材料腐蝕失效問(wèn)題廣泛存在于國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，是導(dǎo)致工程設(shè)施裝備服役失效和壽命縮短的主要因素之一。由腐蝕引發(fā)的化學(xué)物質(zhì)泄漏嚴(yán)重污染水、大氣和土壤資源，不但帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失造成災(zāi)難性的安全事故和嚴(yán)重的人員傷亡，而且給社會(huì)造成的危害甚至超過(guò)各類自然災(zāi)害的總和[1]。2015年中國(guó)工程院?jiǎn)?dòng)了“我國(guó)腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目，對(duì)我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸、能源、水環(huán)境、生產(chǎn)制造5大關(guān)鍵領(lǐng)域30多個(gè)重點(diǎn)行業(yè)的腐蝕狀況、腐蝕成本及其防控措施開展了專題調(diào)查工作。調(diào)查結(jié)果顯示2014年我國(guó)各行業(yè)腐蝕總成本約占當(dāng)年GDP的3. 34%，總額超過(guò)2. 1萬(wàn)億元人民幣[2-3]。隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，材料腐蝕失效問(wèn)題將給工程設(shè)施裝備長(zhǎng)期安全服役帶來(lái)全新的挑戰(zhàn)。

鐵路基礎(chǔ)設(shè)施是現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體之一。鐵路材料的可靠性、服役耐久性對(duì)于提升鐵路設(shè)施運(yùn)維安全、降低腐蝕成本具有重要的意義。我國(guó)高速鐵路歷經(jīng)十余年的快速發(fā)展，截至2021 年底，全國(guó)鐵路營(yíng)運(yùn)里程15萬(wàn)km，高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程達(dá)4萬(wàn)km，穩(wěn)居世界第一。高鐵技術(shù)與材料科學(xué)的迅速發(fā)展相互促進(jìn)，高鐵采用的材料不僅種類繁多，而且需求量巨大。

我國(guó)高鐵分布廣泛、縱橫交錯(cuò)，覆蓋了我國(guó)主要?dú)夂颦h(huán)境，高鐵材料運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)受不同跨域氣候環(huán)境下的腐蝕與老化作用[4]。這些環(huán)境因素給高鐵材料的環(huán)境適應(yīng)性及耐久性帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)和壓力。為了保障高鐵沿線設(shè)施裝備的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)收益，亟需開展針對(duì)我國(guó)不同服役環(huán)境下典型高鐵材料的腐蝕行為規(guī)律研究，實(shí)現(xiàn)針對(duì)高鐵沿線設(shè)施裝備材料腐蝕性能的大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)我國(guó)高鐵設(shè)施裝備所處服役環(huán)境的腐蝕性進(jìn)行分級(jí)分類，為高鐵材料腐蝕、老化防護(hù)及維修提供指導(dǎo)，為合理選材選型和提高材料環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，為高鐵運(yùn)維安全提供技術(shù)保障。

1 典型鐵路材料的腐蝕行為

鐵路系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施按功能和維護(hù)職責(zé)主要分為工務(wù)、電務(wù)、站房和機(jī)車車輛等子系統(tǒng)。其中工務(wù)系統(tǒng)主要包括鐵路線路及相關(guān)設(shè)備，工務(wù)段主要負(fù)責(zé)橋梁、隧道、涵洞等的維修和養(yǎng)護(hù)；電務(wù)系統(tǒng)包括供電、電氣線路以及變軌和信號(hào)機(jī)的控制系統(tǒng)等。工務(wù)系統(tǒng)常見的腐蝕損傷多數(shù)是腐蝕疲勞開裂和腐蝕減薄；電務(wù)系統(tǒng)的腐蝕損傷主要是應(yīng)力腐蝕損傷和電偶腐蝕；站房的腐蝕損傷主要是腐蝕減薄和焊縫處的點(diǎn)蝕；車輛的腐蝕損傷是腐蝕減薄和腐蝕穿孔[5]。在高原地區(qū)，紫外線輻射使路軌下橡膠墊板出現(xiàn)開裂現(xiàn)象、涂層老化嚴(yán)重；在多隧道地區(qū)，隧道漏水和隧道返堿還會(huì)加速金屬件的腐蝕。

