中南大学轨道交通空气动力与碰撞安全技术创新团队：为中国高速列车发展护航

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来源：中国青年报 点击次数:29次 发布时间：2025年06月05日 作者：洪克非

如今，高铁已是不少旅客的出行首选。可少有人知，高速列车流线型外形及碰撞吸能结构的设计，离不开中南大学轨道交通空气动力与碰撞安全技术创新团队的努力。
我国首个准高速列车研制项目设立之初，长沙铁道学院（现中南大学）的几名青年教师敏锐察觉到空气动力学在高速列车发展中的关键作用，组建国内首个高速列车空气动力学研究团队，他们深入工程一线，提议生产厂家考虑高速列车空气动力效应带来的影响，并最终承接了我国首个列车空气动力学外形设计的重任。
没有计算机辅助，该团队成员手绘出中国首台准高速机车的三维轮廓。
“像航空航天都是把飞机等放到风洞里面试验，但列车是贴地运行的，还有列车交会、穿越隧道等情况，这些相对运动很难在风洞里模拟，必须建设铁路专用的列车空气动力学动模实验装备。”中南大学高速列车研究中心党支部书记鲁寨军介绍，“为了集中力量办大事，中心成立之初，当时还是青年教师的田红旗院士等创始人就确立了团队统筹管理模式，将科研结余经费投入平台和条件建设。”
1998年，团队自主建成国内首套高速列车动模试验系统。这台自主设计的装置能模拟高速列车运行时空气与车体的相互作用，为和谐号、复兴号等高速列车的问世提供了关键支撑。
$ `& _9 u6 P0 z4 t& X4 Y  P( D经过多年持续深耕，团队创建了我国铁路空气动力学理论、方法及技术体系，完成了各类型投入运营的高速列车气动外形优化设计及体系化评估，使CR400复兴号气动阻力相比既有车型降低10%以上，支撑高速列车350km/h不减速穿越长大隧道等。
; c1 `. ~0 D/ i我国幅员辽阔，铁路线路桥隧分布广泛、沿线地形地貌各异且环境复杂多变。比如在新疆等地，频发的大风成为影响铁路运输安全的重要隐患。攻克复杂极端环境下的列车行车安全保障难题，是团队的研究目标。为此，他们经常要在条件艰苦、环境恶劣的区域进行大量现场试验，确保列车运行安全万无一失。
4 Z: f& F, ?, M) w2008年，22岁的张雷刚来到团队，便立即投入合武线通车前的试验。他跟着老师在大别山隧道口做线路测试，时常要背着70斤重的装备在10多公里长的隧道中往返。有时要通宵准备试验，夜晚山间寒冷，他们砍下竹竿烧火，用麻袋围在身上御寒。
6 `; J* D, v. a! T! T4 A2 ?' S在兰新高铁开通前的试验中，戈壁滩上刮起15级大风，团队成员发现工棚出现了异常响动并可能垮塌。“大家首先想到的不是自己的安危，而是全力将珍贵的试验数据从工棚里抢出来。刚出来，工棚就在身后垮塌了。”如今的团队成员刘东润副教授说，自己当时还是一名研究生，“团队老师带着刚入学的一批研究生，坐了48个小时的火车抵达新疆乌鲁木齐动车所，当天就通宵试验，后来大家累得躺在木箱子上就睡着了”。
新疆铁路是我国乃至世界风灾最严重的铁路，最大瞬时风速达64米/秒，超过了气象部门定义的风力最高17级的范围，局部路段8级以上的大风天气年均在160天以上。团队成员刘宏康副教授深知其味。
2019年在新疆实车试验时，列车因风速过大出现剧烈的晃车现象，大家心中忐忑，但又觉得这是难得的机会，仍坚持完成本次试验，获得了极为宝贵的试验数据。事后回想起来，大家还心有余悸。
在团队“实干为先”的作风影响下，青年技术骨干跟随前辈丈量雪域高原、穿越茫茫戈壁，积累了大量宝贵数据，最终创建了大风环境下行车安全保障系统，解决了世界风灾最严重地区的高速、高原、高寒铁路行车难题。
2024年年底，时速400公里的新一代动车组样车发布，中国速度再次惊艳世界。速度飞升，安全的考量更是重中之重。列车发生碰撞时的安全性能，取决于碰撞安全保护技术，这也是团队在国内率先开展的另一个研究方向。
+ r5 B2 r+ {" e1 a" j9 e3 o0 W" I在该中心的碰撞实验室里，经常上演实际运营轨道车辆撞击世界上最大吨位测力刚性墙的场景。每次测试数据毫米级的变化，都将化作列车运行中千钧一发的安全保障；一件件被“撞毁”的吸能结构，勾勒出30多年来团队几代科研人员对“又快又安全”的执着追求。
& I, o% v# A2 T8 V“一旦发生碰撞，我们研发的车端吸能结构就会在极短时间内产生稳定、有序、可控溃缩变形，最大限度吸收碰撞能量。”鲁寨军说，团队自主研建的国际首套实际运营轨道车辆撞击/测力试验系统，发明的耐冲击吸能安全列车设计、试验及评估技术，填补了国内空白，整车吸能指标显著优于国外。
30余载风雨兼程、薪火相传，中南大学轨道交通空气动力与碰撞安全技术创新团队解决了空气动力制约高铁发展、列车碰撞安全保护以及大风行车安全综合防护三大世界性难题，创造了多个第一。今年，该团队获评2025年度中国青年五四奖章集体，用青春与汗水诠释了新时代青年的担当。
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（2025年06月02日 第01版）

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