杨绍普:“非线性运动”的坚持
2015年01月28日 07:55
来源:河北日报
“生命的轨迹是高度非线性运动,唯有奋斗、拼搏方能走出有价值的曲线。”河北省首批“巨人计划”创新团队领军人才、“973”首席科学家……本已诸多学术荣誉加身,日前又被评为“全国杰出专业技术人才”,石家庄铁道大学副校长杨绍普笑言,这是“非线性运动的结果、复杂过程的突变”。
原标题:杨绍普:“非线性运动”的坚持


杨绍普在京石高铁架桥工地。

杨绍普在指导研究生。

车辆道路相互作用实验现场。
出身于“海洋与船舶”专业,却意外弃“舟”行“路”。上世纪90年代末我国铁路大提速中,他出谋划策,崭露头角。
一个冷僻的“非线性动力学”研究方向,却让他运用于铁路提速及高铁、高速建设中,成为交通安全与振动领域的知名专家。
他,不抽烟,不喝酒,却喜欢用网上淘来的小车床为同事车出精美的木旋挂件;悄悄刻枚印章送给妻子作礼物;旅游时为同行者作“义务导游”……
他,公认的“说话直”,难免有时让人不舒服,但大家又都说他“人好”,皆不在意。
“生命的轨迹是高度非线性运动,唯有奋斗、拼搏方能走出有价值的曲线。”河北省首批“巨人计划”创新团队领军人才、“973”首席科学家……本已诸多学术荣誉加身,日前又被评为“全国杰出专业技术人才”,石家庄铁道大学副校长杨绍普笑言,这是“非线性运动的结果、复杂过程的突变”。
□本报通讯员 张学军
本报记者 闫 锐
“我们那代人 总是有点梦想”
在同事们眼中,杨绍普“成名很早”。
他师从我国著名的非线性动力学大师陈予恕院士,1991年获得博士学位,1995年破格晋升为教授,成为我国铁路行业最年轻的教授之一。
但是,对这些,杨绍普坦言,没有什么成名之说,反而是“自己幸运地赶上一个崭新的发展时代”。
“60后”,1983年毕业于天津大学海洋与船舶工程系,两年后获天津大学力学硕士,进入石家庄铁道大学任教。
在别人看来,这个高学历的小伙子工作得正顺风顺水时,1988年,他却出人意料地选择到天津大学读博,利用刚在国内兴起的“非线性系统分叉理论”,研究高速机车动力学问题。“当时,我强烈意识到我国铁路必然要走向高速之路。”
“读博遇到的第一个难题是处理转向架的阻尼力问题。这是一个不光滑的非线性系统,传统的方法不能处理。”为了攻克这一难题,杨绍普到北大、清华、南开等高校和中科院、铁科院查阅资料,拜师学习。
“我甚至学了当时数学家都很少涉足的奇异性理论”,最终,他提出解决方法,以“滞后非线性系统分叉与奇异性”的博士论文顺利通过答辩。
“没有想到,”杨绍普感叹,读博时期的学习,奠定了之后诸多研究的基础。
幸运,终究留给有准备的人。
一道“英雄帖”,让杨绍普这位“全副武装”的战士,第一次走向“真刀真枪”的“战场”。
这同时也是我国铁路事业自救的一战。
由于我国铁路运输起步晚、发展缓慢,到上世纪90年代,旅客列车最高运行速度始终徘徊在每小时80至110公里之间,货运列车最高速度在每小时70公里左右,以致1994年客户运量降至最低点,“铁老大”不得不走上提速之路。
然而,铁路提速并非“开车多踩一脚油门”那样简单。铁路既有线提速遇到众多前所未有的难题:提速后何种机车可以为列车提供足够的牵引力?如何研制大功率提速机车?提速后既有桥梁能否承受如此大的冲击力……一系列问题中,首当其冲是提速机车的研制。
1996年,当时的铁道部紧急向系统内十几家大专院校和研究机构发出“英雄帖”。
“那时候压力很大!”年轻的杨绍普接受这一任务时,激动而紧张。
“低速时,机车走行部动力学分析可以用等效线性化方法处理,速度提高后,就必须考虑直接处理非线性因素。”
“线性问题的结果是可预见的,非线性问题却复杂得多。”杨绍普说,非线性与线性的本质区别在于,非线性不适用迭加原理,这就为系统动力学分析带来了巨大困难。
因此,在如乱麻一般纠结的因素中作出的每一个判断,都关系重大。杨绍普慎而又慎。他利用博士论文中提出的非光滑特性分析法,一遍一遍反复分析计算。“我们就是要在乱麻中抽出那缕神秘线索。”
2000年,在大同机车厂为提速生产的SS7型电力机车振动问题研讨会上,很多专家认为这种机车存在高频振动问题,有安全隐患,建议“废弃已花费几个月做出的方案”。但杨绍普力排众议,“原来的方案还可以继续”。他认为,只要采取措施很快通过低阶共振临界速度,之后振动就会大幅减小,也就没有了危险。
