Creative Knowledge

« Back to Result | List

เซ็นเซอร์ไฮเทค... เพิ่มความปลอดภัยให้รถไฟ

บทความนี้อยู่ในหมวด “วัสดุล้ำยุค” โดย Material ConneXion® Bangkok

การสื่อสารรูปแบบใหม่ระหว่างมนุษย์และเครื่องจักรเกิดขึ้นได้จริง เมื่อเทคโนโลยีเซ็นเซอร์เครือข่ายไร้สายบนระบบ Cloud สามารถนำมาใช้ตรวจสอบความเสียหายของยานพาหนะอย่างรถไฟได้ก่อนที่จะสายเกินไป รวมถึงซ่อมบำรุงได้ทันท่วงที


140806094826-large.jpg
รูป: เซ็นเซอร์ระบบเครือข่ายไร้สายบนคลาว์สำหรับการบำรุงรักษาตามสภาพที่ใช้จริงของรถไฟ
เครดิต: © Fraunhofer IZM

หากล้อรถไฟชำรุดเสียหาย ย่อมเป็นปัญหาใหญ่แน่นอน บริษัทการรถไฟสัญชาติเยอรมัน Deutsche Bahn จึงคอยตรวจสอบชุดล้อของรถไฟสายด่วนที่วิ่งระหว่างเมืองอยู่เสมอ แต่กระบวนการตรวจสอบนี้ใช้ทั้งเวลาและเงินจำนวนมาก นักวิจัยของสถาบัน Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration (IZM) ในกรุงเบอร์ลิน จึงร่วมมือกับพันธมิตรในภาคอุตสาหกรรมเพื่อคิดค้นวิธีแก้ปัญหาให้มีความปลอดภัย พร้อมทั้งประหยัดค่าใช้จ่ายและลดแรงงานไปในตัว

Dr. Michael Niedermayer (มิเคล นีดามายเออร์) วิศวกรด้านไมโครซิสเต็มส์ และหัวหน้ากลุ่ม “Technology-Oriented Design Methods” หรือการออกแบบที่มุ่งเน้นเทคโนโลยี ของ IZM กล่าวว่า “เราอยากจะตรวจสอบและป้องกันความเสียหายไว้แต่เนิ่นๆ และต้องการเปลี่ยนจากการซ่อมบำรุงตามกำหนดเวลา มาเป็นการซ่อมบำรุงตามสภาพจริง” ดร. มิเคล ยังถือตำแหน่งผู้ประสานงานโครงการ Mobile Sensor Systems for Condition-Based Maintenance – MoSe อีกด้วย

การตรวจสภาพไร้รอยสะดุด
เซ็นเซอร์เครือข่ายไร้สายบนระบบ Cloud ทำให้กระบวนการที่ว่านี้มีความเป็นไปได้ โดยทุกเพลาล้อและโครงสร้างช่วงล่างของรถไฟ จะมีเซ็นเซอร์คลื่นวิทยุขนาดเล็กติดอยู่ ซึ่งจะคอยเก็บข้อมูลสภาพชิ้นส่วนที่สึกหรอ ข้อมูลเหล่านี้จะถูกส่งไปยังศูนย์ซ่อมบำรุงบนระบบ Cloud ซึ่งจะทำการเก็บข้อมูลการวัดและวิเคราะห์ผลเอาไว้สำหรับนำไปใช้ในภายหลัง เซ็นเซอร์สามารถตรวจพบได้แม้กระทั่งรอยขีดข่วนเล็กๆ บนตลับลูกปืน นีดามายเออร์กล่าวว่า “เรามีเซ็นเซอร์ที่ตรวจจับได้แม้กระทั่งแรงสั่นสะเทือนอันน้อยนิด ซึ่งเราเรียกว่าการวินิจฉัยเชิงลึก” ผลที่ได้ก็คือ เราสามารถซ่อมบำรุงได้อย่างทันท่วงที ก่อนที่ชิ้นส่วนจะผุพังจนก่อให้เกิดความเสียหาย

Manfred Deutzer (แมนเฟรด ดอยเซอร์) จาก Deutzer Technische Kohle GmbH ซึ่งเป็นโปรเจ็กต์พันธมิตรกล่าวว่า “วิธีการนี้น่าทึ่งตรงที่เราสามารถติดตามผลของชิ้นส่วนทุกอย่างได้โดยที่รถไฟยังคงให้บริการอยู่ ไม่ต้องพักรถไฟเพื่อให้เจ้าหน้าที่ตรวจสภาพ ซึ่งไม่สามารถเชื่อถือได้ 100% อยู่ดี”  ถึงแม้ว่าจะมีระบบเซ็นเซอร์แบบมีสายที่สามารถนำมาใช้ตรวจสอบสภาพชิ้นส่วนในรถไฟได้ แต่คุณภาพยังไม่ถึงระดับมาตรฐานที่เหล่านักวิจัย MoSe ต้องการ

