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交大120校庆 | 数十位院士与国际大咖聚西南交大把脉轨道交通前沿

 壹周bao 2023-03-13 发布于河北

导读 ID:RailWorld

巅峰论道 | 30位院士与国际大咖聚西南交大把脉轨道交通前沿科技

5月15日,适值西南交通大学120周年校庆之际,轨道交通前沿科技论坛在西南交通大学隆重举办。此次论坛受到了海内外学者积极响应和高度关注,共有30位中国科学院、中国工程院院士以及多位国(境)外专家参与交流。轨道交通前沿科技论坛还得到了我国轨道交通行业主管部门的大力支持,中国铁路总公司副总经理卢春房、何华武总工程师、国家铁路局党组成员郑健也专程参加。

与会的国(境)外专家有: 

  • 2010年度诺贝尔奖化学奖获得者、日本北海道大学工程院部教授Akira  Suzuki先生

  • 南非工程院院长Robert Pullen院士

  • 巴西超导磁浮专家Richard Stephan教授

  • 英国机械工程师协会会刊《铁路与快速运输》主编Simon Iwnicki教授

  • 台湾系统工程及管理专家徐言教授

  • 德国舍弗勒集团工业事业部首席执行官Stefan Spindler博士。

出席本次论坛的中国工程院、中国科学院院士共30位,他们分别是:

  • 沈志云院士、李德仁院士、刘宝珺院士、钱七虎院士、谢礼立院士、王梦恕院士、钱清泉院士、朱中梁院士、刘友梅院士、孙永福院士、何华武院士、秦顺全院士、翟婉明院士、邓文中院士、刘人怀院士、葛昌纯院士、陶文铨院士、唐叔贤院士、多吉院士、龚健雅院士、李树深院士、何满潮院士、崔鹏院士、杜彦良院士、杨华勇院士、李应红院士、任辉启院士、闫楚良院士、罗安院士、王复明院士。

院士与国际大咖们分别作了精彩的报告,以下为实录(部分为节选)

何华武

中国工程院院士何华武:

我国铁路迈入国际先进行列

“十二五”期间,我国铁路发展基础不断夯实。网骨架初步形成,移动装备不断提升,运输水平不断提高,安全生产持续稳定,创新能力不断增强。

目前,我国是世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最快、在建规模最大的国家。铁路运营里程达12.1万公里,其 中高速铁路运营里程超过1.9万公里,占全球高速铁路运营里程的60%。我国现有货车72.3万辆,客车6.5万辆,完成客运发送量106亿人次,较“十 一五”增加了49.1%。到2020年,我国铁路营业里程将达到12万公里以上,主要繁忙干线实现客货分线。

近年来,我国铁路加大了安全保障措施,深入推动安全风险管理,不断提升安全管理水平,强化了过程控制和红线管理,铁路安全事故发生率持续稳定。根据国际铁 路联盟和欧洲铁路管理局统计规则资料,过去十年我国铁路平均每年旅客十亿人公里死亡率为0.015,与世界主要铁路国家相比保持了最低水平。

同时,大力推进体制和技术创新,在高速铁路工程建造技术、高速动车组、列车运行控制系统、检测验证技术、技术发展和建设管理模式等方面,构建了产、学、研、用相结合的技术创新体系,走出了一条自主创新、跨越式发展的成功之路。

创立了高速、深水、大跨、六线长江大桥等复杂结构桥梁建造技术,创新了超长高架桥上无砟轨道无缝线路建造技术和刚性桩复合地基沉降控制技术,形成了时速 350公里高速铁路建造标准体系和成套技术。例如:南京大胜关长江大桥在世界桥梁史上曾创下体量大、跨度大、荷载大、速度高的“三大一高”四项第一,在第 29届国际桥梁大会上,被授予国际桥梁界影响最大的乔治·理查德森大奖。

我国铁路总体发展水平,已跨入国际先进行列,部分领域达到了国际领先水平,这些都为进一步发展奠定了扎实的基础。但是新一轮创新技术的兴起,发达国家对持续创新发展加快了行动,需要我们瞄准国际铁路发展方向,聚焦中国铁路创新驱动发展重点。