鐵路工務(wù)系統(tǒng)的鋼軌和扣件是易受到腐蝕損傷的部件，可能發(fā)生腐蝕疲勞斷裂，一旦發(fā)生腐蝕疲勞斷裂會(huì)直接導(dǎo)致火車脫軌，造成嚴(yán)重災(zāi)難[6]。目前影響鋼軌腐蝕的主要因素是酸雨和鐵路貨車掉落的堆積物。大多數(shù)鋼軌常年暴露在大氣雨水環(huán)境下，特別是處于工業(yè)污染酸雨等環(huán)境條件下的鋼軌和扣件，其大氣腐蝕更為嚴(yán)重[7-8]。酸雨腐蝕不僅易導(dǎo)致鋼軌和扣件誘發(fā)局部腐蝕和腐蝕斷裂，而且會(huì)在鋼軌表面產(chǎn)生較厚銹層，后者將嚴(yán)重影響鋼軌與車輪之間的電導(dǎo)通，影響鐵路監(jiān)控系統(tǒng)的有效性和準(zhǔn)確性。

在鐵路工務(wù)系統(tǒng)中，除了鋼軌和扣件外，橋梁、隧道和護(hù)坡等設(shè)施的腐蝕問(wèn)題更為嚴(yán)峻。以大型橋梁為例，影響橋梁的腐蝕因素有很多，主要有溫度、濕度以及大氣中SO2的含量和酸雨等，通常情況下產(chǎn)生的腐蝕破壞有均勻腐蝕、局部腐蝕和腐蝕斷裂3種。均勻腐蝕普遍發(fā)生在鋼結(jié)構(gòu)表面，均勻腐蝕余量選擇不當(dāng)或者均勻腐蝕速率測(cè)定不準(zhǔn)確均會(huì)導(dǎo)致重大工程結(jié)構(gòu)提前報(bào)廢甚至發(fā)生垮塌。目前尚缺乏對(duì)其各部分腐蝕速率的準(zhǔn)確觀測(cè)數(shù)據(jù)。橋梁結(jié)構(gòu)局部腐蝕（如點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕）的產(chǎn)生一般是由于氯離子等腐蝕性介質(zhì)的積聚和局部自催化微環(huán)境的作用導(dǎo)致[9-10]，其發(fā)生具有隱蔽性，如發(fā)現(xiàn)不及時(shí)或設(shè)計(jì)運(yùn)維過(guò)程中對(duì)腐蝕類型調(diào)研不充分，則可能引發(fā)災(zāi)難性后果。如某斜拉橋于1988年12月建成，1995年1根鋼索上段突然斷裂，經(jīng)分析其斷裂主要是由氯離子點(diǎn)蝕造成[3]。同時(shí)，工業(yè)大氣環(huán)境含有較多SO2等有害氣體，其在隧道等相對(duì)密閉的空間內(nèi)難以消散會(huì)導(dǎo)致隧道區(qū)域金屬材料的嚴(yán)重腐蝕[11]。

鐵路電務(wù)系統(tǒng)也常發(fā)生腐蝕失效問(wèn)題，其腐蝕問(wèn)題主要包括鋁合金定位裝置的腐蝕、磨損，不銹鋼緊固件的銹蝕、斷裂，異種金屬偶接結(jié)構(gòu)的電偶腐蝕和縫隙腐蝕等[12]。上述腐蝕問(wèn)題，可能導(dǎo)致動(dòng)力線掉線和信號(hào)故障，從而引發(fā)次生事故災(zāi)害。

