“中國(guó)數(shù)據(jù)”保安全

唐雪++曹曉晨

剛過去的冬季一個(gè)飄著雪的上午，記者來到北京交通大學(xué)。

走到機(jī)械工程樓下，一個(gè)覆蓋著白雪卻又充滿歷史感的火車頭映入眼簾。

采訪時(shí)我們得知，這是由1990屆機(jī)車專業(yè)校友捐贈(zèng)的，

它產(chǎn)于上世紀(jì)五十年代，這顯露著北交大軌道交通的悠長(zhǎng)歷史。

北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院的車輛工程學(xué)科以軌道交通為研究支點(diǎn)，關(guān)注車輛壽命，全力研究結(jié)構(gòu)疲勞可靠性，一方面放眼國(guó)內(nèi)，循軌而行，只要是軌道上的車，尤其是客車，幾乎都要進(jìn)行疲勞可靠性評(píng)估；一方面接軌國(guó)際，承擔(dān)了我國(guó)大部分出口軌道車輛相關(guān)試驗(yàn)研究和疲勞可靠性評(píng)估。由此積累的龐大測(cè)試數(shù)據(jù)，形成了巨型數(shù)據(jù)庫，在軌道安全領(lǐng)域的研究達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，并得到了國(guó)際鐵路聯(lián)盟UIC的認(rèn)可。

可以說，北交大車輛工程專業(yè)是北交大發(fā)展一流學(xué)科、一流專業(yè)的一面旗幟。

火車頭的關(guān)鍵技術(shù)

來到八層，記者見到了車輛工程專業(yè)博士生導(dǎo)師劉志明教授和任尊松教授。

劉教授介紹說，車輛工程專業(yè)的研究方向眾多，如汽車整車及零部件的設(shè)計(jì)開發(fā)、車身及造型設(shè)計(jì)、車輛電子技術(shù)應(yīng)用、汽車制造工藝以及生產(chǎn)管理等。北交大車輛工程專業(yè)因原屬鐵道部的背景，從1958年開始培養(yǎng)鐵路機(jī)車車輛設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)用人才。

“軌道交通領(lǐng)域更新?lián)Q代的速度極快，我們絲毫不敢懈怠。自北交大開設(shè)車輛工程專業(yè)以來，屢次根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求調(diào)整專業(yè)定位。”劉教授告訴記者，北交大1958年開始招收本科生時(shí)，設(shè)置的是車輛、熱力機(jī)車專業(yè)，1961年細(xì)化為蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車、鐵道車輛、電力機(jī)車、鐵道供電專業(yè)。1977年按照內(nèi)燃機(jī)車、鐵道車輛、機(jī)車柴油機(jī)、機(jī)車電傳動(dòng)專業(yè)招生。2005年則按照鐵道機(jī)車車輛專業(yè)招生，2012年改名為“車輛工程專業(yè)”。

作為軌道交通研究的主力軍，北交大的研究不斷領(lǐng)先。不僅積累了大量列車測(cè)試數(shù)據(jù)，還建設(shè)了與行業(yè)前沿技術(shù)密切相關(guān)的動(dòng)車組系列課程群，出版了全國(guó)第一套本科動(dòng)車組系列教材，建立了全國(guó)為數(shù)不多的軌道車輛實(shí)驗(yàn)室，自主研制出了全國(guó)第一套動(dòng)車組專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立了教學(xué)科研企業(yè)一體化實(shí)踐平臺(tái)。

作為北京交通大學(xué)的“元老”級(jí)學(xué)科，車輛工程憑著“沖鋒陷陣，與時(shí)俱進(jìn)”的火車頭精神，始終堅(jiān)定地追蹤著軌道交通的前沿理論，時(shí)刻更新著軌道車輛工程領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。隨著我國(guó)列車速度的不斷提升，車輛工程專業(yè)選擇了科研難度頗大、但又是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)、潛力大的軌道車輛結(jié)構(gòu)疲勞可靠性作為學(xué)科的主要研究方向。所謂車輛疲勞可靠性，就是通過對(duì)車輛各種零部件安全性的研究，幫助列車延長(zhǎng)壽命。

“車輛工程專業(yè)潛力巨大，已成為學(xué)校建設(shè)雙一流的重點(diǎn)支持項(xiàng)目?！比谓淌谡f。

“中國(guó)數(shù)據(jù)”支撐安全的“天”

