渝万高铁石沱长江大桥的中南大学风洞试验：双幅斜拉桥如何应对气动干扰

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2023年5月，湖南政协新闻网记者走进位于中南大学铁道校区的高速铁路建造技术国家工程研究中心，正赶上两座精细的桥梁模型立在风洞低速试验段中央。那是正在建设的渝万高铁石沱长江大桥模型，一座铁路桥和一座公路桥并排而立的双幅桥。双幅桥在横风中会产生互相气动干扰，两座桥又都是斜拉桥，对风比较敏感，需要按比例缩小，模拟实桥的质量、刚度和外形进行实验测试，研究桥梁的抗风性能，并向设计院提出优化建议。这个画面，是中南大学铁路科研传承的一个具体切面，也适合作为理解这所高校与铁路行业关系的入口。

先分清身份。中南大学不是铁路传统直属院校，而是一所综合性大学，但铁路基因清晰可查。中南大学天心校区（也就是常说的铁道校区）是原长沙铁道学院的办学原址，其前身是1953年全国高校院系调整时由武汉大学、四川大学等七所高校的土建专业和铁道专业合并组建的中南土木建筑学院；1960年，以原中南土木建筑学院的铁道建筑等相关专业为基础成立长沙铁道学院，曾直属铁道部；2000年，长沙铁道学院与原中南工业大学、湖南医科大学合并组建中南大学。也就是说，今天的铁道校区承载的是原长沙铁道学院的学脉，原长沙铁道学院本身早已不再独立办学。

承接这段学脉的，是分布在校区里的国家级科研平台。高速铁路建造技术国家工程研究中心的前身，是2007年国家发展改革委首批批准建设的高速铁路建造技术国家工程实验室，主管单位为中国国家铁路集团有限公司，依托中国中铁和中南大学建设运营。中心下设聚焦高速铁路材料、轨道桥梁、路基隧道、工程结构抗震、工程结构抗风、智能建造与运维等方向的六家研究所及其实验室，建成了高速铁路风洞试验系统等十三个国际一流试验系统，是高速铁路建造技术领域自主创新的研发高地和人才培养基地。

风工程研究中心是其中的代表性平台。中心拥有CSU-WT1至WT5等不同尺度、不同类别的风洞群，其中1号闭口回流风洞设有低速和高速两个试验段，高速试验段最高风速可达每秒94米，相当于每小时三百多公里的车速。中南大学本科生院院长、风工程研究中心主任何旭辉在接受采访时介绍，这是全世界民用风洞里的最高风速，是针对高速铁路、列车的特点而建造的。石沱长江大桥的抗风试验，就在宽十二米、高三点五米的低速试验段里进行。此外，团队研建的横风条件下静止或移动列车与桥梁相互作用的试验系统，也被评价为具有国际领先水平。

与风洞相呼应的，是抗震实验室里的四台阵六自由度试验台。每个台面重14.1吨，可以复现六个自由度的各种振动，复现强度最高可达到2.0g，相当于地球重力加速度的两倍。由于世界范围内高铁震害记录缺乏，地震下列车脱轨的室内试验方法和科学实证曾长期空白。这套系统是国际首创的能够复现地震下桥上行车性能和列车脱轨极端状态的试验装备，已完成五百余次地震下桥上行车试验，为揭示灾变机理、提出控制指标、研发减隔震产品以及修订国家与行业标准提供了关键试验平台。

工程中心还聚集了多支面向重大工程需求的研究团队：余志武教授领衔的高速铁路经时行为与性能提升团队、蒋丽忠教授领衔的高铁工程结构抗震团队、何旭辉教授领衔的抗风团队、王卫东教授领衔的重载铁路团队等。2019年度国家科学技术奖励大会上，余志武、谢友均、何旭辉三人同时获奖，获奖项目均与高速铁路有关，三人曾先后担任中南大学土木工程学院院长。其中余志武、蒋丽忠主持的“高速列车-轨道-桥梁系统随机动力模拟技术及应用”获国家技术发明二等奖，研究成果纳入《高速铁路设计规范》，在贵广、沪昆等三十一条铁路的一千六百余座桥梁中得到应用；何旭辉主持的“强风作用下高速铁路桥上行车安全保障关键技术及应用”获国家科学技术进步二等奖，成果应用于京沪高铁等线路中的四十余座重大桥梁工程。工程中心研发的铁路数字智能选线技术体系，据公开报道已在国内八成以上大型铁路设计单位推广应用，累计完成五万公里以上线路设计，应用于兰新、西成等铁路以及沙特、尼日利亚、埃塞俄比亚等国际铁路工程。

如果说工程中心解决的是线路和桥梁的问题，那么轨道交通空气动力与碰撞安全技术创新团队解决的就是列车本身的问题。这个团队现有成员53人，其中35周岁以下青年35人，占比66%，开辟了我国轨道交通空气动力学、列车撞击动力学两个研究方向。团队自主研建了列车空气动力性能动模试验系统，半秒内模型可从时速0公里加速到500公里，是国际第一套时速500公里的列车空气动力动模实验系统；还自主研建了国际首套实际运营轨道车辆撞击与瞬时测力试验系统，获得CNAS、CMA测试资质和四个国际权威机构认可，先后完成复兴号以及波士顿、墨尔本等国内外列车的耐撞性设计、优化与评估。团队创建的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，成果全部应用于既有铁路六次大提速以及“和谐号”“复兴号”的设计运行，并支撑了兰新高铁等大风区线路的运输组织。2025年4月30日，这支团队被共青团中央、全国青联授予“2025年度中国青年五四奖章集体”。

对准备报考的考生和家长来说，中南大学与铁路高职院校是两条不同的路径。前者是综合性大学平台上的学科型培养，交通运输、土木工程等专业依托铁道校区的国家级平台，学生有机会近距离接触动模试验、风洞试验、实车碰撞等大科学装置，毕业后进入铁路行业多从事设计、研究、管理类工作；后者则偏重现场技能与订单式培养。具体招生计划、选科要求和录取规则，应以中南大学当年官方发布的招生章程为准，铁路行业单位的用人需求也应以当期招聘公告为准。

从石沱长江大桥的风洞模型，到五百余次地震下桥上行车试验，再到半秒内提速到时速500公里的动模试验，中南大学铁路科研的落点始终是同一件事：让高铁在强风、地震、碰撞等极端条件下仍能安全运行。对铁路从业者、学生和爱好者来说，这些平台和试验，是观察中国高铁安全体系如何运转的一扇窗口。

参考出处：
[1] 中南大学铁道学院官网《中南大学天心校区简介》
[2] 湖南日报《“追风”三十载 青春任驰骋》
[3] 湖南政协新闻网《让“中国速度”更快更安全，走进高速铁路建造技术国家工程研究中心》
[4] 人民日报《中南大学轨道交通空气动力与碰撞安全技术创新团队——助力中国高铁又快又稳》
[5] 中国报道《中国检验检测学会调研组走访中南大学轨道交通空气动力与碰撞安全技术创新团队》

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