ต้องยอมรับว่าปัญหามลพิษทางเสียงและการสั่นสะเทือนจากทางรถไฟที่เกิดขึ้นจากการเดินรถไฟทั้งรถไฟฟ้าและรถไฟระหว่างเมือง เป็นอีกหนึ่งปัญหาที่ทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้องต่างคิดหาหนทางแก้ไขมาอย่างยาวนาน โดยวิธีหลักๆ ที่ประเทศไทยนิยมใช้ คือ การสร้างแนวกำแพงกันเสียง ซึ่งเป็นวิธีที่ช่วยลดเสียงที่ปลายเหตุ และลดเสียงลงได้บางส่วนเท่านั้น ขณะที่ในต่างประเทศ อย่าง ฮ่องกง ญี่ปุ่น และประเทศในแถบยุโรป นิยมใช้วิธีการติดตั้ง Damper หรือ แดมเปอร์ไว้ที่รางรถไฟ เพื่อลดเสียงเวลารถไฟวิ่งผ่าน
ทว่า แดมเปอร์ที่ใช้กันนั้น มักจะผลิตจากสารสังเคราะห์พอลิเมอร์ ที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ย่อยสลาย และการรีไซเคิลทำได้ยากมาก นี่จึงเป็นจุดเริ่มต้นให้ ผศ.ดร.รัฐภูมิ ปริชาตปรีชา อาจารย์ประจำ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) ร่วมมือกับ บริษัท เอ.ยู.ที. จำกัด คิดค้น อีโค่-สมาร์ตแดมเปอร์ จากส่วนผสมยางธรรมชาติ ขึ้น
ผศ.ดร.รัฐภูมิ ปริชาตปรีชา อาจารย์ประจำ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.)
โดยโครงการวิจัย “อีโค่-สมาร์ตแดมเปอร์ จากส่วนผสมยางธรรมชาติเพื่อลดเสียงและการสั่นสะเทือนบนทางรถไฟ” เป็นโครงการภายใต้โปรแกรมยกระดับความสามารถการแข่งขันและวางรากฐานทางเศรษฐกิจเพื่อการพึ่งพาตนเองในระดับประเทศ โดย สำนักงานสภานโยบายการอุดมศึกษาวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรมแห่งชาติ (สอวช.) และ หน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) เพื่อพัฒนาแท่งสลายพลังงานเพื่อลดมลพิษทางเสียงและการสั่นสะเทือน (Green Tuned Rail Damper) เป็นโครงการวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนทุนจาก บพข.
นอกจากนั้น โครงการวิจัยนี้ยังได้รับการสนับสนุนด้านการทดสอบติดตั้งใช้งานจริงตลอดการวิจัยจาก บริษัท รถไฟฟ้า ร.ฟ.ท. จำกัด และบริษัท ระบบขนส่งมวลชนกรุงเทพ จำกัด (มหาชน) โดยมี ผศ.ดร.รัฐภูมิ ปริชาตปรีชา เป็นหัวหน้าโครงการวิจัยนี้
และในวันนี้ อีโค่-สมาร์ตแดมเปอร์ จากส่วนผสมยางธรรมชาติ ได้เปิดตัวเป็นหนึ่งในต้นแบบนวัตกรรมฝีมือคนไทย ที่ได้ชื่อว่าเป็นการนำยางธรรมชาติหรือยางพารา ซึ่งเป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมาผลิตเป็นแดมเปอร์ช่วยลดเสียงและแรงสั่นสะเทือนจากรถไฟได้เป็นครั้งแรก
นอกจากนั้น นวัตกรรมนี้กำลังอยู่ในช่วง TRL8 ที่จะได้รับการต่อยอดสู่ TRL9 หรือ Technology Readiness Level ในระดับ 9 นั่นคือ ได้ผ่านการทดสอบใช้งานในสภาวะทำงานจริงอย่างต่อเนื่อง จนลูกค้ามั่นใจและยอมรับในคุณภาพ มีผลการรับรองมาตรฐาน มีคู่มือการผลิตและใช้งาน ซึ่งนำสู่การผลิตเพื่อใช้งานอย่างต่อเนื่อง และติดตามผลอย่างตามระยะเวลาที่เหมาะสม