對(duì)于軌道車輛來說，安全就是最大的“天”，北交大車輛工程專業(yè)的研究重點(diǎn)正是被稱為“結(jié)構(gòu)疲勞可靠性”的車輛安全。劉志明教授說起自己專業(yè)的優(yōu)勢(shì)時(shí)滔滔不絕：“當(dāng)傳統(tǒng)車輛設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)、關(guān)注點(diǎn)停留在速度時(shí)，我們已經(jīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方向研究上的優(yōu)勢(shì)，開始關(guān)注車輛的壽命和安全問題，重點(diǎn)研究結(jié)構(gòu)疲勞可靠性，針對(duì)車輛在不同線路、地域的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試；我們還逐漸將單一的研究方向系統(tǒng)化，開始觸及載荷譜研究計(jì)劃（指通過加載試驗(yàn)，研究列車各部位在受力時(shí)的各種情況，從而得到一系列研究數(shù)據(jù)）?！倍嗄甑难芯渴贡苯淮蠼Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究團(tuán)隊(duì)成績(jī)斐然，既能讓舊機(jī)車“起死回生”，又能在新領(lǐng)域“打怪升級(jí)”，走在了軌道交通的最前端。

2006年，洛陽進(jìn)口機(jī)車的牽引座（即提供牽引動(dòng)力的牽引拉桿的支座）大限將至，故障頻頻。因購(gòu)買新車價(jià)格昂貴，洛陽機(jī)務(wù)段的工作人員愁眉不展，找到廠家申請(qǐng)維修。廠家沒有自己的研究人員，遇到這樣復(fù)雜的問題束手無策，只好輾轉(zhuǎn)找到北京交通大學(xué)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究團(tuán)隊(duì)。劉志明教授一行人前往仔細(xì)考察后發(fā)現(xiàn)，這個(gè)牽引座的處境十分尷尬，如果按原樣修復(fù)，維持的時(shí)間很短暫；而若想運(yùn)用新技術(shù)替換，當(dāng)時(shí)又根本找不到可替換的新型機(jī)車部件。在這種情況下，劉教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過對(duì)該結(jié)構(gòu)在隴海線運(yùn)輸過程中的載荷譜進(jìn)行系統(tǒng)的線路測(cè)試、數(shù)據(jù)分析以及可靠性評(píng)估后，提出了牽引支座改進(jìn)方案，并最終改造了83臺(tái)機(jī)車，“在一般情況下，能改造10臺(tái)左右已經(jīng)算很多了?！?/p>

“我們被要求保證這個(gè)車在十年內(nèi)都能繼續(xù)使用，出現(xiàn)任何問題都要全權(quán)負(fù)責(zé)，說實(shí)話當(dāng)時(shí)我們的壓力是很大的?！钡昶跐M后的2016年，團(tuán)隊(duì)去考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，該型機(jī)車仍能正常使用，這也讓劉教授無比欣慰，“通過延壽技術(shù)的實(shí)施，我們給國(guó)家機(jī)車的更新?lián)Q代贏得了時(shí)間?！?/p>

除了能讓老舊的車輛“起死回生”，北交大車輛工程專業(yè)在高鐵新領(lǐng)域的突破也不落于人后。國(guó)內(nèi)某廠家曾經(jīng)從德國(guó)進(jìn)口了一種列車電機(jī)吊架（用于安裝電機(jī)的支架），北交大的教授們對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行研究、評(píng)估后，預(yù)測(cè)吊架的壽命只有5年。結(jié)果德國(guó)企業(yè)既沒有能力改造，又害怕索賠，拒不承認(rèn)此評(píng)估結(jié)果。5年之后，吊架果然出現(xiàn)裂紋。企業(yè)不得不再次委托北交大教授，尋覓改造之法。劉教授說：“我們基于列車以往在線路運(yùn)營(yíng)過程中大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，再結(jié)合本次測(cè)試得到的數(shù)據(jù)詳細(xì)地做分析，得到了這個(gè)結(jié)構(gòu)的載荷譜。然后，我們采用結(jié)構(gòu)疲勞理論、損傷一致性原則、可靠性理論以及多種數(shù)據(jù)處理和分析方法，大膽做出了一個(gè)新的結(jié)構(gòu)，由國(guó)內(nèi)廠家配合生產(chǎn)，最終替換了進(jìn)口吊架?！?/p>

北交大教授們不僅要解決高鐵的問題，還要接手更復(fù)雜的城軌車項(xiàng)目：“如今各個(gè)城市的地鐵發(fā)展很快，但由于地鐵的規(guī)劃?rùn)?quán)限下放到了省市，而各省市建設(shè)水平又參差不齊，這要求我們必須完善各城市的地鐵跟蹤測(cè)試，積累數(shù)據(jù)，保障車輛的安全性運(yùn)行?！?/p>

