高鐵與懸浮近十年的爭論路上，他堅持求實，創造「中國速度」

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「京滬高速一定要上輪軌！」

機車車輛專家沈志雲院士在報告會中反覆強調現實情況，「每小時300到400千米的速度空間只有輪軌是適合的，磁浮成本要高一倍，運量低一倍，將來票價要高一倍以上」。

2002年的最後一天試運營後，上海有了世界上第一條投入商業運營的磁浮鐵路，主張京滬鐵路要用磁浮的「磁浮派」的呼聲很強烈。原本他樂觀地以為，1999年3月31日《磁懸浮高速列車和輪軌高速列車的技術比較和分析》諮詢報告向國務院呈報之後，這場論爭就已經有了結果。

誰知道，那可能只是個開始。

磁浮？輪軌？

20世紀80年代，京滬鐵路運力緊張。1990年，鐵道部完成了《京滬高速鐵路線路方案構想報告》並提交全國人大會議討論，這是中國首次正式提出興建高速鐵路。

1998年，中央決定要在2000年動工修建京滬高鐵，各方馬上行動起來，開始論證京滬線的技術問題。有專家提出，京滬高速鐵路應採用更為先進的高速磁浮列車方案，由此引發磁懸浮（簡稱磁浮）與高鐵近十年的爭論。

鐵道部最初論證京滬高速鐵路時，並沒有考慮磁浮列車，但國務院十分重視這一意見，多次組織各方面專家研究討論。而作為鐵路技術領域裡唯一的兩院院士，沈志雲的意見很有影響力，但這種影響力不只來源於他的院士身份，更來源於他前沿的學術研究和成就。

沈志雲生於湖南長沙一個「教師之家」，父親是鄉村小學教師，哥哥、姐姐都是中學教師。沈志雲在良好的家庭教育氛圍中長大，十分求知上進，刻苦好學。

1949年國立師範學院附中畢業的沈志雲同時拿到了清華大學、武漢大學、唐山工學院（西南交通大學前身）三所大學機械系錄取通知書。三大名校何去何從？哥哥對沈志雲說：「鐵路是除了紡織以外唯一能夠稱得上工業的行業」，「要學鐵路你就應該選擇唐山工學院，它雲集了很多外籍教師和國內鐵路專業知名專家學者，號稱『東方康奈爾』。」

最後，沈志雲選擇了唐山工學院。

大學畢業後沈志雲留在唐山工學院任教，後又前往蘇聯留學，獲得副博士學位。

沈志雲的副博士學位證書

1961年，沈志雲從蘇聯留學歸國後，繼續在唐山鐵道學院任教，並主持開設了「車輛修理」等課程。他在致力於編寫教材和籌備實驗室的同時，確定了自己的主攻研究方向為「車輛動力學」。

1979年，年近半百的他以驚人的毅力和專業性完成了「韶山4型電力機車的動力學性能研究及參數優化」課題，同時完成論文《兩軸轉向架式機車的數學模型及數值結果》。

1981年8月，該論文在第七屆國際車輛系統動力學年會上發表。一經發表便震驚了整個學術界，這篇論文成為中國機車車輛動力學學科在國外發表的第一篇論文，讓世界同行刮目相看。

1981年沈志雲在國際會議上發表的第一篇論文

國際車輛系統動力學協會主席英國威根斯教授對他極為讚賞：「真沒想到中國人在這個領域裡的研究有這麼高水平！太難以置信了……」自此，中國機車車輛動力學揚名海外。

1982年，沈志雲前往美國麻省理工學院（MIT）做訪問學者。他在一年多的時間裡翻閱了MIT圖書館中所有關於機械工程方面的論文，並且和赫追克教授合作了2項課題研究，其中一項就是讓「沈氏理論」名揚天下的輪軌蠕滑力模型研究。

