Home
  
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
จากไอน้ำ สู่สนามแม่เหล็ก PDF พิมพ์

431 กิโลเมตรต่อชั่วโมง – คือตัวเลขความเร็วสูงสุดที่รถไฟ “แม่เหล็ก” ซึ่งวิ่งระหว่างตัวเมืองเซี่ยงไฮ้ไปยังสนามบินนานาชาติ Pudong International Airport สามารถทำได้

100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง – คือตัวเลขความเร็วสูงสุดที่หัวรถจักรดีเซลของรถไฟไทยสามารถทำได้ ว่ากันตามตรงก็ดูดีมิใช่น้อยเมื่อคำนึงถึงความจริงที่ว่า มันเป็นความเร็วของหัวรถจักรที่ซื้อมาใช้งานตั้งแต่เมื่อสิบกว่าปีที่แล้ว (พ.ศ. 2538)

ในขณะที่หัวรถจักรรุ่นล่าสุดของไทยเป็นรุ่นเมื่อปี พ.ศ. 2538 ระบบรางรถไฟของบ้านเราเริ่มสร้างครั้งแรกในปี พ.ศ. 2462 ปัจจุบันมีความยาวทั่วประเทศกว่า 4,070 กิโลเมตร และเกือบทั้งหมดเป็นระบบรางชนิดแคบ (Narrow Gauge / Meter Gauge) ซึ่งมีต้นทุนถูก สร้างได้ง่าย รองรับน้ำหนักได้ไม่มากนัก

ปี 2006 เวียดนามเริ่มโครงการ “อัพเกรด” การคมนาคมระบบรางหลังจากได้รับความเสียหายจากสงครามมานาน โดยมีเป้าหมายคือการลงทุนสร้างระบบรางแบบมาตรฐานสากล (Standard Gauge) เพื่อให้รองรับการขนส่งที่เร็วและบรรทุกน้ำหนักได้มากกว่ารางชนิดแคบ

และในปี 2006 อีกเช่นกันที่ “จีน” ประกาศเดินหน้าโครงการสร้าง “รถไฟแม่เหล็ก” ระยะที่สองต่อจากเมืองเซี่ยงไฮ้ไปยังเมืองหางโจว รวมระยะทางทั้งหมดเป็น 160 กิโลเมตร ตั้งเป้าให้โครงการแล้วเสร็จภายในปี 2010

๏๏๏๏๏๏

ทั้งหมดข้างต้นคือข้อมูลเกี่ยวกับการคมนาคมระบบรางที่น่าสนใจไม่น้อย

นับจากวันที่เราใช้เครื่องจักรไอน้ำเพื่อขับเคลื่อนรถไฟให้วิ่งไปบนราง ด้วยข้อจำกัดหลายประการทำให้เราพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลขึ้นมาแทนที่ และจนถึงวันนี้ที่เราขับเคลื่อนรถไฟด้วยระบบมอเตอร์ไฟฟ้าที่ปราศจากมลพิษ “รถไฟแม่เหล็ก” หรือ Maglev Train อาจเรียกได้ว่าเป็นเทคโนโลยีทางการขนส่งระบบรางที่ก้าวหน้าที่สุดในปัจจุบัน

อะไรคือ “รถไฟแม่เหล็ก” หรือ Maglev Train?

Maglev – ย่อมาจาก Magnetic Levitation Transport ซึ่งหมายถึงการเคลื่อนย้ายวัตถุโดยอาศัยแรงยกจากแม่เหล็ก ดังนั้น Maglev Train จึงหมายถึงรถไฟที่ใช้แรงแม่เหล็กเป็นพลังงานหลักในการเคลื่อนที่

Maglev Train อาศัยหลักการที่ชื่อว่า Electrodynamic suspension ในการทำให้รถไฟเคลื่อนที่ไปข้างหน้า อธิบายได้ง่ายๆก็คือแทนที่จะใช้เครื่องยนต์ในหัวรถจักรหมุนล้อรถไฟเพื่อ “ลาก” รถไฟไปตามราง Maglev Train ทำให้ขบวนรถไฟทั้งขบวนรวมถึงระบบรางทั้งหมดกลายเป็นชุดแม่เหล็กขนาดใหญ่ ตัวรถกับรางจะเป็นแม่เหล็กที่ “ต่างขั้ว” กันซึ่งทำให้เกิดแรง “ผลัก” ระหว่างกันและกันโดยธรรมชาติ แรงผลักที่ว่านี้เมื่อถูกควบคุมให้อยู่ในสภาพที่เหมาะสม ก็จะ “ยก” รถไฟ ให้ลอยขึ้นจากรางและเคลื่อนที่ไปข้างหน้า

เรียกได้ว่า Maglev Train เคลื่อนที่ไปโดยอาศัยแรงผลักของแม่เหล็กระหว่างรางกับตัวรถนั่นเอง

อันที่จริงเทคโนโลยีของ Maglev Train ไม่ใช่สิ่งใหม่บนโลกใบนี้ หากลองนึกถึงการเล่นแม่เหล็กครั้งแรกในสมัยเด็ก เชื่อว่าเราทุกคนคงคุ้นเคยกับ “แรงผลัก” ระหว่างแม่เหล็กสองขั้วที่เหมือนกันเป็นอย่างดี

ตั้งแต่แนวคิด Maglev เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 30’s เทคโนโลยี Maglev ถูกพัฒนาเรื่อยมาจนในปัจจุบันเทคโนโลยี Maglev Train ได้แตกแยกย่อยออกเป็นหลายค่ายที่ต่างกันในรายละเอียดของการออกแบบระบบต่างๆ ตำแหน่งรถไฟที่เร็วที่สุดในโลกในปัจจุบันเป็นของ JR-Maglev MLX01 จากญี่ปุ่นซึ่งสามารถความเร็วในการทดสอบได้สูงสุดถึง 581 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (เร็วกว่ารถไฟของไทยแค่ 5.8 เท่านั้น)

