รวมเล่มไฟฟ้า

88 รูปที่ 3.25 มอเตอร์ของรถไฟฟ้า BTS รูปที่ 3.26 หลักการทำงานของรถไฟฟ้า BTS 3.21.2 หน้าที่การทำงานของอุปกรณ์ในระบบ ระบบการป้องกระแสไฟฟ้าสู่ตัวรถไฟฟ้าบีทีเอสเป็นแบบจากรางที่สาม (Third Rail Feeding System) ที่แรงดันไฟฟ้า 750 VDC เพื่อส่งต่อไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ในขบวนเพื่อทำงานในส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้ 1. ชุดเคอร์เรนต์ (Current Unit) คือตัวรับกระแสไฟฟ้าระหว่างรถไฟฟ้ากับรางที่สามเพื่อจ่าย ไฟฟ้าในส่วนๆ ของรถไฟฟ้า 2. ช็อปเพาเวอร์ (Shop Power) เป็นสวิตช์แบบใบมีด มีหน้าที่เลือกแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ป้อนให้กับ รถไฟฟ้าบีทีเอส ซึ่งปกติจะสามารถรับแหล่งจ่ายได้สองแหล่ง คือ 2.1) รับกระแสไฟฟ้าจากรางที่สามใช้ในการเดินรถเพื่อรับส่งผู้โดยสาร 2.2) รับกระแสไฟฟ้าจากโรงซ่อมบำรุงเพื่อใช้ในการตรวจเช็ครถไฟฟ้า ไฮสปีดเซอร์กิตเบรก เกอร์ (High Speed Circuit Breaker) ทำหน้าที่ตัดกระแสไฟฟ้าแบบความเร็วสูงเมื่อเกิดการ ลัดวงจร แทร็กชั่นอินเวอร์เตอร์ (Traction Inverter) มีหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) มอเตอร์ (Induction Motor) มีหน้าที่ขับเคลื่อนรถไฟฟ้า เบรกรีซี สเตอร์ (Brake Resistor) ทำหน้าที่กำจัดพลังงานไฟฟ้าที่เกิดจาก รีเจนเนอร์เรเตอร์แทร็คชั่น คอนโทรนยูนิต (Traction Control Unit) มีหน้าที่ควบคุม จัดส่งกระแสไฟฟ้าไฟไปยังส่วน ควบคุมย่อยต่างๆ โหลดเซลล์เซ็นเซอร์ (Load Cell Sensor) ทำหน้าที่ตรวจสอบน้ำหนักของ รถไฟฟ้า เพื่อเป็นเงื่อนไขหนึ่งในการขับเคลื่อน ดอร์เซ็นเซอร์ (Door Sensor) ทำหน้าที่เป็น เงื่อนไขหนึ่งในการ เปิด-ปิด ประตูของรถไฟฟ้า เบรกคอนโทรนยูนิต (Brake Control Unit) ทำหน้าที่ควบคุมการหยุดรถไฟฟ้าให้เหมาะสมกับน้ำหนักตัวรถไฟฟ้าโดยการใช้ลมเบรก มาสเตอร์คอนทรเลอร์ (Master Controller) ทำหน้าที่เลือกการควบคุมการขับเคลื่อน รถไฟฟ้า มีสองระบบคือการขับเคลื่อนด้วยระบบอัตโนมัติที่ควบคุมจากหน่วยศูนย์กลาง และ ระบบขับเคลื่องด้วยพนังงานเดินรถ Automa tic Bra Traction ke Wheel

89 3.21.3 อุปกรณ์ในการขับเคลื่อนรถไฟฟ้าบีทีเอส ในระบบการเดินรถไฟฟ้าจะส่งกระแสไฟฟ้าจากรางที่สามเข้ามายังตัวรถผ่านมาทางชุดเคอร์ เรนต์ (Master Controller) เพื่อใช้ในการเดินรถสำหลับการวิ่งบริการ รูปที่ 3.27 รางที่สามหรือรางจ่ายไฟให้รถไฟฟ้า รูปที่ 3.28 เคอร์เรนต์หรือตัวรับไฟเข้ารถไฟฟ้า รูปที่3.29 ชอปเพาเวอร์หรือตัวเลือกรับไฟ รูปที่ 3.30 กล่องป้องของอนเวอร์เตอร์

