长江学者特聘教授、博士研究生导师田红旗,1981于长沙铁道学院铁道车辆专业毕业留校任教,1999年获博士学位。现任中南大学副校长、“轨道交通安全”教育部重点实验室主任,重点学科“载运工具运用工程”带头人,全国铁路装备学科带头人,铁道部有突出贡献的中青年科技专家,享受国务院政府特殊津贴,长沙市第十二届人大代表,第十二届全国政协委员。
该同志长期从事教学科研工作,有较高学术造诣和科研能力。2000年以来,先后主持国家863、国家973、国家自然科学基金、国家高技术产业化及铁道部重点科技攻关等项目43项,为我国的铁路事业和社会经济发展做出了突出的贡献。其成果获国家科技进步特等奖1项;国家技术发明二等奖1项;国家科技进步二等奖2项;省部科技进步一等奖6项;“九五”国家重点科技攻关优秀科技成果1项;国家发明专利10项。出版专著两部,发表的论文被SCI、EI收录62篇。培养指导博士研究生25名、硕士研究生43名。2005年被中华全国总工会授予“全国女职工建功立业标兵”,2008年获“光召科技奖”、2009年获“光华工程科技奖”、2010年获“何梁何利”奖。带领团队建成国家一级重点学科,入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”。铁道部授予“全国铁路先进集体”荣誉称号,全国铁路总工会为其颁发“火车头奖杯”(是高校唯一获得该项集体荣誉的单位)。
一、情系祖国 萦魂梦绕铁路建设高速发展
20世纪90年代,铁路日益面临航空、公路等各方面的竞争和挑战,铁路作为国家的经济大动脉,如何把铁路建设成为国家经济建设的主战场,这一重大的课题摆在了田红旗教授的面前,作为铁路建设领域一位研究人员,她孜孜不倦的探索祖国要强盛,经济要发展,铁路要先行的路子,立志为祖国的教育科技创新贡献自己的光和热,实现她“自尊、自信、自立、自强”的人生价值,她全身心投入到铁路列车提速和发展高速的建设中去,运用科学发展观分析当今铁路的过去、现在和未来,她认为:以前我国列车时速在120公里以下时,列车空气动力学问题并不突出,列车的外形多是简单的直方形。当列车提速至160km/h时,列车运行阻力急剧增加,能耗加大,其中空气阻力占总阻力的70%,同时还出现了一系列危及行车安全的事故,诸如“列车运行空气阻力、升力、横向力”,“列车交会压力冲击波”等列车空气动力学问题,严重制约了列车运行速度的提高。在这样的情况下,田红旗将列车空气动力学作为自己的研究主攻方向。她从零开始,以攻关不畏难的拼搏精神,带领研究人员,从理论分析、数值计算、模型试验、实车试验等多种途径对列车空气动力学一一进行破解。
为了进一步提高列车的安全性能,她不断开拓新的研究方向,寻找新的突破点,开辟了“列车撞击动力学”这一国际前沿领域,研究一种新型列车结构—即可吸收列车撞击的能量,又可以最大限度地减少列车碰撞事故造成的损失。
2003年为解决亚欧大陆桥重要通道“兰新铁路线百里风区(瞬时最大风速约两倍12级风,堪称世界铁路之最,常造成整列车被风吹翻的重大事故,并迫使列车经常停轮)列车行车安全问题”,田红旗被铁道部点名作为专家随同实地考察,回来后她和同事们一起研讨,提出解决方案,带领实验室的老师、研究生日夜奋战,当时正值全国非典时期,为了得到第一手资料,不延误工作,她连续深入现场,不得不经常一次次的被机场工作人员测体温,向机场工作人员耐心解释。由于到处奔波和连续多天的通宵达旦,导致她口腔溃疡,舌头肿得无法伸展,但他们在11天的时间内提出了“各种车型不同横风风速下的列车安全运行速度限值”,即刻应用于兰新线,比铁道部要求的13天时限提前两天完成任务。
作为一名女性,她承担了比男性更繁重的工作和生活负担,为了事业她经常深入工厂与技术人员一起研究技术问题,加班加点,通宵达旦更是不可胜数。盛夏一日,她加班到深夜,学校的路灯早已关闭,家属区夜深人静,她只身走在漆黑的回家路上,不慎被一条银环蛇咬伤,强烈的蛇毒使她险些丢掉性命,不待痊愈,她又投入到紧张的科研工作中去。
田红旗教授的科研攻关有以下突出的特点:一是科研题目选择国家建设急需的难题;二是面对难题,她勇于创新,综合运用科学试验、理论分析、科学计算等多种手段不断攻克,逐步建立起完备的研究体系;三是所有的科研成果在工程中得到广泛的应用,所以她的成果受到了国家和铁道部的多次嘉奖,受到了铁路建设和铁路装备制造部门的广泛欢迎。
二、开拓创新 勇攀科学前言领域制高点
田红旗教授在我国开辟了“列车空气动力学”和“列车多体耦合撞击动力学”两个研究领域,取得了一系列突破性研究成果,在这两个领域实现了从应用基础研究到技术研发、科技成果的产业链,实现了科学研究转化为生产力。
1.攻克了三维可压缩非定常列车交会数值模拟难题
首创了国际领先水平的“非对称滑移网格技术”,在国际上成功解决了“三维可压缩非定常列车交会空气压力波数值计算”这一世界难题。我国空气动力学权威、中科院张涵信院士对此项研究给予高度评价:“在国内外尚属首次,见解独特,具有很高的学术、理论意义和实用价值”。
建立了列车气动参数与列车外形、线间距、速度化、附面层等关系式。成为指导铁路新线建设和既有线改造的副线间距确定、列车空气动力外形和车体结构设计、制定客货列车共线运输模式和交会原则等规范的理论依据。研究成果使我国新研制的列车空气阻力比我国传统列车降低50%左右,相当于长沙—北京的客运列车跑一趟节电约8千度。与日本、德国、法国等高速铁路发达国家同类型列车相比,我国新型列车的气动阻力、交会压力波幅值等参数最优。
创建了列车空气动力学行车安全评估方法。提出了不同车型、不同速度、不同线路条件列车交会、过隧道压力波现值及我国列车车体承受不同速度交会瞬态冲击的门槛值。为我国既有铁路5次大提速,跨越式发展轮轨、磁浮高速列车解决了列车空气动力学影响的行车安全问题。专家鉴定:“该项研究对我国既有线客运列车提速和建设高速铁路具有重大的应用价值,项目难度大,成果富有创新性、先进性和实用性,并形成了自己的知识产权,总体上达到国际先进水平,部分国际领先水平”。
2.开辟了我国列车撞击动力学新的研究领域
客运列车碰撞事故时有发生,常造成人员重大伤亡和财产的损失,由于列车由多节车辆组成,其撞击过程不同于汽车的单体撞击,属复杂的多车体耦合瞬态撞击。田红旗教授将这一国际前沿领域作为自己的另一研究方向,由此形成了“列车撞击动力学”。