在他的带领下,团队成功对走行部参数进行了分析优化,解决了机车电器设备振动过大问题,不但挽回企业几千万元成本投入,更重要的是节省了宝贵时间。最终,这一机车成为陇海线提速的主力车型。“我们每个人都瘦了一圈,但那一刻内心却无比骄傲。”
就在铁路提速工程推进时,按照原来标准设计的桥梁出现了横向振动超过规范限界的严重情况。如不解决,将严重影响提速进程。
杨绍普又率领团队冲进铁路提速的工地。从京广线到陇海线,从太行山脉到绵延秦岭,从车间企业到研究院所,他采集数据,测量实验,分析对比,深耕细挖……
“那年冬天那个冷啊,穿两件军大衣还能把人冻透。”1998年,杨绍普率领团队在郑州黄河大桥做实验,至今记得“每天吃的硬馒头和拉煤货车掠过时洒满全身的煤灰”。
“那年正月初十就住进了工地,连续待了两个月。”他们在桥下支个帐篷,里面烧个煤炉子。因为火车过时不能实验,只能抓住火车过后的“天窗”时间,上桥检查传感器、传输线路、减振装置,按照轻重车、客货车进行编组,反复调整监测。“那时候,三餐丝毫没有规律,所以早餐时,就尽量多吃几个馒头,因为可能一天下来再没时间吃饭。”
科研往往意味着和艰苦寂寞相伴,但杨绍普似乎甘之如饴:“这是铁道人的家常便饭。”说起原因,出言总是低调客观的杨绍普用了“我们那代人总是有点梦想”的表述。
当最终成功解决黄河大桥横向振动问题时,他说,“没有比看到自己所学有用武之地更快乐的了。”
经过几年不断探索,杨绍普和他的团队研究出复杂工程结构振动控制的新措施,为陇海线机车提速、京广线桥梁振动控制、秦岭隧道顺利贯通等重大工程提供了重要技术保证。
“科学研究,只有与社会发展相连,才能经受时代的磨砺和考验。”2003年,几年心血迎来收获,杨绍普主持的“工程结构的振动控制与故障诊断研究及应用”获得国家科技进步二等奖。
“路也许很多,但怎样走,取决于你的选择。”回首那一刻,他感谢梦想。
“宁要一篇高水平论文,
也不要十篇低档次论文”
“我读博时比他们还用功!”刘永强,杨绍普2011届的博士生。跟他走过石家庄铁道大学机械学院研修室时,他指着埋头苦读的学生们说。
事实上,这个阳光的80后现在已经成为课题技术骨干,并且有了自己主持的国家级项目。
自1999年杨绍普开始带博士研究生以来,一批批学生在他的培养下成长。
“但是,很多学生都怕杨老师。”刘永强神秘一笑,“读他的研究生可不容易,他要求很严。”
杨绍普的“严”,在学生中是出了名的。
学生一入学,他就对学生们进行学术规范教育。“发表论文时一定不能抄袭,也不能一稿多投。”他告诫道:“这些文章就像泼出去的水一样收不回来,而且会成为让你身败名裂的定时炸弹。”
研究生的论文不合格,杨绍普一定会要求学生要不厌其烦地修改。他常说:“宁要一篇高水平论文,也不要十篇低档次论文。”如果还不能达到标准,他甚至会要求学生延期答辩。
“我的博士论文就改了好几遍,就连英语详细摘要,杨老师都一字一句地修改。”申永军是杨绍普第一届博士研究生。他清楚记得,“从论文成稿后到博士答辩,杨老师给改了三四次”。
“其中,一个信号处理的小细节卡了我半年。”按照杨绍普的要求,申永军从检查源程序开始,查阅大量相关资料,搜集业内的新进展新思路,最终以一种新视角解决了这个程序问题。
“最后,这个部分在我的博士论文中单独成章,还发表在《国际机械科学》上。”后来,申永军在石家庄铁道大学开辟出“载运工具状态监测与故障诊断”这个新的研究方向,争取到多项国家自然基金项目,成为该方向的学术带头人。“我这是因杨老师的‘严’而得福”。
对学生严,他对自己也严,对科研的要求更严。
十年磨一剑,2013年,杨绍普率领团队进行的“大型施工机械安全分析、评估与监测关键技术研究及应用”获得河北省科学技术进步奖一等奖。一直参与此项研究的石家庄铁道大学机械工程学院副院长潘存治称:“十年走来,相当不易。”
如今,这项十年磨出的成果,已在高铁900吨架桥机、隧道盾构机以及无砟轨道混凝土浇筑机等大型施工机械上得到成功应用。数十起安全隐患,及时发现并被排除,避免了重大安全事故的发生,产生巨大的经济和社会效益。
