39 2.6 สัญญาณประจำที่ของการรถไฟที่ใช้มีดังนี้ 2.6.1 หลักเขตสถานี (Limit of Station) ตั้งอยู่ก่อนถึงสถานีและอยู่ภายนอกประแจอันนอกสุดของ สถานี ทำหน้าที่ห้ามหรืออนุญาตให้ขบวนรถเดินเข้าสู่สถานี 2.6.2 สัญญาณเตือน (Warner Signal หรือ Distant Signal) ตั้งอยู่ก่อนถึงสัญญาณเข้าเขตนอก หรือ อยู่ ร่วมกับสัญญาณเข้าเจตนอก หรือก่อนถึงสัญญาณเข้าเขตใน(หากไม่มีสัญญาณเข้าเขตนอก) หรือก่อนถึง สัญญาณอัตโนมัติ ประมาณ 1000 ถึง 1,500 เมตร ทำหน้าที่แสดงให้ทราบถึงสัญญาณประจำที่ตัวถัดไปว่าอยู่ ในท่าใด 2.6.3 สัญญาณเข้าเขตนอก (Outer Home Signal) ตั้งอยู่ก่อนถึงสัญญาณเข้าเขตใน ทำหน้าที่ห้าม หรือ อนุญาตให้ขบวนรถเดินถึงสัญญาณเข้าเขตใน 2.6.4 สัญญาณเข้าเขตใน (Inner Home Signal) ตั้งอยู่ก่อนถึงสถานีและประแจตัวนอกสุดของสถานี ทำหน้าที่ห้ามหรืออนุญาตให้ขบวนรถเดินเข้าสู่สถานี 2.6.5 สัญญาณออก (Starter Signal หรือ Exit Signal) ตั้งอยู่ในทิศทางที่ขบวนรถจะออกจากสถานี ทำหน้าที่ห้ามหรืออนุญาตให้ขบวนรถเดินเข้าสู่ตอน หรือตอนอัตโนมัติ หรือสัญญาณออกอันนอก(ถ้ามี) 2.6.6 สัญญาณออกอันนอก (Outer Starter Signal) ตั้งอยู่ถัดจากสัญญาณออก เป็นสัญญาณที่อยู่ อัน นอกสุด ทำหน้าที่เช่นเดียวกับสัญญาณออกหรือหลักเขตสับเปลี่ยน 2.6.7 สัญญาณเรียกเข้า (Call-On Signal) ตั้งอยู่ร่วมกับสัญญาณเข้าเขตนอกหรือสัญญาณเข้าเขตใน ชนิดไฟสี ทำหน้าที่อนุญาตให้ขบวนรถเดินผ่านสัญญาณที่อยู่ในที่ห้าม 2.6.8 สัญญาณตัวแทน (Repeater Signal) ตั้งอยู่ก่อนถึงสัญญาณประจำที่ในกรณีที่ไม่สามารถ มองเห็นสัญญาณถัดไปในระยะไกลได้ (เช่นทางโค้ง) โดยแสดงสัญญาณตามท่าของสัญญาณประจำที่ตัวถัดไป 2.6.9 สัญญาณอัตโนมัติ (Automatic Signal) ตั้งอยู่ในตอนอัตโนมัติทำหน้าที่ห้ามหรืออนุญาตให้ ขบวนรถเดินถึงสัญญาณประจำที่ตัวถัดไป 2.6.10 สัญญาณผ่านถนนเสมอระดับทาง (Level Crossing Rail Warning Signal) ตั้งอยู่ห่างจาก ขอบ ถนนที่ตัดผ่านทางรถไฟไม่น้อยกว่า 50 เมตร การรถไฟแห่งประเทศไทยได้แบ่งประเภทของระบบอาณติสัญญาณประจำสถานีรถไฟ โดยแบ่งตาม ประเภทของสัญญาณประจำที่ที่ใช้ในแต่ละสถานีดังนี้ ประเภท ก. ประแจกลหมู่ ( Class A. Fully Interlocking)
40 ก.1ก : ประแจกลไฟฟ้าชนิดบังคับสัมพันธ์ด้วยรีเลย์ และสัญญาณไฟสี (A1a: All Relay Interlocking with Color Light Signals) ก.1ข : ประแจกลไฟฟ้าชนิดบังคับสัมพันธ์ด้วยคอมพิวเตอร์ และสัญญาณไฟสี (A1b: Computer Base Interlocking with Color Light Signals) ก.2 : ประแจกลไฟฟ้าชนิดบังคับสัมพันธ์ด้วยเครื่องกล และสัญญาณไฟสี (A2: Electromechanical Interlocking with Color Light Signals) 1) ประแจกลหมู่ชนิดควบคุมโดยเครื่องกลและไฟฟ้าสัมพันธ์กับสัญญาณไฟสี (Electromechanical Interlocking with Color Light Signals) 2) ประแจกลหมู่ชนิดควบคุมโดยสายลวดสัมพันธ์กับสัญญาณไฟสี ( Electromechanical Interlocking but Operated from Lever Frame with Color Light Signals) ก.3 : ประแจสายลวดพร้อมสัญญาณหางปลาชนิดมีสัญญาณเตือน สัญญาณเข้าเขตใน และสัญญาณ ออกนอก (A3 : Mechanical Interlocking with Semaphore Signals Equipped with Warner Home and Starter Signals) ก.4 : ประแจสายลวดพร้อมสัญญาณหางปลา สัญญาณเข้าเขตใน และสัญญาณออกนอก ไม่มีสัญญาณ เตือน (A4: Mechanical Interlocking with Semaphore Signals Equipped but without Warner, Either Equipped with Home and Starter) ประเภท ข. ประแจกลเดี่ยว (Class B. Semi Interlocking) ข. ประแจกลเดี่ยว (ประแจมือ) พร้อมสัญญาณหางปลา (B: Semi Interlocking with Semaphore Signal with Hand Operated Key Locked Points) ประเภท ค. (Class C.) ค. สถานีมีเสาสัญญาณหางปลาอย่างเดียว (C: Station with Semaphore Signals Only) ประเภท ง. (Class D.) ง. สถานีใช้ป้ายเขตสถานี ไม่มีสัญญาณประจำที่ (D : Stations without Signals but with Hand Operated Key Locked Points) ประเภท จ. (Class E.) จ. สถานีใช้ป้ายหยุดรถ หรือที่หยุดรถ (E : Stopping Place) ประแจ (: railroad switch, turnout) เป็นอุปกรณ์สำหรับติดตั้งไว้ที่รางรถไฟสำหรับให้รถไฟเดินเบี่ยงจากทาง เดิมได้เมื่อต้องการ ประแจสามารถ ควบคุมได้ด้วยคันกลับที่ตัวประแจ สายลวดดึงรอก หรือมอเตอร์ไฟฟ้าก็ได้ ประแจมีได้ทั้งแบบประแจเบี่ยง เลี้ยว ประแจเบี่ยงรูปสองง่าม หรือประแจทางตัด
41 ภาพที่ 2.26 ประแจ จากโคมประแจ แสดงท่าประแจสวนเบี่ยงไปทางขวา ประแจอย่างง่าย ๆ เริ่มต้นจากทางรถไฟตรงปกติ เมื่อต้องการทำทางเลี้ยวไปด้านขวาก็จะตัดส่วนหนึ่ง ของราวเหล็กด้านขวาออก ด้านหนึ่งต่อราวเหล็กให้โค้งออกไปตามแนวเบี่ยง อีกด้านต่อราวในแนวหักมุม เรียก มุมหักนี้ว่าตะเฆ่(frog)ด้านในของประแจจะมีราวเหล็กสองอันอันหนึ่งโค้งอันหนึ่งตรงต่อกับจุดหมุนตรงตะเฆ่ เรียกว่ารางลิ้น (point blades) เมื่อกลไกกลับประแจดึงให้ราวโค้งชิดซ้าย (ตามรูป) ก็จะทำให้รถไฟสามารถ แล่นไปทางขวาได้ ในทางกลับกันถ้ากลับประแจให้ราวตรงชิดขวาก็ทำให้รถไฟเดินตรงไป ตามปกติ ขณะขบวนรถไฟผ่านประแจแล้วเดินตรงไปหรือเบี่ยงทิศก็ได้ (เช่นในรูป)เรียกลักษณะประแจ นี้ว่า ประแจสวน (facing-point movement) ในทางกลับกัน ถ้าขบวนรถเดินจากทางรถไฟสองทาง ผ่าน ประแจเข้าสู่ทางเดียวก็จะเรียกประแจลักษณะนี้ว่าประแจตาม (trailing-point movement) หากประแจมิได้ อยู่ในทางที่ถูกต้อง ล้อก็จะบังคับให้ประแจเข้าในทิศทางที่ถูกต้องแทนจนทำให้ประแจบางชนิดเสียหายได้ เรียกว่าประแจถูกรีด(trailed)สำหรับบทความนี้"ราง"(rail)หมายถึงเหล็กท่อนเดียวที่นิยมเรียกว่ารางเมื่อนำมา ประกอบกับหมอน (sleeper) ก็จะได้รางหรือทางรถไฟ (track) รางลิ้นประแจ เดิมที่บังคับด้วยคันโยกที่ติดกับตัวประแจ ซึ่งประแจชนิดนี้ยังมีใช้ถึงปัจจุบันโดยเฉพาะ ใน เขตโรงซ่อมรถไฟ หรือสถานีที่การจราจรไม่มาก ในเวลาต่อมาได้มีการพัฒนาให้มีกลไกข้อเหวี่ยงติดกับรอก และใช้สายลวดบังคับ ซึ่งประแจลักษณะนี้มีใช้มากเช่นกัน เมื่อย่านสถานีรถไฟมีขนาดใหญ่โตขึ้น การใช้สาย ลวดเป็นการไม่สะดวกเพราะเกะกะการเดินไปมาในย่าน จึงได้มีการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าหรือลมอัดบังคับประแจขึ้น โดยปกติประแจสามารถใช้งานได้ดีที่ความเร็วต่ำ ๆ เพราะยิ่งความเร็วสูง โอกาสที่จะถูกแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง เหวี่ยงให้ตกรางก็มีมากขึ้น แต่ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาให้ประแจสามารถผ่านด้วยความเร็วสูง ๆ ได้
42 นอกจากนี้ ในประเทศเขตหนาวยังได้มีการติดตั้งระบบทำความร้อนที่รางลิ้นประแจ ช่วยให้น้ำแข็งไม่เกาะ ประแจจนขยับรางลิ้นไม่ได้ 2.7 ส่วนประกอบของราง 2.7.1 รางลิ้น (point blade) เป็นส่วนประกอบสำคัญที่ ทำให้รถไฟสามารถเปลี่ยนทิศทางเดินได้ ประกอบด้วย ราวเหล็กโค้งและราวเหล็กตรงอย่างละอัน ปลายด้านที่สวนกับขบวนรถจะลีบเล็กเพื่อให้ชิดซ้าย หรือขวาได้สะดวก จากรูปเป็นประแจสวนเบี่ยงไปทางซ้าย ท่อตรง จะสังเกตเห็นว่ารางลิ้นชิดซ้าย ทำให้ครีบ ล้อยังคงรักษาทิศทางตรงได้อยู่ในทางกลับกันหากกลับประแจให้รางลิ้นชิดขวา บังใบล้อจะถูกบังคับให้เดินตาม ทางเลี้ยวแทน ภาพที่ 2.27 รางลิ้น (point blade) 2.7.2 ตะเฆ่ (frog) หมายถึงจุดต่อหักมุมของราวเหล็กระหว่างทางตรงและทางเลี้ยว เป็นส่วนที่ต้องทำ ให้แข็งแรงอย่างมากเพราะต้องรับแรงสะเทือนจากขบวนรถ จนบางครั้งก็ต้องนำไปทำให้แข็งโดยผ่าน กระบวนการแรงระเบิด (shock hardening) คำว่า frog มีที่มาจากลักษณะของตะเฆ่กับกีบม้า ภาพที่ 2.28 ตะเฆ่ (frog)
43 2.7.3 รางกัน หรือราวกัน (check rail) เป็นราวเหล็กที่ติดตั้งชิดด้านในรางรถไฟในระยะกว้างพอให้ ครีบล้อผ่านได้ นิยมติดตั้งไว้ด้านตรงข้ามกับตะเม่เพื่อให้แน่ใจว่าครีบล้ออยู่ในทิตทางที่ถูกต้อง หรือแม้แต่นำไป ติดตั้งในโค้งรัศมีแคบ หรือบนสะพานด้วย นอกจากนี้ ยังมีเครื่องกลับประแจหรือคันกลับประแจเพิ่มเติม ด้วย ซึ่งจะทำหน้าที่ขยับรางลิ้นให้อยู่ในทิศทางที่ถูกต้อง รวมไปถึงกลไกบังคับสัญญาณประจำที่สัมพันธ์ประแจนั้น ด้วย ระบบตอนสัญญาณ (Block signaling) ระบบตอนอัตโนมัติ (Automatic block signaling) หมายถึง ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟซึ่งใช้สัญญาณห้ามและสัญญาณเตือนวางไว้เป็นช่วง ( ระหว่างทางให้ถี่พอจะรองรับ ขบวนรถได้หลายขบวน สัญญาณหนึ่งชุดจะอนุญาตให้ขบวนรถข้าสู่ตอนที่สัญญาณนั้นดูแลไปจนถึงตอนถัดไป ระบบตอนอัตโนมัติต่างจากระบบตอนสมบูรณ์ตรงที่เมื่อขบวนรถถึงตอนถัดไปแล้ว ทางสะดวกจะถูกคืนโดย อัตโนมัติไม่ต้องคืนทางสะดวกโดยคนในอดีต นอกเหนือจากการใช้โทรเลขไฟฟ้าขอและให้ทางสะดวกผ่าน ระบบตอนสมบูรณ์ซึ่งประดิษฐ์เป็นครั้งแรกในสหราชอาณาจักรก่อนจะแพร่หลายมายังสหรัฐอเมริกาแล้วยังมี การใช้ตั๋วทางสะดวก สำหรับแจ้งพนักงานขับรถให้ทำขบวนเข้าสู่ตอนนั้น 1 หรืออาจออกตั๋วไม่ได้ทางสะดวก หากต้องการให้ขบวนรถมากกว่าหนึ่งขบวนเข้าสู่ตอนหนึ่งตอน ในบางกรณีหากมีขบวนรถล่าช้า อาจจะเปลี่ยน สถานที่หลีกขบวนรถจากสถานีที่ทำการนี้ประจำเป็นอื่นได้ เรียกว่าการเปลี่ยนหลีก การกระทำทั้งหมดนี้กำกับ ดูแลโดยพนักงานควบคุมการเดินรถแขวงการออกตั๋วไม่ได้ทางสะดวกถือว่าอันตรายมาก และจะกระทำเมื่อ จำเป็นอย่างแท้จริงหากมีสัญญาณอัตโนมัติระหว่างทาง ก็จะช่วยทำให้ไม่ต้องออกตั๋วไม่ได้ทางสะดวก และทำ ให้สามารถเพิ่มจำนวนขบวนรถได้ง่ายและปลอดภัยขึ้น ระบบตอนอัตโนมัติประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกใน สหรัฐอเมริกาเมื่อ พ.ศ.2414 ใน เส้นทางรถไฟสายตะวันออกรัฐ Pennsylvania แม้ราคาจะแพงกว่าอาณัติ สัญญาณปกติมาก แต่ต่อมาเมื่อระบบได้พิสูจน์ว่าคุ้มราคาแล้วจึงมีการใช้แพร่หลาย ภาพที่ 2.29 รางกัน หรือราวกัน (check rail)
44 2.8 ระบบตอนสมบูรณ์ (absolute - block signaling) ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟซึ่งอนุญาตให้ขบวนรถเพียงหนึ่งขบวนเข้าสู่ตอนระหว่างสถานีทางสะดวก สองแห่งในที่นี้ คือ สถานีต้นตอนและสถานีปลายตอน เมื่อขบวนรถจะออกจากสถานีต้นตอนจะต้องได้รับตรา ทางสะดวก ซึ่งอาจเป็นตั๋ว ลูกตรา แผ่นตรา หรือสัญญาณออกแสดงท่าอนุญาตก็ได้ แล้วจึงทำขบวนออกไป ระหว่างนี้สถานีต้นตอนจะไม่สามารถอนุญาตให้ขบวนรถที่ตามมาผ่านเข้าไปได้จนกว่าจะได้รับแจ้งจากสถานี ปลายตอนว่า ขบวนรถถึงแล้ว และสถานีปลายตอนจะไม่สามารถอนุญาตให้ขบวนรถสวนทาง (กรณีทางเดี่ยว หรือทางคู่ด้านหนึ่งปิดซ่อม) ผ่านออกมาได้ หากขบวนรถสวนทางไม่ได้รับตราทางสะดวกและฝ่าออกไปชน ขบวนรถที่ได้ตราทางสะดวกถูกต้อง ถือว่าขบวนรถที่ไม่มีตรานั้นลักหลีกก่อนหน้าที่จะมีระบบตอนสมบูรณ์นั้น ขบวนรถไฟใช้ระบบประกาศเดินระบุเวลาคั่นระหว่างกัน แต่ไม่ปลอดภัยหากขบวนรถตามหลังเร็วจนชนท้าย ขบวนรถที่ข้ากว่าข้างหน้า เมื่อมีระบบโทรเลขไฟฟ้าขึ้นจึงมีการคิดประดิษฐ์เครื่องโทรเลขสำหรับใช้ส่งสัญญาณ ระฆังและปลดล็อกเครื่องตราทางสะดวกระหว่างกันเครื่องทางสะดวกรุ่นที่ใช้ในประเทศอินเดียและไทยนั้น นิยมใช้เครื่องทางสะดวกชนิดขบวนรถออกแล้วทางปิดขบวนรถจะถึงสถานีปลายตอนต้องบิดลูกบิดไปที่ ตำแหน่งขบวนรถจะถึงสถานีต้นตอนจึงจะถอนตราโดยการบิดลูกบิดไปที่ตำแหน่งขบวนรถออกแล้วได้เครื่อง ทางสะดวกบางชนิดใช้สลักห้ามสัญญาณออกเปลี่ยนท่า เมื่อทางสะดวกจึงจะปลดล็อกนั้นเสีย ส่วนเครื่องทาง สะดวกแบบที่ใช้ในสหราชอาณาจักรนั้น จะใช้ชนิดทางสะดวกแล้ว ทางปกติ ทางไม่สะดวกโดยหนึ่งเครื่องจะมี หน้าปัดสองหน้าหน้าหนึ่งสำหรับขบวนรถที่จะไปสู่สถานีปลายตอน ส่วนอีกหน้าสำหรับขบวนรถที่จะเข้ามา ลูกบิดปกติจะอยู่ในตำแหน่งทางปกติ หากสถานีต้นตอนเคาะสัญญาณขอทางสะดวกมา สถานีปลายตอนหาก เห็นว่าสมควรให้ทางสะดวกก็จะเคาะตอบรับ แล้ว บิดลูกบิดไปในท่า "ทางสะดวกแล้ว" เมื่อขบวนรถผ่านเข้าสู่ ตอนแล้ว สถานีต้นตอนจะต้องแจ้งอีกครั้งให้สถานี ปลายตอนบิดลูกบิดไปยังตำแหน่ง "ทางไม่สะดวก" ระหว่าง นี้สัญญาณออกอันนอกชนิดหางปลาที่ลดลงแล้ว จะไม่สามารถยกขึ้นได้อีก ครั้นขบวนรถมาถึงสถานีปลายตอน แล้ว สถานีปลายตอนจะแจ้งต้นตอนแล้วบิดลูกบิดกลับคืนตำแหน่งทางปกติทั้งนี้หากมีขบวนรถล่องสวนไปใน อีกเส้นทางหน้าปัดที่เหลือนั้นจะใช้ในการขอทางสะดวกสำหรับขบวดังกล่าวได้กลุ่มผลิตภัณฑ์เกี่ยวแหล่งจ่าย ไฟฟ้าสำหรับระบบอาณัติสัญญาณ (Power Conversion Solution) เป็นต้นโดยรายละเอียดของผลิตภัณฑ์ใน แต่ละกลุ่มนั้นมีดังนี้ 2.8.1 กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับระบบอาณัติสัญญาณ (Railway Signaling Solution) นั้นมีดังนี้ 2.8.1.1 Automatic Train Stop type S (ATS-S) จัดเป็นอุปกรณ์ ATP (Automatic Train Protection) จะทำเป็นชุดอุปกรณ์ป้องกันการวิ่งเลยจุดจอดและป้องกันความเร็วเกินกำหนดของขบวนรถไฟ โดยอุปกรณ์หลักๆ จะประกอบด้วย ATS Receiver, Wayside Coil, และ On-board Antenna
