冰雪天里，高速路上的安全守護者
——訪交科院公路工程科技（北京）有限公司總經理朱寶林

文/本刊記者 陳楠枰

隨著自己研發的抗凝冰技術先后在內蒙古等11個省（區、市）的30多條路段實施廣獲好評，交通運輸部科學研究院工程技術與材料研究中心總工程師、交科院公路工程科技（北京）有限公司總經理朱寶林更忙了，一邊繼續道路抗凝冰成套技術研究完善，一邊還要應各地公路管理部門邀請，將科研成果順暢引入地方工程實踐。

即便忙到飛起，朱寶林樂此不疲，據他說：“沒有什么能比冰雪天里，守護高速路上群眾的安全順暢出行更重要和讓人興奮的了。”

從材料分析學的角度改變世界

1998年夏末，從未出過遠門的北方小伙兒朱寶林拎著塞滿了整個行李箱的厚羽絨服，乘坐綠皮火車奔赴遙遠的南方，他接到了江西理工大學的材料學專業本科錄取通知書，十余個小時的顛簸后即將開啟一段新的人生旅程。彼時的朱寶林并不知道，帶去的羽絨服會在箱底里壓上整整四年，也無法想象這樣一個無心插柳的學科選擇將如何深刻地影響他未來數十年。

“大學時，課業之余我特別喜歡自己燒制各種小玩意兒。無論是陶、瓷、玻璃還是水泥，他們的原材料并沒有什么不同，而所學專業教會我的，就是通過研究各類材料及它們之間相互滲透的交叉性和綜合性，嘗試做出不一樣的東西。”朱寶林告訴記者。

在他看來，跳出只用一樣材料拼死做一件事情的思維局限，用材料學的眼光研究道路工程，無疑是為其之后在道路與鐵路工程領域的碩博深造揭開了完全不同的研究視角。“在道路工程應用中，很多時候我們其實不用對一種材料死磕到底，不妨跳出來由迷宮的上端俯視全景，根據想要實現的指標或功能，試著去配比出全新的材料和工藝，到達目的地的路徑可能會近一些，也順一些。”

2005年底，研究生畢業的朱寶林來到交通運輸部科學研究院，負責圍繞部門已有科研成果展開技術咨詢，并參與一些常規類科研項目的研究工作。

直到2008年春運，50年一遇的雨雪冰凍災害突襲大半個中國，受災地區公路基礎設施幾乎全線癱瘓，惡性交通事故頻發，數千萬人滯留異地無法回鄉團聚。“那時候的公路冬季安全應急保障能力弱，依靠降雪結冰后人工上路除冰掃雪效率極低，工作人員本身的作業安全亦難以充分保障。”朱寶林認識到，解決冬季道路抗凝冰問題，提高道路交通系統抵御冰雪災害的能力，最大程度保證冰雪災害期道路交通的安全、暢通必須立刻提上議程。

很快，朱寶林向領導申請組成了11人的專業技術團隊，涵蓋計算機、機械、材料、道路、巖土等領域的優秀研究人才，拉上瑞士某科技公司合作，于一年后正式開啟了冬季安全應急保障技術研發的新征程。

為實地走訪調研我國冬季冰雪形成機理，南至福建武夷山，北抵內蒙古烏蘭浩特，東到山東萊蕪，西進新疆烏魯木齊，祖國的大江南北均留下了朱寶林團隊堅實的足跡。

從凝冰自動化處置噴灑設備的研發起步，到新型抗凝冰材料的探索研制，后至高速公路早期凝冰、團霧等氣象預警系統管理平臺開發，朱寶林一步一個腳印，一路摸索一路前行。“大家剛組成團隊要做這項研究時其實都是‘小白’一個，但不管擅長的是材料、道路還是巖土，技術不同，很多概念和背景卻是相通的，各盡所能去嘗試，總會找到路徑。”

為優化調整抗凝冰材料的配方，他們以實驗室為家，強忍刺鼻的氣味和嗆人的灰塵，僅瀝青混合料試塊就制作了好幾噸。為了驗證研發的設備與材料的性能，更是經常在冬季的夜間，冒著徹骨嚴寒堅守現場，一蹲就是幾個小時。

主動防護讓除冰變“防冰”

近十年孜孜不倦的艱苦攻關和大量應用試驗下，朱寶林和同事們終于在冬季道路安全保障技術研究上取得了重大的突破和進展，并實現科研成果產業化的成功轉化。

通過對路面凝冰機理及凝冰形成環境條件的試驗分析，他和團隊創新性地提出我國高速公路路面凝冰的環境條件標準。依據車速、路線特點等因素，建立了路面凝冰危險等級標準，通過對海量因子進行研究分析，對關鍵凝冰因子進行采集，建立了我國高速公路早期凝冰、團霧等氣象預警系統管理平臺。在此基礎上，針對重大路面氣象災害，還提出了高危路段凝冰、團霧等自動化處置技術實施方案。

云南調研時，朱寶林發現，我國凝冰易發地區尤其是山區橋梁、長大縱坡、超高急彎、背陰等高速公路高危路段交通事故處于多發狀態。“等路面結冰再進行處置，需要人力和時間，肯定會影響交通，所以這項研究的思路應該是精確預知道路的結冰時間，提前處置，把除冰變成‘防冰’。”

依托“防冰”的思路，朱寶林反其道而行，把融雪劑添加到瀝青混合料里直接鋪在了新建路面上，形成具有不結冰功能的路面，在毛細管壓力及車輛碾壓作用下，融雪成分析出，從而降低道路表面水的冰點，抑制道路表面積雪結冰。

