一個現代化國家，道路交通的發展尤為重要。隨著綜合國力的提升以及人口的增長，便捷的交通越來越成為生活中不可或缺的一環，科技發展日新月異，這也預示著智能交通離我們不遠，關於道路交通的發展建設，

長安大學教授裴建中給出了很好的解釋說明。

關於裴建中

裴建中是長安大學公路學院教授、博士生導師，享受國務院政府特殊津貼專家和國家有突出貢獻中青年專家，入選國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、國家百千萬人才工程、科技部創新人才推進計劃中青年科技創新領軍人才和教育部新世紀優秀人才，現代城市生態鋪面陝西省重點科技創新團隊帶頭人。他長期從事道路領域的科學研究與工程實踐工作，在顆粒路面材料基礎理論、生態鋪面設計方法和未來智慧公路探索等方面取得了重要突破，成果在北京、河北、山東等全國十餘個省市進行了工程應用；科研成果獲國家科學技術進步二等獎1項、省部級科學技術獎勵6項。

在裴建中的心裡，做研究是很有趣的事情，結合當前行業發展過程中出現的各類問題，他帶領團隊展開系統深入的研究，提出了很多很有實現前景的新想法。他給本科生上課時，種種前沿知識和新奇的科研思路讓學生興趣大增；帶研究生時，他和學生一起探索這些新奇想法的可能實現途徑。對於未來的交通，裴建中充滿了美好的期待。他說：“未來的交通將會是智慧的，它能夠在功能上主動適應載運工具的變革和乘客的多樣化與更高的需求，在定位上屬於整個社會生活場景的有機組成部分；未來的道路能感知、會呼吸，並且能夠自主調節周邊微環境，為人的出行創造更加舒適便捷的條件。”

由宏觀到微觀實現顆粒路面材料理論新突破

長期以來，瀝青路面結構設計以彈性層狀理論體系為基礎，屬於連續介質理論範疇；瀝青路面材料設計側重考察組成材料的整體表現，以宏觀性能評價為主要指標。隨著計算分析手段的不斷進步和材料認識視野的不斷拓展，人們漸漸認識到，瀝青路面材料由質量佔比90%以上、體積佔比85%以上的集料組成顆粒體系，在此基礎上，裴建中較早地將顆粒和尺度的概念引入瀝青路面研究中，並進行了長期的探索，開拓了“顆粒路面材料理論”這一全新的研究領域。

在唯象學角度，瀝青路面車轍主要是集料顆粒流動變形形成，裂縫主要由集料顆粒間微損傷發展而來，水損壞主要源於瀝青在集料顆粒表面的剝落，因此“顆粒路面材料理論”認為，瀝青路面材料是典型的顆粒物質體系，因粘結有性能隨溫度漂移的瀝青材料，顆粒特性更加複雜，其服役性能與顆粒材料的形態、特性、級配和顆粒間界面等細觀參數密切相關。裴建中和團隊成員經過研究，初步建立了顆粒路面材料多尺度視域下的理論框架；為了後續研究有效開展，他們搭建了兩個專用試驗平臺，分別可實現混合材料及其原材料的數字化細觀信息的獲取和後期處理。通過試驗，團隊獲得了在受力和受熱情況下，顆粒路面材料所展示出的不同於原有層狀理論視域下的幾何屬性與物理機制；在室內試驗、離散元和分子動力學等分析的基礎上，建立了多個不同尺度的關係模型。

相較原有的彈性層狀理論體系，該理論對於路面材料的研究更趨於細化，從微觀角度揭示了顆粒路面材料、瀝青各自的特性以及二者之間的流變關係，對於公路施工和養護過程中出現的各類問題，能夠更有針對性地提出應對方法。

在此基礎上，裴建中團隊初步建立了全國22個省市60種地域巖性集料的特性數據庫，形成了具有唯一性的集料指紋識別系統，發展了適用於集料質量控制的追溯體系；建立並實踐了