她建立了从计算、车辆部件实物碰撞试验到理论分析列车多体耦合撞击动力学的研究体系;为我国几次重大列车碰撞事故的后处理提供了科学依据;首创一套耐冲击吸能车体设计方法,实现了我国铁路机车车辆耐冲击吸能车体技术“零”的突破。
3.实现了我国流线型列车车体设计、制造和产业化技术跨越
创建了一套从列车空气动力学研究到流线型外形和结构工程化设计、板梁数控加工一体化具有自主知识产权的产品研制方法,这套产品研制方法将过去传统上由设计、工艺、加工等多部门协作耗时的工作,集中由计算机自动完成。我国机车车辆界专家、中国工程院刘友梅院士评价:“这套方法的全面推广应用标志着我国机车车辆工业在车体设计、制造和产业化实现了跨越。”该成果经专家评价达到“国际先进水平”。
4.研建了国际领先水平的试验系统
为了更深入细致地开展列车空气动力学和列车撞击动力学研究,在国家和铁道部的支持下,田红旗和她的同事们不畏艰难,勇于创新,决心自己建设一座试验系统。他们边设计、边施工、又当设计人员,又当施工人员,攻克种种难关,自主研建了处于国际领先水平、世界上规模最大的高速列车气动特性动模型试验系统,填补了国内空白。利用该试验系统已完成了我国各类提速、高速列车试验。
三、励精图治 打造了一支作风过硬的科研团队
强烈的事业心和责任感是田红旗教授钻研科学的原动力。充分发挥优秀人才的群体力量和调动人的积极性是她带“兵”的原则。她以振兴我国机车车辆民族工业和铁路事业为己任,强调创新与奉献,搞自主知识产权,通过科学交叉和融合、培养高层次人才、承担国家重大科研项目、开展原创性和工程应用研究、举办国内外学术交流等,造就了一支业务素质过硬和思想境界崇高的学术团队。作为年轻教授,田红旗已培养大批的研究生,先后指导博士、硕士研究生70余人。她倾注大量心血关注他们在思想素质、科学道德、个性发展等方面的培养。她让研究生们从入校开始就进入“研究”角色,每一位研究生都参与了多项国家和铁道部重大科研项目研究,理论与实践相结合,她把自己长期研究的理论经验无私传授给每位学生,使这些学生进步很快,他们理论知识根底厚,反应敏捷,工作细致,舍得投入。走出社会的研究生深受用人单位欢迎,一些学生已成为企业和单位的技术骨干。
田红旗教授带领这支优秀的科研创新团队取得一系列成果。创建了我国列车空气动力学、列车多体耦合撞击动力学研究与实验基地,成为铁道部唯一承担列车空气动力学行车安全评估的单位;建立了从数值模拟计算、起动模型试验(风洞试验、动模型试验)、车辆部件实物碰撞试验、在线实车试验到理论分析等列车空气动力学和列车多体耦合撞击动力学研究体系;2001年建成湖南省重点学科;与相关学科联合建成“交通运输工程”一级学科博士后流动站并获博士学位授予权;2003年建成教育部重点实验室。
四、科技兴国 图谋科技产业跻身世界民族之林
田红旗教授作为我国二十一世纪铁路科技领域带头人,深刻认识到历史赋予自己的重任,时刻牢记科学技术是第一生产力的伟大理论,时时不辜负党和人民的寄托,时刻准备着奉献自己毕生的精力,为科技兴国、为我国跻身世界民族之林,鞠躬尽瘁在所不辞。她研究的流线型列车车体大批量投入运营,据2003年3家工厂的财务统计,产值达19亿元,利税2.7亿元。使我国流线型列车种类和数量居世界各国之首,如最高试车速度达321.5公里/小时的“中华之星”列车、江泽民主席曾乘坐并给予高度评价的“中原之星”号列车等。她建立了从计算、车辆部件实物碰撞试验到理论分析列车多体耦合撞击动力学研究体系,该体系在伊朗耐冲击吸能客车国际招标中(德、法等多国竞标),挫败了实力雄厚的德国、法国大公司,成功中标,为国家新增利税1835万元,创外汇3000万美元。
中国科学院、工程院两院院士,我国交通运输学科组长沈志云院士给予高度评价:“开创了列车撞击动力学研究领域,攻克了复杂的撞击理论和工程应用难题。”
她的列车空气动力学和列车撞击动力学试验系统,已成为湖南省科技参观基地,铁道部、科技部、教育部、国内著名大学和研究院等领导和专家多次来此参观访问,都给予充分肯定。国外来访的专家和学者均对中国有这样的试验系统感到惊讶、赞不绝口。2004年4月,著名的国际列车动力学专家田达夫先生率日本铁路科技代表团访问我国时,专门到中南大学高速列车研究中心进行了学术交流和参观,感慨地说:“至此之前,我一直认为,日本的列车空气动力学研究是世界一流的,但现在你们在基础研究和解决工程问题等诸多方面已经超过了我们日本,尤其是你们拥有这样大规模的试验系统,这是我们日本科技人员非常羡慕和不敢想象的事,你们是当之无愧的国际一流”。
她就是这样勤奋刻苦的探索,孜孜不倦的追求,无私无怨地奉献!
田红旗教授的先进事迹和科技成果分别在中央电视台10套《走进科学》栏目、9套《nature and science》(英语频道)栏目和4套相关栏目多次进行报导,湖南“红网”和《铁道知识》杂志等多家媒体也对她的事迹进行了长篇报导。2002年和2005年她两次光荣出席全国科学技术奖励大会,在人民大会堂受到党和国家领导人的亲切接见。
田红旗教授作为一位女性,一位母亲,一位妻子,她在事业中创造了惊人的业绩,无尚荣光。她不愧是时代的骄子!科技领域的探索者。
2000年后主要科技获奖项目:
青藏铁路工程
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2008年
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国家科技进步特等奖(D11 R47)
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列车碰撞可控变形吸能技术及装置
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2011年
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国家发明二等奖(R01)
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高速列车气动特性、撞击安全动模型试验系统及应用
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2004年