ทำความเข้าใจ ปัญหาเสียงและแรงสั่นสะเทือนของรถไฟ ที่นำสู่การคิดค้น อีโค่-สมาร์ตแดมเปอร์ จากส่วนผสมยางธรรมชาติ
ปัญหาเสียงและแรงสั่นสะเทือนของรถไฟนับเป็นมลพิษที่ผู้คนที่อยู่ตามแนวเส้นทางรถไฟ โดยเฉพาะเส้นทางที่วิ่งผ่านชุมชนเมือง มักต้องเจอแบบหลีกเลี่ยงไม่ได้ ด้วยเหตุนี้ที่ผ่านมาจึงมีการคิดค้นและศึกษางานวิจัยที่เกี่ยวข้องทั้งในประเทศและต่างประเทศเพื่อแก้ไขปัญหานี้ด้วยการลดเสียงและการสั่นสะเทือนที่แหล่งกำเนิด ซึ่ง ผศ.ดร.รัฐภูมิ ได้อธิบายที่มาของปัญหานี้ให้ฟังเพิ่มเติมว่า
“เสียงที่เกิดจากการวิ่งของรถไฟ จะมีอยู่ 3 แบบ เสียงระดับแรก คือ เสียง Train Motor Noise เป็นเสียงที่มาจากเครื่องยนต์เป็นหลัก จะเกิดขึ้นกับรถไฟที่วิ่งด้วยความเร็วไม่เกิน 30 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่พอรถไฟวิ่งตั้งแต่ 50 ถึง 150 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จะก่อให้เกิดเสียงดังในระดับที่สร้างความรำคาญได้ อย่าง รถไฟฟ้า BTS จะเป็นเสียงระดับที่ 2 ที่เราเรียกว่า Wheel Rail Noise หรือ Rolling Noise โดยเสียงนี้เกิดจากล้อเหล็กที่กลิ้งไปบนรางเหล็ก และเสียงในระดับที่ 3 จะเป็นเสียงที่เกิดจากอากาศพลศาสตร์ของรถไฟ (Aerodynamic Noise) จะเกิดขึ้นที่รถไฟวิ่งด้วยความเร็วเกิน 150 กิโลเมตรต่อชั่วโมงขึ้นไป”
“และอีโค่-สมาร์ตแดมเปอร์ จากส่วนผสมยางธรรมชาติ ก็ได้รับการคิดค้นขึ้นเพื่อลด Wheel Rail Noise ที่เกิดขึ้นเมื่อล้อเหล็กเคลื่อนที่ไปบนรางเหล็ก ทั้งคู่จะมีความขรุขระไม่ได้ราบเรียบอย่างที่เราคิด เมื่อกลิ้งไปด้วยกันย่อมทำให้เกิดการสั่นสะเทือน และเมื่อล้อสั่น รางสั่น ก็จะมีพลังงานไปทำให้อานุภาคของอากาศสั่น การสั่นนี้จะเกิดเป็นต้นกำเนิดคลื่นเสียง เมื่อคลื่นเสียงไปกระทบที่หูของเรา จะทำให้เกิดเสียงที่หูเรารับได้และเกิดความเดือดร้อนรำคาญหรืออันตรายต่อสุขภาวะได้”
“ดังนั้น การติดตั้ง แดมเปอร์ ก็จะไปลดการสั่น หรือ Amplitude ในการสั่นลง แรงอัดอากาศก็จะน้อยลง สาเหตุที่ทำให้เกิดเสียงก็จะลดลงตั้งแต่ต้นทาง เท่ากับว่าการติดตั้งแดมเปอร์เป็นการลดเสียงจากแหล่งกำเนิด ซึ่งวิธีนี้จะไม่เหมือนการทำกำแพงกันเสียงที่เน้นการเบี่ยงเบนคลื่นเสียงไม่ให้ไปรบกวนโดยจะได้ผลเฉพาะเป้าหมายที่อยู่ในแนวป้องกันเท่านั้น แตกต่างจากการใช้วิธีการลดเสียงจากแหล่งกำเนิดที่จะลดได้ตั้งแต่แหล่งกำเนิดไปจนตำแหน่งอื่นๆโดยรอบ เพราะฉะนั้นวิธีนี้จึงได้รับความนิยมมากในต่างประเทศ”
“อย่างไรก็ดี การลดเสียงรบกวนบนทางรถไฟโดยทั่วไปสามารถทำได้ 3 วิธี”
“วิธีแรก คือ การ Control Noise at Source คือ คอนโทรลการวิ่งซึ่งเป็นการคุมแรงสั่นสะเทือนตั้งแต่แหล่งกำเนิด”