45 ภาพที่ 2.30 ATP, ATS Receiver ATS-S ซึ่งจะมีหน้าที่หลัก 3 ข้อคือ Warning function, Speed check function และหยุด ขบวน รถไฟทันที (Immediate stop function) ซึ่งหลักการทำงานใน 3 สภาวะนั้นสามารถอธิบาย รายละเอียดได้ ดังนี้ - การทำงานในสภาวะ Warning function : อุปกรณ์ wayside coil 1 ชุด สำหรับการแจ้ง เตือนจะถูกติดตั้งที่จุด Approach of the starter signal และ long distance ระบบเบรก ฉุกเฉินจะถูกสั่งให้ทำงานเพื่อหยุดขบวนรถไฟขณะที่ขบวนรถไฟกำลังเข้าสู่จุดที่ติดตั้ง Wayside signal หรือโดยวิธีFouling Mark (FM) เมื่อปุ่มคนขับรถไฟไม่ได้กด confirmation ภายในระยะเวลา 5 วินาที หลังจากได้รับสัญญาณเตือน ภาพที่ 2.31 การทำงานของชุด Automatic Train Stop type S (ATS-S) ในสภาวะ Warning function - Speed check function : ดังในภาพที่ 2.33 (a) อุปกรณ์ wayside coils มี 2 ชุด ซึ่งจะ ตรวจจับความเร็วรถขบวนรถฟที่วิ่งผ่านโดยเทียบระยะเวลาและระยะทางระหว่าง 2 จุด ระบบเบรกฉุกเฉิน จะทำงานเมื่อความเร็วขบวนรถไฟเกินกำหนด
46 ภาพที่ 2.32 การทำงานของชุด Automatic Train Stop type S (ATS-S) ในสภาวะ a) Speed check function, b) Immediate stop function - Immediate stop function : ลักษณะการทำงานดังแสดงในภาพที่ 2.33 ขบวน รถไฟจะถูก เบรกฉุกเฉิน เมื่ออยู่ในจุดที่อันตราย (SPADS) 2.8.1.2 Automatic Train Operation (ATO) จัดเป็นอุปกรณ์ควบคุมการทำงานอัตโนมัติ ถูก ออกแบบมา เพื่อควบคุมให้รถไฟทำงานอัตโนมัติสำหรับทั้งขณะที่ใช้ ATO และใช้คนขับรถไฟ OMO ซึ่งจะ ควบคุมขบวนรถไฟตั้งแต่จุด Start จนถึงจุดจอด รวมไปถึงการเปิด-ปิดประตูรถไฟที่รวมไปถึงควบคุมการเปิดปิด Platform Screen Door ที่สถานีด้วยลักษณะของการควบคุมการเดินรถไฟระหว่างสถานี โดยหน้าที่หลัก จะมี 3 หน้าที่ด้วยกันคือ - Automatic Operation : ควบคุมความเร็วตามกำหนด, อัตราเร่งหรือการลดความเร็วของ ขบวน รถไฟ - Train Automatic Stop Control : จะควบคุมการเบรกที่เหมาะสมเพื่อหยุดรถไฟให้ตรงจุด จอด - Opening / Closing of Doors : ควบคุมการเปีดปิดประตูรถไฟ และ PSD รูปแบบในการวิ่งของขบวนรถไฟสำหรับ UTO ที่ความเร็วกำหนดของ ATO จะถูกตั้งไว้ต่ำกว่าค่า limit speed ของ ATP ซึ่งกำลังที่ใช้ในการขับเคลื่อนการควบคุมความเร็วให้คงที่ และการควบคุมการจอด อัตโนมัติ (TASC) นั้นจะถูกควบคุมภายใต้ความเร็วที่กำหนด (Target Speed) และสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์ ATO ในขบวนรถไฟ และที่ราง และสำหรับอุปกรณ์ย่อยอื่นที่จะต้องติดตั้งสำหรับ ATO 2.8.1.3 Audio Frequency Track Circuit (AFTC) : AFTC เป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นมาใหม่ เพื่อ ทดแทน Centralized Train Detectors โดยใช้ตัวประมวลผลทางคอมพิวเตอร์ (CPU) เข้ามาช่วยในการ ประมวลผล ดังแสดงในภาพที่ 2.33
47 ภาพที่ 2.33 ลักษณะของอุปกรณ์ต่างๆ ที่ในระบบ Audio Frequency Track Circuit (AFTC) 2.8.1.4 Audio Frequency Overlay (AFO) : AFO เป็นอุปกรณ์ที่สามารถบันทึกรางมา นานแล้ว โดยทำงานเป็นตัวตรวจจับวงจรตอน (Track Circuit) ที่รางรถไฟสำหรับ Level Crossing ลักษณะ ของวงจรการใช้งานและลักษณะการต่อใช้งานของตัวส่ง (Transmitter) และตัวรับ (Receiver) 2.8.1.5 Electric Point Machine (EPM) : บริษัท Kyosan Electric Manufacturing จำกัด ได้ ออกแบบและผลิต EPM มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1922 ซึ่งปัจจุบันได้ผลิต Electric Point Machine สำหรับ รถไฟฟ้า ทั้งรถไฟธรรมดา (Conventional lines) และสำหรับรถไฟความเร็วสูง (Shinkansen lines) ข้อมูล จำเพาะของ Electric Point Machine สำหรับ Conventional และ Shinkansen Lines 2.8.1.6 Level Crossing Gate: เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย และทางบริษัทฯ ได้ทำการออกแบบและผลิตจำหน่ายแล้วมากกว่า 2,000 ชุดต่อปี และมีหลายๆแบบ 2.8.2 กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับการบริการผู้โดยสารในสถานีรถไฟ (Passenger Service Solutions) ยกตัวอย่างเช่น Platform Screen Doors, Passenger Failing Detector, Gap Filler, Flash Light Strip along the Platform Edge,Harsh-Environment, Flight Information Display (FIDS) เป็นต้นซึ่ง รายละเอียดของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดแสดงดังต่อไปนี้ 2.8.2.1 Partial Height Platform Screen Doors: หรือ PHPSD เป็นชุดอุปกรณ์ป้องกัน ไม่ให้ ผู้โดยสารตกลงไปจาก Platform ในราง และบริษัทฯ ได้จำหน่ายมาแล้วประมาณ 7,000 ชุด ตั้งแต่เริ่ม ผลิต และติดตั้งครั้งแรกที่รถไฟสาย Meguro Line (ที่ Operate โดย Tokyu Corporation) ในช่วงซัมเมอร์ ของ ปี ค.ศ. 2000 ดังแสดงในภาพที่ 2.34 และลักษณะของการควบคุม PHPSD นั้นแสดงดังในภาพที่ 2.35 ตามลำดับ
48 ภาพที่ 2.34 ลักษณะของ Partial Height Platform Screen Doors (a) แบบทึบแสง, (6) แบบโปร่งแสง ภาพที่ 2.35 ลักษณะการควบคุมการทำงานของ Partial Height Platform Screen Doors
49 2.8.2.2 Passenger Failing Detector: อุปกรณ์นี้จะทำหน้าที่ตรวจจับว่ามีผู้โดยสารตกจาก Platform ลงไปที่รางในช่วงสถานี โดย Sensor จะติดตั้งไว้ด้านล่างของ Platform และ outputs ของ sensor จะส่งสัญญาณไปที่ระบบอาณัติสัญญาณ เพื่อแจ้งเหตุว่ามีผู้โดยสารตกลงไปที่ราง ซึ่งจะแจ้งไปที่ พนักงานขับรถฟที่อยู่บนขบวนรถ และพนักงานที่ประจำสถานีทราบ โดยเงื่อนไขในการทำงานของSensor มี ดังนี้ - สวิตช์ (Sensor) จะถูกกดด้วยระยะเวลาไม่น้อยกว่า 100 ms ด้วยแรงกด 5 - 20kg/50mm ภาพที่ 2.36 การติดตั้ง Passenger Falling Detectors (Mat Switches) ที่บริเวณด้านล่างของ Platform 2.8.2.3 Gap Filler: จะถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อติดตั้งเพื่อลดช่องว่างระหว่าง Platform และ ขบวนรถ เพื่อความปลอดภัยและให้มั่นใจว่าผู้โดยสารจะไม่ตกลงไประหว่างช่องว่างระหว่างรถไฟและ Platform ลักษณะทั่วไปนั้นแสดงดังในภาพที่ 2.37 ภาพที่ 2.37 ลักษณะของ Gap Filler
50 2.8.2.4 Flash Light Strip along the Platform Edge: เป็นหลอดให้แสงที่ถูกออกแบบให้ ฝังอยู่ ในพื้นบริเวณขอบของ Platform เพื่อให้ผู้โดยสารมองเห็นแนวเส้นกั้นไม่ให้ผู้โดยสารยืนเลยเข้าไป ลักษณะ การติดตั้งดังแสดงในภาพที่ 2.38 ภาพที่ 2.38 ลักษณะการติดตั้งของ Flash Light Strip ไปตามแนวยาวของ Platform Edge 2.8.2.5 Space Lights: เป็นอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ติดตั้งบริเวณด้านล่างของขอบ Platform เพื่อให้ แสงสว่างระหว่างขอบของ Platform และขบวนรถฟ ดังแสดงการติดตั้งในภาพที่ 2.39 ภาพที่ 2.39 ลักษณะการติดตั้งของ Space Lights ไปตามแนวยาวของ Platform Edge
51 2.8.2.6 Railway and Bus Passenger Information System: จะทำหน้าที่แสดงข้อมูลการ เดินรถไฟให้ผู้โดยสารรับทราบดังแสดงตัวอย่างในภาพที่ 2.40 ซึ่งทางบริษัท Kyosan Electric Manufacturing จำกัด ก็มีผลิตภัณฑ์นี้ด้วยเช่นกัน ภาพที่ 2.40 ลักษณะการติดตั้งของ Railway Passenger Information System 2.8.3 กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับการจัดการจราจร (Traffic Management Solutions) ผลิตภัณฑ์ ใน กลุ่มของการจัดการจราจรนี้บริษัทได้ผลิตขึ้นมามีตัวอย่างเช่น Traffic Signal Controller, Traffic Signal Control Front-End Processor, LED-Type Information Board / Traffic Signal Light, และ Vehicle Detector เป็นต้น 2.8.4 กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับระบบจ่ายไฟของระบบอาณัติสัญญาณ (Power Conversion Solutions): ผลิตภัณฑ์ของบริษัทในกลุ่มนี้จะประกอบด้วย Digital Controlled RF System, Digita Controlled DC Converter System, UPS for Railway Signals, และ Power Supplied for Communications Devices
52 2.8.4.1 IBARA Line: Centralized Electronic Interlocking System Equipment Monitoring System ดังแสดงในภาพที่ 2.41 ภาพที่ 2.41 IBARA Line: Centralized Electronic Interlocking System Equipment Monitoring Syste 2.8.4.2 Keio Line and Inokashira Line: Signaling System ของบริษัทฯ ที่ติดตั้งใน รถไฟสายนี้คือ ATP On-board system และ ATP wayside system ดังแสดงในภาพที่ 2.42 ภาพที่ 2.42 Keio Line and Inokashira Line: Signaling System ของบริษัทฯ ที่ติดตั้งในรถไฟสายนี้คือ ATP On-board system และ ATP wayside system 2.8.4.3 APM Signaling System: ระบบอาณัติสัญญาณของ APM ที่บริษัท Kyosan Electric Manufacturing ได้ทำการติดตั้งไปนั้นมีทั้ง On-board equipment เช่น ATO Antenna, ATP/TD Antenna, ATP/ATO Controller และอุปกรณ์ Wayside equipment เช่น Switch Machine, ATO station loop coil