近年來(lái)鐵路站房的腐蝕問(wèn)題也比較突出，大型站房雨棚一般采用鉸接或焊接骨架結(jié)構(gòu)，目前雨棚鋼結(jié)構(gòu)整體涂層失效、腐蝕的情況非常普遍。其后果是承力的鉸接或焊接部位暴露在腐蝕環(huán)境下，導(dǎo)致雨棚自然垮塌或因自然災(zāi)害誘發(fā)垮塌事故。由于站房是乘客乘車的集中場(chǎng)所，腐蝕事故后果非常嚴(yán)重，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也較高。

此外，在紫外線充足的室外環(huán)境，高分子材料老化問(wèn)題也特別突出[13-14]。一方面是鋼軌下減振橡膠墊板的開裂和掉塊現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致其減振效果大幅降低或喪失，將加劇鋼軌與輪轂的接觸腐蝕疲勞以及鋼軌扣件的腐蝕疲勞問(wèn)題。另一方面是鐵路供電系統(tǒng)高分子絕緣子的輻照老化問(wèn)題，其老化可能導(dǎo)致絕緣子絕緣性能降低，造成閃絡(luò)事故。或者強(qiáng)度下降，導(dǎo)致絕緣子斷裂引發(fā)掉線事故。用于高速鐵路建設(shè)的伸縮縫密封膠也會(huì)受到紫外線輻射以及高溫與堿性環(huán)境相結(jié)合的影響，隨著作業(yè)時(shí)間的增加，在紫外線作用下伸縮縫中的密封材料會(huì)發(fā)生老化并逐漸出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致雨水通過(guò)裂縫滲入路基床上層，造成路基床上層在高速列車的沖擊力作用下支撐能力惡化[15]。

2 腐蝕大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)

對(duì)材料腐蝕老化行為和長(zhǎng)期演化規(guī)律的系統(tǒng)研究是建立工程結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)和耐久性設(shè)計(jì)，以及發(fā)展耐腐蝕、長(zhǎng)壽命、高性能工程材料的必要基礎(chǔ)。研究表明材料長(zhǎng)周期服役時(shí)的腐蝕行為三分之二取決于服役環(huán)境、三分之一取決于材料成分等因素影響[16]。傳統(tǒng)的腐蝕數(shù)據(jù)觀測(cè)與積累普遍采用長(zhǎng)周期掛片或?qū)嵨锸Х治龅姆椒ǎ渲芷陂L(zhǎng)、工作量大、數(shù)據(jù)量分散，獲取數(shù)據(jù)的效率極低，數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上都具有碎片化的特點(diǎn)，還存在數(shù)據(jù)積累過(guò)程中多種環(huán)境因素耦合不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。此外，以掛片試驗(yàn)積累數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)環(huán)境腐蝕性，往往由于數(shù)據(jù)積累周期長(zhǎng)而具有一定的滯后性，并不能及時(shí)有效地反映環(huán)境腐蝕性的變化及其對(duì)材料構(gòu)件服役行為的復(fù)雜影響規(guī)律，造成較大的數(shù)據(jù)誤差。因此，通過(guò)基于多傳感器的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集材料腐蝕及環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)了解材料腐蝕行為和過(guò)程機(jī)理等具有重要意義。采用腐蝕大數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)法能夠同步獲取多元環(huán)境-腐蝕規(guī)律數(shù)據(jù)，短期觀測(cè)即可甄別主要環(huán)境因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)掛片標(biāo)定測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)腐蝕規(guī)律的定量快速評(píng)估[17]。研發(fā)腐蝕大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)并實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)，系統(tǒng)開展高鐵設(shè)施裝備材料腐蝕老化失效行為的大數(shù)據(jù)采集、快速分析診斷和智能評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)等相關(guān)研究工作具有重要意義。

