转向架是高速动车组的核心部件之一，对车辆的运转平稳性及安全性影响很大，在列车运营中需求对转向架进行日常及周期性的检修与保护，以保证列车行进安全。CRH5动车组是目前我国列车运营的首要车型，承载着很多的旅客运送使命。跟着运送量的增加，转向架的保护检修工作量及检修人员的培训需求也随之增加。因为转向架结构杂乱，依托传统办法很难在短时间内让检修人员快速把握检修技能，一起在检修保护进程中也需求相应的技能手法来协助随时检查技能资料。
对检修保护人员培训的传统办法多选用幻灯片、挂图授课和师徒教授等办法，被培训者难以在短时间内快速对转向架的结构特征构成感观知道，把握杂乱的设备联系，并且本钱高、功率低。近年来广泛使用的核算机虚拟现实技能[1]可以支撑一种新的培训办法，可以改动传统培训办法缺少直观的信息出现手法的情况，创立传神形象的产品设备仿真环境，使被培训者在虚拟环境中以交互办法了解产品的结构和设备进程，这有助于快速了解和认知产品，既提高了培训功率，也降低了本钱。笔者在剖析CRH5动车组转向架的结构和功用特色的根底上，综合运用虚拟现实、多媒体和仿真技能的优势，规划完成了动车组转向架虚拟仿真[2]体系，它可以全方位地形象出现转向架的技能信息、结构特色、设备次序以及工艺要求。在这个可视化的多媒体信息渠道上，可以更高效地进举动车组转向架的人员培训，支撑检修保护工作中的技能资料动态查询，还可以为相关人员在其他场合的交流供给直观的交流办法。本文将从体系结构及功用、规划东西和关键技能等几个方面具体介绍虚拟仿真体系的规划完成。
1 转向架结构特色及功用
CRH5动车组选用动力分布式规划,其CW250型转向架包含动力转向架和非动力转向架。每列8节车编组, 5节动车、3节拖车，最高运营时速为250 km/h。动力转向架和非动力转向架的首要区别为：
动力转向架：(1)有1根动力轴和1根非动力轴;(2)动力轴上装有2个制动轴盘和1组齿轮箱;(3)非动力轴上装有3个制动轴盘。
非动力转向架：(1)有2根非动力轴;(2)非动力轴上各装有3个制动轴盘。
转向架首要由构架、轮对、牵引设备、传动设备、一系悬挂、二系悬挂、制动设备、辅佐设备、管路安置等组成。其间：牵引设备选用“Z”字形双牵引，传递牵引力和制动力；传动设备由齿轮箱、万向轴、安全设备和体悬式电机组成；一系悬挂选用双拉杆轴箱定位办法；二系悬挂首要由枕梁、空气绷簧、抗侧滚扭杆、横向减振器、垂向减振器、抗蛇行减振器等组成；制动设备选用轴盘制动办法；辅佐设备包含轮缘光滑和撒砂等设备,轮缘光滑用于改进轮轨之间的光滑功用,撒砂设备用于增大轮轨之间的摩擦力。
2 体系结构及功用
(1)体系结构
CRH5转向架的零部件数量多，结构也比较杂乱，依据其结构特色和功用，体系由7个模块组成：整体概述、构架组成、制动体系、轮对组成、一系悬挂、二系悬挂、整体设备。除了整体概述模块，其他6个模块还别离包含结构介绍和设备演示子模块。
(2)体系功用
体系选用虚拟现实、多媒体和仿真技能，供给以文本、图形和图画等多媒体办法表达的转向架技能信息、结构特色和组成；供给的人机交互办法，运用户经过仿真动画演示，阅读转向架各大部件和整体的设备进程，快速查询转向架的相关信息。
体系界面与模块功用如图1所示，其间构架组成、制动体系、轮对组成、一系悬挂、二系悬挂和整体设备6个模块的结构别离介绍相应大部件的组成，它们的设备演示子模块则别离演示各大部件和整体转向架的虚拟设备仿真进程，并配以文字信息表达零部件称号、设备技能信息以及工艺要求。整体概述模块如图2，二系悬挂组成图如图3所示，图4为二系悬挂摇枕设备进程。
3 体系关键技能与完成
3.1 体系完成东西
(1)体系集成东西
Authorware 是面向对象的多媒体开发东西，以图标为根底，经过流程线来树立各图标的逻辑结构，还供给了函数、变量和交互等功用，其图形化的程序结构明晰、简捷，便于调试，本体系选用该软件作为体系集成完成东西。
(2)仿真动画制造东西
VRML是一种具有沉溺感、交互性的虚拟现实建模语言[3]，占有存储空间很小，它与CATIA和Pro/E等三维软件具有规范接口，还供给了动画插补器节点，可以完成虚拟场景的动画作用。Cosmo Worlds则是针对VRML开发的可视化修改器，特别关于动画制造供给了十分直观的渠道，运转方便，所见即所得。体系选用该软件完成转向架的虚拟设备进程仿真。
(3)多媒体制造东西
体系运用图画处理软件Photoshop制造文字信息以表达零部件的称号、设备技能信息和工艺要求，运用Premiere视频修改软件进行仿真动画的后期制造。
3.2 虚拟设备技能
体系选用虚拟设备技能[4]，经过创立三维模型、模型格局转化、设备次序和途径规划以及制造仿真动画几个进程，完成转向架的构架、轮对、一系悬挂和二系悬挂等大部件以及整体设备进程的仿真。运用户可以快速树立对转向架结构特征的感观知道，有助于了解和把握转向架的杂乱结构和设备联系。
3.2.1 坐标改换及模型格局转化