“วิธีต่อมา การปิดช่องทางที่ไม่ให้เสียงดังไปยังคนที่อยู่ในอาคาร ชุมชน ที่เป็น Receiver ได้ ไปป้องกันเสียงที่ Transmission Path คือการไปปิดตัวกลางไว้ วิธีนี้ คือ การใช้ กำแพงกันเสียง แต่ข้อด้อยของการใช้ กำแพงกันเสียง คือ ในอาคารสูง ผู้ที่จะได้ประโยชน์จากกำแพงกันเสียง คือ ผู้ที่อยู่ใต้แนวกำแพงกันเสียงลงมา แต่ชั้นที่สูงขึ้นไปที่มักจะเกิดข้อร้องเรียนเรื่องมลพิษทางเสียง เสียงที่ดังนี้ก็จะทะลุขึ้นไปได้ ดังนั้น กำแพงกันเสียง อาจไม่ช่วยในการลดเสียงในกรณีของรถไฟในเมืองที่มีอาคารสูงอยู่รอบๆ ดังนั้น ทั่วโลก จึงย้อนกลับไปใช้ในวิธีที่ช่วยลดเสียงตั้งแต่ต้นกำเนิด”
“วิธีสุดท้าย คือการไปป้องกันที่ตัว Receiver คือตัวคนเรา เช่นการใช้ที่ปิดหูป้องกันเสียง หรือการใช้วัสดุป้องกันเสียงบริเวณหน้าต่างประตูหรือช่องเปิด เพื่อไม่ให้เสียงเข้าไปในอาคารเป็นต้น”
“นอกจากนั้น วิธีที่ใช้ในการลดเสียงดังจากรถไฟที่ทำกัน คือ การเจียร์ราง เพื่อให้เสียงลดลง เพราะเสียงเกิดจากความขรุขระ ดังนั้น การเจียร์ล้อ เจียร์ราง ให้เรียบขึ้น ย่อมลดเสียงลงไปได้ แต่เมื่อรถไฟวิ่งไปเรื่อยๆ ก็จะเกิดความขรุขระและเกิดเสียงอีก และจุดที่แย่ที่สุด คือ การเจียร์รางไปเรื่อยๆ จนถึงจุดที่ต้องเปลี่ยนราง นี่เป็นเรื่องใหญ่เพราะอาจส่งผลกระทบกับการให้บริการและใช้งบประมาณสูงมาก”
“และเพื่อแก้ปัญหาเสียงและแรงสั่นสะเทือนตั้งแต่ต้นทางอย่างที่กล่าวมา เราจึงอยากนำเสนอให้ประเทศไทยมีการติดตั้งแดมเปอร์เพื่อลดเสียงแทน ซึ่งเป็นวิธีที่ไม่สามารถลดเสียงได้จากแหล่งกำเนิดตั้งแต่ 3 ถึง 7 เดซิเบลล์ หรือพูดให้เข้าใจง่ายๆคือลดพลังงานเสียง (Sound Power) ลงได้ครึ่งหนึ่งเป็นอย่างน้อย โดยใช้งานวิจัย อีโค่-สมาร์ตแดมเปอร์ จากส่วนผสมยางธรรมชาติ ไปตอบโจทย์การใช้งานตรงนี้ ซึ่งจากการทดสอบและใช้งานจริงในช่วง 3 เดือนที่ผ่านมา ก็ยังไม่พบปัญหาอะไร ซึ่งเราจะเก็บข้อมูลอายุการใช้งานของ แดมเปอร์รถไฟจากยางพารา ต่อไป โดยเรามั่นใจว่าด้วยเทคนิคของเราสามารถป้องกัน การเสื่อมสภาพของยางพาราที่จะทำปฏิกริยากับอากาศได้ด้วย”
ยางพารา วัสดุยางธรรมชาติ พระเอกของโครงการวิจัย ตอบโจทย์เทรนด์ BCG แบบตรงเป้า
จากนั้น ผศ.ดร.รัฐภูมิ ได้เน้นย้ำต่อถึงจุดเด่นสำคัญของ อีโค่-สมาร์ตแดมเปอร์ จากส่วนผสมยางธรรมชาติ ว่า “ด้วยวัสดุที่นำยางพารามาใช้แทนวัสดุพอลิเมอร์สังเคราะห์แบบเดิม จึงตอบโจทย์เทรนด์สิ่งแวดล้อมหรือเทรนด์ BCG ด้วย”
“เป็นความตั้งใจตั้งแต่แรกคิดค้นแล้วว่าเราอยากใช้วัสดุที่กรีนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เพื่อมาทดแทนวัสดุพอลิเมอร์เดิม โดยอายุการใช้งานอาจสั้นกว่าแต่นำไปจัดการได้เมื่อหมดอายุการใช้งานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า ขณะที่ แดมเปอร์ที่ใช้วัสดุเดิมนำไปรีไซเคิลไม่ได้ จึงไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพราะไม่สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ”
