湖南省株洲市石峰区田心路1号,一群穿着灰色夹克工服的人行色匆匆走进大院。大院门口上方“中车株洲电力机车有限公司”十二个大字十分醒目,园区内随处可见的列车停放在轨道上或厂房里,彰显着它“中国电力机车摇篮”的身份。
这里诞生了中国工业史上的诸多“第一”,如中国第一台电力机车、中国第一列商业化运营的中低速磁浮列车……
邓江明就是中车株洲电力机车有限公司(以下简称“中车株机”)的成员之一,也是助力中车株机拿下多个“第一”的关键人物之一。
今年36岁的他,是中车株机重载快捷大功率电力机车全国重点实验室研发经理,入选株洲市“万人计划”引进人才、“株洲市科技人才托举工程”,先后荣获“湖湘青年英才”、首届詹天佑铁道科学技术奖秦驰道专项奖——青年奖等荣誉称号。
自2015年加入中车株机以来,从磁悬浮领域拓展到轨道交通基础研究,他不遗余力地投入其中,与轨道交通一起步入“飞驰人生”。
“水到渠成”的科研路
2005年冒着热气的夏天,18岁的邓江明拖着行李,从老家湖南永州的偏远小县城出发,走进了中南大学的校门。
从小乡村考上省内985高校,在当时当地也算是一个不小的新闻,但对成绩一向优异的邓江明来说,似乎是一件水到渠成的事情。
出生于农村家庭,家人文化程度不高,成长在祖祖辈辈都是农民的环境中,幼年时的邓江明对未来要做什么还充满了迷茫,但有一个明确的信念:要摆脱一辈子与田地打交道的人生。这种信念来自他天生特殊的体质:干农活经常全身皮肤过敏,疼痒难耐。这种体质对一个庄稼人来说是难以忍受的。
乡里的孩子早当家。从乡村小学考上县城一中再到省城的重点大学,邓江明一直都是标准的“别人家的孩子”。和同龄人相比,心智早熟的邓江明看到家里条件不太好,便希望通过学习改善家庭的生活条件。自读书以来,邓江明从不奢求家里辅导,“人不助我自助,不管成绩好与不好,我都对结果负责。人生没有重来的机会,我必须走好接下来的每一步”。
跨过高考这道坎,选择什么学校和专业成了摆在邓江明面前的一道难题。家里从没有人上过大学,更别说提供专业细致的指导,靠着东打听西打听,出于对未来职业的考虑,邓江明将中南大学的自动化专业放在了第一志愿。时代在飞速进步,邓江明认为自动化、智能化会逐渐替代人工劳作,成为未来技术发展的趋势。
我国首列商用磁浮 2.0 列车。
因为本科优异的成绩与表现,邓江明被中南大学保送本校读研。读研第二年,邓江明做了个大胆的决定——直接转成博士,也就是“硕博连读”。顶着巨大的毕业压力,这段学习过程无疑是异常艰苦的。但邓江明心想,“都艰苦这么多年了,也不差这几年。从来就没有富有过,又何来所谓的得失”。因为读博期间进行的磁浮列车牵引系统相关的课题研究与中车株机的需求相契合,顺利拿到博士学位后,邓江明被“中国电力机车之父”刘友梅院士看中,正式加入彭奇彪、佟来生带领的株机磁浮团队。
一路走来,从小县城走到省会城市,再加入全球轨道交通一流示范企业,邓江明将其描述为“走上这条路,是无数偶然因素的必然结果”。
正如邓江明所说:“其实对我们很多人来说,走上科研这条路,并不是与生俱来的兴趣,而是在人生路程的不同阶段上所做出的不断选择的结果。选择了当前一步才能知道下一步有什么样的选择,最后结合个人的沉淀收获、性格爱好,慢慢地走出了这样一条路。只要考虑好了,人生的任何选择就不应该后悔,也必然要走下去。在人生的每一个阶段,我都希望能在自己所处的领域尽量做到最好。”
把控偶然因素,接受试错过程,在自身的领域做到极致,是邓江明一贯的追求,一如他后来的工作。
“巧妇”专为“无米之炊”
邓江明的身后是其主导研发的磁浮直线电机。
虽然已经有了丰富的学术研究经验,但是在产品研发实践领域,邓江明称自己当时还是一个“小白”。在象牙塔待了10年的“小白”邓江明,加入中车株机第二年就迎来了需要翻越的第一座大山——牵头研制磁浮2.0版列车的牵引系统,将1.0版商用磁浮列车的时速从100公里提高到160公里。
当时这个速度等级的商用系统技术在全球还是空白。缺乏可供借鉴的经验,不具备实验条件,没有准确的列车阻力数据……一系列问题困扰着他和团队成员。
没有畏难,没有放弃。
不同于其他实验,磁浮列车的牵引系统非常特殊。它的轨道是驱动电机的一部分,车辆的运动方向与轨道类似于两根平行的线条,在实验室没有这么长的“平行线条”可以进行速度验证。做实验必须把车辆放线路上运行,相当于设计、仿真、试验必须绝对一致。失败付出的代价太高,几乎没有容错率或试错的机会。
