CN114076731A - 一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，包括步骤：1)获取高速列车电气柜涂层材料腐蚀的关键环境因素；2)分析列车运行全段的环境特征，按地理位置、气候类型及污染物因素将运行全段划分为多个区间；3)分析列车时刻表，统计各区间的运行时长以及与运行总时长的占比；4)统计分析不同区间内所有城市的潮湿时间平均值和两端城市的平均值的比值，得到不同区间的修正系数，对不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数进行修正；5)分别设计紫外谱、老化谱、腐蚀谱、清洗谱、停放谱、砂尘谱中一种或多种设计，组合形成动态环境谱。本发明具有真实性高、提高后续涂层寿命评估准确性、快速性和可靠性等优点。

Description

一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法及系统

技术领域

本发明涉及列车电气柜技术领域，具体涉及一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计 方法及系统。

背景技术

有机涂层是金属材料防腐最低廉的一种策略，有机涂层在服役过程中会受到自然环境和 人为因素的双重作用，发生失光、褪色、粉化，产生微裂纹，进而离子传输通道被打通，在 腐蚀性介质作用下，涂层内部大分子发生断裂或降解，金属基材/涂层之间结合强度下降，直 至涂层剥落失效。因此，如何准确、快速评价涂层的环境适应性，对于科学开展涂层体系的 筛选、优化和全生命周期成本控制具有非常重要的现实意义。

电气柜通常采用以碳钢、不锈钢或铝合金为基体的表面涂装工艺，高速列车在运行过程 中需要穿越不同的气候区域，遭受不同的环境因素影响，包括温度、湿度、pH、酸雾、光照、 大气颗粒物、大气腐蚀介质、砂尘冲刷以及日常维保过程中残留的清洗液。一般来说，涂层 寿命评估的方法大致分为两类：一是自然失效评估，二是人工加速失效评估，自然失效评估 的结果能够真实反映涂层的实际老化情况，数据直观可靠，可以用来准确估算自然环境下涂 层的老化寿命，不过周期长，无法满足工艺生产的迫切需要。人工加速失效评估是利用搭建 的环境谱，客观模拟实际服役条件下涂层的失效模式和损伤演变过程的一种加速试验方法。 当前有机涂层的寿命评估大多参照国际标准ISO12944界定的六类大气腐蚀环境分类进行试 验，指定环境条件下的影响效应与实际环境下的服役结果不完全相符，存在过评估或欠评估 的现象，准确度无法保证。因此，建立一种与高速列车服役过程相匹配的多因素多环境变化 状态下的动态环境谱，为高速列车电气柜涂层寿命进行准确、快速的评估就显得尤为重要了。

CN103954550A“一种涂层海洋大气环境模拟加速试验方法”公开了一种模拟海洋大气环 境涂层加速试验方法。但海洋大气环境与高速列车在内陆的服役环境相差非常大，没有体现 高速列车服役环境特征的砂尘谱、清洗谱，并且受紫外模块、盐雾模块、干燥模块、湿热模 块的影响程度完全不同，不能反映轨道交通产品的实际服役情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种真实 度高、提高后续涂层寿命评估准确性、快速性和可靠性的高速列车电气柜涂层的动态环境谱 设计方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，包括步骤：

1)获取高速列车电气柜涂层材料腐蚀的关键环境因素；

2)分析列车运行全段的环境特征，按地理位置、气候类型及污染物因素将运行全段划分 为多个区间；

3)分析列车时刻表，统计各区间的运行时长以及与运行总时长的占比；

4)统计分析不同区间内所有城市的潮湿时间平均值和两端城市的平均值的比值，得到不 同区间的修正系数，对不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数进行修正；

5)分别设计紫外谱、老化谱、腐蚀谱、清洗谱、停放谱、砂尘谱中一种或多种设计，组 合形成动态环境谱。

优选地，在步骤5)中，腐蚀谱设计过程为：

5.1)标准潮湿空气作用时间计算：依据高速列车在分段区间的运行时间及环境数据，将 大气温湿度折算为RH＝90％，T＝40℃的标准潮湿空气作用时间；

5.2)腐蚀谱各模块试验时间计算。

优选地，所述步骤5.2)的具体过程为：

5.2.1)北方地区腐蚀谱：依据北方环境特征及高速列车运行工况，选用“盐雾→干燥→ 湿热”试验作为试验方法；其中，干燥阶段需要使涂层干透，同时考虑北方气候较为干燥， 设置干燥时间为t_北，试验条件为RH_北，温度为T_北；设置湿热总时间为t_北湿，湿热试验条件为RH_北湿，温度为T_北温；考虑北方的重工业污染较重，SO₂浓度较高，且处于内陆地区，选用 m₁％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝a的混合溶液作为盐雾试验溶液，并进行盐雾试验加速倍率计算；

