己很幸运。

 

    “我这个人,并不比别人聪明,只是多点运气。”

 

    但他的成就,似乎不是简单一句幸运能说清。

 

    他,发表的非线性轮轨蠕滑力计算理论,被誉为“沈氏理论”,国际评价为“1983年世界蠕滑理论新发展的标志”。

 

    他,主持研制成功中国第一台迫导向货车转向架,开创了无轮缘磨损新纪录,为中国数十万辆货车更新换代开辟新途径。

 

    他,筹建牵引动力国家重点实验室,建成能模拟400km/h高速列车运行的机车车辆整车滚动振动试验台,被亲切唤作“中国高速轮轨之父”。

 

    他,先后获得中国科学院院士和中国工程院院士两大殊荣,成为国内为数不多的“双料”院士之一。

 

    他笑了笑,松了口:“除了幸运,我还有个优点,肯下笨功夫。”

 

    两院院士沈志云。

 

    A一种方法

 

    “实践-理 论-实践,这是我一辈子工作的思路”

 

    沈志云有一套研究方法,“足足用了一辈子。”他把它归结为“实践-理论-实践”,是他在苏联留学逐渐形成的思路。

 

    提起1957年留学苏联,他迅速打开话匣子:“我这留学来之不易呀”。当时选拔留学苏联的学生,要先经过专家审批,“审批我的,是清华大学钱伟长先生,他认为车辆修理专业哪有必要派出国?但还是很照顾我没驳回,不过特意写了个批示‘希望以后不要再派学这种专业的人出国’。”言罢,爽朗的他大笑起来。

 

    留学苏联后,沈志云下决心要做出点成绩,这源自一段小插曲。“我去的学校在列宁格勒,到莫斯科后突然接到通知,说先在莫斯科停留一下,毛主席要会见我们,当时他正在克里姆林宫和赫鲁晓夫会谈。要见毛主席了!大伙儿顿时欢呼。”

 

    至今,沈志云还能清晰回忆起当时的场景:“毛主席是我老乡,湖南人,他说话我都能听懂,他不搭半点架子,一来就问‘有没有四川人啊?’,有人回答‘有’。他就笑了‘你们四川耗子大哟,好大一个哦’,满堂大笑。”

 

    初到苏联列宁格勒铁道学院,导师契尔诺可夫教授列出数十个选题供沈志云选择研究,立志要做实事的他决定“先跑工厂,做完普遍研究后,再选择题目”。

 

    正是这个灵光乍现的构想,为沈志云以后终身的工作思路埋下铺垫。“每一个行当在生产中都有自己的问题,去生产实践现场,才能发现真问题,然后上升到理论高度予以研究,问题解决后,再返回生产实践中去验证。”沈志云说。

 

    当时辅导沈志云的尼克拉耶夫教授,曾在一线工作17年。“我记得哈萨克斯坦有个油罐车工厂,在沙漠里头,旅馆都没有,我就住在厂长办公室,跟着职工吃食堂,呆了一个礼拜,现在想想还蛮有意思。”

 

    做完前期调查研究后,沈志云选择“修理中的尺寸链”作为研究对象。“我跑各家工厂时,注意到有个落车的问题,车辆修理好后要落在转向架上,需要四平八稳,否则只有重新弄。”当时,在他脑海里不断思索的,是怎样才能解决一次落车问题?落车的最后高度由100多个尺寸链组织形成,“100多个尺寸链里头都有误差分布,这些误差分布集中起来的最后误差,如果能在允许范围内,就能实现一次落车。”根据在工厂调研时调查、统计的数据,沈志云做了严密的分析、计算,最后得出了解决办法,最后完成的副博士论文广受好评。“老师们评价都很高。”他笑着说道,眼里充满年轻的神采。

 

    更让沈志云欣慰的是,这套方法最终应用于实践。“后来那些工厂采用我的方法,实现一次落车,我挺开心的。”由此,他也逐渐得出“实践-理论-实践”这一套工作思路:“在实践中找问题,用科学解决它,返回实践验证,这才是科学创新、科学应用!这条路子是对的,我这辈子之后的工作,都是这样搞。”

 

    下科研所指导。

 

    B一种理论

 

    “沈氏理论,在国际舞台大展风采”

 

    沈志云笑称,1991年当选中国科学院院士,“沈氏理论”功不可没。

 

