2. ความเป็นมาของรถไฟหัวกระสุน

      ตอนต้นศตวรรษที่ 19 นายอีไมล์ บาเชเลท (Emile Bachelert) ได้ทดลองในเรื่องระบบช่วงล่างโดยใช้พลังอำนาจของแม่เหล็กที่สร้างจากไฟฟ้ากระแสสลับเป็นครั้งแรก แนวคิดของบาเชเลทเป็นต้นแบบแนวคิดของรถไฟความเร็วสูงที่เป็นแบบ ระบบกันสะเทือน (ช่วงล่าง) ไฟฟ้าไดนามิกส์ (ElectroDynamic Suspension: EDS)

รูประบบกันสะเทือนช่วงล่างไฟฟ้าไดนามิกส์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      ระบบนี้ถูกใช้งานจนกระทั่งประมาณปี พ.ศ. 2500 เมื่อมีการคิดค้น แม่เหล็กแบบตัวนำยิ่งยวด (Superconducting magnets) ขึ้นมาใช้งาน แม่เหล็กแบบนี้มีข้อดี คือมีอำนาจแม่เหล็ก มากกว่าแม่เหล็กแบบธรรมดา

รูปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด

รูปการนำแม่เหล็กมาใช้ในรถไฟความเร็วสูง

      ในปี พ.ศ. 2465 ประเทศเยอรมัน นายเฮอร์มานน์ เคมเปอร์ (Hermann Kemper) เป็นผู้บุกเบิกแนวคิดแม่เหล็กแบบ ระบบกันสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้า (ElectroMagnetic Suspension: EMS) และได้รับสิทธิบัตรในเรื่องการลอยตัวของรถไฟโดยใช้พลังงานแม่เหล็ก ในปี พ.ศ. 2477

รูประบบกันสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้า

      ในช่วงปี พ.ศ. 2482 – 2486 รถไฟที่ใช้แรงแม่เหล็กถูกใช้งานจริงครั้งแรก ในเมืองเกิร์ทธิงเก้น (Goettingen) พื้นฐานในการออกแบบโดยใช้พลังงานของแม่เหล็กยกรถไฟลอยตัวขึ้นเหนือรางเล็กน้อย โดยนายเคมเปอร์ได้นำเสนอในปี พ.ศ. 2496 และถูกสร้างเสร็จสามารถใช้งานในรถไฟได้ในปี พ.ศ. 2512  

      การพัฒนาพลังแม่เหล็ก ในประเทศสหรัฐอเมริกา พลังงานแม่เหล็กถูกพัฒนา เริ่มต้นมาจากผลของการขนส่งภาคพื้นดินความเร็วสูง (High-Speed Ground Transportation: HSGT) ในปี พ.ศ. 2508 โดยได้รับเงินทุนอุดหนุนจากรัฐบาลกลางสหรัฐ ในโครงการการขนส่งภาคพื้นดินความเร็วสูง ซึ่งประกอบไปด้วย ระบบราง, ยานยนต์โฮเวอร์คารฟท์ (Hovercraft) และพลังแม่เหล็ก การที่มีเงินอุดหนุนจากรัฐบาลทำให้มีความได้เปรียบในตอนต้นกว่าประเทศอื่น

      สหรัฐอเมริกาเป็นผู้บุกเบิกแนวคิดของ การลอยตัวของแม่เหล็กด้วยตัวนำยิ่งยวด (Superconducting magnetic levitation) ที่นำมาใช้ในระบบอีดีเอส และก็มีความโดดเด่นในช่วงต้นจากการวิจัยเชิงทดลอง

รูปการทดลองแรงลอยตัวของแม่เหล็กด้วยตัวนำยิ่งยวด

      ในปี พ.ศ. 2506 เจมส์ โพเวลล์ (James Powell) และกอร์ดอน แดนบี (Gordon Danby) จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรุ๊คฮาเวน (Brookhaven Nation Laboratory) ได้ตระหนักถึง การแก้ไขปัญหาของตัวนำยิ่งยวดให้ดีขึ้น ที่มีแนวคิดพัฒนามาจากบาเชเลทที่กล่าวไว้ข้างต้น