5.2.2)南方地区腐蚀谱：南方地区选用“盐雾→干燥→湿热”试验作为试验方法；考虑 南方地区较北方湿润，选用干燥试验时间为t_南，试验条件为RH_南，温度为T_南；设置湿热总 时间为t_南湿，湿热试验条件为RH_南湿，温度为T_南温；考虑南方地区SO₂浓度弱于北方地区，且处于内陆位置，盐雾试验采用m₁％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝b的混合溶液，依据上述方法计算可知 南方地区腐蚀谱中盐雾试验的加速倍率为1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南，，则盐雾试验时间为T_南盐＝(T_南-t _南湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)；

5.2.3)城市D以南地区腐蚀谱：考虑城市D以南地区多为沿海城市，污染较轻而氯离子 含量高，相较于北方地区和南方地区而言，腐蚀谱中的氯离子腐蚀因素需要提高而SO₂腐蚀因 素降低，采用m_x％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝c的混合溶液作为盐雾试验溶液，此时盐雾试验的加速 倍率为1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南，则盐雾试验时间为T_D南盐＝(T_D南-t_南湿)/(1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南)，而干 燥试验和湿热试验时间和条件和南方地区保持一致。

优选地，在步骤5)中，清洗谱和停放谱的设计过程为：高速列车采用的清洗液为的pH＝d 酸性清洗液，考虑电气柜清洗的过程中会有少量液体溅落到电气柜材料表面，清洗时采用原 液，清洗过后用清水多道冲洗，设置浓度分别为稀释n₀倍、n₁倍、n₂倍，由浓至稀依次清洗t _洗，总清洗时长为t_洗总；清洗过后进行湿热试验，以模拟高速列车夜晚停放入库的状态，湿热 试验总时间为T_停湿，湿热试验条件为RH_停湿，温度为T_停湿；

设置不锈钢环境谱为N个循环，对于北方地区而言，每个循环内盐雾时间为(T_北-t_北湿)/ (1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)/N；干燥时间为t_北，湿热时间为t_北湿/N，对于南方地区而言，每个循 环内盐雾时间为(T_南-t_南湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)/N，干燥时间为t_南，湿热时间为t_南湿/N；对于城市D以南地区而言，每个循环内盐雾时间为(T_D南-t_南湿)/(1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南)/N，干燥时间为t_南，湿热时间为t_南湿/N；对于清洗/停放谱而言：每个循环内由浓至稀三个梯度各浸泡t_浸/N，总浸泡时长为t_浸总/N，每个循环内湿热试验时间为T_D南/N。

优选地，步骤1)中的关键环境因素包括湿热、污染物、紫外辐照、砂尘和干湿内应力。

优选地，在步骤4)中，对于电气柜材料全年标准潮湿的占比，依据城市各自数据进行加 权计算；列车运行在城市A-城市B段的时间占比为α1，则在该段内可以视作城市A和城市 B的加权系数各自为α1/2，城市B-城市C的运行时间占比为α2，则在该段内城市B和城市C的加权系数各自为α2/2；以此计算，则在北方地区城市A的占比为α1/2，城市C的占比 为α2/2；另外两区段各城市占比计算方式相同。

优选地，在步骤4)中，在不同地点对列车标准潮湿空气的加权系数之上，乘以不同运行 区间的修正系数，得到最后的标准潮湿作用时间。

优选地，所述运行全段为京广线，分析环境特征，京广线由北至南穿越温带季风气候区， 亚热带季风气候区，并接壤热带季风气候区，同时由北及南的城市中，污染物SO₂的含量逐渐 降低；按地理位置、气候类型及污染物因素将京广线分为五个城市三段区域，分别是城市A- 城市B-城市C的北方地区、城市C-城市D的南方地区、城市D-城市E-城市F的城市D以南 地区。