ระบบใหม่นี้ทำให้สามารถเก็บข้อมูลได้แม่นยำ เช่น เราจะรู้ได้อย่างแน่ชัดว่าต้องเปลี่ยนตลับลูกปืนที่เพลาล้อในอีกสามเดือนข้างหน้า ช่วยให้เราไม่ต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนก่อนเวลาอันควร  ซึ่งเป็นการใช้เงินโดยสิ้นเปลืองพอๆ กับการยกเครื่องล้อรถไฟตามกำหนดเวลา เพื่อป้องกันไม่ให้ยางแบนที่อาจทำให้รางเสียหายได้ ดอยเซอร์กล่าวว่า “ล้อรถไฟสามารถทนต่อการยกเครื่องแบบนี้ได้ไม่เกินสามครั้ง หลังจากนั้นก็ต้องนำไปทิ้ง  วิธีที่ดีกว่าและถูกกว่าคือ ทำลายเฉพาะล้อที่เรารู้ว่าเริ่มเสื่อมสภาพแล้ว แต่ปัญหาคือไม่เคยมีวิธีที่จะสามารถตรวจเช็คล้อแบนได้” ซึ่ง MoSe กำลังจะเปลี่ยนแปลงทุกอย่างให้ดีขึ้น

“นอกเหนือจากปรับปรุงการวิเคราะห์สภาพ เรายังให้ความสำคัญกับการเก็บข้อมูลอย่างละเอียดถี่ถ้วนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้” นีดามายเออร์กล่าว  จึงทำให้เกิดไอเดียการให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่พนักงานขับรถไฟ (เช่น ข้อมูลความเสียหายของล้อขั้นวิกฤติ) หรือให้ข้อมูลผลวัดโดยละเอียดแก่ช่างเทคนิควิเคราะห์ เพื่อให้สามารถประเมินล่วงหน้าได้ก่อนว่าเกียร์จะชำรุดเมื่อไหร่ และป้อนข้อมูลสถิติผลการวัดสำหรับทุกชิ้นส่วนแก่ผู้ออกแบบ เพื่อให้สามารถพัฒนาการออกแบบชิ้นส่วนรุ่นใหม่ให้ดียิ่งขึ้นได้  ในการให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่ทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้องแบบนำไปใช้ได้ทันที จำเป็นต้องใช้การวิเคราะห์ที่ชาญฉลาด นีดามายเออร์เสริมว่า  “ข้อดีอีกอย่างของเซ็นเซอร์ไร้สายคือ สามารถนำมาดัดแปลงแก้ไขในรูปแบบต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย”

ระบบนี้มีฟังก์ชันใหม่อีกอย่างคือ สามารถใช้งานกับชิ้นส่วนที่มีความเร็วรอบต่างกันในหลายระดับ เช่น ล้อรถไฟ เราสามารถเก็บข้อมูลได้อย่างแม่นยำไม่ว่ารถไฟจะวิ่งด้วยความเร็วระดับใด แต่ก่อนนี้เซ็นเซอร์ถูกออกแบบมาให้ทำงานในความเร็วที่คงที่ ซึ่งอาจจะง่ายต่อการจัดการ แต่ต้องแลกกับคุณภาพการวิเคราะห์ที่อาจด้อยลงไป ซึ่งกระบวนการวิเคราะห์ในระบบใหม่นี้จะเข้ามาแก้ไขในจุดนี้ได้ แต่ยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ควรนำมาร่วมพิจารณาด้วย นีดามายเออร์กล่าวว่า “เนื่องจากเราจะไม่ใช้แบตเตอรีในระบบนี้ ดังนั้นจะต้องไม่ใช้พลังงานในการประมวลผลมากจนเกินไป เพราะจะทำให้สูญเสียพลังงานโดยไม่จำเป็น”  MoSe ใช้แนวคิดการเก็บเกี่ยวพลังงาน (Energy Harvesting) ซึ่งส่งผลให้สามารถนำพลังงานจากการสั่นสะเทือนและความร้อนที่เกิดจากการหมุนของชิ้นส่วนมาใช้ได้

ในอีกสองปีข้างหน้า เราอาจได้เห็นการนำต้นแบบของระบบนี้ไปทดลองใช้กับรถรางในเมืองบรันเดนบูร์ก (Brandenburg) ประเทศเยอรมนีแล้วเป็นที่แรก ก่อนจะนำไปใช้ติดตั้งตามรถไฟในเขตชานเมืองหรือรถไฟแล่นระยะไกลต่อไปในภายหลัง ซึ่งนี่อาจเป็นต้นแบบสำหรับประเทศไทยในการนำมาพัฒนาระบบขนส่งรถไฟของเราในอนาคตได้เช่นกัน

เครดิต:
แปลจากบทความ “Sensors that improve rail transport safetyจากเว็บไซต์ sciencedaily.com


« Back to Result

  • Published Date: 2015-02-10
  • Resource: www.tcdc.co.th