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张卫华:追寻列车速度的极限

时间: 2024-01-23 10:30:48 |   作者: 行业新闻

  张卫华 西南交通大学牵引动力国家重点实验室主任、长江学者特聘教授。主要研究方向为铁路机车车辆设计、动力学研究和试验研究等。主持和参加过30余项国家科技攻关项目,获得国家(省、部)级奖励10余项,发表和合作发表论文180多篇。

  关于张卫华,有很多“雷人”的事迹:西南交通大学第一个免试的博士生;作为首次获得英国机械工程师学会最高奖的中国学者,却忙得没时间去领,对方不得不把大奖移到北京来颁发;率先在我国系统开展电力机车受电弓接触网系统动力学研究等。

  在创新思维及能力的培养上,一要学生深入科研实践,二要博览群书,三要拥有交叉学科的知识背景。

  张卫华出生在江苏宜兴一个普通的农村家庭。在农活中摸爬滚打过来的他,养成了坚毅的性格,这样的性格在他后来的求学生涯中发挥了巨大的作用,连他自己都笑称,那么多苦都吃过了,还有什么苦不能吃的。

  1979年,立志要考大学走出农村的张卫华如愿以偿,他收到了西南交通大学机械系的录取通知书。当时,张卫华深感机遇来之不易。学习在他眼里,就像春种秋收的庄稼一样,要想喜获丰收,那就一点儿工夫也不能耽搁,所以,课堂内外,他都像上足了发条的钟,一分一秒都不敢错过。那时候,他拼命学习的劲头很快就在师生间传开了。

  功夫不负有心人,1983年,成绩优异的他留校并在一般力学教研室任助教。然而,张卫华依旧是觉得知识不够用,一边工作,一边学习,他又考上了力学系的硕士研究生。

  1989年,了解到他的踏实苦干精神,已经60岁的沈志云教授(1991年当选为中科院院士,1994年当选为中国工程院院士)找到即将毕业的张卫华,邀请他加入牵引动力国家重点实验室的筹建,并承诺可以让他读自己的博士。

  这时候,张卫华没想过要离开力学系,“我跟系里的老师都很熟了,大家也都愿意我留下来”。然而,面对沈志云的激将法看来,你是不敢当拼命三郎了张卫华沉不住气了,“有什么不敢的,我是农村出来的,就是不怕苦”。不过,他向沈志云提出了一个问题:读博可以,但没时间复习考试呀!没有想到他成为西南交通大学第一个免试博士研究生。回忆当时的情景,张卫华表示,那时候没想过太多的出路,反正搞科研最重要的就是把活儿干好。

  然而,到了真正参加筹建工作的时候,张卫华才体会到了什么叫“拼命三郎”。在设计图纸时,没有一点蓝本可供参考,大家对着几张照片不断研磨;当时铁路上的列车时速不过几十公里,他们却要设计出最高时速为400公里的试验平台;设计的部件需要找大江南北的厂家制造,他们只能四处奔波,挨冻受饿、水土不服都是家常便饭。而张卫华在父亲病重时却不能在身旁尽孝,妻子生孩子时自己却仍在奔波,那时内心的挣扎和愧疚只有他自己能体会。

  “多亏那时候年轻,真能吃苦,因为心中有一个神圣的目标支撑着我们!”张卫华感叹。当然,吃苦是值得的。5年之后,试验台终于建成,使得中国变成全球上第二个拥有机车车辆(四轴,现扩建为六轴)整车滚动振动试验台的国家,而另一个是德国。要知道,此前机车测试的工作都是到国外进行,有了自己的试验台之后,不仅拥有自主知识产权,更重要的是从此能够开创中国人自己的机车测试新纪元。

  1998年,该试验台通过铁道部组织的成果鉴定,同年获铁道部科技进步奖一等奖和国家教委1998年高等学校十大科学技术创新称号,1999年获国家科技进步奖一等奖。张卫华为该项成果的第二完成人。

  有了筹建试验台的这番历练,加上机械和力学的学科交叉背景,张卫华开始深入思考有关电力机车系统的问题。

  张卫华率先在国内系统地开展了电力机车受电弓接触网系统动力学研究,提出高速机车受流弓网系统的理论计算模型。他在1991年提出的我国高速弓网系统的参数匹配,为我国提速列车受电弓的研制成功起到促进作用。

