ระบบจ่ายไฟฟ้าของรถโดยสาร - อะไรคือ power car (รถไฟฟ้ากำลัง) ฯลฯ

    โพสต์ก่อนหน้านี้ได้แนะนำให้รู้จักกับระบบขับเคลื่อนของรถไฟแล้ว วันนี้จะมาเสริมอีกเล็กน้อยกับระบบจ่ายไฟฟ้าของตู้โดยสาร (passenger carriage) กันครับ

    ครั้งที่แล้วได้ทิ้งท้ายไว้ว่า ปัจจุบันมีแนวโน้มที่จะใช้รถไฟแบบ mutiple unit หรือกระจายกำลังขับเคลื่อนมากขึ้น แต่ตู้โดยสาร จะมีแนวโน้มตรงข้ามกันครับ

    ระบบ generator สำหรับตู้โดยสาร ก็แบ่งได้ 2 แบบ คล้ายกับ traction คือแบบรวมศูนย์ (concentrated) และ แบบกระจาย (distributed) ไปในแต่ละตู้ครับ

    เดิมทีแล้วแต่ละตู้รถไฟมีเครื่องปั่นไฟเป็นของตัวเองครับ สำหรับรถไฟที่ไม่มีแอร์จะมีเครื่องปั่นไฟติดอยู่ที่ล้อ เรียกว่า "Axle generator" ล้อหมุนก็ปั่นไฟ พอใช้จ่ายไฟให้กับแสงสว่างภายในตู้ ส่วนตู้โดยสารปรับอากาศต้องการไฟฟ้ามากหน่อยจะเป็นเครื่องปั่นไฟแบบเติมน้ำมัน ซึ่ง generator แบบนี้ก็ตู้ใครตู้มันเหมือนกันครับ

Axle Generator (ภาพจากวิกิพีเดีย)

Engine Generator สำหรับรถที่ต้องการไฟฟ้ามาก

รถนั่งชั้นสามปรับอากาศ (บชส.ป.) พ่วงรวมไปกับรถนั่งชั้นสาม

แต่ละตู้มี generator เป็นของตัวเอง

    แต่การมี generator ติดอยู่แต่ละตู้ ทำให้เกิดเสียงหรือกลิ่นน้ำมันรบกวนแก่ผู้โดยสาร จึงเกิดแนวคิดที่จะเอา generator แยกออกไปจากตู้โดยสาร แล้วถ้าใช้ generator เพียงตู้เดียวแต่ปั่นไฟเลี้ยงได้หลายๆ ตู้ก็คงจะดี จึงเกินแบบรวมศูนย์ ซึ่งมี generator หนึ่งตู้โดยเฉพาะ เพื่อเลี้ยงตู้อื่นทั้งขบวน เราจะเรียกตู้นั้นว่า “รถไฟฟ้ากำลัง” (power car) ตู้โดยสารรถนอนรุ่น CNR ที่นำมาใช้เมื่อปี 2016 ก็เป็นแบบ power car เช่นกัน โดยจ่ายไฟฟ้าให้กับรถนอนปรับอากาศอีก 12 ตู้ 

ข้อแตกต่างระหว่างแบบตู้ใครตู้มัน กับ power car จ่ายไฟให้ตู้อื่น

    โพสต์ที่แล้วที่บอกว่ารถไฟนิยมใช้ “ระบบขับเคลื่อน“ แบบ “กระจายกำลัง” มากกว่า เพราะมี dynamic performance ที่ดีกว่า locomotive ครับ แต่ไฟฟ้ากำลังสำหรับตู้โดยสารมีแนวโน้มที่จะใช้แบบ power car รวมศูนย์มากกว่า 

นั่งรถไฟ JR ครบทั้งประเทศญี่ปุ่น - ภาคผนวก

    จากโพสต์ที่แล้วที่ผมเล่าประสบการณ์นั่งรถไฟ Japan Railways หรือ JR ครบทุกเส้นในประเทศญี่ปุ่นแล้ว โพสต์นี้จะมาอธิบายเพิ่มเติมในเนื้อหาเชิงลึกเกี่ยวกับรถไฟญี่ปุ่นเข้าไปอีก ซึ่งน่าจะลึกพอสมควรครับ...