优选地，在步骤5)中，紫外/砂尘谱的设计过程为：考虑高速列车电气柜产品位于车体 下方，只有少量的光线通过折射可以照射到涂层表面，紫外环节对涂层的破坏影响较小，选 定总试验时间t₀来模拟电气柜涂层一年中接收的紫外辐照量，紫外照射条件为W，试验温度 为T1；考虑有电气柜外罩的保护，电气柜内部吊耳区域的表面涂层未见明显砂石磨损痕迹， 主要为表面粘附的灰尘，确定砂尘试验条件：砂尘类型为滑石粉，砂尘浓度为c；气流速度 为v，试验箱内湿度为RH1，温度为T2。

本发明还公开了一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计系统，包括

第一模块，用于获取高速列车电气柜涂层材料腐蚀的关键环境因素；

第二模块，用于分析列车运行全段的环境特征，按地理位置、气候类型及污染物因素将 运行全段划分为多个区间；

第三模块，用于分析列车时刻表，统计各区间的运行时长以及与运行总时长的占比；

第四模块，用于统计分析不同区间内所有城市的潮湿时间平均值和两端城市的平均值的 比值，得到不同区间的修正系数，对不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数进行修正；

第五模块，用于分别设计紫外谱、老化谱、腐蚀谱、清洗谱、停放谱、砂尘谱中一种或 多种设计，组合形成动态环境谱。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，并给出满足高速列车电气柜涂层 在实际运行环境下的动态环境谱，通过分析统计拟模拟实际环境中对高速列车电气柜涂层起 主导作用的环境要素：温度、湿度、pH、酸雾、光照、大气颗粒物及大气中的腐蚀成分而编 制环境谱，基于环境谱当量转化原理设计模拟加速试验各作用模块构成、参数量值大小及作 用时间，保证了对主要因素和作用顺序的等效模拟，真实反映了高速列车电气柜涂层在服役 环境中受砂石冲刷、干湿交替、盐雾侵蚀、清洗介入污染等现实情况，大大提高了实验室模 拟多因素耦合作用下涂层寿命评估的准确性、快速性、可靠性。

本发明根据实际使用环境的自然环境谱当量转化建立模拟加速试验环境谱，提高了涂层 模拟加速试验的可设计性和适用性，可推广应用于其它环境模拟加速试验设计。

本发明模拟加速试验相比于自然环境大气暴露试验的加速倍率逐渐增大，自然环境下服 役365天等效于至实验室条件下N个循环的T_加时间，加速性明显。

附图说明

图1为本发明的方法在实施例的流程图。

图2为本发明的高速列车电气柜不锈钢涂层在具体实例中的动态环境谱。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本实施例的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，包括步骤：

1)获取高速列车电气柜涂层材料腐蚀的关键环境因素；

2)分析列车运行全段的环境特征，按地理位置、气候类型及污染物因素将运行全段划分 为多个区间；

3)分析列车时刻表，统计各区间的运行时长以及与运行总时长的占比；

4)统计分析不同区间内所有城市的潮湿时间平均值和两端城市的平均值的比值，得到不 同区间的修正系数，对不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数进行修正；

5)分别设计紫外谱、老化谱、腐蚀谱、清洗谱、停放谱、砂尘谱中一种或多种设计，组 合形成动态环境谱。

本实施例中，在步骤5)中，腐蚀谱设计过程为：

5.1)标准潮湿空气作用时间计算：依据高速列车在分段区间的运行时间及环境数据，将 大气温湿度折算为RH＝90％，T＝40℃的标准潮湿空气作用时间；

5.2)腐蚀谱各模块试验时间计算。

下面将结合附图和一具体实施例对本发明做进一步的介绍：

1、对京广线高速列车进行工况调研，表明其电气柜产品与车体外界大气相通，位于列车 车体底部，因此确定电气柜材料腐蚀的关键环境因素为湿热、污染物、紫外辐照、砂尘和干 湿内应力。其中，大气中的湿热、污染物的影响最为严重，紫外辐照、砂尘和干湿内应力的 影响较弱。