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国家科技进步二等奖(R01)
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列车空气动力性能研究及外形、结构设计方法
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2001年
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国家科技进步二等奖(R01)
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列车碰撞安全保护技术
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2010年
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湖南省科技进步一等奖(R01)
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青藏铁路恶劣风环境下行车安全基础研究与监测预警指挥系统
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2008年
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湖南省科技进步一等奖(R01)
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列车交会空气压力波研究与应用
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2003年
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湖南省科技进步一等奖(R01)
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轮轨、磁浮列车交会与行车安全研究
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2003年
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教育部科技进步一等奖(R01)
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货车篷布、篷布绳索和篷布绳网综合试验研究及应用
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2011年
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中国铁道学会科技进步一等奖(D01 R02)
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交通运输类专业创新人才培养教学改革综合实践的研究
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2010年
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湖南省教学成果一等奖(R01)
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铁路提速空气动力行车安全
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2007年
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中国铁道学会科技进步二等奖(R01)
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2000年后获得的主要荣誉称号:
2010年
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何梁何利科技进步奖
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2009年
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第八届光华工程科技奖
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2008年
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湖南省光召科技奖
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2005年
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全国女职工建功立业标兵
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2004年
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湖南省十佳女职工标兵
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2009年
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“轨道交通安全关键技术”创新团队获全国专业技术人才先进集体
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2011年
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“轨道交通安全关键技术’创新团队获湖南省工人先锋号
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