隨著物聯(lián)網(wǎng)及無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，各種基于先進(jìn)多傳感器的高通量腐蝕大數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展迅速，比如大氣腐蝕監(jiān)測(cè)儀（ACM）作為一種先進(jìn)的腐蝕數(shù)據(jù)積累技術(shù)，可通過(guò)對(duì)大氣薄液膜下傳感器探頭表面腐蝕電流、電阻或阻抗等信息的監(jiān)測(cè)，反映探頭所處環(huán)境腐蝕性的實(shí)時(shí)變化，具有靈敏度高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[17-18]。除腐蝕數(shù)據(jù)以外，大多數(shù)ACM也配備了對(duì)溫度、濕度等基本環(huán)境參量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力，有助于解析環(huán)境腐蝕性的變化規(guī)律[19-20]。泰國(guó)國(guó)家金屬材料技術(shù)中心與日本國(guó)家材料科學(xué)與技術(shù)研究所聯(lián)合，在泰國(guó)的春武里府沿海、北攬府新國(guó)際機(jī)場(chǎng)和曼谷市區(qū)進(jìn)行了短期ACM監(jiān)測(cè)和碳鋼掛片的同步試驗(yàn)，二者結(jié)果具有較好的一致性。ACM有潛力替代傳統(tǒng)掛片試驗(yàn)，簡(jiǎn)捷而快速地評(píng)價(jià)大氣環(huán)境腐蝕性，特別適用于鐵路系統(tǒng)大地域、線路復(fù)雜、環(huán)境多樣狀況下的腐蝕觀測(cè)及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，滿足重大工程腐蝕防控對(duì)相關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的緊迫需求。

圖1 國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心研發(fā)和應(yīng)用的環(huán)境腐蝕傳感器

近年來(lái)我國(guó)材料腐蝕數(shù)據(jù)共享和大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域取得很大的進(jìn)展，2015 年《Nature》發(fā)表題為“Sharecorrosion data”的論文[21]，在國(guó)際上率先提出了“腐蝕大數(shù)據(jù)”的原創(chuàng)性學(xué)術(shù)概念以及集成數(shù)據(jù)高通量采集入庫(kù)、分析挖掘、建模仿真、共享應(yīng)用在內(nèi)的材料腐蝕信息學(xué)理論體系，為材料腐蝕大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在高通量腐蝕數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)積累方面，國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心開發(fā)了基于電偶電流、電阻等微型電化學(xué)探針和多環(huán)境因素傳感器的系列化環(huán)境腐蝕高通量實(shí)時(shí)采集技術(shù)，見圖1。結(jié)合先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)，建立了材料全壽命周期環(huán)境腐蝕試驗(yàn)大數(shù)據(jù)采集體系，可在典型的自然環(huán)境或工業(yè)環(huán)境中進(jìn)行環(huán)境及腐蝕數(shù)據(jù)的高通量測(cè)試和在線采集[22-23]。材料腐蝕大數(shù)據(jù)已經(jīng)逐漸形成了包括多源異構(gòu)腐蝕數(shù)據(jù)的高通量采集、多維智能關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、腐蝕大數(shù)據(jù)挖掘建模與可視化、腐蝕大數(shù)據(jù)共享與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)等方面的完善研究體系，為未來(lái)材料腐蝕學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)指明了發(fā)展方向[17-21]。國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心所研發(fā)的腐蝕大數(shù)據(jù)采集體系已陸續(xù)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多個(gè)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站點(diǎn)，監(jiān)測(cè)材料涵蓋橋梁鋼、橋梁耐候鋼等黑色金屬以及鋅等有色金屬，監(jiān)測(cè)環(huán)境覆蓋干熱、濕熱、沿海、內(nèi)陸等典型應(yīng)用環(huán)境，監(jiān)測(cè)環(huán)境因素包含溫度、濕度、SO2、H2S、PM2. 5、凝露等環(huán)境因子。2020年，為了監(jiān)控和了解橋梁用耐候鋼在川藏鐵路沿線地區(qū)的自然環(huán)境腐蝕行為，中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司和北京科技大學(xué)的腐蝕與防護(hù)團(tuán)隊(duì)在雅礱江大橋、列衣大橋、金沙江大橋和拉林藏木大橋等擬建或在建橋址進(jìn)行耐候鋼投樣掛片，并同步收集溫、濕度數(shù)據(jù)和腐蝕數(shù)據(jù)。此外，還開發(fā)了無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境因素與材料腐蝕數(shù)據(jù)相融合，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)入網(wǎng)入庫(kù)，形成了整套適用于材料環(huán)境腐蝕研究的數(shù)據(jù)高通量采集體系，滿足了原位獲得腐蝕數(shù)據(jù)的海量性、實(shí)時(shí)性與復(fù)雜性需求，為探尋材料腐蝕過(guò)程的可靠性提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 腐蝕大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)技術(shù)