2、进行京广线城市环境特征分析，分析发现京广线由北至南穿越我国的温带季风气候区， 亚热带季风气候区，并接壤热带季风气候区，同时由北及南的城市中，污染物SO₂的含量逐渐 降低，因此按地理位置、气候类型及污染物因素将京广线分为五个城市三段区域，分别是城 市A-城市B-城市C的北方地区、城市C-城市D的南方地区、城市D-城市E-城市F的城市D 以南地区。

3、进行京广线高速列车列车时刻表分析，依据高速列车京广线列车运行时刻表确定各城 市在分段区域的腐蚀影响。根据列车时刻表，统计分析各段的运行时长以及运行总时长的占 比，如表1所示。对于电气柜材料全年标准潮湿的占比，依据五个城市各自数据进行加权计 算。假设列车运行在城市A-城市B段的时间占比为α1，则在该段内可以视作城市A和城市 B的加权系数各自为α1/2，城市B-城市C的运行时间占比为α2，则在该段内城市B和城市 C的加权系数各自为α2/2。以此计算，则在北方地区城市A的占比为α1/2，郑州的占比α1/2+α2/2，城市C的占比为α2/2。另外两区段各城市占比计算方式相同，结果如表2所 示。

表1京广线动车组分段区域运行时长占比

表2不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数

4、统计分析不同运行区间内所有城市的潮湿时间平均值和两端城市的平均值的比值，得 到不同运行区间的修正系数，对不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数进行修正，修正 结果如表3所示。在五个地点的对京广线列车标准潮湿空气的加权系数之上，乘以不同运行 区间的修正系数，得到最后的标准潮湿作用时间。

表3不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数

5、环境谱当量计算

(1)紫外/砂尘谱：高速列车电气柜产品位于车体下方，只有少量的光线通过折射可以 照射到涂层表面，因此，紫外环节对涂层的破坏影响较小，选定总试验时间t₀来模拟电气柜 涂层一年中接收的紫外辐照量，紫外照射条件为W，试验温度为T1；由于有电气柜外罩的保 护，电气柜内部吊耳区域的表面涂层未见明显砂石磨损痕迹，主要为表面粘附的灰尘。因此 确定砂尘试验条件：砂尘类型为滑石粉，砂尘浓度为c；气流速度为v，试验箱内湿度为RH1， 温度为T2。

(2)腐蚀谱：由于高速列车运行经历的环境不同，将腐蚀谱分为北方地区腐蚀谱、南方 地区腐蚀谱、广州以南地区腐蚀谱和清洗/停放谱。材料不同，所制定的腐蚀谱不同，下面以 不锈钢涂层体系为例，进行腐蚀谱设计和当量计算：

①标准潮湿空气作用时间计算：依据高速列车在分段区域的运行时间及环境数据，将大 气温湿度折算为RH＝90％，T＝40℃的标准潮湿空气作用时间。

经统计分析计算，不锈钢基材在城市A、城市B、城市C、城市D、城市F的运行时刻全年标准潮湿空气作用时间分别为T_A、T_B、T_C、T_D和T_F；城市D夜晚停放阶段全年标准潮湿空气作用时间为T_停。

因此，北方地区全年标准潮湿空气作用时间为T_北＝(T_A+T_B)×α1/2×K1+(T_B+T_C)×α2/2×K2。

以此类推，则南方地区全年标准潮湿空气作用时间为T_南，城市D以南地区全年标准潮湿 空气作用时间为T_D南。

②腐蚀谱各模块试验时间计算

1)北方地区腐蚀谱：依据北方环境特征及高速列车运行工况，选用“盐雾→干燥→湿热” 试验作为试验方法。其中，干燥阶段需要使涂层干透，同时考虑北方气候较为干燥，设置干 燥时间为t_北，试验条件为RH_北，温度为T_北；设置湿热总时间为t_北湿，湿热试验条件为RH_北湿，温度为T_北温；北方的重工业污染较重，SO₂浓度较高，且处于内陆地区。因此选用m₁％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝a的混合溶液作为盐雾试验溶液，并进行盐雾试验加速倍率计算，表4、 表5、表6给出了不锈钢基材在不同浓度NaCl、H₂SO₄和Na₂SO₄溶液中相对于纯水的折算系数。

