CRH5动车组转向架构造教学软件研发

[摘 要] 针对我校机辆专业转向架构造教学实际需要，以Authorware为开发工具，结合3ds Max等多媒体制作工具，开发了以CRH5动车组转向架为载体的构造教学软件。本文主要介绍教学软件在开发过程中用到的关键技术。

[关键词] 多媒体技术 CRH5动车组 转向架 教学软件

中图分类号：U266.331 文献标识码：A 文章编号：

前言：近几年，我国铁路高速化进程不断加快，高铁客运专线中动车组投入量不断加大， CRH5型动车组是沈阳铁路局运行速度为200km/h主力车型。虽然和哈大高铁配备的CRH380相比，速度并不算快，但其转向架的结构却更加复杂，CRH5型动车组的转向架由将近2000个零件组成，相比CRH380转向架的模块化设计，CRH5的转向架零部件数量多，装配关系复杂，目前我校还没有CRH5型转向架物理样机，而采用传统的教学方式向学生教授转向架的构造知识难以达到理想的效果。

多媒体技术是一种把文本、图像、动画和声音等信息合理的结合起来，并通过计算机进行综合处理和控制，能完成交互式操作的信息技术。随着计算机技术的不断成熟，多媒体技术已经广泛用于各个领域，多媒体技术在动车组转向架构造教学软件中的应用，将能很好的解决传统教学方式不能直观表达转向架构造的难题。

1、多媒体技术特点

多媒体技术以计算机为中心，能对信息进行多通道统一获取、存储与合成，综合处理控制多媒体信息，按人的要求以不同的媒体形式表现出来作用于人的不同感官。多媒体技术可以实现人对信息的主动选择控制。以往人们读写方式大都采用章、节、页的基本框架结构，循序渐进地获取知识，而多媒体技术将借助超文本链接把内容更灵活、更具变化的方式呈现给读者。当用户给出操作命令时，相应的多媒体信息都能够得到实时控制。用户可以按照自己的需求、兴趣、偏好和认知特点来使用信息，任取图、文、声等信息表现形式，并按自己的目的和认知特征重新组织信息，增加、删除或修改节点，重新建立链。

2、多媒体系统开发工具

PhotoShop和3DS MAX是目前图片处理和动画制作最好的软件。除此之外，还有专业级的图形（图像）处理软件CorelDraw等。这几款软件除了有浏览功能外，还可进行图形（图像）格式、分辨率、色彩数的转换，使用起来也特别的方便。

媒体制作工具常用的是Premiere和绘声绘影。主要用来编辑视频，是一种基于非线性编辑设备的视频编辑软件，在普通计算机上也可以制作出专业级的视频作品。

本系统的制作采用的是基于图标和流程的创作工具，在这类创作工具中，多媒体成分和交互队列（事件）按结构化框架或过程组织为对象。调试方便，在复杂的航行结构中，流程图有利于开发过程。但是当多媒体应用软件规模很大时，图标及分支增多，进而复杂度增大。本系统采用Authorware制作系统界面。

3、 多媒体技术在转向架构造教学软件中的应用

多媒体技术在教学软件中的应用主要体现在多媒体技术的信息表达功能。多媒体软件将动车组转向架的构造信息借助多媒体计算机传达给用户，用户通过显示的文本来了解动车组转向架零部件的技术参数；通过图片能够熟悉动车组转向架各零部件以及它们具体的相对分布位置等；通过动画视频演示转向架零部件的装配过程，并配有详细的操作工艺解说，使复杂的装配关系得到清晰的表达。系统界面如下图所示。下面介绍了系统开发中的一些关键技术。

系统界面

3.1 动画制作与处理技术

动画制作与处理在教学软件中的主要用于转向架的构造和装配演示，使复杂的装配关系得到清晰的表达，降低学校采购转向架物理样机的成本，同时也能降低对真实物理样机拆装可能引发的意外情况。

动画制作选用3DS MAX动画制作软件，该软件的动画制作原理与电影原理一样，动画是由一系列图片以足够快的速度显示而产生动感画面，在制作动画前，首先要将通过三维建模软件Pro/e建好的转向架模型通过接口导入3DS MAX中，然后赋予专业材质。在软件中对模型生成虚拟装配动画，就要在不同的位置为转向架添加关键帧，当时间到达所设的关键帧时，零件就会按照你预先设置的路径运动，并形成连续动画。动画制作完成，要通过渲染器生成*.avi格式视频文件。系统主要制作出了构架组成、轮对组成、一系悬挂组成等几大部件组成以及整体的装配动画。通过多媒体制作软件Premiere将动画与声音、文字等集成于教学软件中。动画非常形象地展示了动车组转向架各个零件之间的装配关系，系统中动画演示如图：

3.2 多媒体信息处理技术

多媒体信息的数据量通常要远比其他的信息要大，这使得不管是对多媒体信息的存贮，传输和处理都提出更高的要求。特别是系统中装配演示的动画容量大，数量多，单张VCD光盘记录不下整个检修信息系统。因此压缩技术非常重要。

压缩技术指数据在传输前经过编码技术进行压缩，以减少通信的信息量，在接收端再自动解压，对数据恢复。之所以可以对多媒体信息进行压缩处理是因为多媒体信息中存在大量的冗余信息，如信息冗余、空间冗余、时间冗余等。通过编码计算来消除冗余信息，在保持原有信息成分的同时减少数据总长度，实现了数据的压缩。

视频压缩中使用最广的是MPEG标准。它采用减少图像冗余信息的压缩算法，提供高达200：1压缩比，声音和图像质量也很高。它最显著优点就是兼容性好、压缩比高、数据失真小。通过3DS MAX制作的装配动画输出格式为*.avi的视频文件容量较大，如CRH5动车组的动力转向架，在没有进行压缩处理之前的构架装配动画视频大小为1.6G，通过视频编码软件选择MPEG-4格式压缩后容量减少到90M大小，并且完全满足多媒体软件的播放需求。

2 结束语

随着我校升级为高职学院，铁道工程系将会接触到更多的关于动车组的相关课题研究，关于动车组构造等相关内容的教学软件或教学系统也讲得到更加广泛的应用。