鐵路上，他們與「風」共舞——訪第二十一屆中國專利金獎項目發明人、中南大學高速列車研究中心團隊

2020-08-11 中國智慧財產權報



　　風，是由空氣流動引起的一種自然現象。在中國工程院院士、中南大學教授田紅旗及其帶領的中南大學高速列車研究中心團隊成員眼中，自然界中的風卻兼具挑戰與浪漫的成分。


　　作為軌道交通工程技術領域的專家，田紅旗是一位與惡劣大風打過「狠」交道的人。為了攻克青藏鐵路、新疆鐵路等重大工程的防風難題，田紅旗帶領團隊成員經歷生死考驗，在「世界屋脊」與戈壁沙漠上與「風」共舞，形成了多項創新成果。其中，「鐵路大風監測預警系統及方法」專利獲得第二十一屆中國專利金獎。


　　「這件專利具備監測、分析、預警和行車指揮功能，系國際上首創的大風環境下確保列車安全運行的自動指揮系統，解決列車『盲跑、慢跑、怯跑』問題，助力我國大風環境下鐵路行車安全技術處於國際領先地位。」作為「鐵路大風監測預警系統及方法」專利研發團隊成員之一，中南大學教授許平在科研工作的閒暇之餘接受了記者的採訪。


　　不畏艱難的「逆行者」


　　「逆風而行，是我們開展軌道交通工程技術研究的態度，也是『鐵路大風監測預警系統及方法』專利得以面世的重要原因。」許平告訴記者。


　　1994年，為適應我國發展高速鐵路技術的需要，原長沙鐵道學院成立由田紅旗領銜的高速列車研究中心團隊，在國內開拓軌道交通空氣動力學、列車撞擊動力學兩大方向。其中的空氣動力學，包含對大風環境下列車運行安全性的研究。


　　全長1956公裡的青藏鐵路，其沿線風環境十分複雜，風力風向瞬變的極端惡劣天氣頻繁發生，年均大風期150天左右，嚴重威脅鐵路運輸安全，成為雪域「天路」安全運營亟待解決的重大難題之一。研究青藏鐵路沿線大風特徵以及提出相應解決措施的任務，便落在田紅旗及其團隊成員的肩上。


　　「青藏鐵路格爾木至拉薩段全長1142公裡，大部分海拔都在3000米以上。由於是無人區，風非常大，不曾有人對這一地域的風況進行研究。」許平說，2002年，在田紅旗的帶領下，他們提出了一個大膽的設想——在青藏鐵路惡劣風環境下建立安全行車指揮系統。


　　為了完成技術研發任務，田紅旗及其團隊成員跋山涉水，遠赴青藏高原鐵路沿線進行實地研究。「當惡劣大風來臨，大家通常都會想到先避風，而我們正是在風大時就開始行動。」許平回憶，為了獲得鐵路沿線風速數據，他們經常在攝氏零下30多度的高原之夜，頂著寒風和雪花冰粒，在野外一站就是幾個小時；為了掌握不同地貌空氣動力特徵，他們強忍著強烈的高原反應，雙腳踏遍了青藏鐵路沿線的山山嶺嶺。


　　在田紅旗及其團隊成員的日夜攻堅下，安全行車指揮系統的研究穩步推進，好消息一個接一個地傳出：位於風火山的無線智能測風站安裝調試成功，覆蓋960公裡風區的無人值守測風站數據採集傳輸正常，特殊風環境下避免列車傾覆的安全速度限值確定，惡劣風環境下行車安全保障集成系統形成……


　　「經過前期的努力，2006年，世界唯一的高原鐵路大風監測預警與行車指揮系統建成。」許平向記者詳細介紹，該系統的核心技術正是鐵路大風監測預警系統。通過利用網絡通訊與控制相關先進技術，該系統構建了轄域達1120公裡的高原鐵路長大區域大風連續監測網絡體系，提出列車—大風—路況等多源信息融合處理方法，實現了我國鐵路應對惡劣風災害能力的重大技術突破。


　　永不停歇的「追風人」


　　對於在青藏高原的研究工作，田紅旗及其團隊成員將其樂觀而浪漫地稱為「追風」。在鐵路行車安全技術創新研發中，他們也是一群永不停歇的「追風人」。


　　「高原鐵路大風監測預警與行車指揮系統自2006年在青藏鐵路投入運用後，有力保證了列車運行安全。之後，我們又將該技術運用於新疆鐵路的行車安全試驗中，並不斷通過創新研發改進技術。」參與「鐵路大風監測預警系統及方法」專利研發工作的團隊成員、中南大學教授劉堂紅告訴記者。


　　「為了完成新疆鐵路大風環境行車安全試驗，我們經歷過攝氏零下20多度的嚴寒和攝氏40多度酷熱的戈壁，即使條件困苦，仍堅持認真測試、核對每一條數據。」劉堂紅回憶，在一次風力達15級的大風試驗中，他們發現工棚有立刻傾覆的危險。在這種情況下，他們首先想到的不是自己的安危，而是全力將珍貴的試驗數據從工棚裡搶出來。「當最終取得寶貴試驗數據的時候，我們心裡像是樂開了花，剛剛經歷的危險便全然拋在了腦後。」劉堂紅說。


　　「通過不斷研究與分析數據，我們在原來系統的基礎上完成了新疆鐵路立體防風體系氣動設計。」劉堂紅介紹，該設計綜合考慮風區沿線地形、線路、防風設施等因素，合理劃分風區的行車子域和相應的速度分級控制，制定了不同區段、不同車型安全運行速度限值管理辦法，在確保安全的基礎上大幅提高了風環境下鐵路運輸能力。


　　經過持續研究與改進，如今，以「鐵路大風監測預警系統及方法」專利為核心的技術已廣泛運用在青藏鐵路、新疆鐵路、京滬高鐵、京廣高鐵、滬昆高鐵等鐵路工程中，為列車的安全運行保駕護航。對每一位中南大學高速列車研究中心團隊成員來說，迎風而起的「舞蹈」，仍將繼續。（熊花平）

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