2026年1月21日，我国自主研发的3.5万吨重载群组列车，组成绵延7公里的“钢铁巨龙”，在包神铁路完成自动编队驾驶试验。该试验打破传统机械挂钩的铁路货运控制模式，将对我国铁路货运带来根本性变革，彰显我国在重载领域的全球领先实力。
时至今日，铁路仍是陆地大宗物资输送的中坚力量。重载铁路依托大编组、大运量的特点，是煤炭、矿石等大宗矿产长距离运输的最优选择。上世纪八九十年代，西南交通大学教授孙翔扎根一线开创的重载列车动力学，历经数十年仍然发挥着重要的保驾护航作用。
孙翔常年奔走在铁道线路、试验现场，以实际问题为导向开展研究，逐步建立起完整的重载列车动力学理论与实操方法。他的研究成果覆盖轮轨作用、制动控制、车钩缓冲、列车编组等多个领域，破解了诸多现场技术难题。
理论攻关 牵住重载运输的“牛鼻子”
1984年，相继在大连机车车辆工厂、资阳内燃机车工厂和成都机车车辆工厂从事工艺、设计和科研工作20年的孙翔，回到母校西南交通大学从事教学科研工作。深耕机车车辆领域多年的他已是业内著名的专家，提出的机车系统设计原则，如“粘着—功率关系”“机车主回路—控制系统—走行系统的合理匹配”等，逐步成为我国新型电力、内燃机车的设计准则。同时，孙翔在机车动轮驱动系统动力学方面开展了深入的探索，掌握了模拟计算及模拟实验等相关研究方法。
我国铁路重载运输开始于上世纪80年代初。起步之初，一系列运行难题接踵而至：列车行驶时车厢相互撞击、车钩频繁断裂，车轮与钢轨磨损加剧，长大下坡路段制动不稳，安全隐患十分突出。当时一线工作人员只能依靠经验临时处置，始终无法从根源上解决问题。
1985年10月，在京广线郑州局东皇店至广水区间的双机牵引6500吨级重载试验中，列车在制动、缓解过程中出现三处车钩断裂。得知消息后，孙翔第一时间赶赴现场，全面收集列车编组、制动参数、线路条件等一手资料。回到学校后，孙翔与西南交通大学教授孙竹生等人研讨，一致认定必须借助全新的动力学分析手段，才能查清事故根源。
于是，孙翔带领团队连续奋战，依托自主研发的重载列车动力学计算程序完成全流程模拟演算，对制动过程中各节车的位移、速度、加速度、车钩力、缓冲器行程等进行全面分析，最终精准还原了事故发生的全过程。
孙竹生、孙翔认为，要以单一机车车辆动力学为基础，考虑机车车辆间由车钩缓冲装置连接及列车所占线路纵横断面的不同这两个基本条件，根据系统工程的观点，采用现代科学技术方法，分析列车运行过程中各组成车辆间的相互作用及相应的轮—轨、机车车辆—轨道、列车—线路的相互作用，以确保重载列车的安全可靠运行。然后通过列车动力学研究，对其他相关的具体研究工作提出要求，制定必要的标准和规范，逐步将重载运输纳入科学轨道。重载列车动力学应运而生。
1986年，铁道部联合国家相关部委，将重载列车成套技术、重载列车动力学纳入“七五”国家重点科技攻关项目，这是铁道部主导重载研究、开展系统性技术攻关的正式标志，西南交通大学、中国铁道科学研究院等单位成为核心攻关团队。同时，我国首条重载专线大秦铁路正式开工建设。
1989年，以孙翔为核心、孙竹生等参与，历时3年攻关的“重载列车动力学研究”项目通过国家级鉴定，并荣获铁道部科技进步奖二等奖。该研究成果全部来源于现场实践，搭建起国内首套重载列车动力学理论框架。同时，团队还研发出动力学仿真软件、便携式线路检测仪等实用设备，改变了以往反复上线试车、费时又危险的科研方式，形成“现场发现问题—数据分析研究—总结方法—落地应用”的良性闭环。
1990年，大秦铁路开展重载列车综合试验，孙翔担任纵向动力学试验负责人。经分析软件计算后，试验全程采用孙翔总结的制动模式与操纵规范，车厢间的冲击力下降一半以上，长大下坡路段调速和启停都十分平稳，列车制动初速每小时75公里，制动时间63秒，制动距离753米，与理论计算只有10多米的误差，试验取得圆满成功。团队研发的便携式列车动力学测试装置，适时收集了全套完整数据，从而固化了试验成果，为重载列车常态化安全运营提供了精准的数据参照。
深耕实操 优化制动操控与机车装备
一套成熟的动力学理论，最终要落地到机车、操控等实际运用环节。依托重载列车动力学的研究成果，内燃机车专业出身的孙翔敏锐地将目光聚焦于列车运行的两大关键板块——制动操控与机车装备，针对现场暴露的各类短板，逐一开展优化攻关。
我国煤炭资源多集中在山西、陕西、内蒙古西部，运煤重载列车大多行驶在长大下坡路段。列车编组动辄长达上千米，制动信号从前到后传递存在延迟，极易出现车厢不同步、剧烈拉扯的现象，进而引发车钩断裂、车体磨损等问题，成为重载运营中突出的安全隐患。