未来我国高铁创新驱动发展的重点在于更高速便捷、更安全可靠、更智能高效、更低碳环保、更可持续化。

在高速便捷方面,我国高铁的设计时速是350公里,未来这将是要努力达成的目标,并进一步完善全国高铁网络;在安全可靠性方面,将坚持对轮轨硬度匹配和动 车组列车本体的研究,并须通过更为完备的系统来保证高铁工程的可靠性;在智能高效方面,将运用高度智能化的高铁控制体系来缩短最小行车间隔,提高高峰期的 高铁运力;在低碳环保方面,将通过建设绿色地下通道,采用环保控制技术来增强高铁的环境友好度。

另外,在可持续化方面,铁路将加快物流中心建设、构建布局合理、便捷高效、服务优质的现代物流服务体系,基本形成运输、仓储、加工、配送及信息服务等综合 服务功能,实现现代物流企业转型,努力降低全社会物流成本。另一方面,铁路将利用TOD(以公共交通为导向的开发模式)、SOD(以社会服务设施建设为导 向的开发模式)等模型以及多纬互助系统,更好地实现经济利益和社会利益的平衡。

(根据论坛发言整理,未经本人审核)

翟婉明

中国科学院院士翟婉明:

我国高铁大规模运营面临诸多挑战

高速铁路是一个耦合大系统,由轨道线路、高速列车、受电弓、接触网等构成,又置于地表稠密大气中,系统的所有特性都与运行速度高度相关。高铁速度并非越快 越好,需要综合考量行车安全性、乘车舒适度、运营经济性和环境可持续性等诸多因素。高速列车要实现目标速度的安全运行,必须全面落实勘测设计、基础工程、 装备制造、通信信号、系统集成和运营管理等六大系统的技术标准。

目前,全球运营的高速铁路有近2.5万公里,分布在中、日、法、德、意等近20个国家和地区。截至去年年底,我国已开通运营的高速铁路达1.9万公里,超 过其他国家的总和。我国高铁不仅在运营里程上居世界首位,350公里的设计时速也是全球最高。不过,现阶段国际上只有针对时速300公里的标准,对超过 300公里时速的高铁还没有可供借鉴的标准。标准的制定只有去不断探索和实践。

我国高铁线桥隧勘探设计的标准已相继出台,但完善的运营维护标准尚未形成,目前主要是一些规则、规章和暂行规定。当前的一项迫切任务是研究、建立和完善中国高速铁路运营维护标准体系,这对高速铁路这一庞大工程系统的长期稳定健康运营具有重要意义。

但制定标准跟法规一样,必须科学严密。一方面要有充分的理论依据,开展相应的基础研究;另一方面要经过实践一步步检验,不能操之过急,否则不合理的标准出台将后患无穷。

与日、德、法等高铁发源国相比,我国的高铁运营时间很短,实践经验还很缺乏,基础研究也很薄弱。因此,要进一步针对中国高铁的特点,从基础源头、关键技术和运营实践3个方面入手,找到最适合我国国情的运营维护模式。

目前,我国高铁已由大规模“设计建造”阶段转入长期“运营维护”阶段。当下需要重点关注的一个核心问题是高速动车组与承载基础结构系统动态性能演变及疲劳 可靠性之间的关系,比如轮轨磨耗的发展演化及其对高速动车组运行平稳性的影响,其中包括钢轨波浪形磨耗这一世界性难题。又如,环境与高速列车动荷载耦合作 用下高速铁路基础结构部件损伤与性能劣化及其控制问题。

最后需要强调的是,高速铁路的实时动态监测与安全预警技术也是我们面临的一大挑战。地震、强风、雷电、泥石流等各种自然灾害都会对高速列车运营带来严重的 威胁,需要依靠现代的科学技术避免或最大限度减少重大事故的发生及影响。此外,我国高铁如此大的规模,是两万公里乃至将来三万公里长度的高铁,必然会面临 着安全管理的问题,灾害和动态监测预警的技术挑战是我们应该进一步提到重要层面来认识的问题,我国亟待建立和完善针对不同地域和复杂条件下的高铁动态监测 与安全监测体系。

近年来,我国高速铁路取得了令世界瞩目的成就,大规模快速发展带来了一系列新问题与新挑战,也为科研工作者提供了更广阔的舞台和空间。应牢牢抓住机遇,一 方面潜心基础研究,攻克高速铁路前沿科技问题;另外一方面迎接技术挑战,破解重大工程实际难题,为我国乃至世界高速铁路事业作出积极贡献。

(根据论坛发言整理,未经本人审核)

刘友梅

中国工程院院士刘友梅:

轨道交通装备制造业呼唤高端人才培养

我们国家装备制造业应当在产业规模、产业结构和质量效益以及发展潜力这几个方面得到优化和强化,从而发展装备制造业。

我们说,技术创新是源头,而技术创新的资源表现在人才、资金和技术,人才资源是第一资源。但是,人才怎么来?创新型人才应该具备什么素质?