Maglev Train ที่น่าจะโด่งดังที่สุดเห็นจะเป็น “Shanghai Transrapid” ซึ่งเป็น Maglev Train สายแรกในโลกที่เปิดให้บริการในเชิงพาณิชย์ รถไฟแม่เหล็กของเซี่ยงไฮ้แห่งนี้ใช้เทคโนโลยีของบริษัท Transrapid จากเยอรมันนี วิ่งระหว่างสนามบินนานาชาติ Pudong International Airport กับตัวเมืองเซี่ยงไฮ้ โดยสามารถทำความเร็วสูงสุดในการใช้งานจริงอยู่ที่ 431 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

Shanghai Transrapid สายนี้สามารถทำความเร็ว 350 กิโลเมตรต่อชั่วโมงภายในเวลา 2 นาที (หรือแปลได้ว่าสามารถค่อยๆออกตัวแซงรถไฟไทยที่วิ่งมาด้วยความเร็วเต็มที่ ภายในเวลาต่ำกว่า 1 นาที) ระบบควบคุมการทำงานจะทำให้รถไฟลอยตัวสูงจากรางด้วยระยะห่าง 10 มิลลิเมตรคงที่ตลอดเส้นทาง พลังงานไฟฟ้าที่ต้องใช้สำหรับยกรถไฟให้ลอยตัวขึ้นนั้น คิดเป็นปริมาณน้อยกว่าที่ใช้กับระบบปรับอากาศในตัวรถไฟเอง ขณะใช้ความเร็วสูงกว่า 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง อุปกรณ์อิเลกทรอนิกส์ทั้งหมดบนตัวรถไฟจะใช้พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กระหว่างตัวรถกับราง (harmonic oscillations of magnetic field) เฉพาะช่วงที่ใช้ความเร็วต่ำกว่า 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเท่านั้นที่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าจากระบบจ่ายไฟ

ว่ากันว่า Maglev Train อาจเป็นเทคโนโลยีใหม่ (Break-Trough Technology) ที่สามารถเปลี่ยนแปลงโลกแห่งการคมนาคมขนส่งได้ในอนาคตอันใกล้

หากจะให้เล่าถึงความเป็น Break-Trough Technology ของ Maglev Train คงต้องเล่าเสียก่อนว่าขีดจำกัดของระบบรถไฟแบบที่ใช้ล้อหมุนบนรางอย่างในปัจจุบันนี้คือ แรงเสียดทาน (Friction) ซึ่งจะเกิดขึ้นจากการเสียดสีกันระหว่างล้อและรางรถไฟ เทคโนโลยีการคมนาคมแบบรางที่พัฒนาเรื่อยมาตั้งแต่อดีตนั้น ล้วนแต่พัฒนาขึ้นเพื่อเอาชนะข้อจำกัดของเจ้าแรงเสียดทานที่ว่านี้มาโดยตลอด

ตัวอย่างเช่น ในอังกฤษมีการติดตั้งแสงเลเซอร์กับล้อรถไฟเพื่อใช้ “ทำความสะอาด” รางรถไฟมักที่มีสิ่งสกปรกไปเกาะติดหมักหมมอยู่เสมอ

สิ่งหมกหมมที่เป็นปัญหามากที่สุดอย่างนึงในอังกฤษคือ “ใบไม้” เพราะเมื่อมันถูกพัดมากองบนรางรถไฟ ถูกน้ำฝน แสงแดด ความชื้น และล้อรถไฟบดทับด้วยความร้อนสูง ก็จะย่อยสลายกลายเป็นสิ่งสกปรกยึดติดกับหน้าสัมผัสของรางรถไฟ ทำให้เกิดแรงเสียดทาน (Friction) ระหว่างล้อกับรางรถไฟมากขึ้น และเมื่อ Friction เพิ่มมากขึ้นก็จะทำให้เกิดความร้อนบนผิวรางรถไฟมากขึ้นตามไปด้วย โอกาสเกิดอันตรายก็เพิ่มมากขึ้น อุปกรณ์ต่างๆของรถไฟก็จะสึกหรอเร็วขึ้น

เทคโนโลยีแสงเลเซอร์ที่ว่านี้ แก้ปัญหาโดยการฉายแสงเลเซอร์ที่บางมากๆลงไปที่หน้าสัมผัสของรางในขณะที่รถไฟวิ่งผ่าน เพื่อทำการ “ล้าง” เอาเศษสิ่งสกปรกต่างๆออกจากหน้าสัมผัสของราง แสงเลเซอร์จะถูกควบคุมด้วยระบบที่มีความแม่นยำระดับนาโนเมตรเพื่อป้องกันไม่ให้ทำอันตรายกับหน้าโลหะของรางรถไฟ

จะเห็นว่าเพียงแค่เศษใบไม้บนรางรถไฟ ก็ทำให้เกิดปัญหายุ่งยากได้ขนาดนี้ การเกิดของเจ้า Maglev Train จึงเป็นการเปลี่ยนโลกทัศน์ของ “ธง” ในการพัฒนาเทคโนโลยีการรถไฟเสียใหม่ เหมือนกับการเดินเข้ามาบอกว่า ถ้ามันยากนักก็อย่าไปเสียเวลาคิดแก้ปัญหาเกี่ยวกับ Friction เลย เรามาแก้ปัญหาด้วยการ “ยก” รถไฟให้ลอยขึ้นจากรางเสียก็สิ้นเรื่อง

๏๏๏๏๏๏

เราเห็นอะไรจาก Maglev Train บ้าง?



< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 73 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 9977259  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!