รูปแดนบี และโพเวลล์ พร้อมกับสิทธิบัตร

      ในปี พ.ศ. 2509 โพเวลล์ และแดนบีได้นำเสนอแนวคิดพลังแม่เหล็ก โดยการใช้แม่เหล็กที่ทำมาจากตัวนำยิ่งยวดมาใช้ในยานยนต์ และรางที่มีขดลวดที่ไม่ต่อเนื่อง จนพวกเขาได้รับสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2511 และได้ถูกนำมาใช้งานที่ประเทศญี่ปุ่น

      โพเวลล์ และแดนบีได้รับรางวัลเหรียญเบญจามิน แฟรงคลิน ในสาขาวิศวกรรมศาสตร์ในงานด้านระบบกันสะเทือนไฟฟ้าไดนามิกส์พลังแม่เหล็ก ในปี พ.ศ. 2543

      ในปี พ.ศ. 2512 กลุ่มจากสแตนฟอร์ด, อะตอมนานาชาติ และแซนเดีย ได้พัฒนา แผ่นรางต่อเนื่อง (Continuous-Sheet Guideway: CSG) เป็นแนวคิดที่นำมาใช้ในระบบ การเคลื่อนที่สนามแม่เหล็กของยานยนต์แม่เหล็กกระแสเหนี่ยวนำในแผ่นต่อเนื่องของวัสดุตัวนำ เช่น อลูมิเนียม

      ซึ่งมีผู้คิดหลากหลายกลุ่ม ประกอบไปด้วย เอ็มไอที ได้สร้างแบบจำลองขนาด 1 : 25 และทดสอบที่ความเร็ว 27 เมตรต่อวินาที (97.2 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)

      ระบบอีดีเอส ได้ถูกเริ่มต้นในการพัฒนาในสหรัฐอเมริกาในช่วงยุค 70 การวิจัยพลังแม่เหล็กแต่ก็ถูกหยุดการวิจัยในปี พ.ศ. 2518 เนื่องจากรัฐบาลสหรัฐอเมริกาตัดทุนในงานวิจัย ทำให้เกิดการพัฒนาในประเทศเยอรมัน และญี่ปุ่นแทน

      ในขณะที่ในปี พ.ศ. 2531 ในประเทศสหรัฐอเมริกา โดยสภาคองเกรสได้ตรวจสอบความเป็นไปได้ เพื่อที่จะฟื้นฟูการวิจัยพลังแม่เหล็ก ในปี พ.ศ. 2533 สภาคองเกรสได้อนุมัติสร้างองค์กร ริเริ่มพลังแม่เหล็กแห่งชาติ (National Maglev Initiative: NMI) ซึ่งหลายระบบในสหรัฐอเมริกาได้ถูกพิจารณาในเชิงลึก

      ในรถไฟความเร็วสูง มีการใช้งานจากพลังแม่เหล็กอยู่ 2 ประเภท นั่นคือ แบบระบบกันสะเทือนไฟฟ้าไดนามิกส์ หรือ อีดีเอส และระบบกันสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ อีเอ็มเอส

      ระบบอีดีเอส โดยทั่วไปรู้จักกันในชื่อว่า แรงผลักดันลอยตัว (Repulsive levitation) ส่วนระบบอีเอ็มเอส โดยทั่วไปรู้จักกันในชื่อว่า แรงดึงดูดลอยตัว (Attractive Levitation) ซึ่งจะได้อธิบายในหัวข้อต่อ ๆ ไป

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“เบื้องหลังความเข้มแข็ง สมควรมีความอ่อนโยน

เบื้องหลังของอารมณ์ สมควรมีสติ”