沈志雲與赫追克教授合影

輪軌蠕滑力，是指車輪在鋼軌上滾動時產生的水平面的切向作用力。關於「輪軌蠕滑」，當時很多業內人士因其難度之大敬而遠之。1964年，劍橋大學的卡爾·詹森與沃爾繆倫聯名發表的蠕滑力與蠕滑率的三次漸進曲線表達式，被稱為沃爾繆倫-詹森方法。1967年，荷蘭教授卡爾克教授提出了三維滾動接觸的蠕滑力計算方法，被稱為卡爾克蠕滑理論。這項理論權威但過於複雜，不便計算。

沈志雲在美國廢寢忘食，經過無數次反覆試驗摸索，終於找到了適用於車輛動力學計算的簡化方法——非線性蠕滑力模型理論。這套理論一經發表，再次引起學術界強烈反響，就連卡爾克本人也讚不絕口，稱其為「鐵路車輛動力模型最好的模型理論」，「非線性蠕滑力模型理論」是「1983年世界蠕滑理論新發展的標誌」，並將其歸納為三維彈性體滾動接觸力學四大理論之一。

自此，這一方法被各國專家稱為「沈-赫-葉氏理論」而廣泛引用。

然而，沈志雲回國後，從未提及該理論，只是把它當做沃爾繆倫-約翰森的改進模型加以應用，國內學界根本不知道有「沈氏理論」一說。一直到1991年，這個被「隱瞞」了8年之久的「沈氏理論」才被國人知曉。

不僅學術成就舉世矚目，沈志雲還是輪軌高鐵最堅定的支持者，早在1992年，他就提出了《引進消化，總結提高，形成特色，實現高水平國產化——試論我國發展高速鐵路的技術政策》的建議，中國高鐵的發展歷史正是走出這樣一條「引進-消化-吸收-再創新」的技術路線，但他並沒有獨斷地做出結論，而是覺得吸收更多的建議，更全面地了解真實的情況再做決定。

為慎重起見，沈志雲向中國工程院建議於1998-1999年組織由50多位院士及有關專家參加的諮詢組，就磁浮列車同輪軌高速鐵路的技術比較開展調查研究。

工程院採納了他的建議，成立諮詢組並任命沈志云為諮詢小組組長，由他負責組織專家進行技術論證。1998年10月，沈志雲在西南交通大學主持召開京滬線的技術論證會。論證會既邀請了輪軌的贊成派，也邀請了輪軌的反對派和磁浮的贊成派如何祚庥、嚴陸光等一共30餘人。

高鐵與磁浮成都論證會合影（1998年攝於四川成都，前排右起：嚴陸光、劉大響、沈志雲、華允璋、姚左周、周翊

會上大家各抒已見，討論熱烈。沈志雲之所以力主京滬線上採用輪軌而不是磁浮技術，理由有二：

其一，高速鐵路技術已經成熟了，既有實驗室做實驗，也有實際線路上的試運行；而磁浮技術不成熟、不能工程化，其成熟至少需要10至15年時間。

其二，輪軌的造價比磁浮低得多。如果從工程造價和運量來看，磁浮顯然不是經濟的選擇。

而磁浮派也針鋒相對，提出了磁浮噪音小、速度快等優點。沈志雲馬上反駁磁浮噪音小是認識誤區。會議最終未能達成一致。

磁浮？輪軌！

1998年11月，論證組又在深圳召開了第二次論證會。1998年12月下旬，諮詢組在北京召開總結會，目的是要通過最後的總結報告，諮詢組的近50名院士都參加了。

會議討論得非常熱烈。但是在這次會議上，輪軌和磁浮依然難以達成一致意見。最後沈志雲建議都退一步：磁浮先在北京機場到天津機場建條試驗段，輪軌在上海到南京建個試驗段，看看有什麼問題，再來總結提高。

這一方案被大家接受。會議最後達成協議：由沈志雲起草諮詢報告的輪軌部分，嚴陸光、連級三起草磁浮部分，由何祚庥來起草前言，最後由鐵道部的工作人員匯總成文。

諮詢報告必須送遞諮詢組的每位成員。同意報告的，可以籤上自己的名字；不同意的則不籤名；基本同意但有補充意見或反對意見的都可以先籤名，再將自己的意見附在諮詢報告的後面。

