田红旗教授 田红旗院士——中南大学教授

中国工程院于12月7日公布2015年院士增选结果,中南大学田红旗教授增选为机械与运载工程学部院士。

田红旗,任中南大学教授,轨道交通安全实验室主任。构建我国铁路空气动力学基础与工程技术体系,建立列车气动外形结构研制、列车/隧道耦合气动结构优化等方法,在空气动力学方面保障我国既有铁路250km/h、高速客运专线350km/h安全运营;开发列车碰撞安全保护技术,我国出口和国产城轨吸能客运列车均采用该技术;建立恶劣风环境下铁路行车安全保障系统,青藏、兰新等铁路运用至今未发生大风导致行车事故。

获国家科技进步奖3项、省部科技进步奖5项。带领团队建成国家一级重点学科、教育部长江学者创新团队。

田红旗教授是我国铁路空气动力学和列车撞击动力学专家。在解决我国高速铁路空气动力问题、列车碰撞安全保护技术、恶劣风环境行车安全等方面取得系列原创性和工程应用成果。获得国家技术发明二等奖1项,排名第一;获国家科技进步二等奖2项,均排名第1;国家科技进步特等奖1项,排名第47;以排名第1获省部科技进步一等奖4项、二等奖2项,国家发明专利10项;出版学术专著、编著各1部;EI、SCI收录论文42篇。

1、主持研建世界上唯一的"青藏铁路极端恶劣风环境下行车安全保障系统"

青藏铁路沿线风环境非常复杂,风力风向瞬变的极端恶劣天气频繁发生,年均大风150天左右,严重威胁铁路运输安全,成为这条雪域"天路"安全运营亟待解决的重大难题。并且国际上没有可以直接借鉴的技术。面对历史带来的机遇和挑战,从2002年起,田红旗教授历经3年沿线勘察,足迹遍布整个青藏高原,在获得大量实地数据和预研的基础上,提出研建自动化大风行车安全指挥系统,立即得到立项批准。

抱着崇高的责任感和荣誉感,田红旗教授首先从研究风/车/路/地貌耦合空气动力特性入手,发现系列规律,提出此前国内外未见发表的分析理论,建立特殊风环境下避免列车倾覆的安全速度限值模型,为保质按时完成任务奠定了理论基础。

在研建大风监测预警与行车指挥系统中攻克了一道有一道技术难关,使捷报频频传出:位于风火山的无线智能测风站安装调试成功;辖域960km风区的无人值守测风站数据采集传输正常;世界唯一的"高原铁路大风监测预警与行车指挥系统"投入不间断运行。

自2006年通车至今,青藏铁路大风环境下所有列车什么时候什么地点需要停轮、限速或维持常速均由该系统自动指挥调度。经过3年不间断运营,该系统稳定可靠,已指挥列车停轮28次、限速385次,并且没有发生大风导致的行车事故。

建立了青藏铁路恶劣风环境下行车安全保障系统,形成理论-技术-工程-应用集成系统。实现了铁路运输应对恶劣风灾害能力的重大技术突破。作为示范,该成果正在推广应用于兰州-新疆铁路、福州-厦门铁路、石家庄-太原铁路,以及京沪、武广等高速客运专线等。该成果是国家科技进步特等奖"青藏铁路工程"的核心技术之一,田红旗教授是该成果唯一获此奖人员。

2、建立铁路空气动力学研究体系,解决我国西部铁路提速和发展高速空气动力瓶颈问题

空气动力问题是铁路提速和发展高速的瓶颈。空气阻力过大、空气动力导致行车事故均严重制约列车速度提高,像高速列车空气阻力约占总阻力70%;列车高速交会、高速过隧道瞬态冲击压力及气压爆波冲坏车体和隧道结构,击坏人体耳膜等。

列车是在地面上运行的长大物体,有一系列诸如列车交会、通过隧道、连续地面效应等与航空航天飞行器不同的空气动力问题。因此,从90年我国发展高速铁路以来,在国外核心技术保密的情况下,田红旗教授针对亟待解决的铁路空气动力问题开展系统研究。

构建我国列车空气动力学基础研究、技术研发、工程应用体系,使我国在该领域的研究步入国际前列。从"零"做起,历时3年于1998年主持建成与航空航天风洞试验互补、国内唯一的"动模型试验系统",居国际领先水平,成为研究轨道交通特有的列车交会、列车/隧道耦合空气动力效应不可替代的模型试验装置;通过试验发现和理论建模,提出系列经过试验验证的分析理论,具有很高的学术水平和工程应用价值;主持开发填补国内空白的120km/h~500km/h各速度等级的列车空气动力学现场在线实车综合试验技术,建立我国列车空气动力学行车安全评估方法,成为铁道部唯一承担铁路空气动力学行车安全评估的单位;创建列车气动外形结构研制、列车/隧道耦合气动结构优化、铁路气动运输模式确定等方法,为我国西部既有铁路规模开行250km/h、郑州-西安等高速客运专线运营350km/h,在列车、隧道、运输空气动力学方面提供了安全保障。

独立撰写出版的《列车空气动力学》是国内轨道交通领域在空气动力学方面的第一部学术著作。主持完成200km/h~350km/h的和谐号CRH2型动车组气动性能优化,完成全部已投入运营的共33种国产流线型列车外形与结构设计;主持完成200km/h~350km/h速度的成都-重庆、石家庄-太原、郑州-西安等西部铁路客运专线的列车/隧道耦合空气动力效应研究;主持完成包括新疆等西部铁路在内的我国既有铁路6次提速的全部空气动力行车安全评估。

解决了我国高速铁路建设的新车研制、隧道研建、气动运输模式确定等空气动力学方面的重大技术难题,为我国铁路空气动力学理论研究与工程应用做出开创性贡献。以排名第一获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项、省部一等奖3项。

田红旗教授是长江学者特聘教授,爱国敬业,勤奋求实,学风正派。培养博士后3名,博士22名,硕士43名。带领团队建成国家一级重点学科,人选教育部长江学者创新团队,获首届全国专业技术人才先进集体,被全国铁路总工会授予"火车头奖杯"(是高校唯一获得该项集体荣誉的单位)。