转向架的三维模型是运用CAD/CAM软件CATIA创立的，而设备进程的仿真在Cosmo Worlds可视化渠道上完成。因为CATIA和Cosmo Worlds的笛卡尔坐标系不同,如图5(a)、(b)所示，所以在完成设备仿真之前，需求进行坐标改换。然后运用CATIA的规范接口进行模型格局的转化，对转向架的构架、轮对和一系悬挂等五个大部件别离将其零部件模型逐个输出为.wrl格局文件。
3.2.2 设备仿真的完成
在完成虚拟设备仿真之前,首先要进行整体规划，确认零部件的设备次序和途径，这是进行设备仿真的重要环节。转向架零部件的设备次序是依照设备工艺规程确认的，设备途径的规划是确认零部件在设备时的运动轨道，使其防止产生干与。
对转向架设备进程的仿真,是根据VRML在Cosmo Worlds渠道上经过制造动画完成的。运用VRML各种插补器节点，经过改动节点的域值以及路由对事情的传递，使零部件产生平移和旋转，角度产生切换或扩大或缩小，然后完成转向架各大部件以及整体的虚拟设备。
首要进程包含：用Inline办法导入模型→创立仿真动画→界说动画指针→增加动作→界说关键帧→赋原料→生成动画文件。然后运用Photoshop制造文字标示，用Premiere将文字和图画等合成为.avi动画文件，这样生成的转向架设备仿真动画可以生动、形象地表达零部件的设备次序、工艺要求以及设备联系。图6所出现的是依照设备次序将构架、制动体系、牵引、一系悬挂、二系悬挂、轮对组成、管路安置和辅佐设备等零部件设备组成的动车转向架。
3.3 交互技能
体系运用Authorware的热区、按钮和文本等交互呼应办法，为用户供给了交互功用。
(1)以图文并茂的办法明晰地表达了转向架的整体
概略、首要技能参数和结构特色等，用户可以经过鼠标点击，阅读检查这些信息。
(2)运用DirectMedia-Xtra 插件供给了设备仿真视频的播映和暂停功用，还可以经过拖动滑动条，快进到感兴趣的设备画面，以便用户在观看时依据需求随时操控视频的播映。
(3)运用热区呼应，设置开关操控背景音乐，用户可以经过点击背景音乐图标，操控它的敞开和封闭。
(4)运用翻页、回来和退出按钮呼应，用户可以完成页面间的跳转以及体系的退出。
3.4 多媒体技能
体系选用多媒体技能将转向架的各种信息出现给用户，运用户经过文本和图片，了解转向架的技能信息、结构特色以及辨认零部件等。经过设备仿真视频演示，观看转向架的大部件和整体的虚拟设备进程，具体了解转向架的结构、设备次序、工艺技能要求以及各零部件的空间方位联系，协助用户加深对转向架的知道和对设备的了解与回忆，缩短认知进程。
体系借助于根据流程线和图标规划办法的Authorware多媒体开发东西，运用显现、交互和核算等图标，将转向架的文本、图形、图画、声响和视频等信息嵌入到各功用图标中，并经过函数和变量的运用，有效地集成了转向架的多媒体信息，为动车组转向架相关人员供给了一个多媒体的可视化信息渠道。
3.5 数据紧缩技能
体系选用多媒体技能使得信息愈加丰厚，一般数据量也比较大，信息中的冗余数据会影响体系的运转速度，有必要运用数据紧缩技能[5]对文件进行优化紧缩处理。
(1)VRML文件的优化
关于VRML文件，尽管占有的存储空间比其他格局文件小得多，但还有优化的空间。体系选用以下优化办法：①运用重用机制，对相同的部分运用DEF(重界说节点)与USE(重用节点)很大程度地简化了文件。②运用Inline节点削减文件的体积，提高了代码的重用率。
(2)图画文件的紧缩
图画紧缩技能分为静态图画与动态图画紧缩技能。静态图画紧缩技能首要是对空间信息进行紧缩，而动态图画紧缩技能，除了对空间信息进行紧缩外，还要对时间信息进行紧缩。JPEG和MPEG是世界规范化安排(ISO)拟定的紧缩规范。
静态图画紧缩规范JPEG适用于接连色彩五颜六色或灰度图画，其紧缩技能可以去除冗余图画和五颜六色数据，在取得极高紧缩率的一起，还能展现丰厚生动的图画，均匀紧缩比为20:1。体系转向架的结构均用JPEG静态图画文件来表达，很大程度地削减了文件的存储空间，一起还坚持了图画文件的高质量。
动态图画紧缩规范MPEG适用于不同带宽和数字影像质量，选用了帧内和帧间图画数据紧缩技能，以削减空域和时域冗余，图画紧缩比高达200:1，一起图画数据失真很小。以转向架整体设备视频文件为例，经过WinAVIVideoConverter专业视频编、解码软件，选用XviD MPEG-4紧缩后，由2.1 GB紧缩为50 MB，并且坚持了原有的视频质量。
CRH5动车组转向架虚拟仿真体系的开发，不仅为动车组转向架的保护和人员培训供给了一个可视化的多媒体信息渠道，也为其他场合的交流供给了直观的交流办法，取得了很好的实际运用作用。体系选用的多媒体、虚拟设备和仿真技能，使得它可以以文本、图形和图
像办法明晰地出现转向架的技能信息和结构特色，形象、生动地展现转向架各大部件及整体的设备次序、工艺要求和杂乱设备联系。这些特色在实际运用进程中得到了用户的充分肯定。
当然,还需进一步完善体系的交互功用和信息出现办法，然后更好地支撑环绕转向架保护检修的各种使用需求。