“นอกจากนั้น การที่บ้านเรามีทรัพยากรอย่าง ยางพารา ที่เป็นพืชเศรษฐกิจของไทย ยิ่งนับเป็นแต้มต่อของไทยด้วย แต่อย่างไรก็ตาม การนำยางพารามาเป็นส่วนผสมในการทำแดมเปอร์นี้ก็ต้องมีการคิดค้นสูตรที่นำยางพารามาใช้ในปริมาณที่เหมาะสม โดยเฉพาะต้องคำนึงถึงเรื่องความทนทานด้วย”
“โดยในระหว่างคิดค้น ศึกษา ทดสอบ ร่วมกับพาร์ทเนอร์ภาคเอกชน เราก็ได้ทดลองหาสูตร ส่วนผสมในการผลิตที่เหมาะสม เพราะถึงอย่างไรก็ต้องยอมรับว่า ยางพารา ยังมีข้อด้อยอยู่ในบางเรื่อง แต่ต้องบอกว่าเราโชคดีที่ได้พาร์ทเนอร์ที่เป็นภาคเอกชนอย่าง บริษัท เอ.ยู.ที. จำกัด ที่มีความรู้ มีประสบการณ์ความเชี่ยวชาญในเรื่องของพอลิเมอร์กับยางพารามาก และทางบริษัทก็สามารถบริหารจัดการและใช้ยางพาราอย่างยั่งยืน มีความคงทนได้ ด้วยเทคโนโลยีที่เราร่วมคิดค้นขึ้นมา”
“และที่ผ่านมา เราจึงต้องใช้กระบวนการศึกษาวิจัยเพื่อคิดค้นสูตรหรือส่วนผสมในการใช้ยางพาราอย่างเหมาะสม จนมีคุณสมบัติที่ดีที่สุดในด้านความคงทนสำหรับการเป็นแดมเปอร์รถไฟ นี่เป็นโจทย์สำคัญที่เราใช้กำหนดเป้าหมายในการพัฒนาร่วมกับบริษัทที่ร่วมโครงการ โดยแดมเปอร์ที่ทำจากยางพารานี้เราสามารถคิดสูตรที่ใช้ยางพาราทดแทนพอลิเมอร์ได้ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ ด้วยการใส่ยางพาราในสัดส่วนที่เหมาะสม”
“จากการคิดค้นสูตรขึ้นมาในหลากหลายรูปแบบมากกว่า 30 สูตร ทำการทดสอบหาค่าคุณสมบัติของวัสดุเทียบกับคุณสมบัติของวัสดุต้นแบบ จากนั้นจึงนำมาทำการวิเคราะห์ออกแบบมวลและคุณสมบัติทางกลให้มีความเหมาะสมด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และทดสอบเสมือนจริงในห้องปฏิบัติการโดยจะทำการจูนให้ได้ค่าการสลายพลังงานที่เหมาะสมที่สุดบนทางรถไฟที่จะนำไปใช้งานทั้ง Concrete Slab Track บนรางชนิด UIC 60 E1 และ Ballasted Track บนรางชนิด UIC 54 E1 จนได้รูปแบบและส่วนผสมที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งเราพบว่าการใส่ยางพารามากไปก็จะไม่เหมาะสมในการนำมาใช้งาน นอกจากยางพาราแล้ว ยังมีการใส่สารสังเคราะห์อื่นเข้าไปเพื่อปรับแต่งให้มันมีคุณสมบัติสำคัญ เช่น ทนความร้อน คือมีความคงสภาพ ทนแดด ทนฝน และไม่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติเมื่อเวลาผ่านไป และใส่สารบางอย่างเพื่อให้ตัวแดมเปอร์มีความทนไฟ ซึ่งทุกค่านั้นต้องผ่านมาตรฐานขั้นต่ำทั้งหมด และต้องมีคุณสมบัติเทียบเคียงกับผลิตภัณฑ์เดิม จากนั้นจึงนำไปทำการผลิตและทดลองติดตั้งใช้งานจริง
“ที่สุดแล้วเรามีความภาคภูมิใจที่สามารถคิดค้นแดมเปอร์สำหรับลดเสียงดังของรถไฟที่ทำจากยางธรรมชาติหรือยางพาราซึ่งเป็นวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้เป็นแห่งแรกของโลก”
ที่มาภาพและข้อมูล/อ่านต่อได้ที่ : https://www.salika.co/2024/04/22/pmuc-eco-smart-damper/
