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?