การศึกษาการเชื่อมซ่อมซ้ำและตรวจสอบบนพื้นผิวหัวราง

ระบบการขนส่งทางรางภายในประเทศได้มีการพัฒนาขึ้นมารองรับการขยายตัวทางด้านเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมทั้งในปัจจุบันและอนาคต รวมไปถึงการพัฒนาการเชื่อมโยงระบบขนส่งทางรางไปยังประเทศเพื่อนบ้าน เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือในระบบขนส่งของประเทศไทยและการพัฒนาประเทศให้เป็นศูนย์กลางการขนส่งของภูมิภาครวมไปถึงการรองรับการท่องเที่ยวจึงเป็นสิ่งที่สำคัญและเป็นแผนนโยบายการพัฒนาเศรษฐกิจอันดับต้นของประเทศ (2563 - 2570) โดยเฉพาะการพัฒนาระบบขนส่งทางรางโดยปัจจุบันโครงการรถไฟ รถไฟความเร็วสูง รถไฟฟ้า รถไฟฟ้าใต้ดิน ซึ่งในปัจจุบันระบบขนส่งทางรางเป็นที่นิยมเเละเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของเราอย่างมากเพราะถือเป็นเทคโนโลยีเกี่ยวกับระบบการคมนาคมที่สะดวกและรวดเร็ว หลีกเลี่ยงการจราจรที่ติดขัดบนถนน รวมถึงเส้นทางการเดินรถไฟฟ้าที่หลากหลาย เหมาะกับการใช้ชีวิตของคนยุคใหม่ในปัจจุบัน ดังนั้นการขยายความสามารถทางเทคโนโลยีและความเชื่อมั่นในการขนส่งทางรางในประเทศไทยจึงเป็นแนวทางการพัฒนาเศรษฐกิจที่รัฐบาลให้ความสำคัญอย่างมาก ปริมาณการขนส่งด้วยระบบรางของประเทศไทยจึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทั้งการขยายความสามารถของแนวเส้นทางเดิม การเพิ่มเส้นทาง และเพิ่มระบบเดินรถแบบใหม่ทั้งระบบขนส่งมวลชนในเมือง และระบบรถไฟความเร็วสูงระหว่างเมือง ทั้งหมดนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับเปลี่ยนระบบการเดินทางและขนส่งทางบกของประเทศไทย ไปสู่ระบบรางที่มีความปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และมีความน่าเชื่อถือสูง เช่นเดียวกับประเทศที่พัฒนาแล้วอื่นๆ

          จากเหตุผลดังกล่าวเพื่อการพัฒนาระบบขนส่งทางรางภายในประเทศไทยให้มีความก้าวหน้าอย่างยั่งยืน ทางคณะผู้วิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรีจึงนำเสนอการพัฒนางานวิจัยและนวัตกรรมสำหรับระบบขนส่งทางรางสำหรับระบบรางขั้นสูง (Advanced railway research) โดยมีหัวข้องานวิจัยแบบบูรณาการทางด้านการพัฒนาระบบรางที่สอดคล้องกัน 3 หัวข้อ ดังนี้

• Product reliability and repair
• Manufacturing reliability
• Railway product development                                                                                                                             สำหรับหัวข้องานวิจัยกลุ่มแรกได้แก่ การพัฒนาเทคโนโลยีซ่อมบำรุงระบบราง (โครงการย่อยที่ 1-3) ซึ่งได้รวมหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับ Product reliability and repair และ Manufacturing reliability นั้นได้มีแนวคิดการนำเสนองานวิจัยแบบทางด้านการตรวจสอบและประเมินความเสียหายของราง และกระบวนการเชื่อมซ่อมรางรถไฟและอุปกรณ์ประกอบราง เนื่องจากปัจจุบันการใช้งานระบบรางรถไฟที่มีอยู่ทั้ง รถไฟ รถไฟฟ้า และรถไฟฟ้าใต้ดิน ย่อมเกิดความเสียหายได้ เช่น รอยแตกที่เกิดจากการล้าตัว (Fatigue crack), ความเสียหายที่เกิดจากการเสียดสี (Abrasion ), และการผิดรูปของรางรถไฟ (Deformation) ซึ่งการตรวจสอบโดยไม่ทำลายวิธีการกระแสไหลวน (Eddy current testing) และวิธีการทดสอบด้วยคลื่นคสียงความถี่สูง (Ultrasonic testing) ได้ถูกใช้งานตรวจสอบความเสียหายของรางรถไฟในปัจจุบัน แต่อย่างไรก็ตามการแปลผล (Interpretation) และการประเมินผล (Evaluation) การตรวจสอบยังต้องใช้บุคลากรทางการทดสอบโดยไม่ทำลายในการดำเนินการวิเคราะห์และและตัดสินใจ ซึ่งมีโอกาสผิดพลาดได้สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประเมินขนาดของรอยแตกพื้นผิวที่เกิดจากกระบวนการเชื่อมและการล้าตัวของรางขณะใช้งาน รวมไปถึงการเชื่อมประกอบรางซึ่งอาจเกิดตำหนิและรอยบกพร่องในบริเวณแนวเชื่อมได้ เช่น รอยแตกบนแนวเชื่อม (Welded crack) จากปัญหาดังกล่าวคณะผู้วิจัยที่มีความรู้และประสบการณ์ทางด้านงานเชื่อมและการตรวจสอบโดยไม่ทำลาย การทดสอบระบบราง การประเมินความเสียหายของวัสดุโดยอาศัยแบบจำลองเชิงตัวเลข และวิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์ มีแนวคิดในการวิจัยและพัฒนาการประเมินรอยแตกพื้นผิวเชิงปริมาณแบบไม่ทำลาย (Quantitative nondestructive testing) ของรางรถไฟที่ด้วยการทดสอบแบบไม่ทำลายวิธีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Nondestructive testing based on Electromagnetic) โดยอาศัยกระบวนการแบบย้อนกลับ (Inversion strategy) ให้สามารถประเมินความเสียหายของรอยแตกพื้นผิว (Surface crack) ของรางรถไฟที่อาจเกิดขึ้นได้จากการเชื่อมประกอบและการใช้งานของรางรถไฟได้อย่างถูกต้องและแม่นยำมากขึ้น  หลังจากสามารถประเมินความเสียหายของรางได้แล้วทางคณะผู้วิจัยจึงได้นำเสนอแนวคิดเพื่อให้เกิดการใช้ประโยชน์จากรางได้สูงที่สุด โดยที่ยังคงความสามารถในการใช้งานได้อย่างปลอดภัย โดยนำเสนอแนวคิดการเชื่อมซ่อมซ้ำบริเวณหัวราง เพื่อให้ได้ข้อมูลองค์ความรู้ที่มีคุณค่า ได้แก่ ความรู้ด้านผลกระทบจากการเชื่อมซ่อมต่อวัสดุราง ความสามารถในการใช้งานของการเชื่อมซ่อม การกำหนดวิธีการซ่อมที่เหมาะสมที่สุด การตรวจและประเมินคุณภาพของรอยเชื่อมซ่อม และการกำหนดวิธีการตรวจและประเมินความสามารถในการใช้งานได้ของรอยเชื่อมซ่อม