มาตามนัดชวนไปรู้เรื่องราว รถไฟในเยอรมนีและการเรียนในสาขา วิศวกรรมระบงขนส่งทางราง
ก่อนไปดูข้อมูลและตัวอย่างในคณะและสาขาวิชา Railway System Engineering ในมหาวิทยาลัยที่ประเทศเยอรมนีเราลองมาทำความรู้จักความเป็นมา ของรถไฟที่ประเทศนี้กันก่อนนะคะ
รถไฟแม็กเลฟ (MAGLEV) กับการลอยตัวของแม่เหล็กไฟฟ้า
น้องๆ หลายคนน่าจะเคยใช้บริการรถไฟฟ้ากันอยู่แล้วแต่เคยคิดกันไหมว่า ถ้ารถไฟฟ้าลอยได้เหมือนเครื่องบิน มันจะเร็วขนาดไหน อย่างรถไฟแม็กเลฟ หรือ รถไฟแม่เหล็ก ก็เป็นรถไฟที่สามารถลอยได้ โดยใช้หลักการของ “แม่เหล็กไฟฟ้า” มาช่วยในการขับเคลื่อน ส่วนจะขับเคลื่อนได้อย่างไร มาดูข้อมูลกันเลย แต่ก่อนจะเข้าเรื่องรถไฟแม็กเลฟ มาทำวามรู้จักกับแม่เหล็กไฟฟ้ากันก่อน
แม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic)
แม่เหล็กไฟฟ้า ต้องใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก
อย่างที่เราทราบกันดีว่าแม่เหล็กมี 2 ขั้ว คือ ขั้วเหนือ และขั้วใต้ ขั้วเหมือนกันจะดูดกัน ขั้วต่างกันจะผลักกัน ซึ่งแม่เหล็กไฟฟ้าก็เหมือนกับแม่เหล็กทั่วไป แต่แม่เหล็กไฟฟ้าต้องใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก
แม่เหล็กไฟฟ้า เป็นแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันกับแม่เหล็กถาวร แต่เหล็กที่นำมาใช้เป็นเพียงเหล็กอ่อนธรรมดา เมื่อมีการป้อนกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไปในขดลวดที่พันอยู่รอบแท่งเหล็กอ่อนนั้น แท่งเหล็กอ่อนก็จะมีสภาพเป็นแม่เหล็กไปทันที แต่เมื่อหยุดจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไปอำนาจแม่เหล็กก็จะหมดไปด้วย
“Maglev” คืออะไร?
Maglev ย่อมาจาก Magnetic Levitation คือ การใช้สนามแม่เหล็กมายกให้รถไฟลอยอยู่บนราง รวมทั้งใช้รถไฟฟ้าเหนี่ยวนำให้เป็นสนามแม่เหล็ก เพื่อเป็นตัวขับเคลื่อนและหยุดรถ
รถไฟแม็กเลฟ เป็นยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยพลังแม่เหล็ก ซึ่งทำให้มันลอยอยู่เหนือรางตลอดเวลา และสามารถเดินทางได้ด้วยความเร็วมากกว่า 500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และลอยอยู่เหนือรางประมาณ 1-10 เซนติเมตร และไม่มีคนขับ
การกำหนดความเร็วทั้งหมดทำโดยคอมพิวเตอร์ส่วนกลาง ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กให้รถเคลื่อนที่ไปในเวลาที่ต้องการ ระบบสับเปลี่ยนรางควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ และถ้าเกิดเหตุฉุกเฉิน แบตเตอรี่ที่ติดตั้งไว้ในตัวรถจะทำการจ่ายกระแสไฟฟ้า เพื่อบังคับให้รถหยุดอย่างแม่นยำที่ความสูงเหนือราง 10 มิลลิเมตร
ทำไม Maglev ถึงลอยได้
การที่รถไฟแม็กเลฟสามารถลอยได้นั้นเกิดจากการลอยตัวของแม่เหล็ก ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้แรงดูดหรือแรงผลัก หรือเป็นระบบที่ใช้ทั้งแรงดูดและแรงผลักร่วมกัน ทำให้รถไฟลอยอยู่ในอากาศได้
หลักการคือทำให้แม่เหล็กสองข้างสลับขั้วเหนือขั้วใต้อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดแรงดึงไปข้างหน้าและแรงผลักจากข้างหลัง ส่งผลให้ตัวรถพุ่งไปข้างหน้าอย่างรวดเร็ว ส่วนรางและรถไฟจะทำงานด้วยกัน ด้วยการสร้างและควบคุมการยกและ ผลักกันด้วยสนามแม่เหล็ก
ประเภทของรถไฟ Maglev
Electromagnetic Suspension (EMS) หรือ การลอยตัวด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า
รถไฟแบบ EMS ส่วนล่างของรถ จะยื่นงุ้มออกมาหุ้มรางเอาไว้ และใช้แม่เหล็กที่ติดอยู่กับรถ ดูดกับแม่เหล็กที่ติดอยู่กับราง โดยตัวรถจะลอยอยู่เหนือรางแค่ 1 เซนติเมตรเท่านั้น
EMS จะลอยอยู่ตลอด ถึงแม้จะจอดอยู่เฉยๆ เพราะระบบนี้ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่อยู่บนตัวรถไฟ ซึ่งถ้าใช้ไปเรื่อยๆโดยไม่อัดประจุเพิ่มก็จะลอยได้นานแค่ 1 ชั่วโมง แต่ตัวรถไฟออกแบบให้วิ่งไปด้วยอัดไฟไปด้วย จึงสามารถใช้ได้นานยิ่งขึ้น ซึ่งรถไฟแบบ EMS นี้ได้พัฒนาขึ้นในประเทศเยอรมัน