利用我國(guó)長(zhǎng)期開展的自然環(huán)境腐蝕野外掛片試驗(yàn)和大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)所積累的海量多源異構(gòu)腐蝕數(shù)據(jù)資源[24]，我國(guó)學(xué)者進(jìn)一步開展了針對(duì)大氣、土壤、海水環(huán)境參數(shù)與腐蝕速率等數(shù)據(jù)的挖掘建模研究[25-27]，重點(diǎn)關(guān)注了環(huán)境影響參量、高效篩選降維與腐蝕性能預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)相關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化算法的研究。例如，在腐蝕數(shù)據(jù)挖掘方法研究方面，北京科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)碳鋼等材料在我國(guó)典型大氣環(huán)境的腐蝕數(shù)據(jù)集，提出了多項(xiàng)式擬合投影尋蹤回歸、主成分分析與Hermite多項(xiàng)式投影尋蹤回歸的結(jié)合算法等有效的腐蝕數(shù)據(jù)挖掘算法，如圖2所示[18]。在腐蝕數(shù)據(jù)建模仿真技術(shù)研究方面，提出了基于支持向量機(jī)的非線性組合預(yù)測(cè)模型、非等間距GM(1,1)模型等精度高且泛化性能好的腐蝕預(yù)測(cè)模型[28]。通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小腦模型、決策樹模型、支持向量回歸、灰色預(yù)測(cè)、遺傳算法、隨機(jī)森林等數(shù)據(jù)挖掘方法的優(yōu)化與集成，建立材料成分-環(huán)境參數(shù)-腐蝕速率之間的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，開展了面向復(fù)雜多變服役環(huán)境材料腐蝕行為與壽命的預(yù)測(cè)研究[29-33]，相關(guān)研究已在電力輸送、海洋工程、石油化工、交通運(yùn)輸?shù)戎攸c(diǎn)領(lǐng)域得到初步應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜自然環(huán)境下的快速選材與腐蝕壽命評(píng)估。

圖2 腐蝕數(shù)據(jù)挖掘算法［18］

4 腐蝕大數(shù)據(jù)共享平臺(tái)

國(guó)家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心在其門戶網(wǎng)站上呈現(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)，用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)即可實(shí)時(shí)瀏覽監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集狀況，系統(tǒng)分為傳感器、數(shù)據(jù)采集終端及云平臺(tái)3大部分[18，34]。傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)安裝所在位置環(huán)境的材料瞬態(tài)腐蝕速率和累計(jì)腐蝕增量，溫度、濕度、壓力（可選）等環(huán)境參數(shù)和腐蝕數(shù)據(jù)同步采集和顯示。數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)與云數(shù)據(jù)平臺(tái)連接，將傳感器獲取的原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集傳輸至云端。原始數(shù)據(jù)經(jīng)處理后存儲(chǔ)至云平臺(tái)，并經(jīng)過(guò)可視化處理形成材料腐蝕速率-溫濕度等環(huán)境因子變化曲線、材料累計(jì)腐蝕量曲線以及材料腐蝕時(shí)鐘圖（圖3），通過(guò)材料腐蝕速率-溫濕度等環(huán)境因子變化曲線可較為直觀地看出材料腐蝕速率與環(huán)境因子的耦合相關(guān)性；通過(guò)材料累計(jì)腐蝕量曲線可以對(duì)不同材料的腐蝕速率進(jìn)行精準(zhǔn)甄別，同時(shí)也可對(duì)不同站點(diǎn)的腐蝕速率進(jìn)行比較分析；通過(guò)腐蝕時(shí)鐘圖可以直觀地觀察腐蝕發(fā)生的時(shí)間，也可以快速地發(fā)現(xiàn)傳感器自安裝以來(lái)任意時(shí)刻腐蝕速率的變化。同時(shí)云平臺(tái)具有設(shè)備管理、項(xiàng)目管理等功能，方便數(shù)據(jù)及功能的開放共享。