1999年3月31日，中國工程院以院文26號向國務院呈報了《磁懸浮高速列車和輪軌高速列車的技術比較和分析》的諮詢報告。在工程院院文中，提出了四點建議：

其一，建設京滬高速鐵路是我國發展高速鐵路的首先選擇；

其二，輪軌高速技術從國際上看，既是成熟技術，又是正在不斷發展中的高新技術，在京滬線上採用輪軌技術方案是可行的；

其三，磁浮高速列車有可能成為21世紀地面高速運輸新系統，具有明顯的技術優勢；

其四，採用擺式列車對於客、貨高密度混運的京滬線而言，難以達到提速200千米／時以上的目的，因而是不可取的。

諮詢報告交上去以後，輪軌派是持樂觀態度的，以為很快就有結果，沒想到事情卻有了新變化。

磁浮！輪軌！

1999年，4月3日，有專家聯名給國務院領導寫信指出他們在工程院諮詢報告的籤名是違心的，京滬線只能考慮磁浮，不能考慮輪軌。這樣一來，報告中原本的磁浮與輪軌各找試驗段的建議被徹底推翻。

1999年7月，磁浮派前往德國考察磁浮列車。回來後，將乘坐德國磁浮的感受及磁浮的優點報送國務院，建議馬上修建磁浮專線。為慎重起見，國務院要求科委、發改委、鐵道部等部委組織更大規模的專家進行論證。

同時，沈志雲隨時任中國工程院院長的宋健訪問日本考察新幹線。新幹線是全世界第一個投入商業運營的高速鐵路系統。這次考察讓沈志雲感受最深的有兩點：

其一，輪軌高速列車是鐵路高速客運系統的主體，其技術在不斷進步；其二，磁浮高速列車是鐵路高速客運系統的補充，其工程化尚需時日。

沈志雲認為，將高速磁浮列車定位為輪軌高速鐵路系統的一種補充是有道理的。由於成本高、運量小，且與現有鐵路網不兼容，因此要將磁浮發展成全國性的高速客運網是不經濟的，也是不現實的。只有在一些特別需要考慮高速度的情況下，才可以採用磁浮列車。例如，北京-天津如能實現低噪聲的500千米／小時磁浮列車行車，半小時可以到達，猶如市內公共運輸一般將兩大城市連成一片，不失為一個先進的技術方案。

9月，鐵道部主持召開了論證會，諮詢組的全體成員以及相關人員參加。這次會議共開了4天，雙方在會上針鋒相對，激烈辯論，依然沒能達成一致意見。

沈志雲參觀日本鐵道研究院（1999年10月攝於日本）

為了更深入地比較輪軌與磁浮技術的優劣，1999年10月24至31日，沈志雲再次帶隊去日本考察新幹線及山梨磁浮試驗線。在日訪問期間，代表團與日本運輸省、日中鐵道友好推進協會、鐵道綜合技術所等技術官員就告訴鐵路的具體技術問題進行了三次研討，而且都乘坐新幹線出行，此番又登上磁浮列車，對兩者的舒適性、平穩性、噪音等有了更直觀的對比。