    “申报的人很多,开了四次会,每次砍掉一半,我有幸保留,多亏了这个理论,当时有个专家评价‘一个搞工程的,很难搞出什么理论,还能得到国际认可,不容易’。”

 

    但同时,他也有“不爽”。在一次访问现场,他提到“沈氏理论是1983年在麻省理工学院召开的第八届国际车辆系统动力学会议上发表的,如今已经过了几十年,还在被引用。”现场响起一片掌声。

 

    他却打住喝彩:“你们别鼓掌,这不是个好现象。一篇文章过了几十年还在被引用,我认为是坏事,说明这个学科没有得到足够的发展。如果有新理论来取代沈氏理论,我认为才值得鼓掌。”此番言语,又引起现场掌声一片。

 

    在他眼中,学术求发展不能闭门造车,“眼光要和世界同步,我们系统动力学最高的学术会议是国际车辆系统动力学会议(IAVSD),从第七届开始,我每届都参加。”

 

    1981年在英国剑桥大学召开的第七届国际车辆系统动力学会议上,他发表了论文《两轴转向架式机车的数学模型及数值结果》,这是我国机车车辆动力学学科在国外发表的第一篇论文,会议主席威根斯(A.H.Wickens)教授赞扬道“真没想到中国人在这个领域里的研究有这么高的水平”。

 

    沈志云却称他当时挺发怵:“会议流程是一篇文章25分钟,其中宣读20分钟,回答问题5分钟,我英文是大学时候学的,丢太久了,我告诉威根斯宣读没问题,但回答问题怕听不明白。”

 

    幽默的威根斯给他出了两个主意。“第一个,他主持会议时,放慢语速复述问题,然后我再回答,第二个,他传授了一个秘诀‘你把报告时间拖长一点,剩两分钟,人家就没啥机会提问了’。”说罢,沈志云禁不住大笑。

 

    最后,沈志云当然还是选择了第一个主意:“国际同仁们提了三四个问题,我都回答了,人家知道你不太懂英文,没有噼里啪啦像机关枪似的,语速很慢,都能听懂。”

 

    1982年,搭着外派老教师进修的“列车”,沈志云来到美国麻省理工学院当访问学者,从而为“沈氏理论”的诞生埋下契机。

 

    麻省理工学院的赫追克教授,是他在国际车辆系统动力学会议上认识的好朋友。“当时的美国总统里根,重视铁路建设,有个TTD计划。赫追克手里有很多课题,我跟他一起进行轮轨蠕滑力模型的研究。如何定量地确定轮轨蠕滑的力学特性,一直是车辆动力学的难题。当时沃尔妙伦-约翰逊方法和卡尔克的理论运用较广,但约翰逊的不太适用,没有考虑非线性轮轨,还都是表格,查起来很麻烦。我们俩的同感是,研究出一个非线性蠕滑力(适用于车辆动力学计算的)简化方法,比约翰逊的适用,比卡尔克的好用。”

 

    在多番探讨下,他们研究出一个公式。“但公式精度怎么样?可不可用?需要通过大量计算才能确定,这个担子落到了我头上。”

 

    在长达四五个月的时间里,他每天夜以继日地计算,“白天大家都在用电脑,晚上大家走了,剩我一个,我把实验室的20几台电脑全开着,一起计算,这样效率快很多。”

 

    通过精密计算验证“公式误差不超过10%,工程上可以应用”,他们最终成功研究出考虑自旋的非线性轮轨力简化模型,并依据此模型写成论文,在第八届国际车辆动力学会议上发表。

 

    会议现场,国际轮轨蠕滑理论权威卡尔克教授,对其论文给予极高评价:“是铁道车辆动力学中能够采用的最好的非线性蠕滑力模型,是铁道车辆系统动态仿真最适用的方法,是1983年世界蠕滑理论新发展的标志”,并将其归纳为三维弹性体滚动接触力学的四大理论之一。

 

    自此,“沈氏理论”被各国专家广泛采用。

 

    C一种情缘

 

    “高铁就像我的第二个恋人”

 

    沈志云的书房里挂着一副对联。上联:三蛇共舞迎琼海;下联:高铁春风暖丹心;横批:蛇年大吉。

 