Electrodynamic Suspension (EDS) หรือ การลอยตัวด้วยไฟฟ้าพลศาสตร์
รถไฟแบบ EDS เป็นระบบที่ใช้แม่เหล็กที่ทำจากสารตัวนำยิ่งยวด ซึ่งถ้าหากอุณภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤติค่าหนึ่ง ตัวนำยิ่งยวดนี้จะนำไฟฟ้าได้โดยไร้ความต้านทานทางไฟฟ้า
ในขณะที่รถวิ่งเส้นแม่เหล็กจากขดลวดตัวนำยิ่งยวดจะไปเหนี่ยวนำขดลวดที่อยู่ 2 ข้างทางให้กลายเป็นแม่เหล็กชั่วคราว เกิดแรงผลักจากด้านล่างและแรงดึงขึ้นจากด้านบนทั้ง 2 ข้าง ซ้ายและขวา ทำให้ตัวรถไฟลอยได้ถึง 10 เซนติเมตรเหนือราง
EDS จะไม่ลอยอยู่ตลอด เวลาจอดอยู่นิ่งๆ ก็จะมีล้อยางชั้นดีมารองรับไว้ เมื่อรถออกวิ่งใหม่ๆ รถจะวิ่งบนล้อยางไปก่อน พอทำความเร็วได้ถึง 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง รถก็จะทะยานพุ่งลอยออกไป ซึ่งรถไฟแบบ EDS นี้ได้พัฒนาขึ้นในประเทศญี่ปุ่น
ความแตกต่างระหว่างรถไฟแม่เหล็ก กับรถไฟแบบเก่า คือ รถไฟแม่เหล็กไม่ต้องใช้เครื่องจักรหรือเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ เพื่อใช้ในการขับเคลื่อนล้อให้กลิ้งไปข้างหน้า ใช้เพียงแต่เครื่องยนต์ขนาดเล็กทำเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ให้แสงสว่างภายในรถ หรืออุปกรณ์อำนวยความสะดวกอื่นๆเท่านั้น
ขดลวดที่ใช้สร้างสนามแม่เหล็กเรียงไปตามข้างราง ทำหน้าที่ยกรถไฟทั้งขบวนให้ลอยอยู่เหนือรางประมาณ 1 ถึง 10 เซนติเมตร ขดลวดอีกส่วนหนึ่ง ทำหน้าที่ให้แรงดัน และดึง
กระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้เป็นกระแสไฟฟ้าสลับ จึงทำให้ขดลวดเปลี่ยนขั้วของแม่เหล็กสลับไปมา สนามแม่เหล็กที่เกิดหน้ารถไฟออกแรงดึงรถไฟ ขณะที่สนามแม่เหล็กด้านหลัง เป็นแรงดัน ออกแรงผลักรถให้ไปข้างหน้า
เนื่องจากรถไฟแบบนี้ รถไฟทั้งขบวนลอยอยู่เหนือรางเล็กน้อย ทำให้ไม่มีแรงเสียดทาน เมื่อออกแบบให้หัวรถไฟลู่ลมด้วย มันจะสามารถวิ่งได้เร็วสูงสุด 500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เทียบกับเครื่องบินโบอิ้ง 777 ซึ่งสามารถบินด้วยความเร็วสูงสุด 905 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
เทคโนโลยีอันก้าวไกลนี้วิศวกรชาวเยอรมัน ได้พัฒนาระบบ ที่เรียกว่า อิเล็กโตรแมกนีติก ซัสสเพนชั่น (electromagnetic suspension) ย่อได้ป็น EMS นิยมเรียกว่า Tranrapid ระบบนี้ ด้านล่างของรถไฟออกแบบให้มีลักษณะงุ้มเข้าคลุมรางเหล็ก ถ้ายังไม่เคลื่อนที่ แม่เหล็กจะยกรถไฟขึ้น ประมาณ 1 เซนติเมตร การทดลองประสพความสำเร็จเป็นอย่างดี เมื่อบรรทุกผู้โดยสารจนเต็มทำความเร็วได้สูงสุด 300 ไมล์ต่อชั่วโมง
แนะนำให้อ่านในบทความนี้ของศูนย์เทคโนโลยีวัสดุแห่งชาติ ในlink นี้นะคะ
อ่านแล้วเป็นอย่างไรบ้างคะ โลกปัจจุบันกำลังแข่งกันทำลายสถิติว่า ใครจะเร็วกว่าใคร ปัจจุบัน ประเทศจีนกำลังมาแรงแซงใครต่อใครขึ้นมาเป็นจ้าวโลกทีเดียว
😇😇วกกลับมาที่เรื่องของเรา มหาวิทยาลัยในเยอรมนีมีสาขาการเรียน Railway System Engineering แทรกอยู่ในคณะ Machanical Engineering และจะเรียนเฉพาะทางในระดับ Master Degree
นอกจากนั้นก็ยังมีเรียนควบกับสาขาอื่นๆอีกหลากหลาย หาได้ง่ายๆในกลุ่มของมหาวิทยาลัย TU 9 เช่น RWTH Aachen
หรือที่TU Berlinจะเป็นสาขาหนึ่งในคณะ Machanical Engineering ในสาขาชื่อ Land and Sea Transportation
เข้าไปอ่านดูนะคะ ถ้าสนใจในสาขานี้ ลองเสิร์ชหาดูในมหาวิทยาลัยกลุ่ม TU9 ต้องเจอทีาชอบและที่ใช่ ในไทยยังต้องการวิศวกรในสาขานี้อยู่อีกเป็นจำนวนมาก เนื่องจากระบบขนส่งมวลชนยังเป็นเพียงแค่โครงสร้างพื้นฐานในบ้านเรา ที่ต้องการการพัฒนาอีกมาก
- 8
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
