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原文传递超高压水射流除标线清洗效果预测模型与参数优化研究

论文题名：	超高压水射流除标线清洗效果预测模型与参数优化研究
关键词：	交通标志线;超高压水射流技术;清洗效果;预测模型;参数优化
摘要：	交通标志线被称为“生命安全线”，清晰、明亮、准确的标志线既能保证人身安全，又能维护交通秩序。随着道路基础设施养护要求的提高，采用超高压水射流清除道路标线成为必然趋势，但是研究发现国内的超高压水射流除标线技术仍存在很多问题，其中最主要的问题是由于没有相关的理论依据和国家标准，设计者往往依靠经验设定清洗参数，导致清洗参数设置不合理，不能最大程度地发挥超高压水射流道路除标车的清洗能力。因此，研究清洗参数与清洗效果之间的关系，并且优化清洗参数，对提高清洗效果、清洗效率、水和能源利用率有着重要意义。　　本课题首先对超高压水射流道路标线清洗理论进行了分析，然后通过搭建清洗试验平台，试验研究了超高压水射流清除道路标线时主要清洗参数对清洗效果的影响，基于试验样本数据结合GA和BP网络建立了主要清洗参数与清洗效果之间的关系模型（即超高压水射流除标线清洗效果预测模型），最后对清洗参数进行了优化。主要研究内容包括以下几个方面: 　　(1)讨论了超高压水射流道路标线清洗系统的组成，系统分析了旋转水射流清洗特性和超高压水射流道路标线清洗破碎机理。　　(2)设计并搭建了超高压水射流道路标线清洗试验平台，提出了一种关于道路标线清洗效果的评价方法，定义了两个清洗效果评价参数，即清洁率和基体破坏度。通过试验，得到了射流压力、靶距、执行机构移动速度、旋转接头转速以及标线厚度等清洗参数对清洗效果的影响规律。　　(3)由于清洗参数与清洗效果之间的关系比较复杂，采用传统的方法很难建立准确的关系模型，所以本文通过正交试验设计的方法获得试验样本数据，结合BP神经网络和遗传算法基本理论，建立了基于GA-BP的清洗参数与清洗效果之间的关系模型，对清洗效果进行了预测。然后对GA-BP模型和BP模型的预测结果进行了比较，结果表明:GA-BP模型具有更高的预测准确度和精度，能够更好的完成超高压水射流除标线清洗效果的预测任务。　　(4)确定了清洁率和清洗效率两个优化目标，建立了清洗参数和优化目标之间的多目标优化模型，采用NSGA-Ⅱ算法进行了多目标优化，通过分析优化结果，获得了最优清洗参数匹配（即优化方案），并对其进行了试验验证，验证结果表明:与常用方案相比，优化方案的清洗效果更好，清洗效率更高，证明了优化方案的可行性和先进性。　　通过以上工作，本文获得了主要清洗参数对清洗效果的影响规律以及主要清洗参数与清洗效果之间的准确关系模型。此外，还对清洗参数进行了多目标优化，通过分析优化结果，获得了最优清洗参数匹配，为超高压水射流除标线的清洗参数设置提供了理论依据。
作者：	李柱
专业：	机械设计及理论
导师：	顾寄南
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文