解碼“非線性” 筑夢交通強(qiáng)國
——石家莊鐵道大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任楊紹普教授主要先進(jìn)事跡
楊紹普教授是著名的交通裝備動(dòng)力學(xué)與故障診斷專家，全國模范教師，河北省科學(xué)技術(shù)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)（最高科技獎(jiǎng)）獲得者，973首席科學(xué)家，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，以第一完成人獲得國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。他聚焦科學(xué)前沿和國家重大戰(zhàn)略需求，扎根基層和一線做科研，攻克了非線性動(dòng)力學(xué)與控制的若干關(guān)鍵理論與技術(shù)難題，為我國交通行業(yè)科學(xué)研究、技術(shù)進(jìn)步和高端人才培養(yǎng)作出了重要貢獻(xiàn)。
一是用科學(xué)研究成果解決提速機(jī)車懸掛系統(tǒng)振動(dòng)難題，助力中國鐵路大提速。楊紹普堅(jiān)持緊密結(jié)合國家重大工程進(jìn)行科學(xué)研究，提煉科學(xué)問題，解決技術(shù)難題，服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求。針對工程中普遍存在的摩擦、阻尼等耗散引起的滯后非線性問題，提出了分析滯后非線性系統(tǒng)分岔與奇異性的新方法，克服了對系統(tǒng)光滑性的限制，揭示了系統(tǒng)的全局分岔模式及系統(tǒng)參數(shù)對動(dòng)力學(xué)行為的影響規(guī)律，解決了滯后非線性系統(tǒng)由于非光滑導(dǎo)致的分岔分析難題。該成果在助力中國鐵路大提速中發(fā)揮了重要作用。
上世紀(jì)90年代，中國旅客列車最高運(yùn)行時(shí)速僅為90公里，貨運(yùn)列車最高時(shí)速更是只有70公里左右。面對既有線提速難題，當(dāng)年34歲的楊紹普，勇挑重?fù)?dān)，承擔(dān)了SS7系列提速機(jī)車懸掛系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化和振動(dòng)控制的任務(wù)。帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)克服困難，自己動(dòng)手，在原有的液壓實(shí)驗(yàn)臺上設(shè)計(jì)改造了一個(gè)雙偏心機(jī)械激振裝置開展研究，晝夜鏖戰(zhàn)，完成了懸掛參數(shù)優(yōu)化、牽引電機(jī)工作環(huán)境評價(jià)與計(jì)算、電力機(jī)車受電弓振動(dòng)控制等一系列課題。這些成果應(yīng)用于隴海鐵路提速機(jī)車SS7D的優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了機(jī)車懸掛系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、車內(nèi)電氣設(shè)備和牽引電機(jī)振動(dòng)控制等難題，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性，機(jī)車臨界速度提高了20%，牽引電機(jī)振幅減小了25%，SS7D成為了隴海線提速的主力車型，累計(jì)生產(chǎn)232臺，為我國鐵路提速工程作出了重要貢獻(xiàn)。
二是研發(fā)了機(jī)械故障快速識別及狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)，為國家重點(diǎn)工程的施工安全保駕護(hù)航。針對軌道交通建設(shè)中的盾構(gòu)機(jī)、架橋機(jī)等大型工程機(jī)械載荷大、工序多、施工環(huán)境復(fù)雜，易發(fā)生安全事故的問題，提出了工程機(jī)械故障特征提取和模式識別的新方法，利用非線性振子混沌運(yùn)動(dòng)對激勵(lì)的敏感性，解決了大型工程機(jī)械早期故障診斷的難題。帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了工程機(jī)械安全監(jiān)測與診斷平臺，構(gòu)建了盾構(gòu)機(jī)和架橋機(jī)的機(jī)載、現(xiàn)場、遠(yuǎn)程三級安全保障系統(tǒng)，應(yīng)用于400余臺架橋機(jī)和200余臺盾構(gòu)機(jī)施工安全監(jiān)測，在武廣、京滬等10多條高鐵建設(shè)和北京、石家莊、武漢等20多座城市地鐵施工中發(fā)揮了重要作用，為國家重點(diǎn)工程的施工安全保駕護(hù)航。2020年，楊紹普領(lǐng)銜的“軌道交通大型工程機(jī)械施工安全關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，為國家重點(diǎn)工程的施工安全保駕護(hù)航。
