การพัฒนาอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการเพื่อการออกแบบหัวโพรบการทดสอบโดยไม่ทำลายวิธีการสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในงานตรวจสอบและซ่อมบำรุงระบบราง

    เนื่องด้วยแนวทางการพัฒนาประเทศในปัจจุบัน ได้กำหนดให้มีการพัฒนาระบบรางสำหรับการขนส่งภายในประเทศเป็นจำนวนมากและหลากหลายรูปแบบทำให้เกิดโครงการก่อสร้างระบบรางได้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นจำนวนมาก อาทิเช่น โครงการรถไฟความเร็วสูง โครงการรถไฟฟ้าบนดิน และโครงการรถไฟฟ้าใต้ดิน เป็นต้น ซึ่งการก่อสร้างระบบรางดังกล่าวจำเป็นที่จะต้องมีการตรวจสอบความสมบูรณ์ของการก่อสร้างระบบราง รวมไปถึงในอนาคตอันใกล้นี้ การใช้งานระบบรางภายในประเทศจะมีความนิยมและมีปริมาณการใช้งานที่สูงมาก การเตรียมการสำหรับการตรวจสอบและซ่อมบำรุงระบบรางให้สามารถพร้อมใช้งานอยู่เสมอจึงมีความสำคัญยิ่ง จากเหตุผลดังกล่าว การพัฒนางานวิจัยและเทคโนโลยีด้านการตรวจสอบและซ่อมบำรุงให้ทันกับเทคโนโลยีในปัจจุบันและในอนาคตสำหรับระบบรางนั้นจะต้องรีบดำเนินการโดยไม่พึ่งพาเฉพาะเทคโนโลยีจากต่างประเทศเพียงอย่างเดียว

    การตรวจสอบโดยไม่ทำลาย (Nondestructive Testing: NDT) ในปัจจุบันสำหรับระบบรางนั้นมีบทมีบทบาทอย่างมากในงานด้านตรวจสอบโครงสร้างระบบราง โดยวิธีการตรวจสอบโดยไม่ทำลายที่รู้จักกันดีและมีการนำไปใช้แล้วในปัจจุบัน (Conventional NDT methods) เช่น การตรวจสอบโครงสร้าง การตรวจสอบรอยเชื่อมประสาน หรือการแตกร้าว โดยใช้วิธีการตรวจสอบต่างๆ ได้แก่ วิธีการตรวจสอบโดยการพินิจ (VT), วิธีสนามแม่เหล็กรั่วไหล (MT), วิธีการตรวจสอบโดยสารแทรกซึม (PT), วิธีการตรวจสอบด้วยการถ่ายภาพรังสี (RT), และวิธีการตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT) อย่างไรก็ตาม จากการที่มีการพัฒนาโครงสร้างของระบบรางเป็นจำนวนมาก และมีความซับซ้อนมากขึ้น ทั้งในส่วนของระบบงานโยธา เช่น การตรวจสอบวัสดุในการสร้างราง เช่นรางรถไฟ, ประแจสับราง อุปกรณ์ยึดเหนี่ยว ฯลฯ และในส่วนของโครงสร้างตัวรถไฟ เช่น การตรวจสอบความสมบูรณ์ของงานเชื่อม นอกจากการรองรับการผลิตอุปกรณ์ใช้เองในประเทศแล้ว ยังต้องการการตรวจสอบเพื่อรองรับอุปกรณ์ที่นำเข้าจากต่างประเทศด้วย แม้แต่ชิ้นส่วนหรืออุปกรณ์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว ต้องมีการตรวจสอบเป็นระยะในระหว่างการใช้งาน ก็จำเป็นที่จะต้องกำหนดมาตรฐานการตรวจสอบตามวาระเช่นกัน ด้วยที่มาดังกล่าว เทคโนโลยีการตรวจสอบโดยไม่ทำลายที่ใช้อยู่ในปัจจุบันอาจจะไม่สามารถครอบคลุมการตรวจสอบได้ เนื่องจากมีความเร็วในการตรวจสอบที่ต่ำในการตรวจสอบวัสดุหรืออุปกรณ์เป็นจำนวนมาก รวมไปถึงต้องใช้บุคลากรในการตรวจสอบเป็นจำนวนมาก