“没有他的较真、严谨,就没有这项成果。”潘存治感叹,就是项目评审答辩,杨绍普都亲自制作PPT,在家反复练习。“8分钟介绍,他掌握得分秒不差,答辩更是周详到位。”
在长期研究的基础上,杨绍普突破以往单独研究汽车动力学和路面动力学的传统思路,提出“将车辆和道路耦合研究其非线性动力学行为”的学术思想。
按照他提出的车辆——道路耦合动力学研究框架,将这一学术思路应用于高速公路长期监测中,2008年的“大广高速公路长寿命路段健康状态远程监测系统”项目作为重要实践,对研究至关重要。
“这个项目需要我们随着路面施工,同时埋入传感器。”一直与杨绍普并肩作战的陈恩利教授记得,那时几天就要去一次威县工地,一去就是十几人,“路段施工了一年,我们跟着埋了一年”。
但是,由于浇筑混凝土、压实路面时难免会碰到传感器,在用超声波雷达探测仪检查时,发现有传感器偏移的现象。杨绍普要求,偏出预设线路的必须抠出来重新埋。
“一个返工就至少半天,这人吃马喂、成本消耗实在太大。”眼看项目经费已成赤字,陈恩利有些心疼。
“宁可不挣钱,也要把研究做好。”杨绍普说:“这关系到工程数据和研究结论,绝不能有半点疏忽”。
最终,这项成果获得2014年河北省科技进步一等奖。
“是不是完美主义者?我不知道。”说起这些,杨绍普坦言,搞研究时,就是“心里有个火种,想干好”。
“要让每一个人和
团队一起成长”
2015年1月2日,星期五。石家庄铁道大学交通环境与安全工程研究所的7楼会议室里坐满了人。
“每月一次的学术报告,每次两人主讲,每人半小时。”8年前,马增强师从杨绍普攻读车辆工程博士学位时,这样的报告会就已经成为团队的一道“营养大餐”。
但是,能坚持下来却实属不易。
“需要有人推,也考验团队核心的凝聚力。”马增强说,不管多忙,杨老师都会按时张罗这件事。
“准备这样的报告也要费些工夫呢。”上课、科研,大家已经很忙,马增强有时也会懈怠。
还有人心里总不太积极,担心没有收获反而浪费了时间。
“一定要交流,一个团队不能靠单打独斗,也不能搞山头主义。”杨绍普习惯用“盖房子”来解释他的想法:如果每个人总盯着自己的兴趣点,谁架谁的梁,谁砌谁的墙,没有规划,拼拼凑凑,房子就起不来。
“现在很多项目都涉及多学科,一个人的学术眼界毕竟有限。”马增强已经感受到交流带来的好处,“有时你费力要研究的一个方向,可能别人两年前就已经证明行不通了,大家一交流,你就省了走弯路”。
事实上,从2004年研究所成立之初的5个人到目前的25人,杨绍普率领团队先后完成8项包括国家973项目和国家自然科学基金重点项目在内的国家重点科研课题,30余项原铁道部、河北省科研项目;发表论文260余篇,其中150篇被SCI、EI等收录。
扬帆远航,靠舵手,也靠团队。“要让每一个人和团队一起成长。”这是杨绍普始终如一的愿望。
“别看他那么忙,却对我们每个人都特别关心。”刘永强博士毕业留校时,在学校宿舍租房住。“我和爱人都是农村孩子,经济条件不太好,杨老师就把家里的衣柜、电视柜等家具送给我们。”在刘永强看来,这位“严师”,更像“慈父”。
“他对名和利,不是太计较。”一路走来,搭档了多年的陈恩利更能近距离感受他的风格。“很多项目完成获奖,主持者肯定付出最多,但不管多少奖励,杨绍普都坚持平分给团队每个成员。”
“更重要的是,他甘于为团队成员的个人发展搭桥铺路。”潘存治记得,在一次项目方向研讨会上,一名老师因为准备不充分受到杨绍普批评。但几天后,他却依然把一个刚拿到的课题交给这名老师作主持人,“批评的事,他其实根本没放在心上,觉得这个老师具备主持人的能力,就应该给其发展的机会。”
令杨绍普欣慰的是,团队中年轻学术骨干纷纷脱颖而出,其中,2人入选教育部新世纪优秀人才,3人入选河北百名创新人才,3人成长为河北省杰青,十几人晋升为教授。他带领的团队获得河北省首批“巨人计划”创新创业团队的光荣称号。
一颗坦荡之心,凝聚起一个蓬勃向上的团队。“要说比他年龄大的人有,比他毕业早的人也有,”陈恩利说,但是“大家服他这个人,愿意和他一起干”。
师者,传道授业解惑。“杨老师经常和我们说,吃亏是福,带团队更要勇于吃亏。不能光让别人跟着你干,却总考虑自己。”刘永强说,老师的做人也深刻影响着他们。
“十年之后
谁来领军?”
