冰雪天里，高速路上的安全守护者——访交科院公路工程科技（北京）有限公司总经理朱宝林

文/本刊记者 陈楠枰

随着自己研发的抗凝冰技术先后在内蒙古等11个省（区、市）的30多条路段实施广获好评，交通运输部科学研究院工程技术与材料研究中心总工程师、交科院公路工程科技（北京）有限公司总经理朱宝林更忙了，一边继续道路抗凝冰成套技术研究完善，一边还要应各地公路管理部门邀请，将科研成果顺畅引入地方工程实践。

即便忙到飞起，朱宝林乐此不疲，据他说：“没有什么能比冰雪天里，守护高速路上群众的安全顺畅出行更重要和让人兴奋的了。”

从材料分析学的角度改变世界

1998年夏末，从未出过远门的北方小伙儿朱宝林拎着塞满了整个行李箱的厚羽绒服，乘坐绿皮火车奔赴遥远的南方，他接到了江西理工大学的材料学专业本科录取通知书，十余个小时的颠簸后即将开启一段新的人生旅程。彼时的朱宝林并不知道，带去的羽绒服会在箱底里压上整整四年，也无法想象这样一个无心插柳的学科选择将如何深刻地影响他未来数十年。

“大学时，课业之余我特别喜欢自己烧制各种小玩意儿。无论是陶、瓷、玻璃还是水泥，他们的原材料并没有什么不同，而所学专业教会我的，就是通过研究各类材料及它们之间相互渗透的交叉性和综合性，尝试做出不一样的东西。”朱宝林告诉记者。

在他看来，跳出只用一样材料拼死做一件事情的思维局限，用材料学的眼光研究道路工程，无疑是为其之后在道路与铁路工程领域的硕博深造揭开了完全不同的研究视角。“在道路工程应用中，很多时候我们其实不用对一种材料死磕到底，不妨跳出来由迷宫的上端俯视全景，根据想要实现的指标或功能，试着去配比出全新的材料和工艺，到达目的地的路径可能会近一些，也顺一些。”

2005年底，研究生毕业的朱宝林来到交通运输部科学研究院，负责围绕部门已有科研成果展开技术咨询，并参与一些常规类科研项目的研究工作。

直到2008年春运，50年一遇的雨雪冰冻灾害突袭大半个中国，受灾地区公路基础设施几乎全线瘫痪，恶性交通事故频发，数千万人滞留异地无法回乡团聚。“那时候的公路冬季安全应急保障能力弱，依靠降雪结冰后人工上路除冰扫雪效率极低，工作人员本身的作业安全亦难以充分保障。”朱宝林认识到，解决冬季道路抗凝冰问题，提高道路交通系统抵御冰雪灾害的能力，最大程度保证冰雪灾害期道路交通的安全、畅通必须立刻提上议程。

很快，朱宝林向领导申请组成了11人的专业技术团队，涵盖计算机、机械、材料、道路、岩土等领域的优秀研究人才，拉上瑞士某科技公司合作，于一年后正式开启了冬季安全应急保障技术研发的新征程。

为实地走访调研我国冬季冰雪形成机理，南至福建武夷山，北抵内蒙古乌兰浩特，东到山东莱芜，西进新疆乌鲁木齐，祖国的大江南北均留下了朱宝林团队坚实的足迹。

从凝冰自动化处置喷洒设备的研发起步，到新型抗凝冰材料的探索研制，后至高速公路早期凝冰、团雾等气象预警系统管理平台开发，朱宝林一步一个脚印，一路摸索一路前行。“大家刚组成团队要做这项研究时其实都是‘小白’一个，但不管擅长的是材料、道路还是岩土，技术不同，很多概念和背景却是相通的，各尽所能去尝试，总会找到路径。”

为优化调整抗凝冰材料的配方，他们以实验室为家，强忍刺鼻的气味和呛人的灰尘，仅沥青混合料试块就制作了好几吨。为了验证研发的设备与材料的性能，更是经常在冬季的夜间，冒着彻骨严寒坚守现场，一蹲就是几个小时。

主动防护让除冰变“防冰”

近十年孜孜不倦的艰苦攻关和大量应用试验下，朱宝林和同事们终于在冬季道路安全保障技术研究上取得了重大的突破和进展，并实现科研成果产业化的成功转化。

通过对路面凝冰机理及凝冰形成环境条件的试验分析，他和团队创新性地提出我国高速公路路面凝冰的环境条件标准。依据车速、路线特点等因素，建立了路面凝冰危险等级标准，通过对海量因子进行研究分析，对关键凝冰因子进行采集，建立了我国高速公路早期凝冰、团雾等气象预警系统管理平台。在此基础上，针对重大路面气象灾害，还提出了高危路段凝冰、团雾等自动化处置技术实施方案。

云南调研时，朱宝林发现，我国凝冰易发地区尤其是山区桥梁、长大纵坡、超高急弯、背阴等高速公路高危路段交通事故处于多发状态。“等路面结冰再进行处置，需要人力和时间，肯定会影响交通，所以这项研究的思路应该是精确预知道路的结冰时间，提前处置，把除冰变成‘防冰’。”

依托“防冰”的思路，朱宝林反其道而行，把融雪剂添加到沥青混合料里直接铺在了新建路面上，形成具有不结冰功能的路面，在毛细管压力及车辆碾压作用下，融雪成分析出，从而降低道路表面水的冰点，抑制道路表面积雪结冰。