  张卫华还积极倡导并实施开发代表机车车辆领先水平的机电式摆式列车,负责主持倾摆系统的研制。这一项目的研制成功,可实现在既有铁路线,特别是山区小半径曲线上的提速,将为我国既有线的全面提速发挥重要作用。

  而随着中国列车的大提速,安全风险隐患也随之升高,张卫华又将目光锁定在机车的安全服役上。高速列车时代的到来,仅靠在实验室摸索,已不能提供足够的安全保障,这就需要实验和理论体系的相结合。因为高速运行将带来列车振动加剧,风与列车、车轮与铁轨、电弓与线缆等各种摩擦也将加剧,这一些因素都可能会导致列车运行不平稳和不稳定,甚至产生脱轨。

  “要更系统地进行理论研究。”早在2001年,张卫华就开始和相关专家合作提出开展高速列车服役安全研究,以杜绝或减少脱轨事故的发生。历经6年的5次申报,张卫华作为首席科学家牵头的“973”项目建议高速列车安全服役关键基础问题研究终于得到了科技部领导的格外的重视。2007年10月26日,该项目真正开始启动,核心成员44人,分为6个课题组,包括机械动力学、材料与工程科学、高分子材料结构与性能、机械摩擦学与表面技术的专家学者。

  好事成双,就在这一年的5月13日,在北京的英国驻华大使官邸,英国驻华大使欧威廉爵士亲自为张卫华颁发了Thomas Hawksley金奖,欧威廉大使称:“这是中国人首次获得该奖的金质奖章!”据悉,为了表彰张卫华及其合作者在英国机械工程师学会中所获得的殊荣,英国机械工程师学会铁道分会还向张卫华及其合作者颁发了JF Alcock RIA纪念奖。

  说起这个奖项,其中还有个细节值得一提。原来,当时他忙得晕头转向,当英国机械工程师学会来函邀请他去领奖时,他认为时间太紧,也就没在意,谁知对方认为中国学者首次获得该奖,意义重大,一定要现场颁发。最后的结果是双方都跑一跑,在北京办了一个颁奖仪式。

  据悉,Thomas Hawksley金奖是英国机械工程师学会最高奖,奖励当年度学会最佳原创论文,设立金奖一个。获奖论文是英国机械工程师学会从15本专业刊物中评选出来的最佳论文。该奖项自1914年开始颁发,原则上一年奖励一名,至2005年的91年中,先后有74人获得金奖,张卫华是获此殊荣的第一位中国人。

  作为继沈志云院士和钱清泉院士之后的第三任实验室负责人,张卫华表示,感情留人和事业留人是实验室建设的一宝。一方面,他们通过不断构筑优良的硬件设施和学术环境,以吸引国内外优秀的青年科技工作人员到实验室工作;另一方面,有计划地培养高层次人才,通过实施年度人才计划,把条件成熟者推荐为长江学者、国家杰出青年科学基金、新世纪人才和全国百篇优秀博士学位论文的候选者。

  “管理二字很有意思。管就是要建立规章制度,让大家都能明确各自的职责分工。理就是要懂得经营,让实验室发展壮大,让实验室的每个人都能从中体会到成功的喜悦。”张卫华表示,作为管理者,他的秘诀就是用好人,让能力突出者能够在合适的岗位上发挥特长;干好活儿,让每一个人都有自己的一摊子活儿可干,而且要干好。“现在,实验室每年都专门拿出200万元的科研资金专门支持有创新想法的研究者,无论谁,只要提出来的想法能获得大家的认可,都能够获得一定的资助。”

  也正是这样的和谐团队,撑起了中国高速列车的实验平台。他们继2004年被评为中国交通领域的第一个教育部创新团队之后,又在2005年被国家自然科学基金委评为创新研究群体,也是目前机械工程领域高校中第一个国家级创新研究群体。他所带领的牵引动力国家重点实验室已连续两次(2003年和2008年)被评为优秀实验室,让同行们刮目相看。

  谈起20多年来的工作和收获,张卫华却很谨慎:“现在铁路这么受重视,连我都感到受宠若惊了!”

  然而,张卫华深知这份重视背后的责任,那就是为中国铁路的跨越式发展贡献智慧和毕生的精力。他从始至终坚持的一点是,自己一个人的成功算不上成功,唯有整个团队的成功才具有巨大的创造力和现实意义。就像列车一样,只有总系统能获得最大限度的协调才能创造出更高的速度。“我们团队的很多成员都是在交大土生土长的,大家都各尽所能、相互扶持,共同为创造列车的极限速度而努力!”

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