首先,创新型人才要有追求真理和敢于创新的志向和勇气。这是精神层面的素质,可以说创新勇气是科技道德的最高准则。

强劲的创新能力。如扎实的现代科学理论基础和专业知识,良好的分析能力和实践技能,坚强的心理承受能力和执着的工作作风以及强烈的团队协作精神和健康的体 质。人才的养成不光靠一个家庭、学校,还包括社会各方面的努力,包括我们在座的同学、老师,都要朝着这个方面去培养自己的科学道德准则。

目前我们还没有建立和健全人才考核和评价体系,创新型人才需要在品德、学识、技能、业绩等多个方面的综合性培育。而当前很多企业对什么是创新型人才,企业 创新型人才的标准,技术创新人才在企业中的地位、如何选用、培养等没有明确的要求,其规则、程序及评估方法都比较陈旧。现实又往往和官位等同起来,出现大 量技术创新人才与董事长、总经理和总工程师画等号的现象,不利于人才资源的开发和利用。因此,建立健全人才考察和评价体系应是企业人力资源部门的常规业 务,是吸引人才、激励本企业人才的重要措施。

第二是现行的大专教育没有将培育创新型人才作为教学重点。创新型人才的形成需要家庭、学校、社会等系列的培育,尤其是高等院校的培育,高等教育是培养学生创新观念的关键时期,因此在这一时期要注重培养学生的实验动手能力、社会实践能力、科学思维能力,激发学生的创造性。

关于培养创新型人才,我有如下四点建议:

第一,自主创新,人才为本,要牢固树立人才资源是第一资源的观念,要打破“官本位”“金本位”的观念,制定创新型人才的评价标准,确定创新技术人才的学术与工作地位。建立创新项目责任制,明确成果的归属与奖罚。

第二,希望能够增强人才总量,因为目前我们创新高端人才的总量是不够的,我们除了要自己培养和引进人才以外,更多的是要有更好的技术团队,这是不可忽视的。所以作为企业家来讲,创新人才离不开了解企业的土生土长的专家,离不开对企业作出贡献的一些专家。

第三,我建议要强化创新人才的培养,除了将学校作为培养的源头以外,还要创造一些条件,鼓励他们有更多的学习机会,因为在承担项目和创新的过程当中本身也 是培养的过程,同时还要提高老师的创新水平,作为学校来讲,如果老师自身没有创新素质,怎么教学生?所以我希望西南交通大学,尤其是现在的年轻老师能够通 过这次校庆在这方面得到加强。

第四,重视管理创新,使企业真正成为百年创新的企业。

(根据论坛发言整理,未经本人审核)

沈志云

中国科学院院士、中国工程院院士沈志云:

高速度是轨道交通的灵魂

关于轨道交通未来的发展,我认为,高速度是高铁的灵魂,最高运营速度是高铁技术的总指标。

与其他国家如日本、法国、德国等相比,我国高铁虽然起步较晚,但发展最快。起步时,日本高铁时速210公里,法国高铁时速280公里,德国高铁时速250 多公里。几十年后的今天,最高运营时速,法国最高,为320公里,日本、德国为300公里。而我国起步虽仅200公里,很快就提升到350公里,最高曾达 到时速380公里,以最高时速运营过3年左右,这是世界高铁史上罕见的业绩。2011年“7·23”甬温铁路动车组追尾事故事件之后,高铁运营速度降至时 速300公里左右。这一事故从本质上来说主要是管理的问题,退一步加以全面整顿,完全是必要的。但从可以达到全球最高商业运营速度这个高铁技术总指标来 说,中国高铁技术世界第一是不容置疑的。 “7·23”事件之后,经过五年左右的整顿,中国高铁迅速恢复活力,成功地研制了中国标准动车组,“十三五”规划中,列入研发下一代高速列车的项目,向 400公里以上时速进军。退一步带来了进两步,受到全国人民的肯定。