三是把動(dòng)力學(xué)分析方法引入高速公路設(shè)計(jì)，提升了道路的主動(dòng)安全性。針對我國公路交通高速化、重型化、智能化戰(zhàn)略需求日益迫切，在長期研究的基礎(chǔ)上，楊紹普教授提出“將車輛和道路相互作用作為同一系統(tǒng)研究其非線性動(dòng)力學(xué)行為”的學(xué)術(shù)思想。楊紹普帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，一遍遍進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，最終建立了三維重載車輛—道路相互作用非線性動(dòng)力學(xué)模型，提出了車輛懸掛阻尼器非線性建模方法和高維剛?cè)嵯嗷プ饔孟到y(tǒng)振動(dòng)分析方法，揭示了車路剛?cè)嵯嗷プ饔孟到y(tǒng)模態(tài)截?cái)嗍諗康臋C(jī)理，解決了重載汽車-道路相互作用系統(tǒng)非線性建模與振動(dòng)高精度分析的難題。研究成果應(yīng)用于大廣、太行山及冬奧會(huì)延崇高速等多條高速公路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了道路病害與維護(hù)工作量。2017年，“高速運(yùn)動(dòng)剛?cè)嵯嗷プ饔孟到y(tǒng)非線性建模與振動(dòng)分析”項(xiàng)目獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
四是秉持科教報(bào)國理念，為交通強(qiáng)國培育高素質(zhì)人才。楊紹普教授始終堅(jiān)持為黨育人、為國育才使命，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，精心育人，注重加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)和年輕學(xué)術(shù)帶頭人培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)“要讓每一個(gè)人和團(tuán)隊(duì)一起成長”。擔(dān)任校領(lǐng)導(dǎo)后，長期分管科研和學(xué)科建設(shè)工作，楊紹普對人才成長規(guī)律有著深刻認(rèn)識，他惜才愛才，大膽實(shí)施“優(yōu)秀青年科研拔尖人才計(jì)劃”，一大批青年骨干脫穎而出。在石家莊鐵道大學(xué)工作30余年，在楊紹普的率先垂范和帶領(lǐng)下，建成了省部共建交通工程結(jié)構(gòu)力學(xué)行為與系統(tǒng)安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)獲河北省首批創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃巨人團(tuán)隊(duì)，他主持完成了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、重大儀器專項(xiàng)、高鐵聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目等50余項(xiàng)國家級、省部級項(xiàng)目。作為全國杰出專業(yè)技術(shù)人才和全國模范教師，他對學(xué)生要求非常嚴(yán)格，注重言傳身教，教育學(xué)生“寧要一篇高水平論文，也不要十篇低檔次論文”。自1999年楊紹普開始帶博士研究生以來，一批批學(xué)生在他的培養(yǎng)下快速成長，其中有2名成長為國家教學(xué)名師。
五是發(fā)揮專家治校優(yōu)勢，激發(fā)學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力。自2002年8月以來，楊紹普教授曾歷任石家莊鐵道大學(xué)副校長、校長、黨委書記。作為一名學(xué)者型的領(lǐng)導(dǎo)，他特別注重發(fā)揮專家教授在人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)、科技服務(wù)等方面的示范引領(lǐng)作用，把嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科研作風(fēng)融入學(xué)校管理中，思路開闊、舉措有力，推進(jìn)學(xué)校治理體系和治理能力顯著提升，為實(shí)現(xiàn)學(xué)校內(nèi)涵式發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。