“你和他约好了,可千万别迟到!”这种提醒,在杨绍普学生中一届届传下来。“因为他或许就给你留了那几分钟时间。”
不止对时间的要求,“他把很多严谨求实的科研作风融入到行政管理中。”
“他喜欢有话直说,不允许拐弯抹角,也不允许遮遮掩掩。”因为是主管领导,石家庄铁道大学科技处处长刘响林经常向杨绍普请示汇报工作,也逐渐适应了他的习惯。
“刚开始,我给他汇报工作,总先讲国家和省里怎么要求,有什么意义,这件事背景是啥。”刘响林忆起当初,“他就打断我,不让我说那些车轱辘话。”于是刘响林总结出了汇报“三段论”,即“要干什么,有什么问题,需要他决策什么”。
杨绍普话语不多,倾听别人发言时总若有所思,而一旦决策则雷厉风行。
石家庄铁道大学历史比较悠久,是国家军事交通和铁路行业重要的科研和人才培养基地,但2013年前因为没有博士点,造成人才流失,也成为铁大人的心头之痛。“那时候开会,人家一听说你没有博士点,扭头就走了,根本不愿意理你。”刘响林对此记忆犹新。
因此,学校党委决定以学科建设为龙头,加强人才队伍和科研平台建设,确定了争取博士授权的总目标,分管这项工作的杨绍普,成为具体操盘手。
于是,一篇SCI论文奖励1万元、一个国家课题配套30万元等科研成果奖励政策陆续出台;打破论资排辈,按照成果评级的职称评定新办法也相继实施……“意见和阻力当然有”,但杨绍普强力推进。
“科研就是扶优不扶劣。”杨绍普说,目前全校一年的科研奖励支出达到700多万元,“就是要鼓励出高水平的成果,到高水平刊物上发表论文。”在申报博士点的材料中,层次稍低的成果,他干脆不让列进去。
随着政策不断推进,效果也日益显现。2002年至2012年的十年间,全校获得9个国家科技进步奖,一批科研平台也陆续落户,一批学科带头人在国内外学术界崭露头角。
“即便这样,博士点验收评审那几天,他依然睡不着觉。”2013年“博士学位授予单位”最终获批时,刘响林百般滋味在心头,“我这算好的,十年申博路,杨校长恐怕更是在刀尖上熬!”
韧性与坚守,往往意味着内心的强大。杨绍普却说:“这只是我的责任。”
分管科研和学科建设工作十几年,杨绍普对各学校实力和人才成长规律有着深刻认识。经过深思熟虑,去年3月,他向校党委建议实施“优秀青年科研拔尖人才计划”,充实学术梯队中坚力量,为青年教师创造成长平台和发展空间。
“人才是发展的根本,”他说:“现在我们学校有一批学术带头人和领军人才,但是十年之后谁来领军,十年之后的学术带头人在哪里?”
学校党委书记王岳森非常重视他的建议,最终学校党委讨论决定,同意投入千万元启动“优青计划”,并且“全力支持、尽快实施”。
“主持过国家级项目、4篇SCI收录的论文、40岁以下”,只要符合这些条件,不用评审直接纳入计划,每年学校给20万元科研启动经费。
这一重磅炸弹投下,舆论大哗。“我辛辛苦苦干了这么多年还不如他个毛头小子”,“没有功劳也有苦劳啊”,“能不能降降门槛,我就差一点儿”……各种意见压向杨绍普。
作为具体实施者,刘响林和科技处的同事们都望着他,“你不怕得罪人,我们就去唱黑脸”。
杨绍普坚定地点了点头。
从酝酿到征求意见,再到“优青计划”最后实施,只用了一个月时间,首批27人。
“但激励效应巨大,”刘响林说,一年时间,27名优青人才获科研项目33项,其中国家自然科学基金4项,国家社科基金1项;发表核心期刊及以上论文61篇;获省部级科技进步奖2项。
看到风雨过后出现的彩虹,杨绍普舒了一口气,“一个人要做的事情很多,有些虽然做起来很难,但却必须要做,因为那是未来和希望。”
就像非线性运动中蕴含着秩序,面对纷繁的工作,杨绍普似乎总是知道,他要坚持的是什么。多年来,心无旁骛、坚持不懈搞科研;回归内心,担当起自己应承担的责任,已经成为“一种心底的感觉,一幅坚信的图景”。![]()
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