但要想進(jìn)一步研究地鐵車輛的壽命問題，實(shí)在棘手?！氨绕鸶哞F，地鐵的啟動(dòng)和制動(dòng)頻繁，線路激擾頻帶也比較寬，所以車輛的結(jié)構(gòu)疲勞可靠性問題就更復(fù)雜。”北交大結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究團(tuán)隊(duì)6名教授經(jīng)過商討，最終提出了地鐵車輛“載荷譜研究”計(jì)劃，決心建立軌道車輛客車所有車系的載荷譜。“這個(gè)計(jì)劃要儲(chǔ)備大量的載荷譜數(shù)據(jù)，研究成型后就可以預(yù)測(cè)不同車型在線路上跑的時(shí)候會(huì)受到哪些載荷，以及載荷的大小和頻次。這樣就可以更有針對(duì)性地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向架的強(qiáng)度和關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度，讓它的壽命設(shè)計(jì)和評(píng)估更精確?！眲⒔淌诟嬖V我們。

除了“載荷譜”計(jì)劃，研究團(tuán)隊(duì)還承擔(dān)了眾多國(guó)家級(jí)研究項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性都不小，如適應(yīng)“一帶一路”沿線國(guó)家不同軌距的時(shí)速400公里變軌距轉(zhuǎn)向架高速列車；最高運(yùn)行時(shí)速500km以上的高速磁浮車輛；以高附加值貨物為運(yùn)輸對(duì)象的250km/h及以上高速貨運(yùn)動(dòng)車組；具有自行升降、旋轉(zhuǎn)或與站場(chǎng)地面配合轉(zhuǎn)動(dòng)的駝背運(yùn)輸車等等?！败壍儡囕v未來的一系列發(fā)展可謂日新月異，我們也將順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，繼續(xù)完善數(shù)據(jù)庫，不斷攻克難關(guān)，創(chuàng)新技術(shù)?！?/p>

為積累車輛在各種環(huán)境下的運(yùn)行數(shù)據(jù)，北交大教授和學(xué)生們的腳步遍布大江南北。任尊松教授說：“在評(píng)估車輛疲勞可靠性的工作中，我們要求師生必須親臨實(shí)地線路，全程跟蹤研究、測(cè)試，以更客觀地積累總結(jié)數(shù)據(jù)成果，形成數(shù)據(jù)庫?！本瓦@樣，教授們帶著一批又一批學(xué)生們跋山涉水，晝夜不分地忙碌在京廣、京滬、京哈、膠濟(jì)、遂渝等全國(guó)各提速和客運(yùn)專線上，完成了數(shù)十萬公里200至350km/h等級(jí)高速動(dòng)車組的試驗(yàn)研究和疲勞可靠性評(píng)估。

除了在國(guó)內(nèi)通宵達(dá)旦地做實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)還要赴萬里之外的國(guó)家作評(píng)估。任教授說：“我國(guó)高鐵在國(guó)際上‘火力全開，輻射到了多個(gè)國(guó)家，在歐洲、美洲也占有一席之地。因?yàn)樗杏晌覈?guó)設(shè)計(jì)的、出口的車輛都要做評(píng)估，所以車賣到哪兒，我們教師和學(xué)生就要去哪兒?！?雖然國(guó)際上有不少高校也設(shè)置了車輛工程專業(yè)，理論研究不錯(cuò)，但由于種種客觀條件的限制，使得他們沒條件為車輛做評(píng)估。

任教授去英國(guó)高?？疾鞎r(shí)發(fā)現(xiàn)：“那兒有教授對(duì)動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度頗有造詣，但因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的規(guī)模容量小，人員零散，研究分工又太細(xì)，難成體系，不能像我們這樣去進(jìn)行大規(guī)模的、系統(tǒng)的測(cè)試。” 比起國(guó)外的尷尬局面，我國(guó)注重實(shí)際，兼顧設(shè)計(jì)和測(cè)試，高鐵技術(shù)發(fā)展成熟。

因先后在全國(guó)范圍內(nèi)、甚至在全球多個(gè)國(guó)家軌道車輛進(jìn)行了大范圍的系統(tǒng)研究，國(guó)際鐵路非官方組織UIC（國(guó)際鐵路聯(lián)盟）擬將在中國(guó)高鐵運(yùn)行過程中獲得的載荷數(shù)據(jù)納入標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此任教授難掩自豪之情：“聯(lián)盟如果有我們實(shí)車采集的數(shù)據(jù)，會(huì)使今后設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向架可靠性更高?！?/p>