可是，有業主擔心，混合料里的改性劑如果很快析出用完怎么辦，難道還要頻繁敲開路面重新翻修添加？一大難題擺在面前，“就像為延緩藥物釋放和定位釋放藥物，有些藥品需要通過膠囊來輔助持續治療的功效，我也需要找到尋找或配比出新的材料以達到融雪劑的緩釋效果，這是主動抗凝冰技術成功的關鍵。”

為此，項目組專門研發了配合改性劑使用的緩釋劑，“我們將抗凝冰瀝青混合料制成試件，在常溫下全部泡入水中持續泡水20天，每天測試的氯離子濃度數值顯示氯離子流失達到平穩峰值。拿到這樣的實驗結果，就可以從一定程度上證明，這樣的自融冰改性劑是具有一定耐久性的，可以達到夏季少釋放、保障冬季使用的目的。”

“在不降低融雪成分濃度的前提下，使改性劑緩慢釋放，試驗數據顯示，改性劑的融雪效果可以達到14年。”朱寶林說。

除此之外，增強劑的研發是朱寶林抗凝冰瀝青改性劑中的另一項核心成分。“我嘗試了上千種看似差不多的材料，從中找到我需要的那些細微性能，然后進行配比嘗試，組成出了新的材料。”對于自己配比出來的增強劑，朱寶林信心十足，“這項技術在國內暫時還沒人能超越，即使我把應用的所有成分都說出來，沒有配方也不可能成。”

半幅路面白雪覆蓋，半幅路面纖塵不染，朱寶林用一條對比鮮明的試驗路段成功驗證了新型抗凝冰瀝青改性劑的神奇。

同時，得益于整個團隊的創新理念和不懈研發實踐，抗凝冰技術首次提出了凝冰預警及自動化處置成套應用技術，使得道路冰雪處置變被動為主動，顯著節約融雪劑的用量，從而減少融雪劑對環境的污染，大大提高了融冰雪效率，有效推動了我國冬季安全應急保障技術的發展。

十年堅守，心血傾注化寒冰

梅花香自苦寒來。2016年1月23日和26日，中央電視臺《新聞直播間》及《新聞聯播》欄目先后對夏蓉高速公路（貴州省畢節市納雍縣謝立大山隧道入口）應用朱寶林團隊凝冰預警與自動化噴灑系統一事進行了報道。

這是一種安裝在高速公路、城市立交橋、機場出行閘道上的高效、節能、低成本的新一代全自動融雪劑自動噴灑系統。由路域環境信息采集系統、預警系統、道路凝冰處置系統組成，為管理者的決策提供可靠信息來源并及時有效解決道路結冰問題，提高道路行車安全。

路側安裝的氣象傳感器自動收集著道路溫度、濕度、附近風速等各種氣象信息，再用埋在路面下的傳感器感知路面冰點，最后綜合判斷得出結果。預知路面結冰時間后，系統程序會自動控制安裝在路側的裝置，在路面結冰前噴灑融雪劑，降低路面冰點，防患于未然。

作為交通運輸部物聯網重大專項研究成果之一，在負責項目成果驗收的院士專家組看來，這無疑是“物聯網技術在公路網運行管理中得到成功應用的一個縮影”。“利用珀耳帖效應捕捉不受路面介質影響的真實冰點的主動式凝冰預警傳感器解決了國外傳感器冰點預測不準問題，同時預測凝冰厚度，技術達到國際領先。輔以紅外圖像能見度儀和溫、濕度傳感器，利用凝冰預警算法，就可提前預測出路面凝冰時間，提供準確預警信息。”據介紹，在噴灑融雪劑時，系統還可根據氣溫下降趨勢和路面實時狀況計算噴灑劑量，做到精確控制，減少融雪劑對路面的腐蝕和周邊環境的影響。“道路管理者可以現場控制系統，也可以在監控中心或通過手機遠程監控。”

2014年，道路凝冰預警與自動化噴灑系統因在云南楚大高速的杰出應用，被當地交通管理部門評價為“為云南省高速公路冰雪災害整治工程打下了良好的開端。”

膠州灣大橋上也安裝了朱寶林團隊的這套自動化噴灑系統。大橋數據統計顯示，2016年整座大橋因惡劣天氣影響封路24次，安裝預警系統后，2017年天氣影響造成的封路驟減到8次，還都是因大霧天氣導致，30余公里路段較前一年多收了近千萬通行費。

減少公路養護管理部門的經濟損失是一方面，更令朱寶林感慨的是，大橋交警找到他，對科研成果的高效應用表示感謝。“變被動處置為主動防護，大橋因路面凝冰災害造成的交通事故發生率顯著降低60%，大大提升了人民群眾的出行效率和行車安全。”朱寶林認識到，“這是也大橋作為國有資產保值的輔助手段之一，有效遏制冰凍災害對路面的侵蝕，也減少了惡性事故下對橋梁的碰撞損毀。”

至今，道路凝冰預警與自動化噴灑系統已經在國內上線50余套，抗凝冰改性劑在北京、云南、貴州等地共鋪設試驗路約9公里，實現產值近3000萬元。

“冬季安全應急保障需要多樣化思路從不同角度解決問題。我們現在還欠缺一個集氣候、氣象的基于大數據的路網級道路凝冰管理預警平臺，這正是我目前集中主要精力在研究的方向。”在朱寶林心中，既然開始了一項研究，必一定力爭做到技術的極致。“如果不久后的將來，極端惡劣天氣影響下冬季公路應急預警能實現‘公里級預報，分鐘級預警’就太好了！”