為了一列列高速列車安全馳騁在祖國(guó)大地，在田紅旗院士的帶領(lǐng)下，中南大學(xué)軌道交通空氣動(dòng)力與碰撞安全技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)立下了汗馬功勞。
這是一支歷經(jīng)20多年發(fā)展的團(tuán)隊(duì)，目標(biāo)始終如一。為對(duì)接國(guó)家發(fā)展高速鐵路重大需求，解決空氣動(dòng)力制約高鐵發(fā)展、大風(fēng)危及行車安全、列車碰撞安全等難題，1994年成立高速列車研究中心團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先開展研究，成為我國(guó)該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)源地和研究基地。
至今，團(tuán)隊(duì)研究成果已全部應(yīng)用于全國(guó)各鐵路設(shè)計(jì)院所、所有高速列車制造廠、全部鐵路運(yùn)營(yíng)公司，為我國(guó)既有鐵路6次大提速、高速、青藏、城軌等重大鐵路工程建設(shè)和發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
慧眼識(shí)別空氣動(dòng)力變化，提前應(yīng)對(duì)降耗保平安
發(fā)展高速軌道交通，空氣動(dòng)力學(xué)是繞不開的基礎(chǔ)學(xué)科。高速列車在行駛時(shí)，空氣阻力占總阻力的85%以上。減少阻力才能降低能耗，而且軌道交通特有的高速交會(huì)、高速穿越隧道、列車風(fēng)等誘發(fā)的空氣動(dòng)力效應(yīng)嚴(yán)重危及行車安全。可以說，高速列車行駛的每時(shí)每刻，列車及周圍看不見的空氣動(dòng)力都在變化中，需要設(shè)計(jì)者慧眼識(shí)變，提前應(yīng)對(duì)。
團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了高速列車氣動(dòng)外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法，從我國(guó)第一列已運(yùn)營(yíng)高速列車外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開始，至今完成了已投入運(yùn)營(yíng)的39種流線型列車外形設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及體系化評(píng)估。建成的國(guó)際領(lǐng)先的500km/h列車氣動(dòng)性能動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)，接納了我國(guó)所有高速列車動(dòng)模型試驗(yàn)。
除了氣動(dòng)阻力，隧道也是高速列車的一道坎。當(dāng)高速列車進(jìn)入隧道時(shí)，前方的空氣會(huì)受到擠壓，這種擠壓狀態(tài)能夠以聲速傳播到隧道出口，然后驟然膨脹釋放出強(qiáng)烈的氣壓爆波，產(chǎn)生瞬間的沖擊壓力，影響乘客舒適性。同時(shí)，這種氣壓爆波對(duì)隧道周圍的設(shè)施和建筑物等都會(huì)有影響，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的爆破聲。
通過研究實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)安全理論及技術(shù)，解決了不同外形列車、各型隧道瞬態(tài)沖擊壓力抑制技術(shù)難題，完成包括京滬、京廣在內(nèi)的各種典型高鐵隧道氣動(dòng)優(yōu)化，使氣壓爆波減小50%、瞬變壓力降低10%～35%，實(shí)現(xiàn)高速列車350km/h不減速穿越長(zhǎng)大隧道。
不期而至的大風(fēng)，還可能掀翻列車特別是高速列車。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建大風(fēng)環(huán)境下行車安全保障系統(tǒng)，解決了大風(fēng)環(huán)境下列車是否停輪、限速或正常運(yùn)行科學(xué)決策難題。
建成世界唯一的軌道車輛實(shí)車撞擊測(cè)力全研究鏈試驗(yàn)系統(tǒng)
列車碰撞常常帶來嚴(yán)重后果。由于碰撞是一個(gè)巨復(fù)雜強(qiáng)非線性過程，試驗(yàn)是開展耐撞性研究的必備手段。
團(tuán)隊(duì)發(fā)明了耐沖擊吸能安全列車設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及評(píng)估技術(shù)，研建國(guó)際唯一的實(shí)際運(yùn)營(yíng)軌道車輛撞擊測(cè)力全研究鏈試驗(yàn)系統(tǒng)，獲得CNAS認(rèn)可資質(zhì)和國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可。
據(jù)介紹，在這個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的支撐下，團(tuán)隊(duì)制訂了填補(bǔ)我國(guó)空白的列車耐撞性設(shè)計(jì)與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。到目前，完成了我國(guó)和出口城軌列車、“復(fù)興號(hào)”等高速列車吸能設(shè)計(jì)研究，支撐我國(guó)地鐵列車制造企業(yè)在有德、法、日等發(fā)達(dá)國(guó)家參與的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中成功中標(biāo)。