53 2.8.4.4 Taiwan High Speed Railway (THSR) Signaling System: อุปกรณ์ของระบบ อาณัติ สัญญาณสำหรับรถไฟความเร็วสูงของใต้หวัน นั้นใช้ของบริษัท Kyosan Electric Manufacturing จำกัด 2.8.4.5 Tobu Kyuryo Line: Maglev Signaling System อุปกรณ์ระบบอาณัติสัญญาณ ของบริษัท Kyosan Electric Manufacturing จำกัด ที่ติดตั้งในรถไฟ Maglev สาย Tobu Kyuryo Line ยกตัวอย่าง เช่น Automatic Train Supervision System 2.8.4.6 Busan Subway Line 3: Signaling System อุปกรณ์ระบบอาณัติสัญญาณของ บริษัท Kyosan Electric Manufacturing จำกัด ที่ติดตั้งในระบบรถไฟใต้ดิน (Subway) ที่เมือง Busan ประเทศ เกาหลีใต้ การออกแบบตารางควบคุมระบบอาติสัญญาณรถไฟโดยคอมพิวเตอร์เพื่อนำมาใช้ควบคุมระบบอาณัติ สัญญาณการเดินขบวนรถในกิจการการรถไฟบนเส้นทางเดียว โดยสามารถสับหลีกและวิ่งสวนทางกันได้ที่ สถานี แม้ระบบดังกล่าวจะใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก แต่การนำไปใช้ต้องให้เหมาะสมกับแต่ละประเทศด้วย สำหรับประเทศไทยใช้ระบบอาณัติสัญญาณไฟสี ชนิด 2 ท่า และ 3 ท่า ผสมกัน ในขณะที่ต่างประเทศใช้เพียง ชนิดใดชนิดหนึ่งเท่านั้น โดยกำหนดตารางควบคุมและเงื่อนไขในการออกแบบเป็นมาตรฐานเดียวกันซึ่งมีการ บังกับสัมพันธ์กันระหว่างสัญญาณกับอุปกรณ์และตรวจสอบซึ่งกันและกันให้มีความปลอดภัย รวดเร็วและมี ประสิทธิภาพในการเดินขบวนรถมากขึ้น ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟเป็นระบบที่ใช้ในการกำหนดทิศทางและ ช่วงเวลาในการเดินขบวนรถไฟ เดิมการควบคุมระบบอาณัติสัญญาณรถไฟใช้การบังคับสัมพันธ์ด้วยรีเลย์ (All relay interlocking: ARI) ซึ่งมีข้อเสีย คือ อายุการใช้งานของตัวรีเลย์สั้น ใช้เนื้อที่ในการติดตั้งมากเนื่องจากตัว อุปกรณ์มีขนาดใหญ่ สิ้นเปลืองกระแสไฟฟ้า เสียค่าใช้ง่ายในการซ่อมบำรุงรักษาสูง หากใช้งานเป็นระยะ เวลานาน ระบบนี้จะสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายมาก ประกอบกับ การทำงานของระบบมีการตอบสนองที่ล่าช้า จึงได้ พัฒนาระบบที่ใช้ควบคุมอาณัติสัญญาณรถไฟ เพื่อลดปัญหาดังกล่าวและให้สอดคล้องกับเทคโนโลยีปัจจุบัน โดยการออกแบบตารางควบคุม ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟด้วยระบบการบังคับสัมพันธ์ด้วยคอมพิวเตอร์ (Computer - based interlocking system: CBI) มาใช้แทนระบบเก่า โดยระบบ CBI จะให้ความรวดเร็ว และมีความปลอดภัยมากขึ้นกว่าเดิม สามารถเพิ่มการเข้าออกย่านสถานีของขบวนรถไฟได้ในปริมาณมากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถตรวจเช็คและวิเคราะห์อาการเสียของอุปกรณ์แสดงผลได้ง่าย โดยสถานะ การทำงานต่าง ๆ ของระบบจะถูกแสดงทางจอมอนิเตอร์ของคอมพิวเตอร์และทางเครื่องพิมพ์ ซึ่งผลที่ได้จะเป็นประโยชน์ต่อ การเดินรถไฟแห่งประเทศไทย ในอนาคต เพราะสะดวกและเป็นประโยชน์ต่อการนำไปวิเคราะห์ ทั้งในปัจจุบัน และอนาคตด้วย วิธีดำเนินการวิจัย การออกแบบระบบอาณัติสัญญาณรถไฟ (Railway signalling system design)
54 ภาพที่ 2.43 สัญลักษณ์อาณัติสัญญาณ (Signalling symbol) ความจุของทาง (Track capacity) หมายถึง จำนวนขบวนรถไฟสูงสุดที่สามารถวิ่งได้ บนเส้นทางหรือ รางรถไฟต่อวัน ซึ่งจะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ สำหรับการออกแบบระบบอาณัติสัญญาณรถไฟจะพิจารณาส่วน ของอัตราความเร็วสูงสุดของรถไฟที่สามารถวิ่งได้ตามมาตรฐาน การขนส่งทางรถไฟที่ 120 กม./ชม. ความ กว้างระหว่างรางรถไฟ 1 ม. ซึ่งค่านี้เป็นค่าปลอดภัยมากที่สุดสำหรับสภาพเส้นทางการเดินขบวนรถไฟ ตามปกติ และเมื่อขบวนรถวิ่งผ่านระบบอาณัติสัญญาณชนิดต่าง ๆ เช่น ระบบอาณัติสัญญาณไฟสีชนิด 2 ท่า ประกอบด้วยสีเขียว และสีแดงหรือสีเขียวและสีเหลือง ส่วนระบบอาณัติสัญญาณไฟสีชนิด 3 ท่า ประกอบด้วย สีเขียว สีเหลืองและสีแดง ค่าอัตราความเร็วที่ได้จะมีการเปลี่ยนแปลงตามชนิดของท่าสัญญาณ ภาพที่ 2.44 ระยะเบรกและหยุดขบวนรถไฟ
55 2.9 ระบบอาณัติสัญญาณ (Signalling system) การเดินทางด้วยรถไฟนั้นปรากฎให้เห็นภาพชัดที่สุดคือช่วงต้นของศตวรรษที่ 19 ในอังกฤษ หรือ สหราชอาณาจักร และเมื่อความต้องการใช้บริการมากขึ้นก็จำเป็นจะต้องมีระบบจัดการการขนส่งที่มี ประสิทธิภาพและปลอดภัยมากยิ่งขึ้น รถไฟนั้นจึงไม่เหมือนกับรถยนต์ที่สามารถหยุดได้อย่างทันที เพราะรถไฟ มีมวลมากกว่ารถยนต์มาก ส่งผลให้การหยุดรถหนึ่งครั้งอาจใช้ระยะทางมากกว่าร้อยเมตร และนี่คือเหตุผลที่ ความปลอดภัยมีผลอย่างมากต่อรถไฟ ลองจินตนาการดูว่าถ้าเราอยากให้รถไฟสามารถทำขบวนในทางเดียวกันได้ถี่ ๆ คือมีรถไฟจำนวนมาก ในทางเดียวกัน ณ เวลาเดียวกัน จะมีประโยชน์มากแค่ไหน และจะขนสินค้าและผู้คนได้เพิ่มอีกมากมาย มหาศาลเพียงใด แต่อย่างที่กล่าวไปข้างต้น รถไฟไม่ได้หยุดง่าย ๆ เช่นนั้น เพราะด้วยมวลที่มหาศาลส่งผลให้มี แรงเฉื่อยมาก รถไฟจึงต้องมีระยะหยุดที่ยาวมาก ๆ และหากเกิดอุบัติเหตุแม้เพียงหนึ่งครั้งคงสร้างความ เสียหายไม่น้อยเลยทีเดียว หลายคนจึงเริ่มถามว่าแล้วเราจะแก้ปัญหาอย่างไร? ที่จะเพิ่มทั้งความปลอดภัย ความถี่ และความเร็ว ก่อนอื่นต้องลองจินตนาการกันอีกรอบว่าในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 ยุคที่ระบบอาณัติ สัญญาณของรถไฟถือกำเนิดขึ้นนั้นโลกเรายังไม่มีโทรศัพท์ หรือแม้กระทั่งโทรเลขเลยด้วยซ้ำ (โทรเลขเพิ่ง ประดิษฐ์ใช้งานได้ในช่วง 1850s หรือกลางศตวรรษที่ 19) การติดต่อสื่อสารทางไกลไม่ใช่เรื่องง่ายเลย การส่ง สารที่เร็วที่สุดก็คงไม่พ้นการขนส่งด้วยรถไฟ แต่นั่นหมายความว่าสถานีและรถไฟไม่สามารถสื่อสารกันได้อย่าง ง่ายดายและทันการณ์นัก และนั่นหมายความว่าต้องมีระบบอะไรสักอย่างขึ้นมาสื่อสารกัน คนในยุคนั้นก็เริ่ม มองหาวิธีการสื่อสารให้กับรถไฟ ซึ่งหลาย ๆ คนก็มองไปที่เรือ เพราะไม่ว่าเรือรบ เรือสินค้า เรือโดยสารในอดีต ล้วนแต่มี สัญญาณธงและสัญญาณมือที่เป็นมาตรฐานอยู่ระดับหนึ่ง สัญญาณเหล่านี้ช่วยให้เรือหลาย ๆ ลำที่ แล่นอยู่ในแม่น้ำ มหาสมุทร สามารถสื่อสารกันได้อย่างมีประสิทธิภาพและไม่เกิดอุบัติเหตุ สัญญาณเหล่านี้ นับเป็น visual signal communication ซึ่งเป็นการสื่อสารด้วยภาพและสัญลักษณ์ ภาพที่ 2.45 สัญญาณธงของเรือที่ใช้กันเป็นสากล
56 ก่อนที่จะทำความรู้จักอาณัติสัญญาณรถไฟสิ่งแรกที่เราควรจะทำความเข้าใจกันก่อนคือองค์ประกอบ และประวัติความเป็นมาของระบบอาณัติสัญญาณรถไฟตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน รวมถึงเทคโนโลยีของแต่ละยุค สมัยที่ส่งผลต่อความเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ด้วย เรื่องพื้นฐานที่จะต้องเริ่มศึกษาระบบอาณัติสัญญาณของรถไฟ ก่อนเลยนั้นคือระบบเหล่านี้มีหน้าที่ควบคุมความเร็ว ทิศทาง การเคลื่อนที่ หรือแม้แต่สถานะบนรถไฟ โดยผ่าน วิธีสื่อสารแบบต่าง ๆ กับรถไฟจากรูปแบบของการควบคุมเส้นทางและวิธีการสื่อสารนั้น ระบบอาณัติสัญญาณ รถไฟแบ่งออกได้เป็น 4 รูปแบบใหญ่ ๆ ซึ่งแต่ละรูปแบบเหมาะสำหรับความหนาแน่นและประสิทธิภาพในการ ขนส่งที่ไม่เหมือนกัน รวมทั้งรูปแบบของระบบอาณัติสัญญาณของรถไฟเหล่านี้ยังเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญถึง ประวัติศาสตร์เทคโนโลยีระบบอาณัติสัญญาณของรถไฟ แต่ทั้งหมดทั้งมวลนี้เป้าหมายสูงสุดของระบบคือ ประสิทธิภาพ และความปลอดภัย รูปแบบของระบบอาณัติสัญญาณรถไฟแบ่งได้เป็น 4 รูปแบบใหญ่ ๆ คือ - วัตถุทางกายภาพ (physical objects) - ระบบอนาล็อกและระบบตอน (analog and block signalling system) - ระบบควบคุมรถไฟอัตโนมัติ (automatic signalling) - ระบบควบคุมรถไฟตามเวลาจริง (realtime signalling) หลักการของระบบที่กล่าวมาข้างต้น แม้จะมีความทันสมัยและเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน แต่ทั้งหมด ตั้งอยู่บนหลักการง่าย ๆ เดียวกันคือ “หากรถไฟไม่สามารถอยู่ ณ สถานที่เดียวกัน ในเวลาเดียวกันได้ การชน กันก็ไม่อาจเกิดขึ้นได้” ซึ่งหลักการเหล่านี้ได้ปกป้องชีวิตและส่งผลต่อการพัฒนารูปแบบการควบคุมการ เคลื่อนที่ของรถไฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบอาณัติสัญญาณของรถไฟตลอดระยะเวลามากกว่าสองศตวรรษที่ ผ่านมา วัตถุทางกายภาพ (Physical Objects) หากใช้คำว่าวัตถุทางกายภาพ คำนี้คงเข้าใจได้ยากอยู่ไม่น้อย แต่หลาย ๆ คนอาจจะรู้จักรูปแบบอาณัติ สัญญาณของรถไฟรูปแบบนี้อยู่แล้ว รูปแบบนี้คนไทยรู้จักกันในชื่อ ตราทางสะดวก มาถึงจุดนี้หลาย ๆ คน อาจจะร้อง ‘อ๋อ’ ขึ้นมาในใจแล้ว
57 ภาพที่ 2.46 สัญญาณธงของเรือที่ใช้กันเป็นสากล ถ้าจะรู้จักรูปแบบอาณัติสัญญาณแบบตราทางสะดวกนั้นเราต้องย้อนกลับไปถึงกลางศตวรรษที่ 19 ในสหราชอาณาจักร ประเทศแม่ต้นแบบแห่งรถไฟของโลก ในอดีตรถไฟทางเดี่ยวจำนวนมากในสหราช อาณาจักรใช้โทรเลขและคำสั่งของนายสถานี (station master) เป็นหลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถไฟสาย สำคัญ ๆ ที่มีรถหนาแน่นเพื่อให้ปริมาณรถเท่าทันต่อความต้องการ อย่างไรก็ตามแม้จะมีโทรเลขและนายสถานี คอยกำกับดูแลรถไฟเข้าออกระหว่างสถานีแล้ว แต่รถไฟชนกันในลักษณะหัวชนหัว (head-on collisions) ก็ ได้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากความผิดพลาดในการสื่อสารและความเข้าใจคลาดเคลื่อนของพลขับ เหตุการณ์ที่น่าเศร้าสลดใจที่สุดเหตุการณ์หนึ่งที่เกิดจากความไร้ประสิทธิภาพของระบบสื่อสารระหว่างรถไฟ และสถานีนั้นคือ เหตุการณ์ Thrope rail accident ในปี 1874 ซึ่งส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตทันที 25 รายและ บาดเจ็บมากกว่า 75 ภายหลังเหตุการณ์ดังกล่างระบบตราทางสะดวกได้ถูกนำไปใช้ยังสถานีทางเดียวอย่าง แพร่หลายในสหราชอาณาจักรหลักการทำงานและวิธีใช้งานของตราทางสะดวกเหล่านี้ไม่ได้มีความซับซ้อน มากมาย แต่เป็นระบบที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนองวิธีคิดที่ว่า “หากรถไฟไม่สามารถอยู่ ณ สถานที่เดียวกัน ใน เวลาเดียวกันได้ การชนกันก็ไม่อาจเกิดขึ้นได้” และที่สำคัญคือระบบการใช้ตราทางสะดวกนี้เป็นใช้ตราทาง สะดวกเป็นเครื่องประกันความปลอดภัยว่าทางระหว่างสถานีหรือหอสัญญาณเหล่านี้นั้นว่างจริง ๆ ทั้งนี้ทั้งนั้น ระบบตราทางสะดวกนี้ก็ออกแบบมาเพื่อรับรองความปลอดภัยของรถไฟในส่วนระหว่างสถานีหรือหอสัญญาณ นั่นเอง
58 แม้แต่ระบบตราทางสะดวกเองก็มีวิวัฒนาการที่ยาวนานเช่นกัน เราสามารถแบ่งรูปแบบของระบบตรา ทางสะดวกออกเป็น 3 แบบด้วยกันคือ ระบบตราทางสะดวกอย่างเดียว (token only) ระบบตราทางสะดวก และตั๋ว (staff and ticket) และระบบตราทางสะดวกไฟฟ้า (electric token) ภาพที่ 2.47 ระบบตราทางสะดวกอย่างเดียว ยุคแรกซึ่งไม่มีเครื่องรับ-จ่ายตราทางสะดวก หรือระบบตั๋ว จึงทำ ให้ระบบตราทางสะดวกแบบนี้ไม่ไม่เหมาะสมกับสายที่มีรถไฟหนาแน่น จากภาพจะเห็นได้ว่าระบบตราทางสะดวกได้สร้างความปลอดภัยให้กับรถไฟทั้งสองขบวนเป็นอย่าง มาก เพราะทางระหว่างสองสถานี (เรียกว่าตอน หรือ section) คือ สถานี A และ สถานี B สามารถมีรถไฟ (สี เหลือง) ได้เพียงขบวนเดียว ณ เวลา หนึ่ง ๆ เท่านั้น เนื่องจากสถานี A ไม่มีตราทางสะดวกให้รถไฟขบวนที่สอง สามารถออกจากสถานีได้ อย่างไรก็ตามแม้ว่าจะมีความปลอดภัยที่เพิ่มมากขึ้นแต่ระบบตราทางสะดวกรูปแบบ นี้ก็ทำให้เกิดปัญหาความล่าช้าในการส่งรถเข้าไปในตอน ดังจะเห็นได้จากสถานี A ซึ่งไม่มีตราทางสะดวก (สี แดง) ให้รถไฟขบวนที่สอง จนกว่ารถไฟขบวนแรกจะกลับจากสถานี C มายังสถานี B และนำตราทางสะดวก กลับมาคืน หรือในหลาย ๆ กรณีเมื่อรถไฟขบวนที่สองมาถึงสถานี A สถานีจะส่งม้าไปรับตราทางสะดวกจาก สถานี B กลับมาเพื่อให้รถไฟขบวนที่สองได้ใช้ตราทางสะดวกเพื่อจะได้รับอนุญาตให้เข้าไปทางระหว่างสอง สถานีดังกล่าวได้ ทั้งที่ในความเป็นจริงทางระหว่างสถานี A และสถานี B นั่นว่างและปลอดภัยจนสามารถนำรถ เข้าไปได้แล้ว แต่ด้วยระบบที่ไม่ยืดหยุ่นจึงทำให้รถไฟขบวนที่สองต้องเสียเวลาเป็นอันมาก ด้วยความล่าช้าและเสียเวลาของระบบตราทางสะดวกอย่างเดียวนี้ นำมาซึ่งความรำคาญใจของบริษัท ผู้ให้บริการรถไฟทั้งหลายในสหราชอาณาจักเป็นอย่างมาก ถึงมีคำอธิบายจากประธานบริษัท London and South Western Railway (L&SWR) ซึ่งเดินรถไฟในภูมิภาคตะวันตกเฉียงใต้ของสหราชอาณาจักร ถึงสาเหตุ ของความล่าช้าของรถไฟในสาย Exeter and Plymouth (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อสาย South Devon Main Line) ในยุคนั้นว่า สาเหตุของความล่าช้าของรถไฟคือ การที่รถไฟต้องหยุดทุกสถานีตามกฎระเบียบของระบบ ตราทางสะดวกที่ใช้อยู่ และนั่นทำให้รถไฟล่าช้าเป็นอย่างมาก เพราะถ้าตราทางสะดวกไม่อยู่ที่นั่น รถไฟต้อง หยุดรอให้สถานีส่งม้าไปยังสถานีอีกฝั่งเพื่อนำตราทางสะดวกกลับมาใช้