    เพื่อการวิจัยและพัฒนาการเพิ่มขีดความสามารถทางด้านการตรวจสอบโดยไม่ทำลายให้มีความทัดเทียมกับเทคโนโลยีในปัจจุบัน ภายใต้แผนงาน Sustainable Mobility สำหรับการพึ่งพาตัวเองอย่างยั่งยืนในอุตสาหกรรมระบบราง ทางคณะผู้วิจัยในโครงการนี้มีความต้องการในการปรับปรุงห้องปฏิบัติการเพื่อพัฒนาอุปกรณ์สำหรับงานวิจัยในการตรวจสอบโดยไม่ทำลายวิธีการสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Testing: ET) ภายใต้งบประมาณงานวิจัย 1,000,000 บาท เพื่อพัฒนาวิธีการและอุปกรณ์สำหรับตรวจสอบโครงสร้าง วัสดุ และ อุปกรณ์ ในระบบราง ทั้งในปัจจุบันและในอนาคต ให้มีความทันสมัยมากยิ่งขึ้นและพัฒนาความสามารถด้านงานวิจัยการตรวจสอบระบบรางของประเทศไทย ยังคงมีอยู่มาก โดยยังต้องพึ่งพาการนำเข้าจากต่างประเทศ ซึ่งช่องว่างเหล่านี้ล้วนแล้วแต่ทำให้งานวิจัยมีคุณค่าแท้จริง ผลงานวิจัยยังสามารถนำไปพัฒนาการเรียนการสอน และถ่ายทอดสู่ทั้งนักศึกษาในมหาวิทยาลัยเอง และบุคลากรภายนอกด้วย และยังเป็นการเพิ่มความสามารถห้องปฏิบัติการทดสอบงานระบบรางของ มจธ. สำหรับงานวิจัยในระบบรางทั้งในปัจจุบันและในอนาคตอีกด้วย

1. หลักการและเหตุผล/ปัญหา/โจทย์การวิจัย

(แสดงถึงบริบทของพื้นที่และระบุที่ไปที่มาของปัญหาและความต้องการของพื้นที่ (Situation Review) และอธิบายความจำเป็นและความสำคัญที่โครงการวิจัยจะเข้าไปแก้ไขปัญหาสำคัญ/พัฒนาศักยภาพที่สำคัญ และระบุคำถามงานวิจัยของโครงการวิจัย) (ไม่เกิน 3000 คำ)

    ปัจจุบันเทคโนโลยีการตรวจสอบโดยไม่ทำลายสำหรับระบบรางด้วยวิธีการทางสนามแม่เหล็ก (Electromagnetic Nondestructive Testing and Evaluation: ENDT&E) มีการพัฒนาขึ้นมาอย่างมากทั้งทางด้านประสิทธิภาพของอุปกรณ์การตรวจสอบที่ทันสมัยขึ้นสามารถตรวจสอบด้วยความรวดเร็ว (High speed inspection) และตรวจสอบได้พื้นที่เป็นจำนวนมาก (Large area inspection), ด้านการพัฒนาวิธีการตรวจสอบให้มีความสามารถตรวจสอบตำหนิเล็กๆได้ดี (High sensitivity) และตรวจสอบได้ลึกมากขึ้น (Deep inspection) รวมไปถึงการพัฒนาด้านการออกแบบและประมวลผลสัญญาณตำหนิให้มีความถูกต้องมากขึ้น (Inspection signal processing) ซึ่งเทคโนโลยีเหล่านี้เกิดมาจากการวิจัยและพัฒนาเพื่อปรับปรุงความสามารถของวิธีการทางด้าน ENDE ซึ่งจะทำให้สามารถสร้างกระบวนการตรวจสอบแบบไม่ทำลายเชิงปริมาณได้ (Quantitative Nondestructive Evaluation: QNDE) ดังแสดงในรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่ากระบวนการ QNDE ดังกล่าวจำเป็นจะต้องใช้การวิจัยและพัฒนาทั้งทางด้าน Hardware และ Software เพื่อการปรับปรุงกระบวนการแปลผล (Interpretation) และประเมินผล (Evaluation) การตรวจสอบ