90 รูปที่ 3.31 มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้ขับ มอเตอร์ที่ติดตั้งในระบบรถไฟฟ้า เป็นแบบอินดชั่นมอเตอร์ 3 เฟส ชนิดกรงกระรอกเนื่องจากมีความ ทมทานสูง การสึกหรอต่ำ การบำรุงรักษาง่าย และการใช้งานค่อนข้างสูง การควบคุมการเดินรถไฟฟ้าจะถูก กำหนดจากศูนย์ควบคุมกลางเป็นหลัก เพื่อมีความสอดคลองกันทั้งระบบ การเดินรถหากมีเหตุฉุกเฉินพนังงาน เดินรถประจำขบวนจะควบคุมการทำงานทดแทนตามสถานการณ์ที่จำเป็น 3.22 ระบบจ่ายไฟเหนือหัว (Overhead Catenary) ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือหัว (Overhead Catenary ) เป็นระบบการจ่ายไฟฟ้าแก่ทางรถไฟประเภทหนึ่ง ประกอบด้วยสายลวดตัวนำเปลือย แขวนไว้กับลูกถ้วยฉนวนซึ่งยึดตรึงที่เสากระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านขารับ กระแสไฟฟ้าเหนือหัวที่เรียกว่ำ สาลี่ เข้าสู่ระบบขับเคลื่อนขบวนรถ เพื่อให้ครบวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะไหล ผ่านรางรถไฟหรือราวเหล็กเส้นที่สี่ซึ่งต่อสายดินไว้ ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือหัวมักต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าแรงสูง เพื่อ ลดการสูญเสียจากการส่งไฟฟ้าเป็นระยะทางไกล สำหรับประเทศไทยรถไฟฟ้าที่ใช้การจ่ายไฟแบบนี้ เช่น รถไฟฟ้าแอร์พอร์ตเรลลิงค์ ซึ่งประกอบด้วย สถานีไฟฟ้าย่อย (Sub-Power-Station) , รถไฟฟ้า (Electric Multiple Unit) , สาลี่ (Pantograph) , สายส่งเหนือหัว (Catenary Wire) 3.22.1 หลักการทำงาน พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้รถไฟด้วยวิธีเหนือศีรษะ จะจ่ายผ่านสาลี่ซึ่งเป็นคันเหล็กยันกับสายไฟฟ้า เปลือย ซึ่งสาลี่อาจเป็นแบบพับได้ (สาลี่พับ; pantograph) แบบบ่วงกลม (สาลี่บ่วง; bow collector) หรือ แม้แต่เป็นลูกรอกติดปลายเหล็ก (สาลี่ติดรอก; trolley pole) ขบวนรถที่ใช้พลังงานไฟฟ้า จะยกสาลี่ขึ้นติดสาย เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าสู่ระบบขับเคลื่อน จากนั้นจึงจะไหลลงรางกลับไปยังสถานีจ่ายไฟ หรือลงดิน ต่อไป การจ่ายไฟฟ้าด้วยวิธีเหนือศีรษะมีข้อดีคือ บำรุงทางได้ง่ายโดยไม่ต้องพะวงกับการไปเหยียบกับราวจ่าย ไฟฟ้าที่พื้น แต่มีข้อเสียคือเป็นตัวจำกัดความสูงของขบวนรถ นอกเหนือจากอุโมงค์ ทั้งนี้ทางรถไฟที่ติดตั้งระบบ จ่ายไฟฟ้าไม่ว่าด้วยวิธีใดก็ตามสามารถให้รถจักรดีเซลและรถดีเซลรางทำขบวนผ่านได้โดยไม่มีผลใด ๆ ต่อระบบ จ่ายไฟ