59 ระบบตราทางสะดวกและตั๋ว (staff and ticket) ระบบใช้ตราทางสะดวกอย่างเดียวดังที่กล่าวไปข้างต้นนั้นนำมาซึ่งความล่าช้าและสูญเสียประสิทธิภาพ ในการเดินรถไฟ จึงทำให้ระบบดังกล่าวไม่เหมาะสมในการใช้กับสถานีหรือเส้นทางเดินรถไฟที่มีความหนาแน่น สูงอย่างในสาย South Devon Main Line ที่ได้กล่าวไปในย่อหน้าที่แล้ว จึงทำให้มีการตกลงกันในหลาย ๆ บริษัทเดินรถไฟในสหราชอาณาจักรว่าจะทำระบบเพิ่มขึ้นมาสำหรับรถไฟที่มีทิศทางในการเดินรถเหมือนกัน เพื่อแก้ปัญหารถไฟเสียเวลารอตราทางสะดวก ภาพที่ 2.48 ระบบตราทางสะดวกและตั๋ว ระบบตราทางสะดวกนั้นขึ้นชื่อเรื่องความปลอดภัยอยู่แล้วแต่เพื่อปรับปรุงให้ระบบดังกล่าวมี ประสิทธิภาพมากขึ้นในกฎระเบียบการเดินรถไฟนั้นสหราชอาณาจักรได้กำหนดเพิ่มเติมว่า สำหรับกรณีที่มี รถไฟหนึ่งขบวนตามหลังรถไฟอีกขบวนหนึ่งมาในทิศทางเดียวกัน พลขับของรถไฟขบวนแรก (ขบวนที่อยู่หน้า) จะผ่านไปยังสถานีต่อไปได้ก็ต่อเมื่อสถานีรถไฟหรือหอสัญญาณนั้นได้แสดงตราทางสะดวกให้พลขับแล้ว (ภายหลังจากระบบตราทางสะดวกและตั๋วนี้ถูกประกาศใช้นั้น ในกฎระเบียบการเดินรถยังอธิบายเจาะจง เฉพาะลงไปอีกว่า พลขับจำเป็นจะต้องใช้มือแตะไปยังตราทางสะดวก แม้จะมีระบุไว้เช่นนั้นแต่ในทางปฏิบัติ แล้วแทบจะไม่มีใครปฏิบัติตาม) พลขับจะได้รับคำอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากนายสถานีหรือผู้มีอำนาจใน ส่วนรับผิดชอบนั้น ๆ คำอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรนี้เรียกว่าตั๋ว (ticket) รถไฟขบวนแรกนี้เมื่อได้รับตั๋วแล้วก็ สามารถออกเดินทางได้ทันทีโดยที่ไม่จำเป็นต้องมีตราทางสะดวก รถไฟขบวนที่สองที่ตามหลังมาจะจอดรอ จนกว่าจะถึงเวลาที่กำหนดไว้ ซึ่งเป็นเวลาที่ถูกคำนวณเอาไว้ว่ารถไฟขบวนแรกพ้นจากระยะอันตรายหรือออก จากส่วนระหว่างสถานีไปแล้ว อย่างไรก็ตามแม้ว่าระบบดังกล่าวจะนำความรวดเร็วเพิ่มเข้ามาให้กับรถไฟในสหราชอาณาจักรเวลานั้น แต่ความปลอดภัยในแบบที่ระบบตราทางสะดวกอย่างเดียวได้เคยให้ไว้ก็ถูกลดทอนลงไปเช่นกัน และประจักษ์ พยานสำคัญต่อความปลอดภัยของระบบนี้ก็ได้มาปรากฎให้เห็นในตอนสายของวันอาทิตย์ที่ 12 มิถุนายน 1889 รถไฟขบวนจัดเฉพาะเพื่อส่งเด็กนักเรียนไปทัศนศึกษาที่ Warrenpoint, ไอร์แลนด์ ซึ่งเป็นรถไฟที่ได้รับ อนุญาตให้เข้าส่วนระหว่างสถานี Armagh และ สถานี Hamiltons Bawn ตามระเบียบของระบบตราทาง สะดวกและตั๋ว ระหว่างไต่เขาบริเวณทางระหว่างสถานีดังกล่าว หัวรถจักรไม่สามารถเร่งความเร็วไต่เขาได้ พล
60 ขับจึงตัดสินใจห้ามล้อตู้รถไฟส่วนท้ายทั้งหมดเอาไว้ แล้วตัดขบวนให้สั้นลงจากนั้นจึงไต่เขาขึ้นไป แต่ห้ามล้อ ของรถไฟที่ถูกตัดขบวนออกจากส่วนหัวรถจักรนั้นรับน้ำหนักของขบวนรถส่วนท้ายไม่ไหว จึงไถลตามเขาย้อน ลงไป ในขณะเดียวกันก็มีรถไฟที่ตามหลังมาเพราะสถานีก่อนหน้าได้คาดการณ์ไว้ว่ารถไปขบวนแรกที่ส่งเข้ามา ในทางส่วนนี้ได้พ้นระยะอันตรายไปแล้ว จากโศกนาฎกรรมครั้งนี้ทำให้มีผู้เสียชีวิตทันที 80 ราย ในจำนวนนี้ หนึ่งในสามเป็นเด็ก และเหตุการณ์ในครั้งนั้นได้ชื่อว่าเป็นอุบัติเหตุทางรางที่ใหญ่ที่สุดในศตวรรษที่ 19 และ จนถึงทุกวันนี้เหตุการณ์นี้นับได้ว่าเป็นอุบัติเหตุทางรางที่รุนแรงที่สุดเป็นอันดับ 4 ในประวัติศาสตร์สหราช อาณาจักร ภาพที่ 2.49 ภาพเหตุการณ์รถไฟชนกันระหว่างสถานี Armagh และสถานี Hamiltons Bawn ในปี 1889 รู้จักกันในชื่อเหตุการณ์ Armagh rail disaster จากเหตุการณ์ดังกล่าวแสดงให้เห็นว่ารถไฟที่ใช้ระบบตราทางสะดวกและตั๋วนั้นมีความปลอดภัยต่ำ กว่าระบบตราทางสะดวกอย่างเดียวมาก และทำให้สหราชอาณาจักรต้องมาทบทวนระบบอาณัติสัญญาณ สำหรับรถไฟทางเดียวใหม่ทั้งหมด จึงทำให้เกิดระบบที่ใช้ควบคู่กับระบบตราทางสะดวกทั่วไปที่มีทั้ง ประสิทธิภาพและความปลอดภัยกว่าเรียกว่า ระบบสัญญาณแบบทางตอน ขึ้นมาเป็นมาตรฐานและข้อบังคับ ใหม่ ระบบตราทางสะดวกไฟฟ้า (electric token) แม้ว่าระบบตราทางสะดวกและตั๋วจะเพิ่มความเร็วในการเดินรถขึ้นอย่างมาก แต่ความเร็วที่เกิดขึ้นนี้ ไม่ได้เพียงพอต่อความต้องการของคนในยุคนั้น ความต้องการของรถไฟเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังสังเกตได้จากโศก
61 นาฎกรรมที่ในย่อหน้าที่แล้วซึ่งมารายงานว่ารถไฟแต่ละขบวนในเหตุการณ์ดังกล่าวมีผู้โดยสารอย่างน้อย 400 ราย ซึ่งนี่แสดงให้เห็นถึงความต้องการใช้รถไฟของคนทั่วไปมีอยู่สูงมาก ความปลอดภัยก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งจน นำมาสู่มาตรฐานใหม่ในการเดินรถไฟ เช่นมีการนำระบบทางตอนเข้ามาใช้ แต่ถึงกระนั้นความรวดเร็วก็ไม่ จำเป็นต้องแลกด้วยการสูญเสียความปลอดภัยเสมอไป ระบบตราทางสะดวกไฟฟ้าได้เข้ามาเป็นส่วนเติมเต็มที่ ทำให้ระบบตราทางสะดวกยืนยงคงกระพันมาจนถึงทุกวันนี้ ภาพที่ 2.50 ระบบตราทางสะดวกไฟฟ้า กรณีมีตราทางสะดวกมากกว่า 1 คู่ รูปแบบการเดินรถในทิศทาง เดียวกัน ภาพที่ 2.51 ระบบตราทางสะดวกไฟฟ้า กรณีมีตราทางสะดวกมากกว่า 1 คู่ รูปแบบการเดินรถในทิศทางสวน กัน ระบบตราทางสะดวกและตั๋วเป็นระบบที่ไม่มีความยืดหยุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่รถไฟได้ ถือตราทางสะดวกไปแล้วถูกยกเลิก หรือว่ามาถึงช้า ในรูปแบบของระบบตราทางสะดวกไฟฟ้า รถไฟทางเดียว แต่ละสายจะได้รับตราทางสะดวกอย่างน้อยหนึ่งคู่ โดยสถานีหรือหอสัญญาณต้นทางและปลายทางจะได้รับ ตราทางสะดวกอย่างละหนึ่งอัน (ในกรณีมีคู่เดียว) หรือหลายอัน (ในกรณีมีมากกว่า 1 คู่) ตราทางสะดวกทุก อันหน้าตาเหมือนกันทุกประการ แต่ละอันจะถูกเก็บไว้ในเครื่องซึ่งเก็บตราทางสะดวกทั้งสองอัน (ต้นทาง และ ปลายทาง อย่างละหนึ่งอัน) ต่างเชื่อมถึงซึ่งกันและกันด้วยสายโทรเลข เมื่อตราทางสะดวกอันหนึ่งอันใดถูกดึง ออกจากเครื่องเก็บแล้วนั้น อีกเครื่องหนึ่งจะไม่สามารถถอดตราทางสะดวกออกไปได้ นั่นหมายความว่าสถานี ต้นทางและปลายทางจะไม่สามารถส่งรถเข้าไปในทางระหว่างสองสถานีที่เพิ่งส่งรถเข้าไปได้ จนกว่าอีกฝั่ง
62 ปลายทางจะได้รับตราทางสะดวกของขบวนที่เพิ่งออกไปแล้วนั้น และนี่หมายถึง ณ เวลา ๆ หนึ่งจะมีคนขับ เพียงคนเดียวเท่านั้นที่ได้รับตราทางสะดวกระหว่างสองสถานีนี้ ภาพที่ 2.52 เครื่องตราทางสะดวกผลิตโดย Webb and Thompson ภาพที่ 2.53 Neale’s token instrument ผลิตโดย Westinghouse Brake & Signal Co. หลายคนเมื่อมาถึงตรงนี้อาจจะยังงงอยู่ว่า ที่กล่าวมาข้างต้นจริง ๆ แล้วหมายความว่าอย่างไร เอาเข้า จริงแล้วทั้งหมดสามารถอธิบายได้ง่าย ๆ อยู่ว่าเครื่องตราทางสะดวกจะอนุญาตให้รถเข้าไป หรือแสดงผลว่า ทางสะดวกก็ต่อเมื่อผลรวมของตราทางสะดวกที่บรรจุอยู่ในเครื่องตราทางสะดวกทั้งสองฝั่ง มีเป็นจำนวนเป็น จำนวนทั้งหมดของตราทางสะดวกที่มีอยู่ตอนแรก หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งได้ว่า ไม่มีตราทางสะดวกของเครื่องทั้ง สองอยู่นอกเครื่องตราทางสะดวก นั่นเองไม่ว่าโลกจะเปลี่ยนแปลงไปแค่ไหน ระบบตราทางสะดวกก็ยังเป็น
63 ระบบหนึ่งที่ได้รับความนิยมสำหรับรถไฟทางเดี่ยวทั้งโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอินเดีย หรือแม้แต่ในประเทศ ไทย และไม่ว่าเทคโนโลยีจะเปลี่ยนไปเช่นใด ผู้พัฒนาไม่รู้กี่รุ่นต่อกี่รุ่นก็ยังคงยึดถือแนวคิดที่ว่า “หากรถไฟไม่ สามารถอยู่ ณ สถานที่เดียวกัน ในเวลาเดียวกันได้ การชนกันก็ไม่อาจเกิดขึ้นได้” และความปลอดภัยเหล่านี้ก็ เป็นหลักประกันของการเดินรถไฟทางรางตลอดหลายสิบทศวรรษที่ผ่านมา เป็นระบบกลไก สัญญาณไฟ หรือระบบคอมพิวเตอร์ ในการเดินขบวนรถไฟเพื่อแจ้งให้พนักงานขับ รถไฟทราบสภาพเส้นทางข้างหน้า และตัดสินใจที่จะหยุดรถ ชะลอความเร็ว หรือบังคับทิศทาง ให้การเดินรถ ดำเนินไปได้อย่างปลอดภัย รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในการเดินรถสวนกันบนเส้นทางเดียว หรือ การสับหลีกเพื่อให้รถไฟวิ่งสวนกันบริเวณสถานีรถไฟ หรือควบคุมรถไฟให้การเดินขบวนเป็นไปตามที่กำหนดไว้ กรณีที่ใช้ระบบอาณัติสัญญาณแบบคอมพิวเตอร์ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟจะควบคุมและกำหนดทิศทางการ เคลื่อนที่ และระยะเวลาในการเดินรถ ของขบวนรถที่อยู่บนทางร่วมเดียวกัน รวมทั้งการสับหลีกบริเวณสถานี รถไฟ โดยการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบ จะออกแบบให้ทำงานสัมพันธ์กัน เพื่อให้พนักงานขับรถไฟ สามารถตัดสินใจเดินรถได้อย่างมั่นใจ และไม่ให้เกิดความสับสนระบบอาณัติสัญญาณรถไฟในประเทศไทย ของ การรถไฟแห่งประเทศไทย ออกแบบโดยคำนึงถึงความปลอดภัย สภาพภูมิประเทศ (ความลาดชัน, ทางโค้ง, สภาพราง) ความหนาแน่นของชุมชน และงบประมาณ ระบบอาณัติสัญญาณ (Signalling system) เป็นระบบที่ใช้ควบคุมการเดินขบวนรถไฟ ซึ่งวิธีการ ควบคุมอาศัยสัญญาณไฟสีชนิดต่าง ๆ ร่วมกับอุปกรณ์อื่น ๆ เชื่อมต่อด้วยสายเคเบิล (Cable) ที่วางใต้ดินขนาน กับเส้นทางรถไฟเป็นอุปกรณ์รับและส่งสัญญาณ ในการออกแบบต้องคำนึงถึงความปลอดภัยและต้องเป็นไป ตามเงื่อนไขของการรถไฟแห่งประเทศไทยที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน โดยรูปแบบของระบบอาณัติสัญญาณที่ได้จะ ขึ้นอยู่ กับสภาพภูมิประเทศ เช่น พื้นที่ลาดชัน ทางโค้ง เขตชุมชนและงบประมาณที่ใช้ จากการออกแบบได้ รูปแบบ ของระบบอาณัติสัญญาณย่านสถานีทำหน้าที่ควบคุมและกำหนด ทิศทางการเคลื่อนไหวของขบวนรถ ที่วิ่งบนทางร่วมเดียวกัน รวมทั้งการสับหลีกภายในย่านสถานี ซึ่งการทำงานของอุปกรณ์ในระบบจะต้องมี ความสัมพันธ์กันเพื่อมิให้เกิดความสับสนในการเข้า หรือออกย่านสถานีของขบวนรถไฟ ระบบการ บังคับ สัมพันธ์ด้วยคอมพิวเตอร์ (Computer - based interlocking system: CB) จากข้อเสียของระบบ ARI ระบบ CBI จึงถูกสร้างขึ้นมาทดแทน ซึ่งมีขีดความสามารถใน การทำงานที่หลากหลายและมีประสิทธิภาพมาก ขึ้น โดยระบบ CBI จะนำโปรแกรมทางคอมพิวเตอร์ มาออกแบบการเขียนตารางควบคุมตามเงื่อนไขของการ เดินขบวนรถที่ได้จากการวางอุปกรณ์ ในอาณัติสัญญาณ
64 ภาพที่ 2.54 เงื่อนไขของการเดินขบวนรถที่ได้จากการวางอุปกรณ์ ในอาณัติสัญญาณ โครงสร้างของระบบ CBI โครงสร้างของระบบ CBI สามารถจำแนกออกได้เป็น 3 ส่วน คือ อุปกรณ์อาณัติสัญญาณ เป็นอุปกรณ์ ที่ติดตั้งอยู่บนเส้นทางรถไฟ มีหน้าที่กำหนดทิศทางในการเดินขบวนรถ โดยรับคำสั่งทั้งหมดจากอุปกรณ์ชนิด ต่าง ๆ มาตรวจสอบสถานะการแสดงท่าสัญญาณแล้วส่งผลที่ได้รับไปยังส่วนการบังคับสัมพันธ์ด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะทำหน้าที่คำนวณและประมวลผลการแสดงสถานะการบังคับสัมพันธ์ของระบบอาณัติสัญญาณระหว่าง ระบบสัญญาณกับระบบสัญญาณ และระบบสัญญาณกับระบบประแจกลโดยมีระบบวงจรไฟตอนเป็นอุปกรณ์ ตรวจสอบสภาพเส้นทาง และสิ่งกีดขวาง ซึ่งจะมีการควบคุมและการแสดงผลด้วยคอมพิวเตอร์ เป็นส่วน แสดงผลการทำงานของระบบอาณัติสัญญาณทั้งหมดทางจอมอนิเตอร์ของคอมพิวเตอร์ นอกจากนี้ยังสามารถ สั่งการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้ทำงานตามตารางควบคุมการเดินขบวนรถ ได้อีกด้วย ภาพที่ 2.55 ไดอะแกรมโครงสร้างการทำงานของระบบ CBI
