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

文/本刊記者 陳楠枰

隨著自己研發(fā)的抗凝冰技術(shù)先后在內(nèi)蒙古等11個(gè)?。▍^(qū)、市）的30多條路段實(shí)施廣獲好評(píng)，交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院工程技術(shù)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(jīng)理朱寶林更忙了，一邊繼續(xù)道路抗凝冰成套技術(shù)研究完善，一邊還要應(yīng)各地公路管理部門邀請(qǐng)，將科研成果順暢引入地方工程實(shí)踐。

即便忙到飛起，朱寶林樂此不疲，據(jù)他說(shuō)：“沒有什么能比冰雪天里，守護(hù)高速路上群眾的安全順暢出行更重要和讓人興奮的了?！?/p>

從材料分析學(xué)的角度改變世界

1998年夏末，從未出過(guò)遠(yuǎn)門的北方小伙兒朱寶林拎著塞滿了整個(gè)行李箱的厚羽絨服，乘坐綠皮火車奔赴遙遠(yuǎn)的南方，他接到了江西理工大學(xué)的材料學(xué)專業(yè)本科錄取通知書，十余個(gè)小時(shí)的顛簸后即將開啟一段新的人生旅程。彼時(shí)的朱寶林并不知道，帶去的羽絨服會(huì)在箱底里壓上整整四年，也無(wú)法想象這樣一個(gè)無(wú)心插柳的學(xué)科選擇將如何深刻地影響他未來(lái)數(shù)十年。

“大學(xué)時(shí)，課業(yè)之余我特別喜歡自己燒制各種小玩意兒。無(wú)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(xué)專業(yè)教會(huì)我的，就是通過(guò)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(lái)，跳出只用一樣材料拼死做一件事情的思維局限，用材料學(xué)的眼光研究道路工程，無(wú)疑是為其之后在道路與鐵路工程領(lǐng)域的碩博深造揭開了完全不同的研究視角?！霸诘缆饭こ虘?yīng)用中，很多時(shí)候我們其實(shí)不用對(duì)一種材料死磕到底，不妨跳出來(lái)由迷宮的上端俯視全景，根據(jù)想要實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)或功能，試著去配比出全新的材料和工藝，到達(dá)目的地的路徑可能會(huì)近一些，也順一些。”

2005年底，研究生畢業(yè)的朱寶林來(lái)到交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，負(fù)責(zé)圍繞部門已有科研成果展開技術(shù)咨詢，并參與一些常規(guī)類科研項(xiàng)目的研究工作。

直到2008年春運(yùn)，50年一遇的雨雪冰凍災(zāi)害突襲大半個(gè)中國(guó)，受災(zāi)地區(qū)公路基礎(chǔ)設(shè)施幾乎全線癱瘓，惡性交通事故頻發(fā)，數(shù)千萬(wàn)人滯留異地?zé)o法回鄉(xiāng)團(tuán)聚?！澳菚r(shí)候的公路冬季安全應(yīng)急保障能力弱，依靠降雪結(jié)冰后人工上路除冰掃雪效率極低，工作人員本身的作業(yè)安全亦難以充分保障?！敝鞂毩终J(rèn)識(shí)到，解決冬季道路抗凝冰問題，提高道路交通系統(tǒng)抵御冰雪災(zāi)害的能力，最大程度保證冰雪災(zāi)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(lǐng)導(dǎo)申請(qǐng)組成了11人的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，涵蓋計(jì)算機(jī)、機(jī)械、材料、道路、巖土等領(lǐng)域的優(yōu)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(yīng)急保障技術(shù)研發(fā)的新征程。

為實(shí)地走訪調(diào)研我國(guó)冬季冰雪形成機(jī)理，南至福建武夷山，北抵內(nèi)蒙古烏蘭浩特，東到山東萊蕪，西進(jìn)新疆烏魯木齊，祖國(guó)的大江南北均留下了朱寶林團(tuán)隊(duì)堅(jiān)實(shí)的足跡。

從凝冰自動(dòng)化處置噴灑設(shè)備的研發(fā)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(tuán)霧等氣象預(yù)警系統(tǒng)管理平臺(tái)開發(fā)，朱寶林一步一個(gè)腳印，一路摸索一路前行?！按蠹覄偨M成團(tuán)隊(duì)要做這項(xiàng)研究時(shí)其實(shí)都是‘小白’一個(gè)，但不管擅長(zhǎng)的是材料、道路還是巖土，技術(shù)不同，很多概念和背景卻是相通的，各盡所能去嘗試，總會(huì)找到路徑?！?/p>