表4不锈钢基材纯水介质对于不同浓度NaCl溶液的折算系数

表5不锈钢基材纯水介质对于不同浓度H₂SO₄的折算系数

表6不锈钢基材纯水介质对于不同浓度Na₂SO₄溶液的折算系数

m₁％NaCl溶液的加速倍率为1/K_m1，n₁％Na₂SO₄溶液的加速倍率为1/K_n1。

pH为a的[H⁺]的加速倍率：pH为a的H₂SO₄溶液中氢离子的浓度为f_北＝H₂SO₄摩尔浓度×H₂SO₄分子量×10^-a，依据表5采用插值法得到pH为a的H₂SO₄溶液中氢离子浓度对应的折算系数为K_f北，即加速倍率为1/K_f北。

因此，采用m₁％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝a的混合溶液总的加速倍率为1/K_m1+1/K_n1+1/K_f北，也 就是说不锈钢涂层体系在盐雾试验中作用1小时相当于标准潮湿空气作用1/K_m1+1/K_n1+1/K_f北 小时。即可得到盐雾试验总时间为T_北盐＝(T_北-t_北湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f北)。

2)南方地区腐蚀谱：南方地区采用同北方地区相同的选用“盐雾→干燥→湿热”试验作 为试验方法。由于南方地区较北方湿润，选用干燥试验时间为t_南，试验条件为RH_南，温度为 T_南；设置湿热总时间为t_南湿，湿热试验条件为RH_南湿，温度为T_南温；由于南方地区SO2浓度弱于北方地区，且处于内陆位置，因此盐雾试验采用m₁％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝b的混合溶液， 依据上述方法计算可知南方地区腐蚀谱中盐雾试验的加速倍率为1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南，，则盐雾 试验时间为T_南盐＝(T_南-t_南湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)。

3)城市D以南地区腐蚀谱：城市D以南地区多为沿海城市，污染较轻而氯离子含量高， 因此相较于北方地区和南方地区而言，腐蚀谱中的氯离子腐蚀因素需要提高而SO₂腐蚀因素降 低，采用m_x％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝c的混合溶液作为盐雾试验溶液，此时盐雾试验的加速倍率 为1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南，则盐雾试验时间为T_D南盐＝(T_D南-t_南湿)/(1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南)，而干燥试 验和湿热试验时间和条件和南方地区保持一致。

(3)清洗/停放谱：依据京广线高速列车工况调研结果，高速列车采用的清洗液为的pH＝d 酸性清洗液，虽然高铁/电气柜涂层有裙板的保护，在清洗的过程中仍会有少量液体溅落到电 气柜材料表面，清洗时采用原液，清洗过后用清水多道冲洗，因此设置浓度分别为稀释n₀倍、 n₁倍、n₂倍，由浓至稀依次清洗t_洗，总清洗时长为t_洗总；清洗过后进行湿热试验，以模拟高 速列车夜晚停放入库的状态，湿热试验总时间为T_停湿，湿热试验条件为RH_停湿，温度为T_停湿。

考虑到试验的可操作性，设置不锈钢环境谱为N个循环，对于北方地区而言，每个循环 内盐雾时间为(T_北-t_北湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)/N。干燥时间为t_北，湿热时间为t_北湿/N，对于南方地区而言，每个循环内盐雾时间为(T_南-t_南湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)/N。干燥时间为t_南，湿热时间为t_南湿/N，对于城市D以南地区而言，每个循环内盐雾时间为(T_D南-t_南湿)/ (1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南)/N。干燥时间为t_南，湿热时间为t_南湿/N。对于清洗/停放谱而言：每个 循环内由浓至稀三个梯度各浸泡t_浸/N，总浸泡时长为t_浸总/N。每个循环内，湿热试验时间为 T_D南/N。

(4)将紫外、砂尘、腐蚀谱以及清洗/停放谱组合为总的环境谱，如图2所示，对于不锈 钢而言，室内加速试验N个循环共计T_加，即为高速列车不锈钢材质电气柜涂层在服役环境下的 动态环境谱。

本发明的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，并给出满足高速列车电气柜涂层 在实际运行环境下的动态环境谱，通过分析统计拟模拟实际环境中对高速列车电气柜涂层起 主导作用的环境要素：温度、湿度、pH、酸雾、光照、大气颗粒物及大气中的腐蚀成分而编 制环境谱，基于环境谱当量转化原理设计模拟加速试验各作用模块构成、参数量值大小及作 用时间，保证了对主要因素和作用顺序的等效模拟，真实反映了高速列车电气柜涂层在服役 环境中受砂石冲刷、干湿交替、盐雾侵蚀、清洗介入污染等现实情况，大大提高了实验室模 拟多因素耦合作用下涂层寿命评估的准确性、快速性、可靠性。