65 จากภาพเริ่มต้นการทำงาน (Start) อุปกรณ์ในระบบจะถูกตั้งสถานะ (Setting initialisation) และมี การตรวจสอบสถานะของอินพุต (Input indication) ต่าง ๆ ของอุปกรณ์ อาณัติสัญญาณทั้งหมดว่ามีการ ผิดพลาดหรือไม่ หากไม่ผิดพลาดข้อมูลจะถูกส่งไปยังหน่วยคำนวณ และประมวลผล (Computer - based interlocking) โดยข้อมูลจะต้องถูกส่งไปยังส่วนแสดงผลของระบบ (Computer control pane) เป็นภาพรวม บนจอมอนิเตอร์ของคอมพิวเตอร์ และสามารถควบคุมการทำงานของระบบทั้งหมดได้ด้วย สำหรับกรณีข้อมูล ผิดพลาด ข้อมูลอินพุตจะถูกส่งไปแสดงในจุดบกพร่อง (Error point) ออกทางเครื่องพิมพ์ (printer) เพื่อให้ ทราบจุดบกพร่องของอุปกรณ์ และเปลี่ยนแปลงการควบคุมการทำงานให้เป็นระบบการบังคับสัมพันธ์ทางกล แทนระบบการบังคับสัมพันธ์ทางคอมพิวเตอร์ การติดตั้งอุปกรณ์ในการออกแบบระบบอาณัติสัญญาณ จะทำ การติดตั้งภายในย่านสถานีโดยกำหนดจุดเริ่มต้นให้สถานีเป็นจุดศูนย์กลาง แบ่งงานสถานีออกเป็น 2 ด้าน คือ ด้านล่อง (Down side) เป็นเส้นทางรถไฟด้านต้นตอนหรือต้นทาง โดยกำหนดอุปกรณ์ด้วยหมายเลขคี่ทั้งหมด ซึ่งจะตรงกันข้ามกับด้านขึ้น (Up side) ที่มีการกำหนดหมายเลขอุปกรณ์เป็นเลขคู่ ในการกำหนดระยะจุด ติดตั้ง อุปกรณ์ทั้ง 2 ด้าน จะเหมือนกัน แต่การออกแบบจะแสดงเฉพาะด้านขึ้นของสถานีเท่านั้น ภาพที่ 2.56 ผลของการเขียนตารางควบคุมจะถูกใช้ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ในระบบอาณัติสัญญาณต่าง
66 มาตรฐานระบบไฟฟาและระบบอาณัติสัญญาณ ระบบรางไฟฟ้าสำหรับรถไฟแบ่งออกเป็นระบบรางไฟฟ้ากระแสสลับ (AC electric railway) สำหรับ ทางรถไฟสายประธานและ รถไฟความเร็วสูง และระบบรางไฟฟ้ากระแสตรง (DC electric railway) สำหรับ รถไฟฟ้าขนส่งมวลชน การจ่ายไฟให้ระบบราง รถไฟฟ้าสายประธานจะใช้สายจ่ายตัวนำพาดอากาศ (overhead feeding conductor) กระแสไฟฟ้าไหลจากสถานีไฟฟ้ามาสู่ขบวนรถ ผ่านระบบสายตัวนำเพื่อ จ่ายให้ระบบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าบนขบวนรถ กระแสไฟฟ้าจะไหลย้อนกลับไปยังสถานีไฟฟ้าผ่านราง ตามมาตรฐาน EN 50163 และ IEC 60850 ได้แบ่งระดับแรงดันไฟฟ้าทำงานของระบบรถไฟฟ้าไว้ 6 ระดับ ดัง ตารางที่ 1 ภาพที่ 2.57 ตารางการประยุกต์ใช้งานระบบรถไฟฟ้าตามระดับแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน EN 50163 และ IEC 60850 ปัจจุบันระบบจ่ายไฟสำหรับทางรถไฟฟ้าสายประธานนิยมใช้ระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่ระดับแรงดัน 25 kV โดยใช้ความถี่ กำลังของประเทศนั้น ๆ สำหรับประเทศไทย ระบบรางรถไฟฟ้า สายประธานรวมถึง รถไฟฟ้าความเร็วสูงมีความเป็นไปได้ที่จะใช้ระบบ ไฟฟ้ากระแสสลับแบบเฟสคู่ (bi-phase) 25 kV 50 Hz จ่าย ด้วยระบบการป้อนผ่านหม้อแปลงออโต (autotransformer feeding system: AT system) ดังแสดงในรูปที่ 2 ถึงแม้จะมีราคาแพงกว่าแบบอื่น แต่ข้อดีในด้านการแทรกสอดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าต่ำและ การคุ้มค่าแรงดัน ที่ดีทำให้ถูกนำมาใช้งานเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ระบบรางไฟฟ้าแบบเก่าในประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกได้ถูกปรับปรุงให้เป็น ระบบ การจ่ายไฟด้วยหม้อแปลงออโตเกือบทั้งหมด
67 ภาพที่ 2.58 รูปแบบการจ่ายไฟมาตรฐานของระบบรถไฟฟ้ากระแสสลับ การป้องกันหม้อแปลงแต่ละรูปแบบมีความแตกต่างกัน เช่น รีเลย์ป้องกันกระแสเกินชนิดหน่วงเวลา (51 51G, I> IN>) รีเลย์ กระแสผลต่างป้องกันขดลวดหม้อแปลง (87T, Id/I) รีเลย์ป้องกันแรงดันสูงเกิน (59, U>) รีเลย์ป้องกันแรงดันต่ำเกิน (29, U) รีเลย์ป้องกันความถี่ต่ำเกิน (81, f) ซึ่งเป็นระบบการป้องกัน หม้อ แปลงไฟฟ้าขับเคลื่อนกระแสสลับแบบดั้งเดิมที่นิยมใช้ในทวีปยุโรป การป้องกันสายจ่ายจะใช้รีเลย์กระแสเกิน และรีเลย์กระแส ผลต่างเป็นหลัก ในขณะที่การป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าขับเคลื่อนกระแสสลับสำหรับรถไฟฟ้า ทางไกลสมัยใหม่จะนำการป้องกันระยะ ทางเข้ามาใช้งาน ดังนั้นจะมีการเพิ่มเติมฟังก์ชันของรีเลย์ป้องกัน ระยะทางในระบบรีเลย์ป้องกันด้วย สำหรับรูปแบบที่ใช้หม้อแปลง ออโตขดลวดทางด้านทุติยภูมิจะมีแท็ปกลาง เพื่อนำมาสร้างเป็นวงจร 2 เฟส จ่ายให้กับสายจ่าย OCL และสายป้อนขั้วลบ (negative feeder) ภาพที่ 2.59 การป้องกันหม้อแปลงออโตสำหรับระบบรถไฟฟ้าทางไกล
68 การป้องกันหม้อแปลงออโตมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจากหม้อแปลงไฟฟ้าขับเคลื่อนกระแสสลับ เนื่องจากขดลวด ของหม้อแปลงต่อเชื่อมกับตัวนำสัมผัสและตัวนำสายจ่ายไฟฟ้าขั้วลบ ดังนั้น การป้องกันด้วย รีเลย์กระแสเกินจะถูกจัดวางไว้ ทั้ง 2 ด้านของการเชื่อมต่อตัวนำ นอกจากนี้มีการป้องกันด้วยรีเลย์กระแส ผลต่างเพื่อป้องกันขดลวดของหม้อแปลงออโต ส่วนการ ป้องกันรูปแบบอื่น เช่น แรงดันสูงเกิน แรงดันต่ำเกิน หรือการป้องกันความถี่จะถูกออกแบบไว้ตามปกติกระแสไฟฟ้าในวงจรขับเคลื่อนจะถูกส่งผ่านทางวิ่ง อุปกรณ์ที่ มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหรือมีแรงดันไฟฟ้าจึงต้องได้รับการห่อหุ้ม หรือคั่นด้วยวัสดุฉนวน โดยมีการต่อลงดิน ตามหลักการที่เหมาะสม สำหรับระบบรถไฟฟ้าอ้างอิงตามมาตรฐาน EN 50122-1: 2011 โดยได้จัดแบ่ง รูปแบบการต่อลงดินของอุปกรณ์ในระบบไฟฟ้าที่มีความเกี่ยวข้องกับวงจรกระแสไฟฟ้าขับเคลื่อนย้อนกลับไว้ โดย พิจารณาจากระบบจ่ายไฟฟ้าเสริมเพื่อใช้งานในบริเวณสถานีไฟฟ้าหรือสถานีผู้โดยสาร อาจจะรับไฟฟ้า จากระบบไฟฟ้าแรงสูงหรือ ระบบไฟฟ้าแรงต่ำของการไฟฟ้าท้องถิ่นหรืออาจจะรับไฟฟ้าจากระบบจ่ายไฟฟ้า ขับเคลื่อน หากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่พิจารณาได้รับการ ออกแบบให้มีความคงทนต่อแรงดันเกินชั่วคราวระดับชั้นที่ 2 (protection class II) ตามมาตรฐาน EN 61140 อุปกรณ์นั้นไม่ต้อง ต่อเชื่อมกับตัวนำลงดิน อย่างไรก็ตาม รูปแบบการต่อเชื่อมมีหลายลักษณะ แบ่งออกได้เป็นระบบ TT (Terre-Terre หรือ earth-earth) และระบบ การต่อลงดินแบบ TN (Terre-Neutral) ภาพที่ 2.60 การต่อลงดินของระบบ TT ในระบบไฟฟ้าขับเคลื่อนกระแสสลับ
69 ภาพที่ 2.61 การต่อลงดินของระบบ TN ในระบบไฟฟ้าขับเคลื่อนกระแสสลับ รูปแบบการต่อหม้อแปลง (Transformer arrangement) การต่อขดลวดของหม้อแปลงกำลังที่สถานี ไฟฟ้าขับเคลื่อนมีความสำคัญในการออกแบบระบบไฟฟ้ากำลังสำหรับรถไฟ การใช้ งานความถี่กำลังเดียวกัน กับความถี่กริดสาธารณะทำให้เกิดความไม่สมดุลของแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ด้านแรงดันสูงในระบบส่งจ่าย กำลังไฟฟ้า การพิจารณาถึงปัญหาเหล่านี้จะทำให้การทำงานของระบบจ่ายไฟฟ้าให้กับรถไฟร่วมกับระบบกริด สาธารณะมีความ เหมาะสมและมีประสิทธิภาพ การต่อขดลวดของหม้อแปลงกำลังมีลักษณะต่าง ๆ กัน เช่น การต่อขดลวดแบบหนึ่งเฟส (single-phase connection) การต่อขดลวดแบบวี(V connection) การต่อ ขดลวดแบบสกอตต์(Scott connection) การต่อขดลวดแบบเลอบลองก์ (Le Blanc connection) และการ ต่อขดลวดหม้อแปลงแบบไขว้ (cross-connected transformer) ระบบเฝ้าระวังและการควบคุมระยะไกล (Supervisory control and data acquisition; SCADA) SCADA เป็นประเภทหนึ่งของระบบการควบคุม อุตสาหกรรม (Industrial Control System or ICS) ที่มีการควบคุมด้วย ระบบคอมพิวเตอร์ที่เฝ้าดูและ ควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีอยู่ในโลกทางกายภาพ ส่วนประกอบหลักของระบบ SCADA สำหรับ ระบบราง คือ หน่วยควบคุมระยะไกล (Remote Terminal Unit: RTU) เป็นส่วนที่ตั้งอยู่ที่สถานีต่าง ๆ เพื่อ รวบรวมข้อมูลหรือ รับค่าต่าง ๆ รวมทั้งรับคำสั่งเพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้จากศูนย์ควบคุมส่วนกลาง (Operation Control Center: OCC) ระบบสื่อสาร (Communication System) ทำหน้าที่รับส่งข้อมูลต่าง ๆ และสถานีหลัก (Master Station) โดยทั่วไปจะอยู่ที่ OCC สามารถสั่งงาน และดูค่าต่าง ๆ ของ RTU ทุกตัวที่
70 ส่งค่ามายังที่นี่ได้อีกทั้งสามารถควบคุมได้เรียกว่า interlocking station ตามความเหมาะสมหาก เกิดกรณี ฉุกเฉินที่ทำให้ไม่สามารถควบคุมอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่นี่ได้ตัวอย่างระบบ SCADA ที่ใช้ในระบบรถไฟฟ้าแสดงดังรูป ภาพที่ 2.62 SCADA-BMS logical architecture คุณภาพไฟฟ้า (Power quality)ระบบจ่ายไฟสำหรับรถไฟสายประธานเป็นระบบไฟฟ้าเฟสเดียวที่มี แรงดันพิกัดมาตรฐาน 25 kV 50 Hz ทำให้สถานีจ่ายไฟนี้ มีความไม่สมดุลของกำลังไฟฟ้าสูง รวมถึงปัญหาด้าน คุณภาพกำลังไฟฟ้า เพื่อให้ระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้ามีความสมดุลในการจ่ายไฟ สถานีไฟฟ้าที่จ่ายให้รางไฟฟ้า จะรับไฟจากโครงข่ายระบบไฟฟ้าท้องถื่นแบบสลับคู่เฟส การต่อหม้อแปลงที่สถานีจ่ายไฟมีความสำคัญ มาก ต่อความไม่สมดุลของระบบไฟฟ้า การไฟฟ้าท้องถิ่นจะมีข้อกำหนดการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าของการขนส่งระบบ ราง ซึ่งจะกำหนดให้ ผู้ขอเชื่อมต่อต้องออกแบบระบบควบคุมการจ่ายไฟจากการเชื่อมต่อเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า ณ จุดเชื่อมต่อ ไม่ให้เกินขีดจำกัดด้าน คุณภาพไฟฟ้า การพิจารณาเลือกใช้เทคโนโลยีด้านระบบไฟฟ้าระบบไฟฟ้าที่ใช้ขับเคลื่อนขบวนรถไฟมีอยู่สองระบบ คือ ระบบกระแสตรง (Direct Current, DC) และระบบกระแสสลับ (Alternating Current, AC) ส่วนระบบ การป้อนกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้ขับเคลื่อนรถไฟฟ้ามีสองระบบคือ ระบบจ่ายไฟฟ้ารางที่สาม ซึ่ง เรียกว่า Third Rail System และระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือหัว ซึ่งเรียกว่า Overhead Catenary System ระบบจ่ายไฟฟ้ารางที่ สามมีข้อดีในเรื่องของผลกระทบด้านมลพิษทางสายตาเพราะไม่มีโครงสร้างของระบบป้อนกระแสไฟฟ้า รก รุงรังอยู่เหนือรางรถไฟ แต่มีข้อจำกัดในการใช้งานและด้านความปลอดภัย ระบบนี้จึงมักใช้กับรถใต้ดินหรือ ระบบขนส่งมวลชนที่อยู่ ในเมืองซึ่งไม่มีคนและสัตว์เลี้ยงเดินบนทางรถไฟ เพราะอาจได้รับอันตรายจาก
71 กระแสไฟฟ้าได้-ขณะที่ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือหัวจะมี โครงสร้างของระบบสายส่งอยู่เหนือรางที่ไม่น่าดูมักใช้กับ การเดินรถไฟฟ้าทางไกล ขบวนรถวิ่งเร็วซึ่งต้องการติดตั้งระบบเดินรถไฟฟ้าที่ ใช้แรงดันสูง ไม่สามารถใช้ระบบ รางที่สามได้ ระบบจ่ายไฟฟ้ารางที่สามจะนิยมใช้ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันไม่เกิน 750 V ส่วนระบบจ่ายไฟฟ้า เหนือหัว จะใช้กับไฟฟ้า กระแสตรงที่มีแรงดันสูงกว่าและไฟฟ้ากระแสสลับ การจ่ายไฟฟ้าสองระบบที่เป็น เทคโนโลยีที่มีศักยภาพทางเทคนิค มีความสอดคล้อง เชิงพาณิชย์และใช้อยู่ในประเทศไทย คือ (1) ระบบจ่าย ไฟฟ้ารางที่สาม ไฟฟ้ากระแสตรง DC ขนาด 750 V (2) ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือหัว ไฟฟ้ากระแสสลับ AC ขนาด 25 kV ที่ 50 Hz ภาพที่ 2.63 ตารางสรุปการเปรียบเทียบระบบจ่ายไฟฟ้า มาตรฐาน กฎหมาย และ ระเบียบด้านระบบไฟฟ้ามาตรฐาน หรือ standards โดยทั่วไปหมายถึง ข้อตกลงระหว่างหน่วยงาน หรือองค์กรต่าง ๆ ในประเด็นความสนใจร่วมกัน มาตรฐานที่ใช้ในสหภาพยุโรป European หรือ EU จะอ้างอิง EN standards ซึ่งถูกบัญญัติขึ้นโดยองค์กรด้านมาตรฐานของสหภาพ (European standards organizations) ขณะที่มาตรฐานนานาชาติต่าง ๆ ภายใต้EN และ ISO ถูกแบ่งตาม ภาคส่วนของ ภาคอุตสาหกรรมและการใช้งานมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบหลักทางด้านระบบไฟฟ้า ทั้ง 6 องค์ประกอบ ได้แก่ ระบบการจ่ายไฟฟ้า การป้องกัน และฉนวน การต่อลงดิน รูปแบบการต่อหม้อแปลง ระบบเฝ้าระวังและการควบคุมระยะไกล คุณภาพไฟฟ้า สามารถนำมาสรุป เปรียบเทียบมาตรฐานที่แต่ละ ประเทศใช้ได้ดังตาราง