    โพสต์ที่แล้วผมบอกว่า "งานอดิเรกรถไฟมีหลายประเภท ตอนนั้นก็ไม่ได้ชอบการนั่งรถไฟ ชอบถ่ายรูปรถไฟ ชอบอะไรที่เกี่ยวกับตัวรถไฟมากกว่า มีบางครั้งที่นั่งรถไฟชมวิวรอบโตเกียวบ้าง" ก็เป็นเช่นนั้นจริงๆ เพราะคนชอบรถไฟในญี่ปุ่นเองก็มีหลายประเภท เช่น

NORITETSU (乗り鉄) - Nori ไม่ได้แปลว่าสาหร่าย แต่เป็นการนั่ง (ride) พวกนี้คือคนที่ชอบนั่งรถไฟ

TORITETSU (撮り鉄) - คือคนชอบถ่ายรถไฟ ถ้าใครจริงจังก็มักจะมีกล้อง DSLR ตัวใหญ่และอุปกรณ์เสริมครบชุด เพื่อรูปรถไฟที่สวยที่สุด

หรือแบบนี้ก็มี...

MOKEITETSU (模型鉄) - คนชอบสะสมรถไฟโมเดล... (คันเล็กที่ราคาไม่เล็ก !)

EKITETSU (駅鉄) - คนชอบสถานีรถไฟ อยากไปเยือนสถานีรถไฟ ไปให้ครบทุกสถานีเหนือจรดใต้ (ฟังดูเกินไป แต่ก็มีคนแบบนั้นจริงๆ นะ)

สถานีรถไฟที่อยู่ใต้สุดของญี่ปุ่นแผ่นดินใหญ่ Nishi Oyama (จ. Kagoshima)

มาเข้าเรื่องกันครับ ... สายรถไฟของญี่ปุ่น

    จริงๆ แล้วสายรถไฟ (railway line) ของญี่ปุ่นจะสามารถแบ่งออกเป็นสายรถไฟตามกายภาพ คือตามรางที่เห็นอยู่ กับสายรถไฟตามการเดินรถหรือที่อยู่ในแผนที่ ภาษาญี่ปุ่นก็มีคำว่า "線路" (senro) กับ "路線" (rosen) ซึ่ง 線路 คือทางรถไฟที่เป็นรางจับต้องได้ (track, rail) ส่วน 路線 คือเส้นทางการเดินรถ คือ operation route นั่นเอง

1 นาทีก่อนนั่งรถไฟ JR ครบทั้งประเทศญี่ปุ่น

2 มีนาคม 2567 ก่อนบ่ายนิดๆ ...

1 นาที ก่อนนั่งรถไฟ JR ครบทั้งประเทศญี่ปุ่น

แผนที่รถไฟ JR ญี่ปุ่นโดยคร่าว เขียนด้วย EXCEL

    โครงข่ายระบบรางในประเทศญี่ปุ่นมีระยะทางรวมกันมากถึง 28,000 กิโลเมตร ในนั้นจะแบ่งได้สองกลุ่มใหญ่ๆ คือ Japan Railways (JR) กับ รถไฟเอกชนอื่นๆ โดย JR เพียงอย่างเดียวมีระยะทางรวมทั้งหมดประมาณ 19,000 กิโลเมตร

    ถ้าพูดจริงๆ สถานะปัจจุบันของ JR ก็เกือบเป็นเอกชนเต็มตัว แต่ด้วยความที่ภูมิเดิมที่เป็น Japanese National Railways (JNR) แยกตัวออกมาเป็น 6 ภูมิภาค และรถสินค้า (JR Freight) ในปี 1987 และทุกวันนี้ยังมี Japan Rail Pass ที่ใช้ได้กับ JR ทั้งประเทศ เราเลยมักแยก JR กับรถไฟเอกชนอื่นๆ ออกจากกัน

เรียนญี่ปุ่น 10 ปี ... (อ่านเรื่องเต็มได้ที่นี่)

    ระหว่างปี 2013 จนถึงปี 2024 ผมเรียนที่ประเทศญี่ปุ่นเป็นระยะเวลาทั้งหมด 10 ปีครึ่ง รถไฟก็เป็นหนึ่งในแรงบันดาลใจที่ทำให้ผมอยากมาญี่ปุ่นตั้งแต่แรก แต่งานอดิเรกรถไฟก็มีหลายประเภท ตอนนั้นก็ไม่ได้ชอบการนั่งรถไฟขนาดนั้น ชอบถ่ายรูปรถไฟ ชอบอะไรที่เกี่ยวกับตัวรถไฟมากกว่า มีบางครั้งที่นั่งรถไฟชมวิวรอบโตเกียวบ้าง...