本发明根据实际使用环境的自然环境谱当量转化建立模拟加速试验环境谱，提高了涂层 模拟加速试验的可设计性和适用性，可推广应用于其它环境模拟加速试验设计。

本发明模拟加速试验相比于自然环境大气暴露试验的加速倍率逐渐增大，自然环境下服 役365天等效于至实验室条件下N个循环的T_加时间，加速性明显。

本发明还公开了一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计系统，包括

第一模块，用于获取高速列车电气柜涂层材料腐蚀的关键环境因素；

第二模块，用于分析列车运行全段的环境特征，按地理位置、气候类型及污染物因素将 运行全段划分为多个区间；

第三模块，用于分析列车时刻表，统计各区间的运行时长以及与运行总时长的占比；

第四模块，用于统计分析不同区间内所有城市的潮湿时间平均值和两端城市的平均值的 比值，得到不同区间的修正系数，对不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数进行修正；

第五模块，用于分别设计紫外谱、老化谱、腐蚀谱、清洗谱、停放谱、砂尘谱中一种或 多种设计，组合形成动态环境谱。

本发明的设计系统，用于执行如上所述的方法，同样具有如上方法所述的优点。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于 本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，包括步骤：

1)获取高速列车电气柜涂层材料腐蚀的关键环境因素；

2)分析列车运行全段的环境特征，按地理位置、气候类型及污染物因素将运行全段划分为多个区间；

3)分析列车时刻表，统计各区间的运行时长以及与运行总时长的占比；

4)统计分析不同区间内所有城市的潮湿时间平均值和两端城市的平均值的比值，得到不同区间的修正系数，对不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数进行修正；

5)分别设计紫外谱、老化谱、腐蚀谱、清洗谱、停放谱、砂尘谱中一种或多种设计，组合形成动态环境谱。

2.根据权利要求1所述的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，在步骤5)中，腐蚀谱设计过程为：

5.1)标准潮湿空气作用时间计算：依据高速列车在分段区间的运行时间及环境数据，将大气温湿度折算为RH＝90％，T＝40℃的标准潮湿空气作用时间；

5.2)腐蚀谱各模块试验时间计算。

3.根据权利要求2所述的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，所述步骤5.2)的具体过程为：

5.2.1)北方地区腐蚀谱：依据北方环境特征及高速列车运行工况，选用“盐雾→干燥→湿热”试验作为试验方法；其中，干燥阶段需要使涂层干透，同时考虑北方气候较为干燥，设置干燥时间为t_北，试验条件为RH_北，温度为T_北；设置湿热总时间为t_北湿，湿热试验条件为RH_北湿，温度为T_北温；考虑北方的重工业污染较重，SO₂浓度较高，且处于内陆地区，选用m₁％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝a的混合溶液作为盐雾试验溶液，并进行盐雾试验加速倍率计算；

5.2.2)南方地区腐蚀谱：南方地区选用“盐雾→干燥→湿热”试验作为试验方法；考虑南方地区较北方湿润，选用干燥试验时间为t_南，试验条件为RH_南，温度为T_南；设置湿热总时间为t_南湿，湿热试验条件为RH_南湿，温度为T_南温；考虑南方地区SO₂浓度弱于北方地区，且处于内陆位置，盐雾试验采用m₁％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝b的混合溶液，依据上述方法计算可知南方地区腐蚀谱中盐雾试验的加速倍率为1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南，，则盐雾试验时间为T_南盐＝(T_南-t_南湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)；

5.2.3)城市D以南地区腐蚀谱：考虑城市D以南地区多为沿海城市，污染较轻而氯离子含量高，相较于北方地区和南方地区而言，腐蚀谱中的氯离子腐蚀因素需要提高而SO₂腐蚀因素降低，采用m_x％NaCl+n₁％Na₂SO₄，pH＝c的混合溶液作为盐雾试验溶液，此时盐雾试验的加速倍率为1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南，则盐雾试验时间为T_D南盐＝(T_D南-t_南湿)/(1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南)，而干燥试验和湿热试验时间和条件和南方地区保持一致。