為優(yōu)化調(diào)整抗凝冰材料的配方，他們以實(shí)驗(yàn)室為家，強(qiáng)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(yàn)證研發(fā)的設(shè)備與材料的性能，更是經(jīng)常在冬季的夜間，冒著徹骨嚴(yán)寒堅(jiān)守現(xiàn)場(chǎng)，一蹲就是幾個(gè)小時(shí)。

主動(dòng)防護(hù)讓除冰變“防冰”

近十年孜孜不倦的艱苦攻關(guān)和大量應(yīng)用試驗(yàn)下，朱寶林和同事們終于在冬季道路安全保障技術(shù)研究上取得了重大的突破和進(jìn)展，并實(shí)現(xiàn)科研成果產(chǎn)業(yè)化的成功轉(zhuǎn)化。

通過(guò)對(duì)路面凝冰機(jī)理及凝冰形成環(huán)境條件的試驗(yàn)分析，他和團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出我國(guó)高速公路路面凝冰的環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)車速、路線特點(diǎn)等因素，建立了路面凝冰危險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)海量因子進(jìn)行研究分析，對(duì)關(guān)鍵凝冰因子進(jìn)行采集，建立了我國(guó)高速公路早期凝冰、團(tuán)霧等氣象預(yù)警系統(tǒng)管理平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)重大路面氣象災(zāi)害，還提出了高危路段凝冰、團(tuán)霧等自動(dòng)化處置技術(shù)實(shí)施方案。

云南調(diào)研時(shí)，朱寶林發(fā)現(xiàn)，我國(guó)凝冰易發(fā)地區(qū)尤其是山區(qū)橋梁、長(zhǎng)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(fā)狀態(tài)?！暗嚷访娼Y(jié)冰再進(jìn)行處置，需要人力和時(shí)間，肯定會(huì)影響交通，所以這項(xiàng)研究的思路應(yīng)該是精確預(yù)知道路的結(jié)冰時(shí)間，提前處置，把除冰變成‘防冰’?！?/p>

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(jié)冰功能的路面，在毛細(xì)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(diǎn)，抑制道路表面積雪結(jié)冰。

可是，有業(yè)主擔(dān)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(guò)膠囊來(lái)輔助持續(xù)治療的功效，我也需要找到尋找或配比出新的材料以達(dá)到融雪劑的緩釋效果，這是主動(dòng)抗凝冰技術(shù)成功的關(guān)鍵?！?/p>

為此，項(xiàng)目組專門研發(fā)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(xù)泡水20天，每天測(cè)試的氯離子濃度數(shù)值顯示氯離子流失達(dá)到平穩(wěn)峰值。拿到這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(dá)到夏季少釋放、保障冬季使用的目的?！?/p>

“在不降低融雪成分濃度的前提下，使改性劑緩慢釋放，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，改性劑的融雪效果可以達(dá)到14年。”朱寶林說(shuō)。

除此之外，增強(qiáng)劑的研發(fā)是朱寶林抗凝冰瀝青改性劑中的另一項(xiàng)核心成分?！拔覈L試了上千種看似差不多的材料，從中找到我需要的那些細(xì)微性能，然后進(jìn)行配比嘗試，組成出了新的材料?！睂?duì)于自己配比出來(lái)的增強(qiáng)劑，朱寶林信心十足，“這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)暫時(shí)還沒人能超越，即使我把應(yīng)用的所有成分都說(shuō)出來(lái)，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(duì)比鮮明的試驗(yàn)路段成功驗(yàn)證了新型抗凝冰瀝青改性劑的神奇。

同時(shí)，得益于整個(gè)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新理念和不懈研發(fā)實(shí)踐，抗凝冰技術(shù)首次提出了凝冰預(yù)警及自動(dòng)化處置成套應(yīng)用技術(shù)，使得道路冰雪處置變被動(dòng)為主動(dòng)，顯著節(jié)約融雪劑的用量，從而減少融雪劑對(duì)環(huán)境的污染，大大提高了融冰雪效率，有效推動(dòng)了我國(guó)冬季安全應(yīng)急保障技術(shù)的發(fā)展。

十年堅(jiān)守，心血傾注化寒冰

梅花香自苦寒來(lái)。2016年1月23日和26日，中央電視臺(tái)《新聞直播間》及《新聞聯(lián)播》欄目先后對(duì)夏蓉高速公路（貴州省畢節(jié)市納雍縣謝立大山隧道入口）應(yīng)用朱寶林團(tuán)隊(duì)凝冰預(yù)警與自動(dòng)化噴灑系統(tǒng)一事進(jìn)行了報(bào)道。