Greater Tokyo Area ที่มีระบบการคิดค่าโดยแบบไม่ขึ้นกับเส้นทางระหว่างทาง

    โครงข่ายรถไฟ JR ในโตเกียวและปริมณฑลนั้นซับซ้อน เชื่อมเป็นวงกันไปหมด แม้แต่คนญี่ปุ่นก็งง เขาเลยออกกฎการคำนวณค่าโดยสารรถไฟ JR ในโตเกียวและปริมณฑลว่า ให้คิดจากระยะทางที่สั้นที่สุดจากสถานี A ไป B สมมติว่านั่งรถไฟจาก Shibuya ไป Shinjuku ก็นั่ง Yamanote Line ตรงๆ เพียง 4 สถานี หรือจะวิ่งวงกลมคนละฝั่งอ้อมไปทาง Shinagawa / Ueno ชมวิว 26 สถานีก็ได้ เขาก็คิดตังแค่ระยะ 4 สถานี ไม่มีการกำหนดเวลา หรือจะบ้าหน่อย จาก Shibuya ออกไปถึง Kawasaki แล้วนั่งรถไฟชานเมืองวงแหวนรอบนอก Nambu Line จนถึง Tachikawa แล้วต่อ Chuo Line Rapid กลับมา Shinjuku เขาก็ยังคิดค่าโดยสารแค่ 4 สถานีเท่านั้น

นั่งอ้อมเท่าไหร่ก็คิดแค่ระยะสั้นสุด ก็นั่งชมวิวทั่วเมืองเลยสิครับรออะไร !!!

JR Musashino line

    กับบางครั้งเวลาไปเที่ยวต่างจังหวัดใกล้ๆ นั่งมองแผนที่เส้นทางรถไฟแล้วเจอเห็นสายอ้อมๆ อีกสายก็ถึงไปได้เหมือนกัน เลยลองวางแผนเที่ยวที่ขาไปกับขากลับนั่งรถไฟคนละเส้นทางกันบ้าง ก็เริ่มสะสมไมล์มาตั้งแต่ตอนนั้น... แต่ไม่เคยตั้งใจสะสมไมล์จริงจัง แค่อยากสำรวจเส้นทางใหม่ๆ เท่านั้น

E257 Limited Express Azusa / Kaiji

JR Joetsu line Doai Station (2014)

ระบบขับเคลื่อนของรถไฟ

    ในขณะที่อยากจะเขียนบล็อกเกี่ยวกับสาระความรู้รถไฟ ก็คิดว่าจะเล่าเรื่องอะไรก่อนดี ... งั้นก็เรื่องง่ายๆ ก่อน แล้วค่อยลงรายละเอียดกันไป แล้วจะลองเล่าให้ทุกคนได้เพลิดเพลินไปกับมันละกัน...

สวัสดีผู้อ่านทุกท่านครับ

วันนี้ขอเล่าเรื่องเกี่ยวกับ "ระบบขับเคลื่อน" พื้นฐานของรถไฟ ให้ผู้อ่านได้รู้จักกันครับ

    รถไฟปู๊นๆ รถไฟชานเมือง รถไฟลอยฟ้า ใต้ดิน หรือความเร็วสูง แม้จะมีหน้าตาไม่เหมือนกันแต่เขาก็เป็นรถไฟเหมือนกันครับ

    ระบบที่เป็นพื้นฐานที่สุดของรถไฟ ก็คงจะเป็นรถไฟแบบที่ใช้หัวรถจักร (locomotive) ลากตู้โดยสารหรือตู้สินค้า (carriages)

    สิ่งนี้เป็นสิ่งที่ทำให้รถไฟแตกต่างจากรถยนต์โดยสิ้นเชิง เพราะเราอยากได้เครื่องยนต์หัวเดียว ลากของได้ทีละหลายๆ ตู้ในครั้งเดียว จะได้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการขนส่ง นั่นคือรถไฟในยุคบุกเบิก 

    ทุกวันนี้หัวรถจักรยังเป็นที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ไม่ได้เป็นระบบที่ล้าสมัยแต่อย่างใด หัวรถจักรหัวเดียวลากตู้สินค้าคอนเทเนอร์ได้ 30 กว่าตู้ หรือบางที่ก็เป็นร้อยตู้

    แต่สำหรับรถไฟขนส่งผู้โดยสาร เรากลับเห็นว่าหัวรถจักรมีจุดด้อยอยู่บางอย่าง เช่น เวลาถึงสถานีปลายทางแล้วต้องกลับหัวขบวน เอาหัวรถจักรไปสับเปลี่ยน หรือในด้านความเร็ว/ความเร่งที่ยังไม่ทันใจวัยรุ่น

