原標(biāo)題：為中國高速列車發(fā)展護(hù)航
如今，高鐵已是不少旅客的出行首選。可少有人知，高速列車流線型外形及碰撞吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計，離不開中南大學(xué)軌道交通空氣動力與碰撞安全技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊的努力。
我國首個準(zhǔn)高速列車研制項目設(shè)立之初，長沙鐵道學(xué)院（現(xiàn)中南大學(xué)）的幾名青年教師敏銳察覺到空氣動力學(xué)在高速列車發(fā)展中的關(guān)鍵作用，組建國內(nèi)首個高速列車空氣動力學(xué)研究團(tuán)隊，他們深入工程一線，提議生產(chǎn)廠家考慮高速列車空氣動力效應(yīng)帶來的影響，并最終承接了我國首個列車空氣動力學(xué)外形設(shè)計的重任。
沒有計算機(jī)輔助，該團(tuán)隊成員手繪出中國首臺準(zhǔn)高速機(jī)車的三維輪廓。
“像航空航天都是把飛機(jī)等放到風(fēng)洞里面試驗，但列車是貼地運(yùn)行的，還有列車交會、穿越隧道等情況，這些相對運(yùn)動很難在風(fēng)洞里模擬，必須建設(shè)鐵路專用的列車空氣動力學(xué)動模實驗裝備。”中南大學(xué)高速列車研究中心黨支部書記魯寨軍介紹，“為了集中力量辦大事，中心成立之初，當(dāng)時還是青年教師的田紅旗院士等創(chuàng)始人就確立了團(tuán)隊統(tǒng)籌管理模式，將科研結(jié)余經(jīng)費(fèi)投入平臺和條件建設(shè)。”
1998年，團(tuán)隊自主建成國內(nèi)首套高速列車動模試驗系統(tǒng)。這臺自主設(shè)計的裝置能模擬高速列車運(yùn)行時空氣與車體的相互作用，為和諧號、復(fù)興號等高速列車的問世提供了關(guān)鍵支撐。
經(jīng)過多年持續(xù)深耕，團(tuán)隊創(chuàng)建了我國鐵路空氣動力學(xué)理論、方法及技術(shù)體系，完成了各類型投入運(yùn)營的高速列車氣動外形優(yōu)化設(shè)計及體系化評估，使CR400復(fù)興號氣動阻力相比既有車型降低10%以上，支撐高速列車350km/h不減速穿越長大隧道等。
我國幅員遼闊，鐵路線路橋隧分布廣泛、沿線地形地貌各異且環(huán)境復(fù)雜多變。比如在新疆等地，頻發(fā)的大風(fēng)成為影響鐵路運(yùn)輸安全的重要隱患。攻克復(fù)雜極端環(huán)境下的列車行車安全保障難題，是團(tuán)隊的研究目標(biāo)。為此，他們經(jīng)常要在條件艱苦、環(huán)境惡劣的區(qū)域進(jìn)行大量現(xiàn)場試驗，確保列車運(yùn)行安全萬無一失。
2008年，22歲的張雷剛來到團(tuán)隊，便立即投入合武線通車前的試驗。他跟著老師在大別山隧道口做線路測試，時常要背著70斤重的裝備在10多公里長的隧道中往返。有時要通宵準(zhǔn)備試驗，夜晚山間寒冷，他們砍下竹竿燒火，用麻袋圍在身上御寒。
在蘭新高鐵開通前的試驗中，戈壁灘上刮起15級大風(fēng)，團(tuán)隊成員發(fā)現(xiàn)工棚出現(xiàn)了異常響動并可能垮塌。“大家首先想到的不是自己的安危，而是全力將珍貴的試驗數(shù)據(jù)從工棚里搶出來。剛出來，工棚就在身后垮塌了。”如今的團(tuán)隊成員劉東潤副教授說，自己當(dāng)時還是一名研究生，“團(tuán)隊老師帶著剛?cè)雽W(xué)的一批研究生，坐了48個小時的火車抵達(dá)新疆烏魯木齊動車所，當(dāng)天就通宵試驗，后來大家累得躺在木箱子上就睡著了”。
新疆鐵路是我國乃至世界風(fēng)災(zāi)最嚴(yán)重的鐵路，最大瞬時風(fēng)速達(dá)64米/秒，超過了氣象部門定義的風(fēng)力最高17級的范圍，局部路段8級以上的大風(fēng)天氣年均在160天以上。團(tuán)隊成員劉宏康副教授深知其味。
2019年在新疆實車試驗時，列車因風(fēng)速過大出現(xiàn)劇烈的晃車現(xiàn)象，大家心中忐忑，但又覺得這是難得的機(jī)會，仍堅持完成本次試驗，獲得了極為寶貴的試驗數(shù)據(jù)。事后回想起來，大家還心有余悸。
在團(tuán)隊“實干為先”的作風(fēng)影響下，青年技術(shù)骨干跟隨前輩丈量雪域高原、穿越茫茫戈壁，積累了大量寶貴數(shù)據(jù)，最終創(chuàng)建了大風(fēng)環(huán)境下行車安全保障系統(tǒng)，解決了世界風(fēng)災(zāi)最嚴(yán)重地區(qū)的高速、高原、高寒鐵路行車難題。
2024年年底，時速400公里的新一代動車組樣車發(fā)布，中國速度再次驚艷世界。速度飛升，安全的考量更是重中之重。列車發(fā)生碰撞時的安全性能，取決于碰撞安全保護(hù)技術(shù)，這也是團(tuán)隊在國內(nèi)率先開展的另一個研究方向。
在該中心的碰撞實驗室里，經(jīng)常上演實際運(yùn)營軌道車輛撞擊世界上最大噸位測力剛性墻的場景。每次測試數(shù)據(jù)毫米級的變化，都將化作列車運(yùn)行中千鈞一發(fā)的安全保障；一件件被“撞毀”的吸能結(jié)構(gòu)，勾勒出30多年來團(tuán)隊幾代科研人員對“又快又安全”的執(zhí)著追求。
“一旦發(fā)生碰撞，我們研發(fā)的車端吸能結(jié)構(gòu)就會在極短時間內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定、有序、可控潰縮變形，最大限度吸收碰撞能量。”魯寨軍說，團(tuán)隊自主研建的國際首套實際運(yùn)營軌道車輛撞擊/測力試驗系統(tǒng)，發(fā)明的耐沖擊吸能安全列車設(shè)計、試驗及評估技術(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，整車吸能指標(biāo)顯著優(yōu)于國外。
30余載風(fēng)雨兼程、薪火相傳，中南大學(xué)軌道交通空氣動力與碰撞安全技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊解決了空氣動力制約高鐵發(fā)展、列車碰撞安全保護(hù)以及大風(fēng)行車安全綜合防護(hù)三大世界性難題，創(chuàng)造了多個第一。今年，該團(tuán)隊獲評2025年度中國青年五四獎?wù)录w，用青春與汗水詮釋了新時代青年的擔(dān)當(dāng)。