“集料也是不可再生資源”的理念，建立了面向不同公路等級、不同路面層位的集料選用標準，推動了集料資源的可持續集約利用。同時，基礎理論的突破，推動了高速公路車轍等重大技術難題的解決。在對顆粒路面材料深入認識和反覆研究的基礎上，深入闡釋了瀝青類材料粘彈性變形的時間-溫度-應力等效特性，及其與速度-溫度-荷載的對應法則，進一步揭示了顆粒路面材料永久變形的細觀機理；發展了連續變溫下瀝青路面車轍分析方法，闡述了瞬態溫度場下的瀝青路面車轍機理及其發展規律，提出了防止車轍迅速產生的高溫預警機制。統籌多軸車輛、重載交通、慢速荷載、高溫天氣、路面坡度對車轍的形成過程與影響規律研究，形成了瀝青路面車轍綜合防治技術體系。

由被動到主動“路面微環境調控”解決城市交通發展難題

環境問題是當今社會的關注焦點和研究熱點。在道路交通領域，與人的日常生活密切相關的城市道路和運營空間相對封閉的公路隧道，環境問題比較突出。

在城市道路領域，“洪水、噪聲、熱島、尾氣”是城市發展面臨的四類主要環境問題，被稱為“現代城市病”。針對這些問題，裴建中和團隊教師協同攻關，重構了城市道路基礎設施與沿線微環境之間的關係，發展了面向微環境的調控理論和關鍵材料，實現了道路微環境從被動適應到主動調控的重要轉變。

針對路面洪水及內澇問題，裴建中團隊建立了透水瀝青路面材料細觀空隙特徵與宏觀結構透水能力之間的關係模型，形成了面向海綿城市建設的生態鋪面技術體系，實現了透水路面的功能與性能的統一、結構設計與材料設計的統一；針對噪聲問題，團隊結合輪胎與路面細觀接觸與摩擦機理研究，建立了多孔瀝青混合料的聲學性能預測模型，並通過研發抗老化材料和空隙的疏通方法，解決了多孔路面使用壽命短於普通路面的難題；

針對城市熱島效應，根據物理學上的傳導、對流和輻射三種傳熱方式，分別提出了熱阻、保水和遮熱三種低吸熱路面；針對汽車尾氣問題，團隊攻克了光催化納米二氧化鈦（TiO2）的易團聚和催化效率低的技術難題，研發了可應用於路面的光催化淨化材料，突破了製備高效分解尾氣材料的技術瓶頸，據此尾氣中氮氧化合物（NOx）的降解率最大可達50%。

在隧道路面領域，裴建中團隊針對影響瀝青路面在隧道中應用的三個關鍵問題：施工階段瀝青煙氣排放、運營期間汽車尾氣集聚和突發火災時路面受熱煙氣排放，提出了“隧道路面分階段環境治理”的理念和方法，研發了相應的新型高效材料。在施工階段，研發了SSM溫拌改性劑及中溫瀝青混合料，通過降低混合料拌和溫度，汙染排放降低了約一半；在運營階段，針對隧道內環境封閉、光照弱導致汽車尾氣難以淨化的問題，通過摻雜金屬離子、活性負載的方法改善了納米二氧化鈦（TiO2）的光感範圍，提高了弱光條件下的淨化效率；在隧道突發火災時，考慮到常規阻燃劑含滷有毒，團隊研發了ATH/OMMT協同阻燃劑，阻燃性能達到難燃級別，屬於自熄材料。

值得一提的是，裴建中團隊在“廢舊輪胎的全要素轉化與道路整體應用技術”方面進行了令人驚喜的探索，將廢舊橡膠經過表面處理、性能優化等工藝處理後用於研製瀝青改性劑，既解決了廢舊輪胎佔用場地以及黑色汙染難題，橡膠顆粒材料應用於道路路面，還有利於路面抗滑降噪等，可謂一舉多得。這一技術經過與企業的合作推廣，已在天津、河北等省市的公路工程建設項目中得以應用，累計有效利用廢舊輪胎兩千多萬條，取得了良好的經濟和社會效益。該項目獲得2017年度中國循環經濟協會科學技術一等獎。