    他解释道:“上联是家人,下联是恋人,我、我儿子、我孙子,都属蛇,今年蛇年,三人都是本命年,所以是三蛇共舞,高铁,就像我的第二个恋人,《十八大报告》中指出,高速铁路实现重大突破,充分肯定了高铁成就,所以是高铁春风。”

 

    1988年,沈志云和其团队筹建牵引动力实验室,从此和高速铁路结下不解之缘。

 

    机车车辆整车滚动振动试验台作为实验室的主要设备,如今,能模拟400km/h高速列车运行,在全世界处于先进之列。“退回1989年批准立项时,当时铁路上跑的机车时速才几十公里,我们设计的测试时速高达400公里,难度可想而知,有个评估专家问我‘你不怕有风险,影响声誉吗?’我回答‘搞成了,对国家是大事,搞不成,就是废铁一堆’,说得轻松,其实压力是很大的,我跟团队人员说,我们是把脑袋别在裤腰带上干呀。”

 

    《十八大报告》里的评价,仿佛给他送去一缕春风,温暖了丹心。“报告里提到,创新型国家建设成效显著,只提了五项,载人航天、探月工程、载人深潜、超级计算机、高速铁路实现重大突破,我作为高速铁路的一个参与者,工作被肯定是很自豪的。”

 

    对“重大突破”一说,他提出想法“这个突破是什么?建设规模吗?高速公路已有10万里,高铁还不到它的十分之一,我的专业是机车车辆,我认为在高速列车技术上有三大突破,理论、技术和管理。”

 

    沈志云详细注解道:“突破这个词,是很有讲究的,它不仅是国内突破,也是世界突破。”

 

    在理论上,半个世纪以来,整个世界的高速铁路都没有独立的理论,“我们在实践中形成列车耦合大系统动力学理论,着重全系统的耦合关系,讲究全局仿真、全局优化、全局控制,高铁终于有了自己的理论。”技术上,他们率先建立高速列车国家技术创新体系,吸纳了68位院士、500多位教授、数万名科技人员,组成国家队,为加强基础性研究、形成强大的先进制造能力,凝聚了全国科技力量。

 

    在沈志云眼里,高速铁路在实际应用上发展不错:“为什么要修高铁?就是要解决交通难题,我给你讲一个数据,现在高速铁路每天开行列车1500多列,运送130多万人,客源量整体占比四分之一,刚过去不久的清明节,共开行列车2000多列,运送将近200万人,占了客源量的37%,快4成了,这个比例是很大的。”

 

    把高铁视作第二个恋人的他,被称为“高铁最坚定的支持派”,每当高铁出现争议,特别是‘速度说’时,总是被推到风口浪尖。

 

    但沈志云,一直坚持自己的观点。在他看来,事物要具体问题具体分析。“有人说坐高铁不安全,这是一种误解。我就会详细解释,我们采用的是列车耦合大系统动力学理论,根据目标速度匹配不同参数,速度变了,参数就会进行相应的调整,不是像有些人想象的,速度提高,安全系数就会下降。”

 

    沈志云还有个大胆的设想,希望以后乘客拿到高铁票时,能知道该趟列车的安全系数。“每一列列车的每一次运行,都能实时提供‘服役安全可靠度’数据,调度中心方便监控,乘客也很清楚,不过要实现,还要走一段路。”

 

    针对高速铁路备受争议的“高票价”问题,他也有自己独特的看法:“有人说高速铁路不经济要赔钱,我觉得是弄混了两个指标,一个是技术经济指标,一个是运输经济指标,技术经济指标是指‘能不能弄’,包括安全、节能等技术可能性,运输经济指标是指‘适不适合弄’,客流量、运营等这些经济可行性,高铁赚不赚钱是跟客流量相关的,日本的东海道新干线,就一直稳赚不赔。”(实习记者张路延)

 

    【人物简介】

 

    沈志云(1929-),湖南人,机车车辆动力学专家,中国工程院、中国科学院院士。1952年毕业于唐山铁道学院机械系,1961年获苏联列宁格勒铁道学院技术科学副博士学位。曾任中国铁道重载委员会副主任、四川省铁道学会理事长、成都市科协主席等职,并获詹天佑成就奖、国家科学技术进步一等奖等奖项。他为我国铁路高速、重载运输、高新技术发展和铁路高等教育作出重大贡献。(1495965079)

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