這是一種安裝在高速公路、城市立交橋、機(jī)場(chǎng)出行閘道上的高效、節(jié)能、低成本的新一代全自動(dòng)融雪劑自動(dòng)噴灑系統(tǒng)。由路域環(huán)境信息采集系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、道路凝冰處置系統(tǒng)組成，為管理者的決策提供可靠信息來(lái)源并及時(shí)有效解決道路結(jié)冰問題，提高道路行車安全。

路側(cè)安裝的氣象傳感器自動(dòng)收集著道路溫度、濕度、附近風(fēng)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(diǎn)，最后綜合判斷得出結(jié)果。預(yù)知路面結(jié)冰時(shí)間后，系統(tǒng)程序會(huì)自動(dòng)控制安裝在路側(cè)的裝置，在路面結(jié)冰前噴灑融雪劑，降低路面冰點(diǎn)，防患于未然。

作為交通運(yùn)輸部物聯(lián)網(wǎng)重大專項(xiàng)研究成果之一，在負(fù)責(zé)項(xiàng)目成果驗(yàn)收的院士專家組看來(lái)，這無(wú)疑是“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公路網(wǎng)運(yùn)行管理中得到成功應(yīng)用的一個(gè)縮影”?！袄苗甓?yīng)捕捉不受路面介質(zhì)影響的真實(shí)冰點(diǎn)的主動(dòng)式凝冰預(yù)警傳感器解決了國(guó)外傳感器冰點(diǎn)預(yù)測(cè)不準(zhǔn)問題，同時(shí)預(yù)測(cè)凝冰厚度，技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。輔以紅外圖像能見度儀和溫、濕度傳感器，利用凝冰預(yù)警算法，就可提前預(yù)測(cè)出路面凝冰時(shí)間，提供準(zhǔn)確預(yù)警信息?！睋?jù)介紹，在噴灑融雪劑時(shí)，系統(tǒng)還可根據(jù)氣溫下降趨勢(shì)和路面實(shí)時(shí)狀況計(jì)算噴灑劑量，做到精確控制，減少融雪劑對(duì)路面的腐蝕和周邊環(huán)境的影響。“道路管理者可以現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)，也可以在監(jiān)控中心或通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控?！?/p>

2014年，道路凝冰預(yù)警與自動(dòng)化噴灑系統(tǒng)因在云南楚大高速的杰出應(yīng)用，被當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T評(píng)價(jià)為“為云南省高速公路冰雪災(zāi)害整治工程打下了良好的開端?！?/p>

膠州灣大橋上也安裝了朱寶林團(tuán)隊(duì)的這套自動(dòng)化噴灑系統(tǒng)。大橋數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2016年整座大橋因惡劣天氣影響封路24次，安裝預(yù)警系統(tǒng)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(dǎo)致，30余公里路段較前一年多收了近千萬(wàn)通行費(fèi)。

減少公路養(yǎng)護(hù)管理部門的經(jīng)濟(jì)損失是一方面，更令朱寶林感慨的是，大橋交警找到他，對(duì)科研成果的高效應(yīng)用表示感謝。“變被動(dòng)處置為主動(dòng)防護(hù)，大橋因路面凝冰災(zāi)害造成的交通事故發(fā)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?！敝鞂毩终J(rèn)識(shí)到，“這是也大橋作為國(guó)有資產(chǎn)保值的輔助手段之一，有效遏制冰凍災(zāi)害對(duì)路面的侵蝕，也減少了惡性事故下對(duì)橋梁的碰撞損毀。”

至今，道路凝冰預(yù)警與自動(dòng)化噴灑系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)上線50余套，抗凝冰改性劑在北京、云南、貴州等地共鋪設(shè)試驗(yàn)路約9公里，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值近3000萬(wàn)元。

“冬季安全應(yīng)急保障需要多樣化思路從不同角度解決問題。我們現(xiàn)在還欠缺一個(gè)集氣候、氣象的基于大數(shù)據(jù)的路網(wǎng)級(jí)道路凝冰管理預(yù)警平臺(tái)，這正是我目前集中主要精力在研究的方向?！痹谥鞂毩中闹?，既然開始了一項(xiàng)研究，必一定力爭(zhēng)做到技術(shù)的極致。“如果不久后的將來(lái)，極端惡劣天氣影響下冬季公路應(yīng)急預(yù)警能實(shí)現(xiàn)‘公里級(jí)預(yù)報(bào)，分鐘級(jí)預(yù)警’就太好了！”