卓越工程師循軌而上

對(duì)于人才培養(yǎng)，北交大車輛工程提出“面向世界，面向未來，面向工業(yè)界”的方案，培養(yǎng)的是“軌道車輛卓越工程師”。劉志明教授如數(shù)家珍：“學(xué)生首先要培養(yǎng)一種素質(zhì)——工程素質(zhì)；同時(shí)還要擁有兩大類知識(shí)——基礎(chǔ)知識(shí)與軌道車輛設(shè)計(jì)制造及運(yùn)用專門知識(shí)；更應(yīng)該具備三大能力——專業(yè)表達(dá)能力，工程實(shí)踐能力，國(guó)際視野和團(tuán)隊(duì)合作能力。” 也因此，北交大車輛工程的畢業(yè)生幾乎都是能承擔(dān)軌道交通車輛設(shè)計(jì)制造、技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等“一條龍服務(wù)”的工程技術(shù)人才，他們?cè)谌ψ永镉幸粋€(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)拿?hào)——“軌道車輛卓越工程師”。

車輛工程專業(yè)作為北交大的王牌專業(yè)，“引無數(shù)英雄競(jìng)折腰”。對(duì)此，任尊松教授頗感欣慰：“我們專業(yè)的研究生招生場(chǎng)面火爆，幾十個(gè)名額往往受到數(shù)百個(gè)學(xué)生的爭(zhēng)搶，很多高分的落榜學(xué)生心系北交大，堅(jiān)決不接受其他好學(xué)校、好專業(yè)的調(diào)劑，二戰(zhàn)、三戰(zhàn)再考，直到得償所愿才肯罷休?！?/p>

車輛工程專業(yè)采用“多對(duì)多”模式培養(yǎng)研究生。為保證質(zhì)量，北交大招收研究生的數(shù)量并不算多，也沒有采用通常“一名研究生對(duì)應(yīng)一名導(dǎo)師”的做法，而是讓所有老師都是學(xué)生的導(dǎo)師，所有學(xué)生都是導(dǎo)師的學(xué)生。任教授介紹道：“開學(xué)之初，我們會(huì)集中本專業(yè)的20余名老師（包括6位教授，7位副教授），向每年招收的20余名研究生和6名左右的博士生詳細(xì)介紹老師們的情況，比如每位老師的研究方向、特長(zhǎng)、優(yōu)勢(shì)、學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)、性格、聯(lián)系方式等。學(xué)生們可以隨時(shí)可以找任何老師交流學(xué)術(shù)問題。每位老師各顯神通，學(xué)生則師從百家?！?/p>

校企合作又給研究生的培養(yǎng)錦上添花。任教授說：“我們注重通過校企雙導(dǎo)師聯(lián)合的方式培養(yǎng)研究生，導(dǎo)師既有設(shè)計(jì)動(dòng)車的專家，也有國(guó)家交通領(lǐng)域的管理者，還有企業(yè)家。這些導(dǎo)師讓大家開闊視野，學(xué)生從他們身上可以更多地學(xué)習(xí)解決實(shí)際問題的能力?！?/p>

近年來，學(xué)院還頻放“大招”，讓學(xué)生與國(guó)際接軌。德國(guó)高校教授對(duì)高鐵原理的研究很有造詣，常來北交大開講座。而國(guó)外的廠家邀請(qǐng)北交大的教授進(jìn)行學(xué)術(shù)交流時(shí)，學(xué)生們也能跟著一起去訪問。北交大還開展了美國(guó)奧克蘭大學(xué)2+2聯(lián)合培養(yǎng)、美國(guó)紐約石溪大學(xué)3+1+2聯(lián)合培養(yǎng)、英國(guó)西英格蘭大學(xué)2+2聯(lián)合培養(yǎng)、德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)學(xué)生互派、法國(guó)INSA Lyon 3+2聯(lián)合培養(yǎng)、澳大利亞臥龍崗大學(xué) 2+2聯(lián)合培養(yǎng)等多個(gè)培養(yǎng)項(xiàng)目?！敖窈?，車輛工程專業(yè)還將進(jìn)一步和國(guó)外大學(xué)密切合作?！眲⒅久鹘淌谡f。

2016年，北京交通大學(xué)車輛工程專業(yè)還接受了《華盛頓協(xié)議》國(guó)際專家現(xiàn)場(chǎng)考察。最終，北交大作為中國(guó)僅有的兩所觀摩學(xué)校之一，順利通過了華盛頓協(xié)議的工程教育認(rèn)證，中國(guó)也成為國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會(huì)員。這意味著學(xué)歷在國(guó)際上獲得認(rèn)可的北交大車輛工程專業(yè)學(xué)生，畢業(yè)后赴海外就業(yè)也將成為可能。當(dāng)然，他們?cè)趪?guó)內(nèi)找一份理想的工作也并非難事。