面對(duì)重點(diǎn)行業(yè)和重大裝備多元化應(yīng)用場(chǎng)景的需求，通過(guò)材料腐蝕數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)與腐蝕傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成，以及材料腐蝕數(shù)據(jù)分析挖掘可視化技術(shù)的研發(fā)，將實(shí)現(xiàn)物理空間與數(shù)據(jù)空間的交互與融合，為耐蝕材料與防護(hù)技術(shù)研發(fā)、裝備設(shè)施服役安全維護(hù)等構(gòu)建新型智能研發(fā)與共享應(yīng)用平臺(tái)。有效關(guān)聯(lián)和整合包括材料、結(jié)構(gòu)、環(huán)境、服役性能數(shù)據(jù)以及圖片、案例資料等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)資源，理清裝備發(fā)展過(guò)程中所面臨的環(huán)境適應(yīng)性及服役安全等重大材料科學(xué)問(wèn)題。構(gòu)建具有查詢、反饋、分析、預(yù)測(cè)不同功能模塊的裝備設(shè)施服役安全監(jiān)測(cè)評(píng)估大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，編制產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)范，構(gòu)建裝備設(shè)施可靠性、耐久性的全面保障體系。

圖3 野外試驗(yàn)站點(diǎn)及可視化時(shí)鐘圖［26］

5 結(jié)束語(yǔ)

材料腐蝕或老化行為與其服役環(huán)境密切相關(guān)，并決定了工程結(jié)構(gòu)的可靠性和壽命。高鐵材料運(yùn)行地形復(fù)雜、氣候多樣，不但受高溫、高濕、高鹽等嚴(yán)酷環(huán)境的影響，還受到高鐵列車運(yùn)行時(shí)帶來(lái)的振動(dòng)、疲勞、氣流、電流等因素的影響，多因素耦合作用不僅會(huì)導(dǎo)致高鐵工程材料和結(jié)構(gòu)腐蝕異常嚴(yán)重，而且其地域分布規(guī)律復(fù)雜，難以簡(jiǎn)單判別和預(yù)測(cè)，必須經(jīng)過(guò)充分科學(xué)的腐蝕調(diào)查與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)才能獲得充分系統(tǒng)的認(rèn)知。因此，開展面向高鐵沿線設(shè)施裝備運(yùn)維安全的材料腐蝕大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)技術(shù)，在高鐵運(yùn)行重點(diǎn)區(qū)段的路基、軌道、橋梁、隧道等位置，系統(tǒng)布局材料服役大數(shù)據(jù)傳感器，對(duì)關(guān)鍵設(shè)施與裝備腐蝕磨損、疲勞振動(dòng)、位移變形等服役失效狀態(tài)及其所處服役環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和高通量數(shù)據(jù)采集，形成高鐵設(shè)施與裝備服役損傷智能監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)，研究高鐵工程裝備材料腐蝕失效機(jī)理和環(huán)境適應(yīng)性規(guī)律，理清復(fù)雜服役條件下金屬、混凝土、高分子及涂鍍層材料的腐蝕、老化、磨損和疲勞等破壞機(jī)理及性能退變規(guī)律及其與地質(zhì)、氣候環(huán)境主要影響因素之間的關(guān)系，建立高鐵材料腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)和共享服務(wù)平臺(tái)，以指導(dǎo)國(guó)家重大工程建設(shè)中耐腐蝕材料和防護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施和重大工程長(zhǎng)壽命安全運(yùn)行等系列工作，具有重要意義。參考文獻(xiàn)：