来源：光明网 记者：田永秀 时间：2015-03-24 10:07

    昨天有消息称，中国时速500公里动车组25日将在西南交大牵引动力实验室试验，这款“更高速度试验列车”被车迷称之为“CIT500”。但也有消息澄清，进行试验的并不是CIT500,而是南北车研发的时速350公里的最新一代中国标准动车组，未来将取代CRH380A、B、C、D四个车型，成为中国未来高速动车组的主力车型。也会是中国高铁走出去的主力车型。无论是时速500公里的新高铁试验，还是最新一代标准动车组，都意味着中国自主研发的高铁再度取得了技术上的突破。

    时速500公里开展运营环境下的基础理论研究是当今世界高速铁路界尚未深入探索的领域，在此高速下，传统认识的力学现象与行为极限状态如何不得而知。而早在二十多年前，西南交大的沈志云院士就已经开始思考这个速度，“提着脑袋”在西南交大建立了国际一流的试验平台，试图解开轮—轨这个黑匣子。

    沈志云，1929年出生，湖南长沙人。1952年毕业于唐山铁道学院。西南交通大学教授，机车车辆动力学专家。1991年当选中国科学院院士，1994年当选中国工程院院士。他在机车车辆动力学尤其是轮轨动力学、运动稳定性、曲线通过理论和随机响应等研究方面成绩卓著。其标志性成果有三：创建了轮轨非线性蠕滑力模型，即“沈氏理论”；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；主持建立的机车车辆整车滚动振动试验台，达到国际先进水平。晚年一直坚持为发展高铁奔走呼吁。

    多年来，沈志云在机车车辆动力学的研究方面硕果累累，为中国铁路高速、重载运输、高新技术发展和铁路高等教育作出重大贡献，其“沈氏理论”享誉世界。

    如今，高速铁路已成为中国最响亮的名片，改变人们的生活方式。而沈志云近二十年为中国高铁发展奔走呼吁，其高铁战士、高铁卫士的形象在中国高铁发展史上跃然纸上。

    基本功的练就

    1929年，沈志云出生于湖南长沙。其父小学教师，其母家庭妇女。沈家并不富裕，兄长沈立芸是沈志云人生领路人。自幼父兄教育他，只有好好读书才能有出息。抱着这样的信念，沈志云读书非常用功。小学尚未毕业，日本侵略的战火已烧至长沙，沈志云随家人逃难到湘西。沈志云在国师附中六年成绩年年第一。国师附中的优秀教育给沈志云打下了良好的基础。

    1944年，因战火临近，国师附中从湖南蓝田六亩塘搬到溆浦，沈志云与家里失去了联系，也失去了家里的经济支持，不得不在“半工半读”中完成学业。高中毕业时，湖南临近解放，沈志云一心想参加革命工作。兄长沈立芸派人去国师附中将沈志云“押”回家，让他复习备考大学，还卖掉了自己的结婚戒指，让沈志云赴武汉赶考。沈志云报考了唐山工学院、清华大学和武汉大学，皆被录取。最后按兄长的建议选择了唐山工学院，从此与铁路结下了一世之缘。

    1952年，因国家建设的需要，沈志云提前从唐院毕业留校当助教。助教三年，沈志云天天写教案，试讲，做习题，辅导学生，虽然没能正式上讲台，却打下了扎实的理论力学功底。这对沈志云其后的科学研究非常有帮助。

    沈志云的研究思路及方法的训练主要得益于留学苏联攻读副博士学位之时。

    1957年，沈志云被国家选派去苏联留学，学习车辆修理专业。这个专业的技术含量不高，钱伟长在其出国的评审材料中批示：“希望以后不要再派学这种专业的人出国。”但是，沈志云却从这个学术含量不高的专业学习中受到了系统的学术训练，养成了受益终身的学术思维与方法。

    沈志云的指导老师尼可拉耶夫曾经在修理工厂工作过十七年，深知实际生产过程中，有很多问题亟待解决。他给了沈志云列有一百多个题目的选题清单，让他先去工厂看看，根据实际需要选择研究题目。就这样，他给沈志云指明了一个进入科学研究殿堂的切入口。沈志云通过对工厂生产的实际调查，选择了各工厂都期待解决的车辆修理中一次性落车（即车辆修理好后放置在转向架上）的问题，成功解决了该问题，得到专家们的好评，获得了副博士学位。而从实践中发现问题，在理论上进行研究，再去实践中进行检验，就成了沈志云受益一生的研究模式。

    一鸣惊人的沈氏理论

    “文革”中，沈志云被扣上了十八顶“高帽”，受到巨大冲击。“文革”结束时，沈志云已快五十岁了。为了赶上世界潮流，他如饥似渴地更新知识、阅读专业文献。他将每天的时间分成四块，晚上10点以后的第四块时间是他的学习时间，往往一学就到深夜两三点。

    1982年，沈志云前往美国麻省理工学院（MIT）做访问学者。在美国，53岁的沈志云以“饿牛吃草”的状态进行学习。一年多的时间，沈志云听了8门机械工程方面的课程，翻阅了美国MIT图书馆收藏的机械工程方面的全部论文。在MIT,他主要进行了轮轨蠕滑力的计算问题研究，并取得了重大突破。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。国际学者沃尔妙伦、约翰逊等作了很多研究，其中卡尔克的研究最为突出。卡尔克将轮轨蠕滑理论由线性发展为三维的非线性理论，还设计出DUVOROL程序，是公认的最精确的蠕滑理论。但其计算量太大，又没有显式公式可以输入，因此使用起来非常不方便，难以推广。

    找到既快速又精确的轮轨蠕滑力计算方法是当时学术界高度关注的问题。沈志云和MIT的指导教师赫追克都想在此有所突破。于是，这个任务就成了沈志云在MIT的研究任务。沈志云每周给赫追克汇报研究进展。后来，为了得到现场测试数据，他们又和卡罗拉多州普耶勃罗实验中心的总工程师叶尔金斯合作，由叶尔金斯提供现场测试数据。沈志云提出，可用卡尔克的线性理论来改造沃尔妙伦-约翰逊的线性公式，再用沃尔妙伦-约翰逊的非线性化的曲线来修正误差。他的这种设想得到了赫追克和叶尔金斯的赞同。于是，沈志云按照这个设想设计新的计算方法，将其制作成计算机程序。

    圣诞节至元旦的这一周美国学校放假，学生回家了。沈志云就利用实验室的二十几台计算机一起跑程序，二十四小时不间断，做了整整一周。一方面，用卡尔克的方法做；另一方面，用沈志云设想的修正方法做。整整一周，他不断地巡视着每台计算机，大门都没出去过。整座大楼寂静无声。困了，沈志云就在机房的沙发上打个盹，饿了就在走廊上的自动售卖机里买杯咖啡、买点饼干充饥。一周下来，主体计算基本完成了。

    结果非常理想，在主要的计算中两组数据差距都不超过10%，完全可以工程应用。而新方法的计算速度比卡尔克的方法快几十倍。研究成功了！赫追克和叶尔金斯对沈志云拼命工作的印象非常深刻，称他不仅思路清晰，而且“每天工作24小时”。

    国际轮轨蠕滑力研究权威卡尔克对沈志云等发明的这一方法给予了高度评价，说解决了他一直想解决而未能解决的问题，并称这“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”。后来卡尔克将这一方法命名为“沈-赫追克-叶尔金斯”理论，将其归纳为三维弹性体滚动接触力学的第四大理论，并且说第四大理论是最适合于在车辆动力学中运用的理论。