任職期間，為了調(diào)動(dòng)學(xué)校中層干部投身事業(yè)發(fā)展的積極性，建立了中層干部能上能下機(jī)制，對接近退休年限自愿退出崗位的領(lǐng)導(dǎo)干部給予科研恢復(fù)期經(jīng)費(fèi)支持，同時(shí)注重選拔學(xué)術(shù)水平高、工作能力強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)人才充實(shí)到領(lǐng)導(dǎo)干部隊(duì)伍中，注入學(xué)校實(shí)干奮進(jìn)的“新動(dòng)能”。近年來，鐵道大學(xué)獲批了15個(gè)國家一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)、10門國家一流課程，新增了交通運(yùn)輸工程博士點(diǎn)和力學(xué)博士學(xué)位授權(quán)一級學(xué)科，工程學(xué)學(xué)科進(jìn)入ESI排名全球前1%，學(xué)校的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科土木、交通入選河北省第二輪雙一流建設(shè)的10個(gè)優(yōu)先支持學(xué)科，在第四輪、第五輪學(xué)科評估中均取得了較好的成績，在省內(nèi)排名前列。新建成的2個(gè)國家級科研平臺中，省部共建交通工程力學(xué)行為與系統(tǒng)安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由楊紹普教授擔(dān)任主任，是河北省內(nèi)僅有的3個(gè)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。這些成績，是學(xué)�？蒲衅脚_建設(shè)歷史性的突破，是學(xué)科建設(shè)和人才隊(duì)伍建設(shè)的歷史性成果，對學(xué)校“雙一流”建設(shè)影響深遠(yuǎn)。在學(xué)科發(fā)展的強(qiáng)有力支撐下，學(xué)校還首次作為主持單位獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)，首次獲得國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)，再次獲得國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)，楊紹普教授本人也三次榮獲國家級科技獎(jiǎng)勵(lì)，學(xué)校實(shí)現(xiàn)了國家“科技三大獎(jiǎng)”齊聚之愿，總計(jì)獲得國家級獎(jiǎng)勵(lì)16項(xiàng)。擔(dān)任黨委書記期間，楊紹普教授的思考和決策始終堅(jiān)持以師生利益為中心。針對長期困擾學(xué)校發(fā)展的辦學(xué)空間瓶頸，楊紹普團(tuán)結(jié)帶領(lǐng)廣大師生，發(fā)揚(yáng)敢打硬仗、善打硬仗的鐵道兵精神，迎難而上，完成了龍山新校區(qū)一期建設(shè)工程并順利投入使用，在學(xué)校辦學(xué)歷史上具有里程碑意義。他大力優(yōu)化校本部，基礎(chǔ)教學(xué)樓、學(xué)生服務(wù)中心、科技實(shí)驗(yàn)樓、高層學(xué)生公寓相繼竣工，住宿、教學(xué)環(huán)境大幅改善，為推進(jìn)學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展提供硬件設(shè)施保障，為學(xué)校未來發(fā)展奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在師生當(dāng)中，獲得了極高的贊譽(yù)。
楊紹普教授有一句常說的話：“生命的軌跡猶如高度非線性運(yùn)動(dòng)。唯有拼搏奮斗，才能走出有價(jià)值的曲線。”他是這樣說的，更是這樣做的。從事非線性動(dòng)力學(xué)研究30余載，在校領(lǐng)導(dǎo)崗位工作21年，從一名青年教師成長為車輛非線性動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)軍學(xué)者，從一名普通職工到高校管理者，他克服困難、辛勤耕耘，為國家培養(yǎng)了大批高素質(zhì)人才，在基礎(chǔ)理論研究和重大工程技術(shù)研發(fā)做出了突出貢獻(xiàn)，充分詮釋了一名優(yōu)秀共產(chǎn)黨員的初心和使命。由于貢獻(xiàn)突出，他的事跡受到光明日報(bào)、河北日報(bào)、中國科學(xué)報(bào)等媒體廣泛報(bào)道。