4.根据权利要求3所述的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，在步骤5)中，清洗谱和停放谱的设计过程为：高速列车采用的清洗液为的pH＝d酸性清洗液，考虑电气柜清洗的过程中会有少量液体溅落到电气柜材料表面，清洗时采用原液，清洗过后用清水多道冲洗，设置浓度分别为稀释n₀倍、n₁倍、n₂倍，由浓至稀依次清洗t_洗，总清洗时长为t_洗总；清洗过后进行湿热试验，以模拟高速列车夜晚停放入库的状态，湿热试验总时间为T_停湿，湿热试验条件为RH_停湿，温度为T_停湿；

设置不锈钢环境谱为N个循环，对于北方地区而言，每个循环内盐雾时间为(T_北-t_北湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)/N；干燥时间为t_北，湿热时间为t_北湿/N，对于南方地区而言，每个循环内盐雾时间为(T_南-t_南湿)/(1/K_m1+1/K_n1+1/K_f南)/N，干燥时间为t_南，湿热时间为t_南湿/N；对于城市D以南地区而言，每个循环内盐雾时间为(T_D南-t_南湿)/(1/K_mx+1/K_n1+1/K_fD南)/N，干燥时间为t_南，湿热时间为t_南湿/N；对于清洗/停放谱而言：每个循环内由浓至稀三个梯度各浸泡t_浸/N，总浸泡时长为t_浸总/N，每个循环内湿热试验时间为T_D南/N。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，步骤1)中的关键环境因素包括湿热、污染物、紫外辐照、砂尘和干湿内应力。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，在步骤4)中，对于电气柜材料全年标准潮湿的占比，依据城市各自数据进行加权计算；列车运行在城市A-城市B段的时间占比为α1，则在该段内可以视作城市A和城市B的加权系数各自为α1/2，城市B-城市C的运行时间占比为α2，则在该段内城市B和城市C的加权系数各自为α2/2；以此计算，则在北方地区城市A的占比为α1/2，城市C的占比为α2/2；另外两区段各城市占比计算方式相同。

7.根据权利要求6所述的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，在步骤4)中，在不同地点对列车标准潮湿空气的加权系数之上，乘以不同运行区间的修正系数，得到最后的标准潮湿作用时间。

8.根据权利要求1～4中任意一项所述的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，所述运行全段为京广线，分析环境特征，京广线由北至南穿越温带季风气候区，亚热带季风气候区，并接壤热带季风气候区，同时由北及南的城市中，污染物SO₂的含量逐渐降低；按地理位置、气候类型及污染物因素将京广线分为五个城市三段区域，分别是城市A-城市B-城市C的北方地区、城市C-城市D的南方地区、城市D-城市E-城市F的城市D以南地区。

9.根据权利要求1～4中任意一项所述的高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计方法，其特征在于，在步骤5)中，紫外/砂尘谱的设计过程为：考虑高速列车电气柜产品位于车体下方，只有少量的光线通过折射可以照射到涂层表面，紫外环节对涂层的破坏影响较小，选定总试验时间t₀来模拟电气柜涂层一年中接收的紫外辐照量，紫外照射条件为W，试验温度为T1；考虑有电气柜外罩的保护，电气柜内部吊耳区域的表面涂层未见明显砂石磨损痕迹，主要为表面粘附的灰尘，确定砂尘试验条件：砂尘类型为滑石粉，砂尘浓度为c；气流速度为v，试验箱内湿度为RH1，温度为T2。

10.一种高速列车电气柜涂层的动态环境谱设计系统，其特征在于，包括

第一模块，用于获取高速列车电气柜涂层材料腐蚀的关键环境因素；

第二模块，用于分析列车运行全段的环境特征，按地理位置、气候类型及污染物因素将运行全段划分为多个区间；

第三模块，用于分析列车时刻表，统计各区间的运行时长以及与运行总时长的占比；

第四模块，用于统计分析不同区间内所有城市的潮湿时间平均值和两端城市的平均值的比值，得到不同区间的修正系数，对不同地点全年标准潮湿时间计算的加权系数进行修正；

第五模块，用于分别设计紫外谱、老化谱、腐蚀谱、清洗谱、停放谱、砂尘谱中一种或多种设计，组合形成动态环境谱。

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