72 ภาพที่ 2.64 ตารางเปรียบเทียบหลักเกณฑ์มาตรฐาน และ/หรือกฎหมาย ด้านระบบไฟฟ้า ภาพที่ 2.65 ตารางเปรียบเทียบหลักเกณฑ์มาตรฐาน และ/หรือกฎหมาย ด้านระบบไฟฟ้า
73 ปัจจุบันโครงการรถไฟฟ้าสายประธานในประเทศไทยที่กำลังดำเนินการอยู่ก็พิจารณาตามมาตรฐานที่ มีในประเทศเป็นหลัก ก่อนแล้วจึงค่อยพิจารณาตามมาตรฐานสากล (EN/IEC Standard) เป็นลำดับถัดไป ซึ่ง ครอบคลุมทุกมาตรฐานที่กล่าวในตารางที่ 3 เนื่องจากมาตรฐานสากลนี้เป็นที่ยอมรับและใช้กันอย่างแพร่หลาย ทั่วโลก อีกทั้งมาตรฐานที่มีในประเทศส่วนใหญ่สอดคล้องตาม มาตรฐาน EN/IEC มาตรฐานที่ออกโดยการ ไฟฟ้าฯ ก็พัฒนาหรืออ้างอิงมาจากมาตรฐาน EN/IEC ดังนั้นการจัดทำมาตรฐานด้านระบบ ไฟฟ้าสำหรับ โครงข่ายรถไฟสายประธานของประเทศไทยควรนำมาตรฐานที่เกี่ยวข้องที่มีใช้ในประเทศมาพิจารณาก่อนแล้ว เพิ่มเติม มาตรฐานสากล EN/IEC เข้าไปเพื่อให้ครอบคลุมทุกประเด็นและเหมาะสมกับบริบทของประเทศไทย ร่างมาตรฐาน กฎกระทรวง ระเบียบ ข้อบังคับ และข้อเสนอแนะด้านระบบไฟฟ้าการกำหนดมาตรฐานกลางจะ ช่วยแก้ปัญหาด้านการพัฒนาระบบการขนส่งทางรางของประเทศดังกล่าวให้เป็นไปในทิศทาง เดียวกัน และ สนับสนุนให้หน่วยงานที่กำกับดูแลและควบคุมการขนส่งทางรางสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมี ความ ปลอดภัย รวมถึงการต่อยอดให้เกิดการพัฒนาการขนส่งทางรางในรูปแบบการทำงานร่วมกันได้ใน โครงข่าย หรือ Interoperability อัน จะส่งผลดีต่อการจัดการเดินรถไฟที่มีคุณภาพที่สามารถสะท้อนถึงความ คุ้มค่าในการลงทุนของภาครัฐ โดยกิจกรรมหลักที่มีผลกระทบ ต่อการพัฒนาดังกล่าวประกอบด้วย ก. ออกแบบการติดตั้ง (Installation) ข. การเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม (Equipment) ค. ความสามารถในการทำงานของระบบหรืออุปกรณ์ที่สอดคล้องกับวัตถุประสงค์การ ใช้งาน (Functions) ง. การพิจารณาคุณสมบัติ (General Specification) จ. การประเมินด้านความปลอดภัย (Safety) ฉ. การเดินรถและการบำรุงรักษา (Operation and Maintenance) ช. การทดสอบเพื่อส่งมอบงาน (Testing and Commissioning) ซ. แนวทางการวางแผนการทำงานร่วมกันได้ (Interoperability) ระหว่างโครงข่าย รถไฟฟ้าในภูมิภาค เมื่อสะท้อนความสำคัญของหัวข้อหลักข้างต้นกับขั้นตอนการดำเนินการติดตั้งระบบรถไฟฟ้า (Preoperation phase) และ หลังการเปิดให้บริการเดินรถ (Revenue service phase) ตามวงจรตัววี หรือ Vcycle ตามมาตรฐาน EN 50126 ดังรูปที่ 2.9 จะเห็นว่าประเด็นสำคัญได้ถูกพิจารณาสอดคล้องกับมาตรฐาน ดังกล่าว ขอบเขตการร่างมาตรฐานที่เกี่ยวข้องของระบบไฟฟ้ากำหนดขึ้นให้สอดคล้องกับองค์ประกอบสำคัญ และกิจกรรมหลักแบ่ง ออกเป็น 6 เล่ม ได้แก่ มาตรฐานระบบการจ่ายไฟฟ้า มาตรฐานการป้องกันและฉนวน
74 มาตรฐานการต่อลงดิน มาตรฐานรูปแบบการต่อ หม้อแปลง มาตรฐานระบบเฝ้าระวังและการควบคุมระยะไกล และมาตรฐานคุณภาพไฟฟ้า โดยทุกมาตรฐานจะพิจารณาเนื้อหาที่ เกี่ยวข้องกับการติดตั้ง อุปกรณ์การทำงาน คุณสมบัติความปลอดภัย การปฏิบัติและการบำรุงรักษา การทดสอบเพื่อส่งมอบงาน และการทำงานร่วมกันได้ รูปที่แสดงแผนภาพการเชื่อมโยงความสัมพันธ์ของมาตรฐานระบบไฟฟ้าแต่ละเล่ม ภาพที่ 2.66 V-cycle ตามมาตรฐาน EN 50126 และหัวข้อหลักที่ศึกษา ภาพที่ 2.67 แผนภาพการเชื่อมโยงมาตรฐานระบบไฟฟ้าของระบบขนส่งทางราง
75 2.10 ระบบป้องกันรถไฟอัตโนมัติ (สหราชอาณาจักร) รถไฟอัตโนมัติป้องกัน (ATP) เป็นวิธีการของสัญญาณตามทางรถไฟรถแท็กซี่ส่งสัญญาณที่พัฒนาโดย อังกฤษ ระบบจะไม่ก้าวหน้าเกินกว่าแผนการนำร่องติดตั้งบนตะวันตกสายหลักระหว่างลอนดอนแพดดิงตัน และบริสตอและชิลเทิร์นสายหลักจากลอนดอนโบจะสูงคัมบ์และAylesbury ประวัติศาสตร์ พื้นหลังในช่วงทศวรรษ 1980 มีตัวอย่างสูงหลายกรณีของรถไฟที่ส่งสัญญาณขณะตกอยู่ในอันตราย เช่นรถไฟชุมทางแคลปแฮมชนกันเมื่อวันที่ 12 ธันวาคม พ.ศ. 2531 อินสแตนซ์สัญญาณที่ส่งสัญญาณผ่านจุด อันตราย (SPAD) ที่เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดนี้นำไปสู่การเรียกร้องให้มีการระบบความปลอดภัยใหม่ที่จะนำมาใช้ ซึ่งจะป้องกันไม่ให้เกิดขึ้นทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งรายงานเกี่ยวกับความผิดพลาดของ Clapham Junction ระบุว่าBritish Rail (BR) จะต้องนำระบบดังกล่าวไปใช้อย่างเต็มรูปแบบทั่วประเทศภายในห้าปี ตั้งแต่เริ่มแรก เป็นที่ทราบกันว่างานจำนวนมากจะเกี่ยวข้องกับการพัฒนาและปรับใช้ระบบที่จินตนาการไว้ ดังนั้น ในปี 1988 BR ได้เปิดตัวโปรแกรมสามปีเพื่อพัฒนาและปรับใช้ระบบใหม่นี้ โดยมีเป้าหมายที่จะเริ่มต้นใช้งานภายในปี 1992 ได้รับการตั้งชื่อว่าAutomatic Train Protection (ATP) และเป็นระบบที่ครอบคลุมมากกว่าเตือน อัตโนมัติระบบ (AWS) ที่มีอยู่แล้วในการดำเนินงานในช่วงเวลานั้น ในขณะที่ระบบ AWS ออกเฉพาะการเตือน ไปยังคนขับรถของรถไฟ ซึ่งเป็นการเตรียมการให้คำปรึกษาที่มีประสิทธิภาพซึ่งยังคงเปิดกว้างต่อความล้มเหลว จากความผิดพลาดของมนุษย์ ATP จะสามารถควบคุมรถไฟและแทนที่คนขับเพื่อให้แน่ใจว่าได้ขับเคลื่อนตาม สัญญาณ ตลอดจนเงื่อนไขอื่นๆ ในการลดความเสี่ยง BR ได้เลือกที่จะดำเนินการระบบนำร่อง ATP สองระบบ ผลลัพธ์จากแผนการแยกเหล่านี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแจ้งให้ผู้วางแผนทราบถึงสิ่งที่จะเกี่ยวข้องกับการเปิดตัวใน วงกว้าง ตลอดจนระบุว่าการใช้งานใดดีกว่าและควรติดตั้ง ระดับประเทศ เส้นทางที่ใช้สำหรับทั้งสองรูปแบบ นักบินลอนดอนแพดดิงตันที่จะบริสตอและลอนดอนโบจะสูงคัมบ์และAylesbury โครงการนำร่องแต่ละ โครงการเกี่ยวข้องกับการติดตั้งและการใช้อุปกรณ์ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม มีจุดประสงค์เดียวกัน การ กำหนดตำแหน่ง และคุณลักษณะอื่นๆ มากมายร่วมกัน โครงการอุปกรณ์ที่ใช้จัดทำโดย ACEC ในขณะที่ เส้นทางชิลเทิร์นได้รับการตกแต่งด้วยGEC ทั่วไปสัญญาณอุปกรณ์ที่สร้างขึ้น ในการลดความเสี่ยง BR ได้เลือก ที่จะดำเนินการระบบนำร่อง ATP สองระบบ ผลลัพธ์จากแผนการแยกเหล่านี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแจ้งให้ผู้ วางแผนทราบถึงสิ่งที่จะเกี่ยวข้องกับการเปิดตัวในวงกว้าง ตลอดจนระบุว่าการใช้งานใดดีกว่าและควรติดตั้ง ระดับประเทศ เส้นทางที่ใช้สำหรับทั้งสองรูปแบบนักบินลอนดอนแพดดิงตันที่จะบริสตอและลอนดอนโบจะ สูงคัมบ์และAylesbury โครงการนำร่องแต่ละโครงการเกี่ยวข้องกับการติดตั้งและการใช้อุปกรณ์ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม มีจุดประสงค์เดียวกัน การกำหนดตำแหน่ง และคุณลักษณะอื่นๆ มากมายร่วมกัน โครงการ
76 อุปกรณ์ที่ใช้จัดทำโดย ACEC ในขณะที่เส้นทางชิลเทิร์นได้รับการตกแต่งด้วยGEC ทั่วไปสัญญาณอุปกรณ์ที่ สร้างขึ้น ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา ATP มีข้อเสนอแนะที่ชัดเจนให้ขยายความครอบคลุมทั่วทั้งเครือข่าย รถไฟของสหราชอาณาจักรภายในครึ่งทศวรรษ จนถึงจุดหนึ่ง ฝ่ายบริหารของ BR ประกาศว่าจะต้องติดตั้ง ATP ใน "เครือข่ายส่วนใหญ่" Railtrackหน่วยงานที่เข้าควบคุมโครงสร้างพื้นฐานการรถไฟของสหราช อาณาจักรจาก BR ในปี 1994 ต่อมาก็มุ่งมั่นที่จะทำให้โครงการนำร่องทั้งสองเสร็จสมบูรณ์เท่านั้น การปรับตัว สำหรับเส้นทางความเร็วสูงสายใหม่ และค้นหาทางเลือกที่ถูกกว่าสำหรับส่วนที่เหลือ ของเครือข่าย หนึ่งใน แผนงานทางเลือกที่ Rail track ร่วมกันสำรวจและผู้ประกอบการรถไฟคือSignal Passed At Danger (SPAD) Reduction And Mitigation (SPADRAM) ผลลัพธ์หลักคือTrain Protection & Warning System (TPWS) TPWS จะหยุดรถไฟโดยอัตโนมัติที่ส่งสัญญาณสีแดงหรือจำกัดความเร็วที่ความเร็วสูงเกินไป แต่ไม่ได้ตรวจสอบ ความเร็วอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจะลด SPAD เท่านั้น แทนที่จะป้องกันทั้งหมด เมื่อเปรียบเทียบกับ ATP มันเป็น ระบบที่ถูกกว่ามากซึ่งสามารถบรรลุถึง 70% ของความเสี่ยงที่สามารถป้องกันได้เช่นเดียวกับ ATP หลังจากช่วง การประเมินพบว่า TPWS มีความคุ้มค่ามากกว่า ATP ดังนั้นผู้วางแผนรถไฟจึงเลือกใช้ TPWS แทน สมบูรณ์ fitout ของ TPWS กับรถไฟทุกขบวน และสัญญาณ 12,000 กว่า 650 หยุด และ 1,000 รอบจำกัดความเร็ว ถาวร เสร็จธันวาคม 2546; มีการลดลงอย่างมากใน SPADs ที่สังเกตได้ในปีหลังจากนั้น ต้นทุนรวมของ ATP อยู่ที่ระยะหนึ่งโดยประมาณว่าจะอยู่ที่ 750 ล้านปอนด์ เทียบเท่ากับ 1.131 พันล้านปอนด์ในปี 2020 ในปี 1994 British Rail and Railtrack ประมาณการว่าแผนการปรับใช้แบบครอบคลุมจะมีค่าใช้จ่าย 14 ล้าน ปอนด์ ( £ 21 ล้านวันนี้) ต่อชีวิตที่บันทึกไว้เมื่อเทียบกับ 4 ล้าน£ต่อชีวิตที่พวกเขาถือว่าเป็นค่าคุ้มราคา สุขภาพและคณะกรรมการความปลอดภัยรายงานต่อมาประมาณติดตั้งเต็มของเอทีพีจะเสียค่าใช้จ่าย 11 ล้าน£ต่อชีวิตที่บันทึกไว้หรือ£ 5 ล้านถ้าติดตั้งเฉพาะในสถานที่ที่มีความเสี่ยงสูง Railtrack ระบุว่าเห็นด้วยกับ ตัวเลขเหล่านี้ ค่าใช้จ่ายสูงของโครงการนี้เป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจไม่ปรับใช้ ATP ต่อไป แม้ว่าแผนการ เปิดตัว ATP ระดับประเทศที่วางแผนไว้จะถูกยกเลิกอย่างถาวร แต่แผนการทดลองทั้งสองได้รับการพิสูจน์แล้ว ว่าเหมาะสมสำหรับการใช้งานเต็มรูปแบบและเป็นประจำ ภายใต้กฎความปลอดภัยทางรถไฟ พ.ศ. 2542 (RSR1999) ซึ่งมีผลบังคับใช้ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2543 กำหนดให้โครงสร้างพื้นฐานและผู้ปฏิบัติงานรถไฟ ต้องอนุญาตเฉพาะรถไฟที่มีอุปกรณ์ป้องกันรถไฟติดตั้งให้ใช้งานได้ และไม่ว่าที่ใดก็ตามที่สามารถทำได้อย่าง เหมาะสมจะพอดีกับ ATP ระบบต้องใช้งานได้ ด้วยเหตุนี้ ทั้งระบบ Chiltern และ Western ATP จึงยังคง ให้บริการควบคู่ไปกับ TPWS มานานหลายทศวรรษ ชิลเทิร์นเส้นทางของอุปกรณ์ SELCAB เอทีพีได้รับการสนับสนุนในขั้นแรกโดยAlcatelและภายหลัง จากThales อย่างไรก็ตาม เนื่องจากธรรมชาติของระบบที่สั่งทำขึ้นเอง ซับซ้อน และมีเอกลักษณ์เฉพาะ จึงถือ ว่าเป็นเรื่องยากที่จะคงการดำเนินงานต่อไปได้เกินกว่าทศวรรษแรกของการดำเนินงาน ในช่วงปี 2554