再从环保角度出发,发展高铁并继续提速也是必要的。在公路、航空、铁路三种运输方式的年运量和能源消耗的比较中,高铁比公路、航空运输的耗煤量、排放量小 得多,高铁是更加环保的,也就是说,绿色环保的高铁是21世纪世界交通发展的方向。然而,高铁分流航空运量的能力决定于速度,所以提速是必要的。经研究, 高铁时速为200公里时,可以分流500公里以内运距的航空运输;高铁时速为300公里时,可以分流800公里以内运距的航空运输;高铁时速为350公里 时,可以分流1000公里以内运距的航空运输;高铁时速为400公里时,就可以分流2000公里以内运距的航空运输……由此可见,高铁提速的发展空间十分 广阔,就实际应用和环保价值而言,也大有可为。

在轨道交通内部,轮轨与磁浮之间的争论方面,我认为,磁浮可以作为轮轨的有效补充,但还是应当以高铁为主体。磁浮列车少振动、低噪声的特点,只有在低速下 才能凸显,故当前我国发展磁悬浮列车技术,应以中低速为主。但是,在超高速区域,如时速在500公里以上,磁浮技术可以弥补轮轨粘着不足的缺陷。所以我国 还应当发展超高速磁浮列车技术。在这方面我认为应当采用高温超导技术。德国的常导技术和日本的低温超导技术有不稳定和不可静态悬浮等缺陷,不是发展方向。

目前,关于我国轨道交通的发展有若干不同观点,有观点认为高铁时速300公里就是经济速度。在我看来,经济速度并不存在笼统的“一刀切”的标准。所谓经济 速度,应当是针对指定的具体线路,进行经济可行性研究时,综合考虑多种因素而得出的目标速度,该多少就定多少。不考虑具体线路,笼统地说高铁的经济速度是 一个如何确定的所谓“够用”的数值,是无的放矢,是不科学的。由此,我们不应当让这种观点限制技术研究对更高速度的追求。

超高速是21世纪地面高速交通的需求,石油短缺将使民航成为一般人难以享用的奢侈品,环保要求电气化的轨道交通,随着社会经济的发展,人们渴望超高速。而 要改变这一切,真空(或低压)管道是地面交通达到超高速的唯一途径。否则,地面交通将无法超越每小时500公里的警戒线。这是在30至50年后不可回避的 选择。真空管道的研究是未来的重要方向。最近美国爱伦马斯克看中了真空管道的超级列车,如果不用我们的高温超导磁悬浮技术,是难以实现1000公里以上超 高速的。

中国工程院院士王梦恕:

重大工程建设应为后代留下遗产

重大工程建设就是要给子孙后代留下遗产,不要留下遗憾和灾难。我认为重大工程建设应秉持十大理念与方法。

第一个理念就是现在重大工程必须要搞百年工程,要像我们中国的长城、都江堰一样成为遗产工程,不要留下遗憾和灾难。重大工程建设不能单纯追求奇、大、高。经不起地震、外界环境影响的工程是短命的工程、是灾难。我们搞研究要为老百姓考虑,而不是考虑自己。

第二个理念是工程规划设计要重视强度、刚度、稳定性三个指标。这三个指标是任何情况下都要考核的三个指标。像武汉长江公铁两用第一桥刚度、强度、稳定性非常好,公路路面寿命达到15年以上,是典型的遗产工程。

第三个理念是特大工程、困难工程、地下工程必须具备百年以上的寿命,部件寿命与整体寿命要相匹配。现在国家希望多用钢铁,工程实际证明钢桥寿命更易于实现长寿命。

第四个理念是工程建设必须以八字方针为基础,就是“安全、可靠、适用、经济”,这八字方针的次序不可改变。低于合理造价的中标是错误的,不是实事求是的。

第五个理念是工程建设中要杜绝不合理工期、不合理造价、不合理方案、不合理合同“四大癌症”,将来问责的时候首先要查这个。

第六个理念是工程建设须进行全过程安全、质量监管,应加强风险防范分析和措施。包括:第一,规划方案规模阶段;第二,水文、地址、地形、地貌勘测阶段;第三,初步设计方案优化阶段;第四,施工工艺、辅助工法优化阶段;第五,运营安全管理阶段。

第七个理念是建设工程中将复杂问题简单化是创新的主要思路,学会找准问题。找准问题比解决问题更重要,不要把不是问题的说成是问题,不要把简单问题复杂化。

第八个理念是交叉学科互相渗透、补充的创新思路。如软土地层以桥代路可彻底解决沉降难题。通过支座调整可控制沉降,实现百年寿命,减少维修成本,确保工程安全。京沪高铁便是按此理念进行建设。同样地基冻融问题,也要多学科交叉进行渗透。