91 3.22.2ระบบการใช้พลังงานไฟฟ้า 1. แรงดันไฟฟ้า 2. กระแส : กระแสตรง (DC) กระแสสลับ (AC) และ ความถี่ 3. ระบบหน้าสัมผัส : OCS และ รางที่สาม 3.23 รางที่ (Third Rail) รางที่สาม เป็นรางตัวนำลักษณะกึ่งแข็งที่มีกระแสไฟฟ้าเพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับขบวนรถไฟอย่าง ต่อเนื่อง รางนี้จะถูกวางที่ด้านข้างหรือระหว่างรางวิ่งของรถไฟ โดยทั่วไปมันมักจะถูกใช้ในระบบขนส่งมวลชน หรือระบบรถไฟฟ้าขนส่งความเร็วสูง ส่วนใหญ่รางที่สามจะจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง ระบบรถไฟฟ้ามหานคร กรุงเทพ ใช้ไฟ 750 VDC [1] 3.23.1 ความหมายของรางที่สาม (Third Rail) ระบบรางที่สาม หมายถึง การจ่ายพลังงานการฉุดลากไฟฟ้า ให้แก่รถไฟโดยการใช้ราง เพิ่มอีกหนึ่งราง (เรียกว่า "รางตัวนำ") ในระบบส่วนใหญ่ รางตัวนำถูกวางอยู่นอกรางคู่แต่บางครั้งก็อยู่ระหว่าง รางคู่ รางตัวนำถูกยึดด้วยฉนวนเซรามิกหรือฉนวนก้ามปู โดยทั่วไปแล้วทุกๆระยะ 10 ฟุต (3.0 เมตร) หรือกว่า นั้น หัวรถจักรจะมีบล็อกหน้าสัมผ้สโลหะที่เรียกว่า "รองเท้า" (หรือ "รองเท้าหน้าสัมผ้ส" หรือ "รองเท้ารับไฟ") ซึ่งแตะกับรางตัวนำกระแสไฟฟ้าจะไหลจากรางตัวนำจ่ายให้มอเตอร์กระแสตรงที่เป็นเครื่องยนต์ขับเคลื่อน ขบวนรถไฟและถูกส่งกลับให้ครบวงจรไปยังสถานีผลิตไฟฟ้าผ่านทางรางวิ่ง รางตัวนำมักจะทำจากเหล็กการนำ ไฟฟ้าสูงและรางวิ่งแต่ละช่วงจะต้องถูกเชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดยใช้การหลอมติดกันด้วยลวดหรืออุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อลดความต้านทานในวงจรไฟฟ้า รางตัวนำจะต้องถูกขัดจังหวะช่วงรางปรับระดับและช่วงรางที่ไขว้กัน จึง ต้องมีทางลาดที่ปลายของแต่ละช่วงเพื่อให้รองเท้าสัมผ้สกับรางตัวนำได้อย่างราบรื่น มีความหลากหลายมากเกี่ยวกับตำแหน่งการสัมผัสระหว่างตัวรถไฟและรางรถไฟ บางส่วน ของระบบยุคแรกๆ ใช้การสัมผัสด้านเหนือตัวรถ แต่ต่อมาพัฒนาใช้การสัมผัสด้านข้างหรือด้านล่าง ภายหลังใช้ วิธีปิดคลุมรางตัวนำเพื่อป้องกันพนักงานรถไฟจากการสัมผัสโดยบังเอิญและช่วยปกป้องรางตัวนำจากหิมะและ ใบไม้ร่วง รูปที่3.32ระบบรางที่สาม

92 3.23.2แรงดันไฟฟ้าสูงสุด • ฮัมบวร์ค S-Bahn ที่: 1200 V, ตั้งแต่ 1940 • แมนเชสเตอร์ - Bury, อังกฤษ: 1200 V (หน้าสัมผัสด้านข้าง) • Culoz-Modane, ฝรั่งเศส: 1500 V, 1925-1976 • กวางโจวเมโทรสาย 4 และสายที่ 5: 1500 V ในประเทศเยอรมนีในช่วงต้นอาณาจักรไรช์ที่สาม ระบบรถไฟที่มีความกว้างประมาณสามเมตรอยู่ใน แผน สำหรับระบบ Breitspurbahn นี้กระแสไฟฟ้าที่มีแรงดัน 100 กิโลโวลต์จะนำมาจ่ายเข้าในรางที่สาม เพื่อ หลีกเลี่ยงการทำลายของสายไฟเหนือศีรษะด้วยปืนต่อต้านอากาศยาน แต่อย่างไรก็ตามระบบไฟฟ้าดังกล่าว ไม่ได้ถูกใช้เนื่องจากมันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำฉนวนป้องกันรางที่สามที่มีแรงดันไฟฟ้าที่สูงเช่นนี้ในบริเวณใกล้เคียง