为攻克这一难题，孙翔一方面借助计算机仿真、动力学建模等手段开展系统性分析，厘清车钩、缓冲器、制动装置等核心部件与列车冲撞的内在关联；另一方面长期驻守试验线路，反复跟车实测，对比不同制动方式与操作顺序带来的运行差异。
经过多轮试验论证与理论总结，孙翔提出“动力制动为主、空气制动为辅”的联合制动模式，梳理出“制动前预控机车、缓解时抑制车厢拉伸、严禁低速急刹”等实用操作规范；有针对性地提出改造方案，建议电力机车加装加馈制动、内燃机车优化电阻制动，有效提升低速区段制动力，让重载列车能更好适应长大下坡的复杂路况。
机车是重载列车的“动力心脏”，其牵引能力、减震效果、运行稳定性，直接决定整趟列车的运行状态。为摸清国产机车在重载工况下的真实短板，孙翔常年奔走在各大机务段与货运干线，跟车记录不同坡度和载重下的车轮抓地情况、车体震动幅度，把一线运行痛点作为技术优化的出发点。
当时我国第一条万吨级重载专线大秦铁路已规划建设，初代单元列车方案虽能实现大运量，但车辆连接间隙大、纵向冲击力强，车钩、转向架和轮轨磨损问题突出，维修成本居高不下。
1990年，孙翔结合国外先进经验与动力学仿真分析，深入研究第二代单元列车技术方案，提出采用无间隙牵引杆、机车分散遥控、优化导向转向等改进思路。这套方案无需对现有机车车辆进行大规模改造，就能大幅降低列车纵向作用力、减少轮轨磨耗，为后续技术升级指明了方向。
结合实地调研结果，孙翔撰写的《发展用于重载牵引的机车》一文成为国内重载机车研发与改造的重要参考。孙翔认为，重载机车应具有大的牵引能力、大的制动能力、良好的控制功能、低的轮轨动力作用及高的运用可靠性和耐久性。为降低机车对钢轨的冲击，他建议将牵引电机从轴悬改为架悬，从而有效减轻车体震动，减少线路损耗。伴随重载机车技术的不断革新，他提出的设计基本原则依然是行业的重要遵循。
此外，孙翔还与团队联合研制司机操纵模拟装置。这套设备集成模拟操纵台、计算机运算系统、动态参数显示、视景音响及振动模拟等多个模块，可完整复现重载列车全工况运行状态，实时展示车钩力、制动压力等关键数据。依托该装置，既能推演优化操纵方案、预判行车风险，又能开展系统化乘务员培训。它彻底打破了以往“老司机口传心授、仅凭经验教学”的传统模式，不仅有效减少列车纵向冲动、降低车钩断裂故障，更推动重载列车驾驶技术全面走向标准化、科学化，为大秦铁路万吨重载列车安全开行筑牢了实操保障。
系统规划 统筹全国路网与培育人才
基于成熟的重载列车动力学理论，孙翔将视野投向行业全局。一方面统筹谋划全国重载运输发展格局，另一方面用心培育后备科研力量。
依托大秦铁路万吨重载列车全程试验数据，孙翔全面复盘试验成效与现存短板，以行业长远发展为目标，提出构建具有中国特色的重载运输技术体系的整体构想，同时针对机车、车辆、轮轨作用、司机培训、运输组织等关键领域，列出分阶段技术攻关与升级方向。他强调重载运输是有机整体，随后结合全国不同线路工况，分类规划重载运输发展模式。
结合实地走访结果，孙翔将国内重载运输划分为三个发展方向：一是货源稳定的运煤专线，开行固定编组、循环运行的万吨单元列车，最大限度提升运输效率；二是京广、京沈等客货混跑的繁忙干线，采用改造成本更低的组合列车；三是普通地方线路循序渐进，逐步提升常规列车载重。同时，他根据线路损耗、设备故障的规律，建议延长重点车站站线、强化轨道结构，推动铁路养护从“定期维修”转向“状态修”，并明确车辆编组要求，禁止不同制动类型的车辆混编，从运输组织上规避安全风险。
后续行业发展始终沿着孙翔当初设计的差异化发展路径推进，我国重载运输布局日渐清晰：大秦、朔黄等专线奔驰着万吨、2万吨重载列车，各大繁忙干线常态化开行5000至7000吨列车，普通线路稳步提升运能，全国铁路最终形成多层次、差异化的重载发展格局。
在人才培养上，孙翔秉持“先摸清问题，再开展研究”的治学思路，要求学生扎根现场开展实地调研，同时强调现场调研所得必须系统梳理、凝练为学术论文成果。他对研究生、青年助教严管厚爱，不仅协助敲定选题、细致指导研究方法，还限定任务节点、全程跟踪进度。
在孙翔的悉心培育下，翟婉明等一批铁路科研骨干脱颖而出，传承了扎根一线、求真务实的科研精神。同时，他积极推动西南交通大学牵引动力国家重点实验室的成立，整合科研力量协同攻关，为我国重载及以后的高铁领域搭建起可持续发展的科研平台。
作为我国重载列车动力学的开创者，孙翔以铁道线为课堂，以现场问题为导向，把一次次故障、一趟趟试验、一轮轮调研，转化为一篇篇论文、一项项技术、一套套行业规范。如今，一列列重载列车驰骋在华夏大地，源源不断输送着国计民生所需的物资。在孙翔耕耘过的西南交通大学，实干钻研的学风一脉相承，学校至今仍是我国重载铁路技术研究的重镇，无数学者在此潜心攻关，续写交通事业发展的新篇章。■
（作者单位：西南交通大学）