智能監測自主修復未來道路智能新探索

2010年，裴建中即意識到：自動駕駛時代和新能源汽車時代將帶給傳統行業巨大的衝擊，同時也孕育著千載難逢的發展機遇。為此，他和團隊成員開始了八年的艱難探索，先後在道路自呼吸、自感知、自修復、自供能等前沿領域開展研究，初步形成了具有類人皮膚系統、神經系統和免疫系統的成果體系，初步定義了未來道路智能，勾勒了下一代道路交通系統的基本框架。

傳統道路傳感器以石英光纖為主要材料，但在施工中干擾大、溫度高，且運營中變形要求大。為克服傳統石英光纖的缺陷並適應瀝青路面使用場景，裴建中將聚合物光纖傳感器應用到道路路面裂縫的監測，開發了能夠實現自動感知、無線傳輸、自主決策、自動適應對策的新一代道路健康監測系統；同時，他還發展了接觸式、非接觸式兩種路面冰、水深度探測高精度傳感系統，為在自動駕駛時代解決車的安全信息盲區提供了方案。

自然是最好的老師，蘊藏著豐富的能量。皮膚癒合、骨質再生，這些在自然生物界鮮活的事例，為材料修復提供了豐富的想象空間和原始的概念模型。裴建中按照

“融、復、愈”的多階仿生修復理念，建立了“壓敏激發、物質補充、緩釋修復”的瀝青路面多階仿生自修復概念模型，發展了“源於自然、超越自然”的路面仿生自修復基礎理論，激活了瀝青材料的修復癒合能力。按照這一理論，只要將修復材料裝入無數個微膠囊中，隨道路施工埋入路面，當路面受力達到一定程度，膠囊即開裂，釋放出修復材料，道路的自動修復得以實現。

壓電道路是未來道路智能的重點方向之一。裴建中和團隊成員基於壓電效應的基礎理論，分析了壓電振子獲得優異力電性能的關鍵因素，確定了路用壓電振子的壓電材料應具有的一系列參數的選取範圍，確定了適合道路的壓電振子的形狀和工作狀態，研發了複合壓電材料，並實現了工藝可控。這些研究為新能源汽車時代無線耦合充電提供了技術可能。

除了上述較為成熟的智慧技術，裴建中和他的團隊還在智慧道路的多個領域進行積極部署，一群年輕的充滿想象力的學生在專門搭建的智慧道路實驗室裡不斷探索，挑戰傳統概念中的各種不可能，眾多的顛覆性的黑科技正在孕育，有望大大改善我們的出行體驗，目標就是牢牢抓住新的科技革命機遇。

裴建中的科研之路充滿了新奇和想象的樂趣，然而這樂趣的基礎卻是數學、物理等基礎學科。他說：“基礎研究的魅力就在於，在掌握了基本原理之後，我們就可以發揮想象力，解決很多領域內的問題。比如顆粒理論，你可以用來解決道路路面的問題，也可以解決農業、地質、醫藥等方面的類似問題。”

面對日新月異的交通運輸發展形勢，裴建中信心滿滿：“在過去，公路交通的發展便利了人們的出行，帶動了經濟的快速發展；在未來，交通的變革無疑會為人們的出行方式帶來更深層次的改變。面對新形勢，高校科研工作者大有可為，我們有責任為我國的道路研究水平趕超國外做出自己的努力，實現從跟跑到領跑的超越。”談到下一步的科研計劃，裴建中表示，他目前所從事的幾個重點研究領域都還有很多事情需要持續地進行下去：“顆粒路面材料理論我們連門都沒摸到，還有太多的東西沒有研究透；生態環境問題也是一個沒有最好、只有更好的過程；至於智能交通，那就更代表著未來，代表著無盡的可能性。”

一直以來，作為國家世界一流學科建設高校的長安大學都以培養公路交通、國土資源、城鄉建設等專業人才為辦學特色，在國內外有一定影響的高等學府，已為國家培養各類畢業生25萬餘人。