這次考察的結論主要有四點：①4月提交的諮詢報告《應儘快修建京滬輪軌型高速鐵路，同時開展磁浮高速技術的研究》的觀點是合理的 ；

②磁浮高速列車只能是輪軌高速的一種補充；

③300千米/時左右的輪軌高速鐵路高新技術含量高、經濟效益好，能大大促進沿線地區的經濟發展，日本新幹線是一個比較好的例證；

④日本有意同中國合作。

沈志雲建議將該結論作為《磁浮高速列車和輪軌的比較和分析》諮詢報告的補充送交國務院。

沈志雲代表團與日本鐵道研究院會談（1999年10月攝於日本）

磁浮？輪軌？

磁浮與輪軌之爭並沒有結束。

2000年初科技部成立了磁浮預可行性研究小組並進展迅速，磁浮項目於當年年底獲得立項。

在專家組德國考察後，上海市內開始興建30千米長的磁浮試驗線，於是2002年上海有了世界上第一條投入商業運營的磁浮鐵路。

輪軌與磁浮之爭貌似磁浮佔了上風，輪軌派面臨巨大壓力。沈志雲並未放棄，依然本著應該用最實際可行的方案原則與磁浮派面對面爭論。

不僅如此，沈志雲還發表了《京滬高速鐵路技術方案的探討》《京滬高速鐵路建設》《輪軌高速是最佳選擇》等文章，向人們解釋技術問題，宣傳高速輪軌比磁浮更適合京滬線的觀點，「磁浮高速列車應當研究，但不一定要以首先在京滬幹線上實現為目標」。他同時呼籲停止爭論，儘快建設京滬高鐵：「爭論不休，難以決策，勢必貽誤戰機，坐失中國發展高速鐵路技術的大好機遇。」京滬高速鐵路當前技術上最有可能的選擇是輪軌高速列車。

2004年3月，沈志雲再度撰文釐清人們對磁浮列車認識的兩個誤區。

磁浮列車受到關注的主要原因是它的高速度，但是人們往往忽視了以下兩點：高速度並非磁浮列車的特長；對地面交通而言，過高的速度並非有利。在地表稠密大氣層裡以300千米／時以上速度運行的高速列車，不管是輪軌還是磁浮，90%以上的阻力均來自大氣，需要的牽引功率更加突出，氣動噪音更是如此。磁浮列車沒有輪軌接觸的機械阻力和噪音的優點，只在低速下才能凸顯，對高速列車意義不大。

在呼籲發展高速鐵路的同時，沈志雲也積極從事高速鐵路相關技術的研究。他主張：「以降低輪軌動力作用作為發展機車車輛的技術路線。日本和發達國家都有許多成熟的經驗，但並未明確提出以降低輪軌動力作用為核心。我們在吸收他們經驗的同時，如果能夠抓住低動力作用就有可能形成我國高速機車車輛的技術特色。」

除了寫文章外，沈志雲還到各處作報告、宣傳高速鐵路，前前後後一共作了25場報告，宣講「輪軌與磁浮的比較」，糾正了磁浮方面的一些認識誤區。沈志雲直言作報告的目的就是「鼓舞我們自己，自己不要鬆勁。咱們自己要有信心，先把我們自己內部的技術隊伍團結好」。

磁浮？輪軌！

2006年，曠日持久的輪軌與磁浮之爭有了結果。2006年3月，國務院常務會議討論並原則通過了《京滬高速鐵路項目建議書》，同時新建滬杭磁浮交通項目的建議書也獲國務院批准，該項目將正式開展工程可行性研究工作。

2006年4月3日，鐵道部宣布經國務院批准立項的京滬高速鐵路於年內開工。

至此，輪軌與磁浮之爭大致落下了帷幕。

2011年6月30日，京滬高速鐵路全線正式通車。

如今，隨著中國高鐵建設的不斷發展和成熟，其在新時期交通領域中的重要作用日益彰顯，高鐵也一度成為「中國速度」的代名詞，在世界範圍內得到認可和稱讚。

沈志雲（來源：鳳凰網）

對於中國高鐵未來發展，沈志雲「乾坤獨斷」有獨特論述——「中國最高時速350公裡的高鐵已經跑了2億多公裡，運送了4億人……」「下一目標是時速600公裡。」

隨著科學技術的進步，沈志雲的這一推論逐漸轉化為一個個清晰現實：中國和諧號CRH380A刷新世界鐵路運營試驗最高速時速416.6公裡，創造了世界列車最高速！

高鐵是如何改變了人們的生活，我們深有體會，如果沒有當年科學家們的反覆論爭、不斷求實、科學嚴謹的態度，如今我們不可能安全地享受交通便利、物流便利。

向一路堅持求實的沈志雲院士致敬！

閱讀更多科學家內容，請參考《輪軌丹心：沈志雲傳》，田永秀著，中國科學技術出版社，2017.

文：田永秀，西南交通大學馬克思主義學院教授

參考資料：

1.《輪軌丹心：沈志雲傳》，田永秀，中國科學技術出版社，上海交通大學出版社

2.本文圖片來源於老科學家學術成長資料採集工程、中國科學家博物館（網絡版）