第九个理念是铁路选线应重视特长隧道方案的运用。可以说没有特长隧道技术就没有高铁。比如关角隧道,32公里取代了过去4公里的长的高位短隧道,减少了 38公里线路和6个车站,线路标准提高到300公里每小时,运输时间在该段减少了2个小时。现在建设中的成都到兰州铁路、成都到西安铁路都采用了这样的理 念。

第十个理念是不能机械套用设计施工规范,他们是工程建设的基础,但应结合实际工程的具体情况创新性地使用。

(根据论坛发言整理,未经本人审核)

除了院士,此外国际大咖们分享的观点如下:

巴西超导磁浮专家Richard Stephan教授以《超导磁浮项目》为题作了报告。他重点介绍了巴西超导磁悬浮开展的基本情况、发展历程,以及未来的发展方向等,他认为,磁悬浮技术能够为各行各业都提供很好的技术支持,希望吸引更多的学生加入到磁悬浮技术的课程和研究中。最后,Richard Stephan教授说,磁悬浮工程从经济、生态等方面来看都是一项可持续的工程;磁悬浮列车不仅仅是一种普通的列车,它是有翅膀的,它能够帮助人类飞向未来。他希望西南交通大学和他所在的巴西里约热内卢联邦大学在未来开展很好的合作。

2010年度诺贝尔奖化学奖获得者、日本北海道大学工程院部Akira Suzuki教授作了《一项实用科学示例:由有机硼偶联反应事先有机合成》学术报告。他详细介绍了自己在相关领域的研究过程和成果,以及该研究成果在医疗领域、工业领域的广泛应用等。

英国机械工程师协会会刊《铁路与快速运输》主编Simon Iwnicki教授报告的题目是《论轮轨关系》。他首先介绍了轮轨关系的基本概念和理论,并在此基础上给大家介绍了一些方法论。Simon Iwnicki教授说,我们在技术层面会有更高的需求,尤其是轮和轨之间、轮轨材料等,希望相关领域科技不断发展,能够更好地解决相关问题,提升运行的可靠性和安全性。

台湾系统工程及管理专家徐言教授以《台湾轨道交通工程及营运面面观》为题介绍了台湾的轨道交通。他从系统工程与营运管理的角度,详细介绍了台湾三大轨道系统:铁路、捷运、高铁的发展历程、发展现状和未来的发展规划。他表示,希望得到西南交通大学轨道交通专家的指导,希望与会院士专家能够更了解台湾的轨道交通建设,从而建立未来双方合作,从事更大的交通工程营运,共享成果。

南非工程院院长Robert Pullen院士介绍了《南非的高速铁路现状及35年交通发展战略》。他介绍了随着南非政治经济的发展而逐步发展壮大的南非铁路的现状,同时分析了南非铁路发展存在的问题,介绍了南非交通发展的“2050计划”,即2050年之前实现国家运输总计划。Robert Pullen院士还介绍了南非人才的培养计划,特别是和中国进行的“中非中国5+5大学的合作协议”“中非合作论坛”“南非中国交通合作中心”(SACTCC)等,不仅是交通运输领域,在管理、农业、矿业、制造业等方面,中非都有很多的合作,他希望双方可以进行更好的合作和更好的实践。

德国舍弗勒集团工业事业部首席执行官Stefan Spindler博士以《高效驱动,驰骋未来》为题介绍了舍弗勒集团的情况。舍弗勒集团是全球范围内提供滚动轴承和滑动轴承解决方案、直线和直接驱动技术的领导企业,也是汽车行业发动机、变速箱和底盘应用领域高精密产品与系统的知名供应商。Stefan Spindler博士重点介绍了舍弗勒集团的铁路轴承状态监测系统、转向架的监测服务等铁路相关领域产品和服务,并表示希望和西南交通大学建立长期的合作。

同期——

四川省省长尹力会见参加轨道交通前沿科技论坛的两院院士

5月15日下午,四川省委副书记、省长尹力会见了前来参加西南交通大学轨道交通前沿科技论坛的19位中国科学院院士、中国工程院院士。尹力代表省委、省政府热烈欢迎两院院士来到四川成都,感谢各位院士对四川省和西南交通大学的关注、关爱与支持。他充分肯定了西南交通大学在四川当地经济社会发展中做出的突出贡献,特别是轨道交通领域发挥了重要的领头羊作用。

资料来源: 科技日报、西南交通大学、轨道世界

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