77 ประมาณ 21 ปีหลังจากการยุยงของ ATP ทาเลสได้ออกคำแนะนำอย่างเป็นทางการว่าระบบ SELCAB จะถูก ยกเลิกในอนาคตอันใกล้นี้ การประกาศดังกล่าวกระตุ้นให้ผู้จัดการการรถไฟดำเนินการซื้ออุปกรณ์และ ส่วนประกอบในขั้นสุดท้ายเป็นจำนวนมาก เพื่อให้มีสต็อกเพียงพอสำหรับการรักษาโครงสร้างพื้นฐานของ ATP และการติดตั้งกองเรือในระยะกลาง แม้จะมีโปรแกรมการยืดอายุที่ดำเนินการในช่วงปี 2010 การรื้อถอน ATP ถูกมองว่าเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เป็นผลระยะยาวตามรายงานของ Rail Engineer ในอุตสาหกรรมรถไฟ ภายในปี 2020 ความพร้อมใช้งานของ ATP มีความเสี่ยงสูงที่จะไม่ยั่งยืน รถไฟระบบควบคุมยุโรป (ETCS) ได้รับการมองว่าเป็นธรรมชาติเพื่อทดแทนเอทีพีซึ่งจะค่อยๆถูกรีดออกไปทั่วเครือข่ายรถไฟอังกฤษเป็นวิธี แก้ปัญหาการส่งสัญญาณของเงินต้น แม้ว่า ETCS มีแผนจะเปิดให้บริการบนเส้นทาง Chiltern ประมาณปี 2035 แต่ก็ไม่เป็นความจริงที่คาดว่า ATP จะยังใช้งานได้จนถึงตอนนั้น สรุปได้ว่า ด้วยการปรับปรุง TPWS สามารถแทนที่ ATP เป็นการวัดการเชื่อมโยงโดยไม่สูญเสียการทำงานมากนัก การทดแทนนี้จำเป็นต้องได้รับ การยกเว้นจากข้อกำหนด RSR1999 โดยหน่วยงานกำกับดูแลควบคู่ไปกับการตรวจสอบการติดตั้ง TPWS ที่มี อยู่ทั้งหมดตามเส้นทาง Chiltern ซึ่งจะดำเนินการอัปเกรดในส่วนที่เกี่ยวข้อง ฟังก์ชั่นและการใช้งาน จุดมุ่งหมายของเอทีพีเพื่อป้องกันไม่ให้รถไฟจากทั้งข้อ จำกัด ความเร็วเกินและจากการส่งผ่าน สัญญาณที่อันตราย ระบบนี้ใช้สัญญาณบีคอน โดยมีข้อมูลที่ส่งไปยังรถไฟในช่วงเวลาที่แน่นอนผ่านสัญญาณบี คอนที่จุดสำคัญตามแนวเส้น คอมพิวเตอร์บนรถใช้ข้อมูลการติดตามและสัญญาณจากบีคอน และคำนวณ ความเร็วสูงสุดของรถไฟ เมื่อความเร็วสูงสุดที่อนุญาตลดลง เช่น เมื่อเข้าใกล้สัญญาณที่อันตราย จะมีการ คำนวณเส้นโค้งการเบรกสามเส้น: เส้นโค้งบ่งชี้ ซึ่งเป็นการชะลอตัวในอุดมคติของขีดจำกัดใหม่ เส้นโค้งเตือน 3 ไมล์ต่อชั่วโมง (4.8 กม./ชม.) เหนือเส้นโค้งบ่งชี้ ซึ่งทำให้มีการเตือนแก่ผู้ขับขี่ และเส้นโค้งแทรกแซง 6 ไมล์ต่อ ชั่วโมง (9.7 กม./ชม.) เหนือเส้นโค้งบ่งชี้ ณ จุดนี้ รถไฟจะทำการเบรกโดยอัตโนมัติ ATP สามารถใช้งานได้ทั้ง แบบต่อเนื่องหรือแบบต่อเนื่อง ในขณะที่ระบบ ATP แบบต่อเนื่องจะสื่อสารกับรถไฟแต่ละขบวนอย่างต่อเนื่อง ตลอดการเดินทาง การจัดเตรียมแบบไม่ต่อเนื่องสามารถสื่อสารกับรถไฟได้เฉพาะเมื่ออยู่ในตำแหน่งที่แน่นอน ตามเส้นทางที่สามารถส่งข้อมูลได้ ตำแหน่งดังกล่าวมักจะอยู่รอบสัญญาณ ทางแยก และตำแหน่งระหว่าง สัญญาณที่ได้รับการระบุว่ามีความเสี่ยงสูง ดังนั้น โดยปกติ ATP ที่ไม่ต่อเนื่องจะถูกมองว่าเป็นส่วนเสริมของ สัญญาณ lineside ทั่วไป ระบบ ATP ของเส้นทาง Chiltern หรือที่รู้จักในชื่อ SELCAB ยังสามารถดูแล ความเร็วของรถไฟรอบ ๆ การจำกัดความเร็วถาวร (PSR) และการจำกัดความเร็วชั่วคราว (TSR) ที่ตั้งโปรแกรม ไว้ล่วงหน้าได้ แต่ไม่ใช่การจำกัดความเร็วฉุกเฉิน (ESR) ในทางตรงกันข้าม ระบบ ATP ของเส้นทางตะวันตกไม่ สามารถควบคุมความเร็วระดับนี้ได้
78 2.11 ระบบควบคุมรถไฟอัตโนมัติ ( ATC ) ระบบควบคุมรถไฟอัตโนมัติ ( ATC ) เป็นระบบป้องกันรถไฟทั่วไปสำหรับทางรถไฟที่เกี่ยวข้องกับ กลไกควบคุมความเร็วเพื่อตอบสนองต่ออินพุตภายนอก ตัวอย่างเช่นระบบอาจส่งผลต่อแอปพลิเคชันเบรก ฉุกเฉินหากผู้ขับขี่ไม่ตอบสนองต่อสัญญาณที่เป็นอันตราย ระบบ ATC มีแนวโน้มที่จะรวมเทคโนโลยีการส่ง สัญญาณของห้องโดยสารต่างๆเข้าด้วยกันและใช้รูปแบบการลดความเร็วที่ละเอียดมากขึ้นแทนการหยุดแบบ แข็งที่พบกับเทคโนโลยีหยุดรถไฟอัตโนมัติรุ่นเก่า ATC ยังสามารถใช้กับการทำงานของรถไฟอัตโนมัติ (ATO) ได้ และโดยปกติถือว่าเป็นส่วนสำคัญด้านความปลอดภัยของระบบเมื่อเวลาผ่านไปมีระบบความปลอดภัยหลาย แบบที่ระบุว่า "ระบบควบคุมรถไฟอัตโนมัติ" ครั้งแรกถูกใช้ในปี 1906 โดยGreat Western Railwayแม้ว่า ตอนนี้จะเรียกว่า AWS (ระบบเตือนอัตโนมัติ) คำนี้เป็นคำที่ใช้กันทั่วไปในญี่ปุ่นโดยที่ ATC ใช้กับชินคันเซ็น (รถไฟหัวกระสุน) ทุกสายและบนรางรถไฟธรรมดาบางสายแทน ATS ในประเทศญี่ปุ่นระบบ Automatic Train Control (ATC) ได้รับการพัฒนาสำหรับรถไฟความเร็วสูง เช่นShinkansenซึ่งเดินทางเร็วมากจนคนขับแทบไม่มีเวลารับทราบสัญญาณข้างทาง แม้ว่าระบบ ATC ส่ง สัญญาณ AF แบกข้อมูลเกี่ยวกับการ จำกัด ความเร็วสำหรับส่วนการติดตามที่เฉพาะเจาะจงตามวงจรการ ติดตาม เมื่อได้รับสัญญาณเหล่านี้บนเรือความเร็วปัจจุบันของรถไฟจะถูกเปรียบเทียบกับขีด จำกัด ความเร็ว และเบรกจะถูกใช้โดยอัตโนมัติหากรถไฟกำลังเดินทางเร็วเกินไป เบรกจะถูกปล่อยทันทีที่รถไฟชะลอความเร็ว ต่ำกว่าที่กำหนด ระบบนี้ให้ความปลอดภัยในระดับที่สูงขึ้นป้องกันการชนที่อาจเกิดจากความผิดพลาดของผู้ขับ ขี่ดังนั้นจึงได้รับการติดตั้งในสายที่ใช้งานหนักเช่นสายยามาโนเตะของโตเกียวและรถไฟใต้ดินบางสาย ภาพที่ 2.68 ตัวบ่งชี้ ATC-10 ดังกล่าวที่มี ORP ( Over Run Protector) ทำงานใกล้กับจุดสิ้นสุดของพื้นที่ ครอบคลุม ATC
79 แม้ว่า ATC จะใช้เบรกโดยอัตโนมัติเมื่อความเร็วของรถไฟเกินขีด จำกัด ความเร็ว แต่ก็ไม่สามารถ ควบคุมกำลังมอเตอร์หรือตำแหน่งหยุดรถไฟเมื่อดึงเข้าสู่สถานี อย่างไรก็ตามระบบการทำงานของรถไฟ อัตโนมัติ (ATO) สามารถควบคุมการออกจากสถานีความเร็วระหว่างสถานีและตำแหน่งหยุดในสถานีโดย อัตโนมัติ ได้รับการติดตั้งในรถไฟใต้ดินบางแห่งอย่างไรก็ตาม ATC มีข้อเสียสามประการ ประการแรกไม่ สามารถลดความแรงได้เนื่องจากเวลาที่ไม่ได้ใช้งานระหว่างการปล่อยเบรกที่ขีด จำกัด ความเร็วหนึ่งและใช้ เบรกที่ขีดจำกัดความเร็วที่ช้าลงถัดไปประการที่สองเบรกจะถูกนำไปใช้เมื่อรถไฟทำความเร็วสูงสุดซึ่งหมายถึง ความสะดวกสบายในการขับขี่ที่ลดลง ประการที่สามหากผู้ประกอบการต้องการวิ่งรถไฟที่เร็วกว่าในสายต้อง เปลี่ยนอุปกรณ์ข้างทางและอุปกรณ์บนเครื่องบินที่เกี่ยวข้องทั้งหมดก่อน ATC แบบอะนาล็อก มาตรวัด ความเร็วในห้องโดยสารของคนขับซีรีส์ 0 พร้อมไฟแสดงสถานะรถแท็กซี่ ATC ที่ด้านบนของตัวบ่งชี้ความเร็วมี การใช้ระบบอะนาล็อกต่อไปนี้ • ATC-1: ATC-1 ใช้กับTokaidoและSanyo Shinkansenตั้งแต่ปี 1964 ระบบที่ใช้กับ Tokaido Shinkansen จัดเป็น ATC-1A และ ATC-1B บน Sanyo Shinkansen เดิมใช้ขีด จำกัด ความเร็วของแทร็กไซด์ที่ 0, 30, 70, 110, 160 และ 210 กม. / ชม. ได้รับการอัป เกรดเพื่อใช้ขีด จำกัด ความเร็วที่ 0, 30, 70, 120, 170, 220, 230, 255, 270, 275, 285 และ 300 กม. / ชม. ด้วยการเปิดตัวโรลลิงค์สต็อกใหม่ทั้งสองสาย สายพันธุ์ต่างๆ ได้แก่ ATC-1D และ ATC-1W ซึ่งใช้กับ Sanyo Shinkansen เท่านั้น ตั้งแต่ปี 2549 ระบบ ATC1A ของ Tokaido Shinkansen ถูกแทนที่โดย ATC-NS • ATC-2: ใช้กับเส้นทาง Tohoku , Joetsu และ Nagano Shinkansenโดยใช้ขีด จำกัด ความเร็ว 0, 30, 70, 110, 160, 210 และ 240 กม. / ชม. ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ATC-2 ถูก แทนที่ด้วย DS-ATC แบบดิจิทัล เพื่อไม่ให้สับสนระบบ ATC-2 ของญี่ปุ่นกับระบบAnsaldo L10000 ATC (หรือที่รู้จักกันในชื่อ ATC-2) ที่ใช้ในสวีเดนและนอร์เวย์ซึ่งคล้ายกับระบบ EBICAB 700 และ 900 ATC ที่ใช้ในส่วนอื่น ๆ ของยุโรป . • ATC-3 (WS-ATC): ที่จริงดำเนินการครั้งแรกของ ATC ในญี่ปุ่นมันถูกใช้เป็นครั้งแรกใน โตเกียวเมโทรสายฮิบิยะ (ร่วมกับATO) ในปี 1961 และต่อมาในโตเกียวเมโทรสายโทไซ ย่อ มาจาก Wayside-ATC ทั้งสองสายแปลงเป็น New CS-ATC (ATC-10) ในปี 2546 และ 2550 ตามลำดับ นอกจากนี้ WS-ATC ยังใช้กับรถไฟใต้ดินโอซาก้า 5 สาย (สาย Midosuji, สาย Tanimachi, สาย Yotsubashi , สาย Chuoและสาย Sakaisuji ) • ATC-4 (CS-ATC): ใช้ครั้งแรกบนสายTokyo Metro Chiyoda (ทำงานร่วมกับJR East Joban Line) ในปี 1971 CS-ATC (ซึ่งย่อมาจาก Cab Signaling-ATC) เป็นเทคโนโลยี ATC แบบอะนาล็อกที่ใช้ภาคพื้นดิน การควบคุมและเช่นเดียวกับระบบ ATC ทั้งหมดใช้การส่ง
80 สัญญาณของรถแท็กซี่ CS-ATC ใช้ขีด จำกัด ความเร็วของแทร็กไซด์ที่ 0, 25, 40, 55, 75 และ 90 กม. / ชม. การใช้งานได้ขยายไปถึงTokyo Metro Ginza Line (CS-ATC ที่เปิดตัว ในปี 1993, เปลี่ยนเป็น New CS-ATC), Tokyo Metro Marunouchi Line (CS-ATC ที่ เปิดตัวในปี 1998) และล่าสุดคือTokyo Metro Yurakucho Line ( CS-ATC เปิดใช้งานในปี 2008) นอกจากนี้ยังใช้ในทุกนาโกย่าเทศบาลรถไฟใต้ดินสาย 3 และโอซาก้ารถไฟฟ้าสาย (คนSennichimae สายที่Nagahori Tsurumi-Ryokuchi สายและสายอิมะซะโตะซุจิ ) • ATC-5: เปิดตัวใน Sobu Line (Rapid)และYokosuka Lineตั้งแต่ปี 1972 ถึง 1976 โดยใช้ ขีด จำกัด ความเร็วของแทร็กไซด์ที่ 0, 25, 45, 65, 75 และ 90 กม. / ชม. ATC-5 ถูกปิดการ ใช้งานทั้งสองเส้นในปี 2004 ในความโปรดปรานของATS-P • ATC-6: เปิดตัวในปี 1972 โดยใช้กับ Saikyo Lineและ (เดิมคือ) Keihin-Tohoku Line (ผ่าน การให้บริการกับNegishi Lineเปิดตัวในปี 1984) และ Yamanote Line (เปิดตัวในปี 1981) รถไฟบรรทุกสินค้าบางขบวนติดตั้ง ATC-6 ด้วย ในปี 2546 และ 2549 Keihin-Tohokuและ Yamanote Lines ได้แทนที่ระบบ ATC-6 ด้วย D-ATC • ATC-9: ใช้ในสาย Chikuhi (ผ่านการให้บริการกับฟุกุโอกะรถไฟใต้ดินนคร Kuko สาย) ในคิว ชู • ATC-10 (CS-ATC ใหม่): พัฒนาจาก ATC-4 (CS-ATC) ATC-10 สามารถเข้ากันได้กับ D-ATC บางส่วนและเข้ากันได้กับเทคโนโลยี CS-ATC (ATC-4) รุ่นเก่าอย่างสมบูรณ์ ATC-10 สามารถ มองเห็นได้ว่าเป็นไฮบริดของเทคโนโลยีอะนาล็อกและดิจิทัลแม้ว่า ATC-10 จะไม่แนะนำให้ ใช้กับ D-ATC เนื่องจากระบบเบรกแบบฟูลเซอร์วิสมีประสิทธิภาพต่ำในระหว่างการทดสอบ ทดลอง มันถูกใช้ในทุกTokyo Metroสายที่ Tokyu สาย Den-en-toshi, Tokyu Toyoko สายและTsukuba เอ็กซ์เพรส • ATC-L: ใช้บนเส้นทาง Kaikyu Line (รวมส่วนของSeikan Tunnel) ร่วมกับAutomatic Train Stopตั้งแต่ปี 1988 แทนที่ด้วย DS-ATC หลังจากการเปิด Hokkaido Shinkansen
81 ภาพที่ 2.69 มาตรวัดความเร็วในห้องโดยสารของคนขับซีรีส์ 0 พร้อมไฟแสดงสถานะรถแท็กซี่ ATC ที่ด้านบน ของตัวบ่งชี้ความเร็วมีการใช้ระบบอะนาล็อก ATC แบบดิจิทัล ATC ดิจิตอลระบบใช้วงจรการติดตามการตรวจสอบสถานะของการรถไฟในส่วนที่ แล้วส่งข้อมูลดิจิตอลจากอุปกรณ์ข้างในการฝึกอบรมเกี่ยวกับตัวเลขวงจรติดตามจำนวนส่วนที่ชัดเจน (วง จรแทร็ค) การรถไฟต่อไปข้างหน้า และชานชาลาที่รถไฟจะมาถึง ข้อมูลที่ได้รับจะถูกเปรียบเทียบกับข้อมูล เกี่ยวกับหมายเลขวงจรแทร็กที่บันทึกไว้ในหน่วยความจำออนบอร์ดของรถไฟและคำนวณระยะทางไปยังรถไฟ ขบวนถัดไปข้างหน้า หน่วยความจำออนบอร์ดยังบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับการไล่ระดับสีของแทร็กและ จำกัด ความเร็วเหนือเส้นโค้งและจุดต่างๆ ข้อมูลทั้งหมดนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการตัดสินใจของ ATC เมื่อควบคุมเบรก บริการและหยุดรถไฟในระบบ ATC ดิจิทัลรูปแบบการวิ่งจะสร้างเส้นโค้งเบรกเพื่อหยุดรถไฟก่อนที่จะเข้าสู่ส่วน ทางถัดไปข้างหน้าโดยรถไฟอีกขบวนหนึ่ง สัญญาณเตือนจะดังขึ้นเมื่อรถไฟเข้าใกล้รูปแบบการเบรกและเบรก จะถูกใช้เมื่อเกินรูปแบบการเบรก เบรกจะถูกนำไปใช้อย่างเบามือก่อนเพื่อให้เกิดความสบายในการขับขี่ที่ดีขึ้น จากนั้นจึงออกแรงมากขึ้นจนกว่าจะได้การลดความเร็วที่เหมาะสม เบรกจะใช้งานเบาขึ้นเมื่อความเร็วของรถไฟ ลดลงถึงความเร็วที่ตั้งไว้ต่ำกว่าความเร็วที่กำหนด การควบคุมแรงเบรกด้วยวิธีนี้จะทำให้รถไฟลดความเร็วลง ตามรูปแบบการเบรกในขณะเดียวกันก็ให้ความสะดวกสบายในการขับขี่นอกจากนี้ยังมีรูปแบบการเบรกฉุกเฉิน นอกรูปแบบการเบรกปกติและระบบ ATC จะใช้เบรกฉุกเฉินหากรถไฟมีความเร็วเกินรูปแบบเบรกฉุกเฉินระบบ ATC ดิจิทัลมีข้อดีหลายประการ • การใช้การควบคุมเบรกแบบขั้นตอนเดียวอนุญาตให้ใช้งานที่มีความหนาแน่นสูงได้เนื่องจาก ไม่มีเวลาทำงานเนื่องจากความล่าช้าในการทำงานระหว่างการปลดเบรกที่ระยะ จำกัด ความเร็วระดับกลาง • รถไฟสามารถวิ่งด้วยความเร็วที่เหมาะสมโดยไม่จำเป็นต้องเริ่มชะลอตัวในช่วงต้นเนื่องจาก รูปแบบการเบรกสามารถสร้างขึ้นสำหรับหุ้นกลิ้งประเภทใดก็ได้โดยอาศัยข้อมูลจากอุปกรณ์