为了让车辆在线路上使用时能够顺利通过所有的技术测试,邓江明团队做了大量的设计、仿真、试验一致性验算,包括对仿真计算的精度进行了半年时间的迭代。“那时候每天在运算,甚至对小数点后面的两位数还要进行精度验算。因为采用高精度的复杂建模和计算方式,计算时间较长,为了缩短项目研发周期,人、机都不能停,必须守着计算机运算,盯着出结果再改。”邓江明回忆起那大半年的打磨,感叹道。
邓江明(右)在德国与磁浮专家合影。
经过一年的理论分析、仿真计算和样机静调试验,长沙磁浮2.0版列车牵引系统研发成功,在长沙磁浮1.0版同等边界条件下,牵引系统能力提高了60%。2018年,世界首列短定子直线电机快速磁浮列车、我国首列商用磁浮2.0版列车下线。
在中车株机的前6年,邓江明一直在磁浮研发领域耕耘。他负责了“长沙磁浮快线列车”“160km快速磁浮列车”“200km中速磁浮列车”的直线电机牵引系统的集成设计研发,助力长沙磁浮快线列车完成了从2015年的1.0版到2018年的2.0版再到2020年的3.0版的迭代升级,为我国商用中低速磁浮列车速度等级领先世界奠定了基础。
这不仅是长沙磁浮列车的迭代升级,还代表着中国乃至全世界商用磁浮列车研发的最高水平。
为实现关键核心技术突破,中车株机新设立创新研究部。2021年,邓江明接受公司安排,离开技术的“舒适圈”,进入专门从事基础创新研究的部门,也就是现在的重载快捷大功率电力机车全国重点实验室创新研究部(其前身为基础研究与仿真部)。
这里聚集了中车株机一半以上的博士,专做科研攻关。对已是国内磁浮领域直线电机专家的邓江明而言,这是他需要翻越的第二座大山——找到技术突破口,带领团队找准定位,群策群力,完成使命。
用邓江明“翻译”的通俗的话来说,创新研究的工作就像一个链条:找到问题,知道自己要做什么——把它做出来——做出来之后验证它是不是对的。
邓江明带领团队正在做的一件事就是尽可能通过在车上布置有限数量的传感器以实现故障诊断和故障预测,将全寿命周期从“计划修”转向“预测修”,从而降低列车维修的周期和成本,提升维修效率,提升车辆安全性、可靠性。
“举个例子来说,我们给一个人只穿戴测心率的机器,然后要通过这个机器识别他所有的健康指标。做出这样一个机器的难度相当大,我们需要不断地从机理层面去研究多重关联性问题,大量应用虚拟仿真技术以替代实测数据,用人工智能和机器学习等智能化技术替代现有的数字化技术。”邓江明指出其中的重难点。
这些技术的研发与突破,都深深关系到我国轨道交通领域的高质量发展,也是国家创新体系的重要贡献部分。实现从无到有、从有到好、从好到精是邓江明所在的创新研究部的目标和使命。从博士“小白”到35岁晋升教授级高级工程师,从理论到实践,邓江明像一个巧妇,一直在探索做“无米之炊”。
攀登之路,勇者孤否
有人说,科研是孤独的旅程,科学家自愿成为孤勇者。
“爱钻研”是全国重点实验室常务副主任蒋继雄谈到邓江明时反复提到的一个词语。“在我们国重实验室里有很多博士,邓江明是其中的一个优秀代表。他工作扎实,刻苦钻研。”蒋继雄说道。回忆起磁悬浮技术攻关那段日子,他依旧记得邓江明日以继夜带领团队在轨道现场进行技术分析和故障处理的模样。
“钻研”是“孤勇者”的“勇”的表现之一。“大家都能解决的问题不叫难题,既然它被交到了我手里,就代表着别人对我能力的肯定,我也会凭借自己的专业能力尽全力解决,以最高水平解决。”说这话时,邓江明的眼神坚毅且笃定,浑身散发着作为一名技术专家的自信。每当遇到技术难题,邓江明总是抱着积极的心态勇敢地去“啃”技术这块“硬骨头”。
那“孤勇者”的“孤”何解?
“做科研不是敲锣打鼓迎来送往,不是凑个热闹吃完就散场。”邓江明说道。对于像他一样的科技工作者而言,要把事情做得几乎完美、无可挑剔,做到极致,必须保持冷静,保证头脑足够清醒。“科研要是浅尝辄止、蜻蜓点水,没有耐心,肯定是做不好的。如果认定了要做这项研究,就要一头扎下去。”这里的“孤”意为潜心研究所需要的心静。
邓江明说:“科研这条路上的人都是孤行者,尤其是在攀登科技高峰的时候,都是孤勇者。”在他看来,“孤勇者”指的是有“板凳一坐十年冷”的勇毅和决心,有“虽千万人,吾往矣”的胆识和魄力。
事实上,攀登之路,勇者也不孤。邓江明深刻地明白这个道理。技术研究需要各个研发口及制造部门的人相互配合,需要协调多个部门朝着一个目标和方向发力。
“邓经理常常将他的经验分享给我们,培养我们的组织能力和协同能力。”同事朱颖谋说道。
勇于钻研,善于实践,这是每一个参与科研工作的人都需要具备的特质。科研这条攀登之路,大道至简,坚持是它的主线。面对国家与社会发展需求,年轻的科研工作者逐渐挑起了担子,成为科研主力军。攀登之路上,尽管很多人会中途离开,但是也会有更多如邓江明一般的“孤勇者”还在坚持走下去。