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张福成、杨绍普:助力中国铁路提速的创新实践者

来源:河北新闻网 2019-12-16 10:27:43
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张福成、杨绍普:助力中国铁路提速的创新实践者

【人物名片】

张福成,华北理工大学校长,钢铁材料领域著名专家,取得多项重大技术突破,为我国高速重载铁路、大型港口等国家重大工程作出重要贡献,引领了我国钢铁行业及相关制造业的技术进步,并创造出巨大的经济社会效益。荣获2018年河北省科学技术突出贡献奖。

杨绍普,石家庄铁道大学党委书记,我国非线性动力学与控制领域的知名专家,致力于车辆动力学与机械系统故障诊断的研究,攻克了动力学与控制的若干关键理论与技术难题,为我国公路交通和轨道交通发展作出了重要贡献。荣获2018年河北省科学技术突出贡献奖。

2003年张福成在英国牛津大学访问。

铁路要提速,钢轨和辙叉的接缝是一大难题。前者是高碳钢,后者是高锰钢,想把它们无缝连接,难度就像“把木头焊在钢管上”。

1996年,四处碰壁的山海关桥梁厂(即今“中铁山桥集团有限公司”)到燕山大学求援,32岁的张福成接下了这个“烫手山芋”。

高碳钢焊接要求慢冷,否则会变脆易断;高锰钢焊接则要求快冷,不然韧性就会变差。张福成尝试了好几种焊接方法都没成功,调整工艺后,小件实验效果不错,但一到生产性实验环节问题又一个接一个冒出来。

最难的一关是落锤实验:在3米高处让1吨重的铁块做自由落地,焊缝被砸击3次不断就算成功。而他拿来的样品,1次就断成了两截。

张福成为华北理工大学青年教师讲中国梦。

另辟蹊径想办法,张福成试着用“软”视角去思考“硬”问题:“把高碳钢和高锰钢焊在一起,就像让两个脾气秉性完全不同的人做朋友,直接接触很难,但如果有个性格相对温和的中间人呢……”

顺着这个思路想下去,张福成设计发明了一种梯度过渡焊接材料,“碳含量很低,组织稳定,焊接性能良好,最适合帮‘朋友’牵线搭桥。”

“焊接时,先将新材料与高碳钢钢轨焊在一起,然后留足长度、截去多余部分,冷却后再与高锰钢辙叉相焊。”再做落锤实验时,张福成的产品顺利过关。

2005年,这项突破焊接领域世界难题的“难焊高锰钢辙叉与高碳钢钢轨焊接材料和异质焊接技术”在中铁山桥等企业大规模产业化,实现了我国全线无缝铁路的技术超越。紧接着,他又发明高锰钢辙叉Re+N炉外精炼技术、TMCP技术、冲击预硬化技术等,使辙叉使用寿命从1亿吨提高到4亿吨,改变了世界沿袭百年的铸造高锰钢辙叉制造技术。

杨绍普在指导研究生。

同样为了“火车跑得快”,1996年,34岁的杨绍普从铁道部接了一道“英雄帖”,承担起SS7提速机车悬挂系统振动控制的任务。

科研条件异常艰苦。“租一个振动试验台一小时收费3万元,我们经费有限,租不起。”杨绍普自己动手,在学校原有的液压实验台上设计改造了一个双偏心机械激振装置,让研究得以继续。

2000年,在大同机车厂为提速生产的SS7型电力机车振动问题研讨会上,很多专家认为机车存在高频振动问题,有安全隐患,建议废弃“已花费几个月做出的方案”。

但杨绍普坚持,“原来的方案可以继续。”那段时间,他带领团队对相关参数反复进行分析优化,成功化解安全隐患问题。后来,这些成果被应用于陇海线提速主力车型 SS7B、SS7C、SS7D上,为我国铁路提速工程作出了重要贡献。

进入新世纪,我国公路交通高速化、重型化、智能化战略需求日益迫切。怎样才能进一步提升道路质量?

2005年,杨绍普提出一个“大胆”设想——突破以往单独研究汽车动力学和路面动力学的传统思路,将汽车和道路一体化考虑研究其非线性动力学行为。

车辆道路相互作用实验现场。

“非线性运动看似捉摸不定,其实内含规律,我们要做的就是在千丝万缕的联系中抓住它。”杨绍普带领团队,一遍遍进行数据计算,最终建立了三维车辆-道路相互作用动力学模型,提出了车辆悬挂阻尼器非线性建模方法和高维刚柔相互作用系统振动分析方法,揭示了车路刚柔相互作用系统模态截断收敛的机理,获得了一批原创性成果。

回首往昔,张福成、杨绍普有着同样的心声:“科学研究,只有与社会发展相连,才能经受时代的磨砺和考验。能坚持、善思考,成功就在不远处。” (文/记者 张怀琛)

【读者网友评价】

把祖国需变成自己的奋斗目标,这才是我们该追的“星”!——网友“里卡多”

因为你们的辛勤付出,才有我们今天的便捷生活,才有因为科技迅速发展成为科技大国的自豪感,向你们致敬!——网友“钱懵懵”

责任编辑:史艳泽

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