82 ข้างทางที่ระบุระยะทางไปยังรถไฟขบวนถัดไปข้างหน้า สิ่งนี้ทำให้การทำงานแบบผสมผสาน ของรถไฟด่วนท้องถิ่นและรถไฟบรรทุกสินค้าบนรางเดียวกันเป็นไปได้ด้วยความเร็วที่ เหมาะสม • ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ ATC ข้างทางเมื่อวิ่งรถไฟเร็วขึ้นในอนาคต จนถึงปัจจุบันมีการ ใช้ระบบ ATC ดิจิทัลดังต่อไปนี้ • D-ATC : ใช้กับสายที่ไม่ใช่ความเร็วสูงของบริษัท รถไฟญี่ปุ่นตะวันออก (JR East) บางสาย ย่อมาจาก Digital ATC ความแตกต่างหลักจากเทคโนโลยี ATC อะนาล็อกรุ่นเก่าคือการ เปลี่ยนจากการควบคุมบนพื้นดินเป็นการควบคุมโดยรถไฟซึ่งช่วยให้การเบรกสะท้อนถึง ความสามารถของรถไฟแต่ละขบวนและปรับปรุงความสะดวกสบายและความปลอดภัย ความจริงที่ว่ามันสามารถเพิ่มความเร็วและจัดตารางเวลาที่หนาแน่นขึ้นได้นั้นเป็นสิ่งสำคัญ สำหรับเส้นทางรถไฟที่พลุกพล่านของญี่ปุ่น D-ATC แรกถูกเปิดใช้งานในส่วนของเส้นทางจาก สถานี TsurumiไปยังสถานีMinami-UrawaบนสายKeihin-Tohokuเมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2546 หลังจากการเปลี่ยนขบวนรถไฟ209 ชุดที่นั่นเพื่อรองรับ D-ATC สายยามาโนเตะ ก็ยัง D-ATC เปิดใช้งานในเดือนเมษายน 2005 ดังต่อไปนี้การเปลี่ยนทุกเก่า205 ชุดกลิ้งหุ้น ใหม่ D-ATC เปิดใช้E231 ชุดรถไฟ มีแผนจะให้ D-ATC เปิดใช้งานส่วนที่เหลือของสาย Keihin-Tohoku และสาย Negishi ซึ่งอยู่ระหว่างการแปลงระบบออนบอร์ดและระบบ ภาคพื้นดิน ระบบ ATC บนToei Shinjuku Line ที่ใช้งานตั้งแต่วันที่ 14 พฤษภาคม 2548 คล้ายกับ D-ATC มาก ตั้งแต่วันที่ 18 มีนาคม พ.ศ. 2549 Digital ATC ได้เปิดใช้งานสำหรับ Tkaido Shinkansenซึ่งเป็นชินคันเซ็นดั้งเดิมที่บริษัทCentral Japan Railwayเป็นเจ้าของ โดยแทนที่ระบบ ATC แบบอะนาล็อกแบบเก่า D-ATC ใช้กับTHSR 700T ที่สร้างขึ้นสำหรับ รถไฟความเร็วสูงของไต้หวันซึ่งเปิดให้บริการเมื่อต้นเดือนมกราคม 2550 • DS-ATC: ดำเนินการในชินคันเซ็นสายดำเนินการโดยJR East ย่อมาจาก Digital communication & control สำหรับ Shinkansen-ATC ปัจจุบันใช้ในTohokuชินคันเซ็น, ฮอกไกโดชินคันเซ็น, Joetsu ShinkansenและHokuriku ชินคันเซ็น • RS-ATC: ใช้กับTohoku, Hokkaido, Hokuriku และJoetsu Shinkansen ในระดับสำรอง จาก DS-ATC RS-ATC คล้ายกับGSM-R ตรงที่ใช้สัญญาณวิทยุเพื่อควบคุมการ จำกัด ความเร็วบนรถไฟเมื่อเทียบกับบีคอนข้างทางใน ATC ประเภทอื่น ๆ • ATC-NS: ใช้กับTokaido Shinkansen ครั้งแรกตั้งแต่ปี 2549 ATC-NS (ซึ่งย่อมาจาก ATCNew System) เป็นระบบ ATC ดิจิทัลที่ใช้ DS-ATC นอกจากนี้ยังใช้ในไต้หวันรถไฟความเร็ว สูงและชินคันเซ็น
83 • KS-ATC: ใช้กับKyushu Shinkansenตั้งแต่ปี 2004 ย่อมาจาก Kyushu Shinkansen-ATC 2.12 ประเภทต่างๆของงานบำรุงรักษา 2.12.1 Reactive Maintenance Reactive maintenance หรือ “การซ่อมบำรุงเชิงรับ” เป็นประเภทงานซ่อมในแบบเชิงรับซึ่ง ความหมายของงานซ่อมชนิดนี้จริงๆ ก็สมชื่อเลยนะครับ คือ การรอรับมือกับเครื่องจักรที่พังเข้ามาในทุกๆวัน ภาพที่ 2.70 Reactive maintenance โดยหลักการของงานซ่อมบำรุงประเภทนี้คือใช้งานเครื่องจักรจนเครื่องจักรพัง (Run to fail) แล้วหลังจากนั้นค่อยซ่อมกลับมาให้ใช้ได้ใหม่ ดังนั้นช่างซ่อมในโรงงานก็คอยรับมือกับเครื่องจักรพังในทุกๆวัน ทางทีมซ่อมก็จะมีหน้าที่เข้าไปแก้ไขปัญหานั้นให้เสร็จสิ้นเพื่อที่จะทำให้การผลิตสามารถเดินไปต่อได้ โดย ประเภทงานซ่อมที่เข้าไปแก้ไขเครื่องจักรที่พังอยู่ให้กลับมาใช้งานได้จะเรียกว่า CM หรือ Corrective Maintenance หรือบางที่จะใช้คำว่า BM (ไม่เป็นที่นิยมเรียกแล้ว) หรือ Break down maintenance ซึ่ง ส่วนใหญ่เครื่องจักรเสียหายอยู่แล้ว (ฺBreak down) ถ้าเป็นแบบนี้ทางทีมซ่อมต้องรีบหยิบประแจเข้าไปแก้ไขให้ เร็วที่สุด ซึ่งในโรงงานหากงานประเภทนี้เยอะๆ วันหนึ่งวันแทบไม่ต้องทำอะไรเลยนั่งซ่อมเครื่องจักรกันอย่าง เดียว งานซ่อมแบบนี้ทุกโรงงานไม่ชอบแน่นอน เพราะว่าจะได้รับผลกระทบโดยตรงทั้งค่าซ่อม และโอกาสที่ เสียไปสำหรับการผลิตสินค้าต่างๆแต่ก็สามารถลดได้หากมีแผนงานซ่อมอีกสองแบบหลังที่ดีหรือการบริหารเชิง วิศวกรรมที่ดี
84 2.12.2 Preventive Maintenance Preventive Maintenance หรือ การบำรุงรักษาเชิงป้อง โดยความหมายคือ เป็นการซ่อมบำรุงเชิง ป้องกัน โดยจะเข้าไปทำกิจกรรมงานซ่อมต่างๆเพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องจักรพัง โดยที่ไม่ได้วางแผนเอาไว้ ภาพที่ 2.71 Preventive Maintenance โดยขอเล่าเป็นประวัติ timeline เพื่อความเข้าใจ ในยุคโรงงานแรกๆ โรงงานก็จะเป็นแบบแรกคือ Reactive maintenance โดยจะเดินเครื่องจักรไปเรื่อยๆ จนมันพัง พอเครื่องจักรพังเสร็จก็รีบไปซ่อมพอซ่อมเสร็จก็ กลับไปใช้ และวนลูปแบบนี้ไปเรื่อยๆ แต่ว่าเพื่อนๆรู้มั้ยครับ “เวลาเราปล่อยเครื่องจักรพังเลยเนี่ย ค่าซ่อมมัน จะแพงกว่าที่เรารีบซ่อมก่อนที่มันจะพัง” และเรื่องประสิทธิภาพเวลาเราซ่อมก่อนที่มันจะพังเนี่ยประสิทธิภาพ ก็จะดีกว่า เพราะว่า ชิ้นส่วนด้านในเครื่องจักรที่สำคัญยังไม่พังเสียหายมากครับเวลาเรารีบเข้าไปซ่อมก่อน ดังนั้นโรงงานจึงวางแผนซ่อม และบำรุงก่อนที่เครื่องจักรตัวนั้นจะพัง เพราะต้นทุนงานบำรุงรักษา ความ น่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพของตัวเครื่องจักรในโรงงานจะดีกว่า โดยจะกำหนดเวลาที่เหมาะสมเข้าไป บำรุงรักษา และซ่อม ยกตัวอย่างเช่นมีปั๊ม 1 ตัว เราอาจจะกำหนดแผนการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันทุก 6 เดือน และ ถอดออกมาซ่อม (Overhaul) ทุกๆ 4 ปีเป็นต้นครับ 2.12.3 Proactive Maintenance Proactive maintenance หรือ การบำรุงเชิงรุก เรียกได้ว่าเป็นที่สุดในการกำหนดกลยุทธ์ในการซ่อม และบำรุงรักษา (บนสุดของยอดพีระมิดงานซ่อม) ซึ่งจะเป็นการผสมผสานงานซ่อมทั้งในแบบ Reactive maintenance และ Preventive maintenance โดยใช้ศาสตร์ในการคาดการณ์ Predictive Maintenanc และ Condition base monitoring มากำหนดช่วงเวลาเหมาะสมที่สุดในการเข้าไปซ่อม เพื่อลดต้นทุนงาน ซ่อมให้มากที่สุดe
85 ภาพที่ 2.72 Proactive maintenance โดย Proactive maintenance จะเข้าไปจัดการถึงต้นตอของปัญหาเครื่องจักรจริงๆ (Root cause of machine failure) เพราะในหลายๆโรงงานจะมีเครื่องจักรบางตัวพังบ่อยๆ ปีนึงหลายๆครั้ง หรือที่เรา เรียกว่า Bad actor ซึ่งการเสียหายบ่อยๆ อาจจะเกิดตั้งแต่การทำ engineering และการออกแบบไม่ เหมาะสมตั้งแต่แรกทำให้ซ่อมเท่าไหร่ก็ไม่หาย เป็นต้น หรือการเข้าไปวัดคุณภาพของเครื่องจักร ณ เวลานั้น จริงๆ ว่าถึงเวลาสมควรแล้วรึยังที่ต้องซ้อม หรือที่เรียกว่า CBM หรือ Condition Base Monitoring เช่น งานวัด Vibration monitoring เป็นต้น ซึ่งรวมไปถึงการเก็บข้อมูลต่างๆ ในงานซ่อม ไม่ว่าจะเป็นอายุใช้งาน เครื่องจักร เวลางานซ่อม ค่าซ่อม ต่างๆ เพื่อมาใช้วิเคราะห์เชิงสถิติ ในระบบคอมพิวเตอร์ หรือ ระบบ CMMS (Computerized Maintenance Management System) เพื่อนำมากำหนดกลยุทธ์ และวิเคราะห์ปัญหางาน ซ่อมโดยองค์รวม 2.12.4 Maintenance Prevention การป้องกันการบำรุงรักษา (Maintenance Prevention) จะเป็นการแก้ปัญหาที่รากของปัญหาเพื่อ ลดโอกาสการชำรุดเสียหายและลดงานบำรุงรักษาซึ่งจะทำให้สินทรัพย์มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น เช่น การ แก้ปัญหาท่อน้ำที่เป็นเหล็กรั่วเนื่องจากผุและเป็นสนิม โดยการเปลี่ยนเป็นท่อพลาสติกหรือท่อสแตนเลส อย่างไรก็ตามในฐานความรู้หรือมุมมองแบบอื่นจะพิจารณาว่าการเปลี่ยนท่อเป็นท่อพลาสติกหรือท่อสแตนเลส จะเป็นการออกแบบใหม่ (ไม่ใช่การบำรุงรักษา) ข้อดี เพิ่มอายุการใช้งานของสินทรัพย์ ช่วยลดงานบำรุงรักษา และค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุง ข้อสังเกต โดยทั่วไปอาจจะต้องใช้ทรัพยากรในการรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์ เพื่อทำการปรับปรุง ข้อเสนอแนะที่ได้จากวิเคราะห์ปัญหาอาจจะมีต้นทุนที่สูงมากและอาจจะไม่คุ้มค่ากับการ ลงทุน
86 ภาพที่ 2.73 Maintenance Prevention 2.12.5 Total Productive Maintenance ภาพที่ 2.74 Total Productive Maintenance การบำรุงรักษาทวีผลแบบทุกคนมีส่วนร่วม TPMในความหมายของ TPM คือ “Total Involvement” หรือ “การมีส่วนร่วมทั้งหมด”Productive หมายถึง การบรรลุตามวัตถุประสงค์หรือเป้าหมายที่พึงปรารถนา หรือเป็นไปตามที่คาดหวังไว้ พูดง่ายๆ ชัดๆ ก็คือ ประสิทธิผล พิจารณาจากการนำผลของงาน โครงการ หรือ กิจกรรม ที่ได้รับเปรียบเทียบกับวัตถุประสงค์ หรือเป้าหมาย TPM เป็นกระบวนการที่ให้พนักงานทุกคนมีส่วน
87 ร่วมในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ เครื่องจักรของตนเองเพื่อบรรลุเป้าหมายโดยรวมขององค์กรพร้อมกับเน้น เทคนิคการบำรุงรักษาเชิงรุก (Proactive Maintenance) และ การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (Preventive Maintenance) เพื่อการผลิตที่สมบูรณ์แบบนั่นคือ - No Breakdown: ไม่มีการหยุดงาน โดยไม่ได้วางแผน - No Small Stops or Slow Running: ไม่มีการหยุดเล็กๆน้อย หรือ เครื่องจักรทำงานช้าลง - No Defects: ไม่มีของเสียส่งถึงมือลูกค้า - No Accidents: ไม่มีอุบัติเหตุที่ส่งผลต่อความปลอดภัยของพนักงาน เป้าหมายสูงสุดของ TPM คือ เครื่องจักรเสียเป็นศูนย์ หรือ Zero Breakdown ของเสียเป็นศูนย์ หรือ Zero Defect และอุบัติเหตุเป็นศูนย์ Zero Accident
88 บทที่ 3 วิธีการดำเนินการ 3.1 กรณีศึกษาการซ่อมบำรุง กิจกรรมในการดูแลรักษาสภาพเครื่องจักร เครื่องมือ อุปกรณ์การทำงานต่างๆ ให้อยู่ในสภาพที่ดีและ พร้อมสำหรับการใช้งานตลอดเวลา หากขาดการซ่อมบำรุงที่ดี ก็จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของ เครื่องจักร เสี่ยงต่อเครื่องจักรหยุดทำงาน นำไปสู่ปัญหาการ Breakdown ซึ่งจะกระทบต่อประสิทธิภาพใน การผลิตของโรงงาน รวมไปถึงค่าใช้จ่ายต่างๆที่จะเกิดขึ้นทั้งค่าซ่อม ค่าเสียเวลา-เสียโอกาสและอื่นๆอีก มากมายดังนั้นการซ่อมบำรุงจึงเป็นสิ่งจำเป็นให้ความสำคัญ การบำรุงรักษาเมื่อขัดข้องหรือการบำรุงรักษาหลัง เกิดเหตุหรือการซ่อมฉุกเฉิน (On-failure Maintenance or Run to Failure or Emergency Maintenance) เป็นวิธีการบำรุงรักษาที่มีการซ่อมแซมหลังจากที่เครื่องจักรเกิดการเสียหายซึ่งเหมาะใช้กับ เครื่องจักรดังนี้ 3.1.1 เครื่องจักรที่จะใช้การบำรุงรักษาเมื่อขัดข้อง กล่าวคือแม้ว่าเครื่องจักรจะเสียหายก็ไม่มี ผลกระทบใดๆ หรือให้ผลเสียหายเพียงเล็กน้อย 3.1.2 เครื่องจักรที่มีแนวโน้มของการเสียหายไม่สม่ำเสมอหรือไม่สามารถตรวจเช็คและตรวจสอบได้ 3.2 การบำรุงรักษาเมื่อขัดข้อง การบำรุงรักษาวิธีนี้ถือได้ว่าเป็นแนวคิดในงานการบำรุงรักษา ที่เก่าแก่ที่สุด ในตำราบางเล่มให้นิยาม วิธีการบำรุงรักษาแบบนี้ว่า “ ดำเนินการโดยไร้การบำรุงรักษา” เพราะในความเป็นจริงฝ่ายซ่อมบำรุงจะไม่ ต้องปฏิบัติงานใด ๆ เลยจนกว่าจะมีรายงานว่าเครื่องจักรชำรุด ใช้งานต่อไปไม่ได้ อย่างไรก็ตามการ บำรุงรักษาประเภทนี้ก็ยังคงมีใช้ในบางสถานการณ์ เช่น ในอาคารที่ไม่สลับซับซ้อน หรือมีอุปกรณ์อะไหล่ ทดแทนพร้อมอยู่เสมอ หรือสามารถสั่งซื้อได้อย่างทันทีทันใด โดยที่ค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นจากการบำรุงรักษา ประเภทนี้ ควรน้อยกว่าการประยุกต์ใช้วิธีการบำรุงรักษาแบบอื่น ข้อดีเนื่องจากเครื่องจักรถูกใช้จนหมดอายุการใช้งาน ถ้าไม่มีการเสียหายแบบ Secondary แล้วค่าใช้จ่ายใน การซ่อมบำรุงก็จะต่ำ ข้อเสีย เครื่องจักรจะเกิดความเสียหายเพิ่มมากขึ้นทำให้มีผลกระทบต่อกระบวนการผลิตค่อนข้างมาก 1. ไม่มีสัญญาณใด ๆ บอกเป็นการเตือนล่วงหน้าเมื่อเครื่องจักรเริ่มชำรุด