รูปที่ 1 กระบวนการตรวจสอบโดยไม่ทำลายเชิงปริมาณ

จากที่มาและหลักการดังกล่าว อุปกรณ์ทางด้านการตรวจสอบโดยไม่ทำลายวิธีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของ มจธ. เองที่มีอยู่ในปัจจุบัน ดังแสดงในแสดงในตารางที่ 1 นั้น ส่วนใหญ่เป็นเครื่องตรวจสอบที่ถูกออกแบบให้ถูกใช้ในงานสนาม (Field application) และมีอายุการใช้งานมากแล้ว ซึ่งไม่เหมาะสำหรับงานวิจัยและพัฒนาประสิทธิภาพของอุปกรณ์การตรวจสอบให้ทันสมัย, การพัฒนาวิธีการตรวจสอบให้มีความเหมาะสมกับวัสดุ อุปกรณ์ หรือ โครงสร้างในระบบราง, หรือการพัฒนาด้านการออกแบบและประมวลผลสัญญาณให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ตารางที่ 1 อุปกรณ์และเครื่องมือตรวจสอบด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีใช้งานในห้องปฏิบัติการ

    จากเหตุผลที่ได้กล่าวมา ทางคณะผู้วิจัยต้องการที่จะปรับปรุงเครื่องมือและอุปกรณ์ที่จำเป็นจะต้องใช้ในงานวิจัยและพัฒนาการตรวจสอบโดยไม่ทำลายสำหรับระบบรางด้วยวิธีการทางสนามแม่เหล็กให้มีความก้าวหน้าและทัดเทียมนานาประเทศมากขึ้น และในปัจจุบันโครงการวิจัยในแผนงาน Sustainable Mobility สำหรับการพึ่งพาตัวเองอย่างยั่งยืนในอุตสาหกรรมระบบรางมีเรื่องที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบโดยไม่ทำลายวิธีการทางสนามแม่เหล็กถึง 3 โครงการ โดยมีรายละเอียดหัวข้อคือ

• การประเมินรอยแตกพื้นผิวเชิงปริมาณของรางรถไฟด้วยการทดสอบแบบไม่ทำลายวิธีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าโดยอาศัยกระบวนการแบบย้อนกลับ (FF65)
• การพัฒนาหัวโพรบกระแสไหลวนโดยอาศัยหลักการวัดสนามแม่เหล็กแบบหลายทิศทางสำหรับการตรวจสอบตำหนิพื้นผิวของรางรถไฟ (KMUTT Partnering Initiative)
• การตรวจสอบสมบัติทางกลของรางรถไฟที่เปลี่ยนแปลงภายใต้ความล้าด้วยเทคนิคการตรวจสอบโดยไม่ทาลายด้วยวิธีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (FF66)

ทางคณะผู้วิจัย มีความมุ่งมั่นเพื่อพัฒนาวิธีการทดสอบโดยไม่ทำลายโดยอาศัยเทคโนโลยีขั้นสูงเหล่านี้จะการเป็นการ พัฒนา ความรู้เทคโนโลยีทางด้านการตรวจสอบวัสดุ อุปกรณ์ และโครงสร้างของระบบรางในประเทศไทย เพื่อยกระดับความเป็นเลิศทางวิชาการ และทางด้าน วัสดุอุปกรณ์ และเครื่องมือการวิจัย อีกทั้งเป็นการเพิ่มองค์ความรู้งานวิจัยให้ครอบคลุมการพัฒนาระบบราง จะเห็นได้ว่าการพัฒนาองค์ความรู้ทางด้านงานวิจัยดังกล่าวเป็นการเพิ่มขีดความสามารถการแข่งขันและลดความการนำเข้าเทคโนโลยีจากต่างประเทศรวมทั้งนำการวิจัยไปต่อยอดเป็นนวัตกรรมเพื่อใช้ประโยชน์ต่อยอด จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการวางแผนการใช้งานและการบำรุงรักษาของระบบรางที่สมบูรณ์ในอนาคต