    ปัญหาการสับเปลี่ยนหัวรถจักร แก้ได้โดยการเอาหัวรถจักรสองคัน มาไว้หัวท้ายอย่างละคัน จึงเป็นที่มาของระบบ Push-Pull คือมีหัวรถจักร "ลาก" อยู่ด้านหน้า แล้วมีอีกหัว "ดัน" อยู่ด้านท้าย

    แล้วต้องมีคนขับอยู่ที่หัวรถจักรทั้งสองคันไหม? ก็ได้ แต่เพื่อให้ง่ายต่อการควบคุมมากขึ้น เราก็พัฒนาระบบควบคุมหัวรถจักร เช่น ต่อสายไฟระหว่างหัวท้าย ให้คนเดียวควบคุมรถจักรได้สองคันพร้อมๆ กัน

    ทั้งนี้ Push-Pull ไม่ได้มีการใช้ในประเทศไทยแต่อย่างได 

Multiple Unit

    เพื่อขจัดปัญหา performance ด้านความเร็ว ความเร่ง หรือเบรกของรถไฟแบบหัวรถจักร เลยมีแนวคิดกระจายกำลังขับเคลื่อนไปตามตู้ต่างๆ แบบนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า Power-distributed traction (ส่วน locomotive เรียก Power-concentrated traction ก็ได้)

รถไฟฟ้าแบบ Multiple Unit ที่เราคุ้นเคย

    สมมติว่ารถไฟขบวนหนึ่งมี 6 ตู้ ถ้าเป็นหัวรถจักร ก็จะมีหัวรถจักร 1 ตู้ กับตู้โดยสารอีก 5 ตู้ (กลับไปดูรูปแรกสุด) ถ้าเป็น Multiple unit ก็เป็นตู้โดยสาร 6 ตู้ มีมอเตอร์ขับเคลื่อนติดอยู่สัก 3 ไม่ก็ 4 ตู้

    การกระจายกำลังขับเคลื่อนเช่นนี้ทำให้รถมีน้ำหนักเบาลง performance ความเร่ง/เบรก ดีขึ้น และเพิ่มพื้นที่การโดยสารได้อีกด้วย เพราะเมื่อเราตัดหัวรถจักรออกไป เราได้ตู้เพิ่มมาอีกตู้หนึ่ง

หลังจากนั่งรถไฟเที่ยวทั่วญี่ปุ่น 10 ปี และกลับมาทำงานระบบรางในไทย 1 ปี

มีนาคม 2567

Hokuriku Shinkansen (2024) - YouTube

รูปซากุระกับรถไฟ Fukuoka City Subway / JR Kyushu - อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่

    ผมกลับประเทศไทยหลังเรียนจบปริญญาโทที่ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งนับรวมแล้วผมไปเรียนญี่ปุ่นเป็นเวลา 10 กว่าปี ต่อมาในเดือนมิถุนา ผมได้เริ่มทำงานเกี่ยวกับระบบรางในไทย ซึ่งการได้ทำงานเกี่ยวกับระบบรางนั้น นับว่าเป็นหนึ่งในฝันของผมตั้งแต่เด็ก

    ตั้งแต่เด็กผมฝันอะไรไว้ และ 10 ปีที่ผมไปเรียนต่อที่ประเทศญี่ปุ่นมาผมได้อะไรมาบ้าง และหลังจากที่ได้ทำงานกับระบบรางในไทยเป็นเวลา 1 ปี ผมวาดฝัน ความหวังอะไรกับระบบรางของไทยไว้…

ชอบรถไฟตั้งแต่จำความได้

    เวลาไปส่งญาติขึ้นรถไฟกลับต่างจังหวัด ก็นั่งดูล้อรถไฟหมุนไปหมุนมา เพราะว่าชานชาลารถไฟของเราอยู่ต่ำ ก็จะเห็นล้อหมุนไปหมุนมา เวลานั่งรถไฟฟ้าบีทีเอส ที่นั่งเป็นแบบหันหน้าเข้าหากัน ก็พยายามปีนที่นั่งเพื่อจะได้ดูวิวนอกหน้าต่าง แล้วไม่ได้ดูวิวธรรมดา ดูราง ก็จะตื่นเต้นกับรางแยกตรงแถวๆ สยาม พญาไท ฯลฯ

Quiz : มีใครเคยนั่งรถต๊อกเที่ยวสะพานแม่น้ำแควหรือถ้ำกระแซ รุ่นนี้ไหมครับ?