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

作為軌道交通工程技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)家，田紅旗是一位與惡劣大風(fēng)打過(guò)“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(fēng)難題，田紅旗帶領(lǐng)團隊成員經(jīng)歷生死考驗，在“世界屋脊”與戈壁沙漠上與“風(fēng)”共舞，形成了多項創(chuàng )新成果。其中，“鐵路大風(fēng)監測預警系統及方法”專(zhuān)利獲得第二十一屆中國專(zhuān)利金獎。

“這件專(zhuān)利具備監測、分析、預警和行車(chē)指揮功能，系國際上首創(chuàng )的大風(fēng)環(huán)境下確保列車(chē)安全運行的自動(dòng)指揮系統，解決列車(chē)‘盲跑、慢跑、怯跑’問(wèn)題，助力我國大風(fēng)環(huán)境下鐵路行車(chē)安全技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位。”作為“鐵路大風(fēng)監測預警系統及方法”專(zhuān)利研發(fā)團隊成員之一，中南大學(xué)教授許平在科研工作的閑暇之余接受了記者的采訪(fǎng)。

不畏艱難的“逆行者”

“逆風(fēng)而行，是我們開(kāi)展軌道交通工程技術(shù)研究的態(tài)度，也是‘鐵路大風(fēng)監測預警系統及方法’專(zhuān)利得以面世的重要原因。”許平告訴記者。

1994年，為適應我國發(fā)展高速鐵路技術(shù)的需要，原長(cháng)沙鐵道學(xué)院成立由田紅旗領(lǐng)銜的高速列車(chē)研究中心團隊，在國內開(kāi)拓軌道交通空氣動(dòng)力學(xué)、列車(chē)撞擊動(dòng)力學(xué)兩大方向。其中的空氣動(dòng)力學(xué)，包含對大風(fēng)環(huán)境下列車(chē)運行安全性的研究。

全長(cháng)1956公里的青藏鐵路，其沿線(xiàn)風(fēng)環(huán)境十分復雜，風(fēng)力風(fēng)向瞬變的極端惡劣天氣頻繁發(fā)生，年均大風(fēng)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(yíng)亟待解決的重大難題之一。研究青藏鐵路沿線(xiàn)大風(fēng)特征以及提出相應解決措施的任務(wù)，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(cháng)1142公里，大部分海拔都在3000米以上。由于是無(wú)人區，風(fēng)非常大，不曾有人對這一地域的風(fēng)況進(jìn)行研究。”許平說(shuō)，2002年，在田紅旗的帶領(lǐng)下，他們提出了一個(gè)大膽的設想——在青藏鐵路惡劣風(fēng)環(huán)境下建立安全行車(chē)指揮系統。

為了完成技術(shù)研發(fā)任務(wù)，田紅旗及其團隊成員跋山涉水，遠赴青藏高原鐵路沿線(xiàn)進(jìn)行實(shí)地研究。“當惡劣大風(fēng)來(lái)臨，大家通常都會(huì )想到先避風(fēng)，而我們正是在風(fēng)大時(shí)就開(kāi)始行動(dòng)。”許平回憶，為了獲得鐵路沿線(xiàn)風(fēng)速數據，他們經(jīng)常在攝氏零下30多度的高原之夜，頂著(zhù)寒風(fēng)和雪花冰粒，在野外一站就是幾個(gè)小時(shí);為了掌握不同地貌空氣動(dòng)力特征，他們強忍著(zhù)強烈的高原反應，雙腳踏遍了青藏鐵路沿線(xiàn)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(chē)指揮系統的研究穩步推進(jìn)，好消息一個(gè)接一個(gè)地傳出：位于風(fēng)火山的無(wú)線(xiàn)智能測風(fēng)站安裝調試成功，覆蓋960公里風(fēng)區的無(wú)人值守測風(fēng)站數據采集傳輸正常，特殊風(fēng)環(huán)境下避免列車(chē)傾覆的安全速度限值確定，惡劣風(fēng)環(huán)境下行車(chē)安全保障集成系統形成……

“經(jīng)過(guò)前期的努力，2006年，世界唯一的高原鐵路大風(fēng)監測預警與行車(chē)指揮系統建成。”許平向記者詳細介紹，該系統的核心技術(shù)正是鐵路大風(fēng)監測預警系統。通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò )通訊與控制相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，該系統構建了轄域達1120公里的高原鐵路長(cháng)大區域大風(fēng)連續監測網(wǎng)絡(luò )體系，提出列車(chē)—大風(fēng)—路況等多源信息融合處理方法，實(shí)現了我國鐵路應對惡劣風(fēng)災害能力的重大技術(shù)突破。

永不停歇的“追風(fēng)人”

對于在青藏高原的研究工作，田紅旗及其團隊成員將其樂(lè )觀(guān)而浪漫地稱(chēng)為“追風(fēng)”。在鐵路行車(chē)安全技術(shù)創(chuàng )新研發(fā)中，他們也是一群永不停歇的“追風(fēng)人”。

“高原鐵路大風(fēng)監測預警與行車(chē)指揮系統自2006年在青藏鐵路投入運用后，有力保證了列車(chē)運行安全。之后，我們又將該技術(shù)運用于新疆鐵路的行車(chē)安全試驗中，并不斷通過(guò)創(chuàng )新研發(fā)改進(jìn)技術(shù)。”參與“鐵路大風(fēng)監測預警系統及方法”專(zhuān)利研發(fā)工作的團隊成員、中南大學(xué)教授劉堂紅告訴記者。

“為了完成新疆鐵路大風(fēng)環(huán)境行車(chē)安全試驗，我們經(jīng)歷過(guò)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(fēng)力達15級的大風(fēng)試驗中，他們發(fā)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里搶出來(lái)。“當最終取得寶貴試驗數據的時(shí)候，我們心里像是樂(lè )開(kāi)了花，剛剛經(jīng)歷的危險便全然拋在了腦后。”劉堂紅說(shuō)。

“通過(guò)不斷研究與分析數據，我們在原來(lái)系統的基礎上完成了新疆鐵路立體防風(fēng)體系氣動(dòng)設計。”劉堂紅介紹，該設計綜合考慮風(fēng)區沿線(xiàn)地形、線(xiàn)路、防風(fēng)設施等因素，合理劃分風(fēng)區的行車(chē)子域和相應的速度分級控制，制定了不同區段、不同車(chē)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(fēng)環(huán)境下鐵路運輸能力。

經(jīng)過(guò)持續研究與改進(jìn)，如今，以“鐵路大風(fēng)監測預警系統及方法”專(zhuān)利為核心的技術(shù)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(chē)的安全運行保駕護航。對每一位中南大學(xué)高速列車(chē)研究中心團隊成員來(lái)說(shuō)，迎風(fēng)而起的“舞蹈”，仍將繼續。(熊花平)