为什么是西南交大？破七年空缺，夺四川科技最高奖！

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文章来源：川观新闻 记者 宁宁 摄影 卢春阳

时隔8年，四川科学技术进步奖特等奖为何颁给了这个项目？

8月28日，四川省科学技术奖励大会在成都举行。会上，“高速铁路线形最优动态性能设计原理、调控技术及工程应用”项目成果荣获四川省科学技术进步奖特等奖。这是本次大会颁发的唯一特等奖，也是时隔8年，再次颁发的首个科技进步特等奖。

该项目主要完成单位包括西南交通大学、中铁第四勘察设计院集团有限公司、中国铁路设计集团有限公司、中铁二院工程集团有限责任公司，主要完成人为以中国科学院院士、西南交大首席教授翟婉明为首的14人。

这一项目成果有何创新点，为何特等奖颁给了它？记者采访了西南交通大学项目团队。

高铁线形设计是保障高速行车安全平稳的核心与难点所在

该项目是关于高铁线形动态性能的。所谓高铁线形，即高铁线路的空间形位、走向，是决定高速行车安全性和乘坐舒适性的根本要素。

西南交通大学项目团队

简单来说，列车跑得快不快，除了与车本身的性能有关，还与线路息息相关。“线形是决定高铁列车运行速度上限的关键因素”。项目团队成员、西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室副主任朱胜阳说，目前在实际运营中，高铁列车能跑出时速300公里到350公里，未来速度能否继续提高，线形设计是关键、前提，也是难点所在。

比如，高速铁路在建造运营之前无法做行车实验，如果线形设计不合理、车线动力性能不匹配，将导致突出的列车与线路动态相互作用问题，给未来高速行车带来重大安全隐患。

“我国高铁在设计之初没有设计标准可依，面向行车安全平稳性的高铁线形设计方法更是一片空白。”朱胜阳说。

此外，我国高铁横跨东西南北，运营环境复杂多变，基础结构沉降、上拱等复杂大变形问题频发，给在役高铁线形精准调控带来了严峻挑战。

二十年磨一剑，实现关键技术突破、产生多项创新成果

迎难而上，从2000年初起，在翟婉明院士的带领下，团队二十年磨一剑，开展产学研用联合攻关，目的是要让高铁跑得既快又安全舒适。

团队介绍，该研究主要通过“理论创新—平台研发—技术突破—工程应用”的技术路线，系统开展了高速铁路线形最优动态性能设计原理、调控技术及工程应用研究，形成了完整的技术体系。

首要创新成果是在国内外首次提出了列车与线路动态性能最佳匹配设计原理。

“这是研究的理论基础，团队在翟婉明院士的带领下，基于车辆—轨道耦合动力学理论，将高速列车与轨道作为一个整体大系统，综合考察相互之间的作用与影响、匹配关系。”朱胜阳说，实现了不同线路条件下车线系统动力性能一体化预测评估与最优匹配设计。可以说，这为现代高速列车与线路高品质设计开辟了全新路径。

其次，团队构建了高速铁路线形最优动态性能设计方法。具体来说，团队基于上述理论基础，研发了集“仿真—预测—评估—优化”于一体的高铁线形动态优化设计与安全评估系统。

西南交通大学项目团队

一般来说，传统设计方法主要是从运动学角度考察高速列车的牵引通过能力，不能从动力学角度准确评估高速行车安全性、舒适性。“通过这一系统，调整曲线、坡度等关键参数，可以模拟列车通过不同线路的动态性能，从而实现满足高安全性、高平稳性行车要求的最优线形设计。”朱胜阳解释。

比如，我们经常在视频中看到的画面——在高速运行的列车上立硬币。“要让硬币不倒，这与高铁线形设计密切相关，需要车轨系统匹配才能做到。”朱胜阳说，新的设计方法将行车安全性、乘车舒适性等前置目标进行正向设计，不仅是国际首创，还破解了中国高铁建设之初无设计标准可依的选线设计难题，支撑了高铁平纵断面线形设计从运动学到动力学的技术变革。

还有一大创新之处在于，高铁线路几何状态劣化后的线形调控。“在高速列车动荷载的长期作用下，轨道会发生不均匀沉降，线路几何状态可能会出现严重恶化，从而导致列车限速。”团队成员说，这不仅影响运行时间、效率，还会危及行车安全性。

如何将速度恢复到设计速度？关键是要将恶化后的线形调整到合适的线形。

针对这一难题，团队系统创建了高铁线形均衡调控与修复技术体系，由此确定出兼顾高速行车性能和工程调整量的最佳调控线形，克服了高铁线路劣化后限速带来的影响，提高了运输效益，保障了高速列车高品质运营。

经过本领域多名院士在内的评价专家组评定，一致认为项目技术成果“整体技术达到国际领先水平”，取得了重大社会经济效益。

成果应用到“0到1”标志性高铁工程，正在不断突破“禁区”

迄今为止，项目技术成果已全面应用于我国各种类型的高速铁路工程，特别是首条建造标准最高的（京沪）高铁、首条大跨度桥上铺设无砟轨道的（昌赣）高铁、首条从中国走向世界的（雅万）高铁等 “从0到1”的标志性工程。

谈及多个“首创”“首条”“首次”，团队十分感慨。2009年，朱胜阳加入团队，让他印象深刻的是成果应用在京沪高铁上。

“当时缺乏相关标准，受京沪高铁公司委托，我们应用项目技术对1000多公里线路原设计方案进行车线系统动力性能仿真评估，发现多处不满足列车运行安全、舒适性的区段，并提出改进设计方案，被实际工程采纳。”朱胜阳说，这不仅满足了高速行车要求，还节省了线路变更设计导致的巨额工程投资。

列车高速通过桥梁，看似简单却不简单，尤其是通过大跨度桥梁。让团队成员记忆犹新的，还有在首条大跨度桥上铺设无砟轨道的昌赣高铁：“当时史无前例，是一件突破既有标准的事情。”

此前，大跨度高铁桥梁铺的都是有砟轨道，列车过桥通常需要限速。针对该问题，团队研发了无砟轨道与大跨度桥梁空间大变形协调匹配与线形调控技术。

西南交通大学项目团队

2019年，昌赣高铁设计方找到团队，经过团队系统模拟计算和试验分析，提出了大跨度桥上铺设无砟轨道长波不平顺分级控制标准。这项新标准突破了我国高铁大跨度桥梁铺设无砟轨道的工程“禁区”，现已被纳入高铁设计规范，得到了广泛应用。“从此，大家坐高铁过桥可以不再限速了。”团队成员十分感慨。

目前，我国高铁最快运营时速为350公里，国际上其他国家也在持续推进、迎头赶上。“中国高铁要持续引领世界发展，不断突破‘禁区’，探索更高速度的可能。”翟婉明院士说。

这种可能或将变成现实。当下，项目团队全力攻克成渝中线高铁技术难关。按计划，这条中国首条预留时速400公里条件的高铁将于2027年开通运营。

“时速从现有的350公里提高到400公里绝非易事，没有标准、无法验证，不是一蹴而就的。”当下，团队在翟婉明院士的带领下一步一个脚印，稳扎稳打，持续攻关。

翟婉明院士希望，未来能把成果应用到更多高铁线路上，比如在更高的运营速度、更复杂的运营条件中发挥作用，再接再厉，让我国的高铁跑得更快、更安全、更舒适。

视频、图片素材由西南交通大学提供

素材来源：综合自川观新闻、四川科技等

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