何梁何利基金

田红旗

     田红旗，女，1959年12月生于河南省鲁山县。中南大学教授、副校长，教育部“长江学者”特聘教授。
     1981年12月毕业于长沙铁道学院，获学士学位；1988年在长沙铁道学院获硕士学位；1999年在中国空气动力研究与发展中心获博士学位。自1982年1月留校工作至今，一直在长沙铁道学院和中南大学从事教学、科研工作。在轨道交通空气动力学、列车多体耦合撞击动力学方面开展系统研究，解决了空气动力制约我国高速铁路发展、恶劣风环境危及行车安全、列车碰撞乘员安全保护等技术难题。
      一、建立我国轨道交通空气动力学基础研究、技术研发和工程应用系统
空气动力问题是制约我国高速铁路发展的瓶颈，针对高速列车气动减阻降耗，轨道交通特有的列车高速交会、高速穿越隧道、列车风等引发的空气动力严重危及行车安全的技术难题，于20世纪90年代初开展系统研究，实现列车气动特性动模型实验和实车实验、流线型列车车体研制、空气动力行车安全评估的技术突破。
      自主建立空气动力专用实验、计算与理论分析平台，该平台在我国高速轨道交通的新车设计、线间距确定、隧道参数优化、行车安全等方面发挥重要作用。
    1.创建列车气动特性动模型实验系统。从零做起，于1998年主持建成与风洞实验互补、模拟列车交会和穿越隧道的动模型实验系统。目前世界上同类实验系统仅2套，我国的模型比例1∶16及速度500km/h关键指标均优于英国的1∶25和315km/h；
    2.研发空气动力在线实车实验技术。建立120～500km/h各速度级的列车/线桥隧/接触网/环境空气动力实车综合实验系统；
    3.提出空气动力与列车气动外形参数、线间距、人体退避距离等理论模型；
    4.提出三维可压非对称滑移分区流场数值计算方法。解决了列车交会、穿越隧道等具有相对运动的大尺度剪切流动、复杂波系（压缩波和膨胀波的传播、反射和叠加）流场计算难题。
     解决我国列车、列车/隧道耦合、安全行车等方面的空气动力工程问题。
    1.创建高速列车气动外形结构设计方法。包括减小列车空气阻力、降低交会压力波、优化流场品质的外形结构设计，结构轻量化与辅助制造。应用此方法，完成33种已运营的流线型列车外形结构设计；
    2.提出列车/隧道耦合空气动力优化方法。包括降低瞬变压力及气压爆波的隧道气动结构优化，提高交变气压下人体舒适性的车体气密结构优化。完成我国200～350km/h的列车/隧道耦合气动优化；
    3.建立我国铁路空气动力行车安全评估方法。包括列车交会压力波、车体与车窗气动载荷等12项评估指标。主持完成既有铁路6次提速空气动力实车实验及行车安全评估。在空气动力学方面为我国铁路安全运营提供了保障。
       二、研发列车碰撞安全保护技术
      世界铁路重大伤亡事故中列车碰撞所占比例达56%。针对轨道交通特有的多车辆耦合撞击问题，1994年起开展列车碰撞安全保护技术研究。解决多车辆耦合碰撞时生存空间完整、乘员冲击减缓、阈值实现、失稳控制等问题，实现我国碰撞吸能列车研制技术的突破。
建立吸能客运列车设计方法及安全评判准则，研建轨道车辆部件实物碰撞实验系统。提出碰撞力学特征谱、多级纵向刚度匹配模式、列车碰撞阈值实现方法，攻克了降低碰撞减速度、控制结构塑变、提高吸能量、防止爬车和穿透破坏等难题。实现列车正常运行时有足够的强度刚度传递纵向力、发生碰撞时迅速产生可控塑性大变形吸收能量，从车辆和连接结构上保护乘员安全。
      研究成果已推广应用：完成出口客车吸能结构设计，共出口伊朗等6个国家客车278辆、动车组24列；完成城市轨道车辆吸能结构设计，共生产1334辆，用于北京等6个城市地铁，累计运营里程1.3亿公里。
       三、创建青藏、新疆铁路恶劣风环境下行车安全保障系统
      新疆铁路曾发生强风吹翻车列的重大事故21起，并迫使列车经常停轮。针对年均大风约150天的青藏、新疆地区恶劣风环境严重威胁铁路运输安全问题，以确保安全又提高运输效率为目标，2002年起从研究风/车/路/网/墙/地貌空气动力特性入手，建立理论模型、设计防风设施、研建行车指挥系统，实现我国铁路运输应对恶劣风灾害技术突破。
建立铁路沿线矢量风时空预测模型，风/车/路/网/墙/地貌耦合下车辆空气动力理论分析模型，矢量风与路况耦合的空气动力、机械动力作用下车辆倾覆计算模型，列车安全限速计算模型。
     研究成果已应用于青藏、新疆、高速铁路。
    1.研建青藏铁路大风监测预警与行车指挥系统。包括格尔木－拉萨的高海拔、长距离连续风速监测系统，风/车/路/地貌/行车多源信息融合的实时监控预警指挥系统，远程诊断与维护系统。自2006年青藏铁路通车至今，大风环境下所有列车的停轮、限速或维持常速均由该系统自动指挥，未发生大风导致的行车事故。
    2.完成新疆强风地区防风设施设计及行车组织办法修订；制定200公里/小时及以上铁路大风天气技术管理办法。运用至今未发生大风吹翻列车事故，保障了高速铁路、既有铁路大风环境下行车安全。
      田红旗教授是第十一届全国政协委员。爱国敬业，勤奋求实，学风正派。获国家科技进步奖特等奖1项、二等奖2项，省部科技进步奖7项；授权国家发明专利10项，出版学术著作2部；称号获全国优秀科技工作者；获中国工程院光华工程科技奖，中国科协詹天佑铁道科学技术成就奖，湖南省光召科技奖，湖南省优秀专家等。指导博士后3名、博士研究生25名；带领团队建成“交通运输工程”国家一级重点学科，“轨道交通安全”教育部重点实验室，获首届全国专业技术人才先进集体，入选教育部长江学者创新团队。

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