可是，有业主担心，混合料里的改性剂如果很快析出用完怎么办，难道还要频繁敲开路面重新翻修添加？一大难题摆在面前，“就像为延缓药物释放和定位释放药物，有些药品需要通过胶囊来辅助持续治疗的功效，我也需要找到寻找或配比出新的材料以达到融雪剂的缓释效果，这是主动抗凝冰技术成功的关键。”

为此，项目组专门研发了配合改性剂使用的缓释剂，“我们将抗凝冰沥青混合料制成试件，在常温下全部泡入水中持续泡水20天，每天测试的氯离子浓度数值显示氯离子流失达到平稳峰值。拿到这样的实验结果，就可以从一定程度上证明，这样的自融冰改性剂是具有一定耐久性的，可以达到夏季少释放、保障冬季使用的目的。”

“在不降低融雪成分浓度的前提下，使改性剂缓慢释放，试验数据显示，改性剂的融雪效果可以达到14年。”朱宝林说。

除此之外，增强剂的研发是朱宝林抗凝冰沥青改性剂中的另一项核心成分。“我尝试了上千种看似差不多的材料，从中找到我需要的那些细微性能，然后进行配比尝试，组成出了新的材料。”对于自己配比出来的增强剂，朱宝林信心十足，“这项技术在国内暂时还没人能超越，即使我把应用的所有成分都说出来，没有配方也不可能成。”

半幅路面白雪覆盖，半幅路面纤尘不染，朱宝林用一条对比鲜明的试验路段成功验证了新型抗凝冰沥青改性剂的神奇。

同时，得益于整个团队的创新理念和不懈研发实践，抗凝冰技术首次提出了凝冰预警及自动化处置成套应用技术，使得道路冰雪处置变被动为主动，显著节约融雪剂的用量，从而减少融雪剂对环境的污染，大大提高了融冰雪效率，有效推动了我国冬季安全应急保障技术的发展。

十年坚守，心血倾注化寒冰

梅花香自苦寒来。2016年1月23日和26日，中央电视台《新闻直播间》及《新闻联播》栏目先后对夏蓉高速公路（贵州省毕节市纳雍县谢立大山隧道入口）应用朱宝林团队凝冰预警与自动化喷洒系统一事进行了报道。

这是一种安装在高速公路、城市立交桥、机场出行闸道上的高效、节能、低成本的新一代全自动融雪剂自动喷洒系统。由路域环境信息采集系统、预警系统、道路凝冰处置系统组成，为管理者的决策提供可靠信息来源并及时有效解决道路结冰问题，提高道路行车安全。

路侧安装的气象传感器自动收集着道路温度、湿度、附近风速等各种气象信息，再用埋在路面下的传感器感知路面冰点，最后综合判断得出结果。预知路面结冰时间后，系统程序会自动控制安装在路侧的装置，在路面结冰前喷洒融雪剂，降低路面冰点，防患于未然。

作为交通运输部物联网重大专项研究成果之一，在负责项目成果验收的院士专家组看来，这无疑是“物联网技术在公路网运行管理中得到成功应用的一个缩影”。“利用珀耳帖效应捕捉不受路面介质影响的真实冰点的主动式凝冰预警传感器解决了国外传感器冰点预测不准问题，同时预测凝冰厚度，技术达到国际领先。辅以红外图像能见度仪和温、湿度传感器，利用凝冰预警算法，就可提前预测出路面凝冰时间，提供准确预警信息。”据介绍，在喷洒融雪剂时，系统还可根据气温下降趋势和路面实时状况计算喷洒剂量，做到精确控制，减少融雪剂对路面的腐蚀和周边环境的影响。“道路管理者可以现场控制系统，也可以在监控中心或通过手机远程监控。”

2014年，道路凝冰预警与自动化喷洒系统因在云南楚大高速的杰出应用，被当地交通管理部门评价为“为云南省高速公路冰雪灾害整治工程打下了良好的开端。”

胶州湾大桥上也安装了朱宝林团队的这套自动化喷洒系统。大桥数据统计显示，2016年整座大桥因恶劣天气影响封路24次，安装预警系统后，2017年天气影响造成的封路骤减到8次，还都是因大雾天气导致，30余公里路段较前一年多收了近千万通行费。

减少公路养护管理部门的经济损失是一方面，更令朱宝林感慨的是，大桥交警找到他，对科研成果的高效应用表示感谢。“变被动处置为主动防护，大桥因路面凝冰灾害造成的交通事故发生率显著降低60%，大大提升了人民群众的出行效率和行车安全。”朱宝林认识到，“这是也大桥作为国有资产保值的辅助手段之一，有效遏制冰冻灾害对路面的侵蚀，也减少了恶性事故下对桥梁的碰撞损毁。”

至今，道路凝冰预警与自动化喷洒系统已经在国内上线50余套，抗凝冰改性剂在北京、云南、贵州等地共铺设试验路约9公里，实现产值近3000万元。

“冬季安全应急保障需要多样化思路从不同角度解决问题。我们现在还欠缺一个集气候、气象的基于大数据的路网级道路凝冰管理预警平台，这正是我目前集中主要精力在研究的方向。”在朱宝林心中，既然开始了一项研究，必一定力争做到技术的极致。“如果不久后的将来，极端恶劣天气影响下冬季公路应急预警能实现‘公里级预报，分钟级预警’就太好了！”