กับรางอื่นของทางรถไฟ โครงการทั้งหมดยังไม่คืบหน้าใด ๆ ต่อไปเนื่องจากการโจมตีของสงครามโลกครั้งที่สอง 3.24การใช้งานพร้อมกับสายส่งเหนือศรีษะ รถไฟสามารถได้รับพลังไฟฟ้าจากสายเหนือศีรษะและจากราง ที่สามในเวลาเดียวกัน นี่คือเหตุการณ์ที่ ยกตัวอย่างเช่นเมื่อฮัมบวร์ค S-Bahn ที่ระหว่างปี 1940 และ 1955 ตัวอย่างในปัจจุบัน ได้แก่ สถานีรถไฟเบอร์ เคนเวอร์เดใกล้เบอร์ลินซึ่งมีรางที่สามทั้งสองด้านและสายเหนือศีรษะ ที่สถานีเพนน์คอมเพ็กในมหานคร นิวยอร์กก็ใช้ทั้งสองระบบ อย่างไรก็ตามระบบดังกล่าวมีปัญหาในการทำงานร่วมกันของแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ แตกต่างกัน ถ้าแหล่งจ่ายอันหนึ่งเป็น DC และอีกแหล่งหนึ่งเป็น AC, premagnetization ที่ไม่พึงประสงค์ของ หม้อแปลง AC สามารถเกิดขึ้นได้ ด้วยเหตุนี้การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นคู่มักต้องหลีกเลี่ยง สถานีชายแดนของ Modane บนรางฝรั่งเศส-อิตาลี Fréjus รถไฟใช้ไฟฟ้าทั้ง 1,500 V DC จากรางที่ สามสำหรับรถไฟฝรั่งเศสและจากสายไฟเหนือศีรษะ (ตอนแรกใช้ไฟสามเฟส ต่อมาเป็น 3000 V DC) สำหรับ รถไฟอิตาลี เมื่อเส้นในส่วนของฝรั่งเศสถูกเปลี่ยนให้เป็นสายไฟเหนือศีรษะ, อิตาลีจึงต้องเปลี่ยนแรงดันเป็น 1,500 V DC ด้วย ซึ่งเท่ากับครึ่งหนึ่งของกำลังเดิมที่พวกเขาเคยใช้ รูปที่ 3.33การใช้งานพร้อมกับสายส่งเหนือศรีษะ

93 3.25 ลักษณะของการใช้พลังงานไฟฟ้าของรถไฟฟ้า การใช้ไฟฟ้าเพื่อเป็นพลังงานในการขับเคลื่อนรถไฟ ซึ่งอาจใช้หัวรถจักรไฟฟ้าเพื่อการขับเคลื่อนตู้ ผู้โดยสาร หรือตู้สัมภาระ หรือเป็นรถไฟที่ประกอบด้วยตู้ที่มีเครื่องยนต์ไฟฟ้าหลายตู้ ซึ่งแต่ละตู้โดยสารรับ กระแสไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนด้วยตัวเองโดยไม่ต้องพึ่งหัวรถจักร พลังงานจะถูกสร้างขึ้นในโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ หลังจากนั้นพลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งขึ้นไปยังสายส่งไฟฟ้าแรงสูง แล้วกระจายภายในเครือข่ายทางรถไฟไปให้ รถไฟตามที่ต่างๆ โดยปกติจะมีระบบภายในในการจำหน่ายการใช้พลังงาน และการปรับระดับของแรงดันไฟฟ้า จะสร้างและติดตั้งโดยผู้ดูแลโครงการรถไฟโครงการนั้นๆเอง พลังงานจะถูกถ่ายโอนไปยังรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่โดยผ่านขารับไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องตลอดเวลาหรือ เกือบตลอดเวลา ในกรณีที่ใช้ระบบการจ่ายเหนือศีรษะ (Overhead Catenary System : OCS) มักจะเป็น ลวดเปลือยแขวนลอยอยู่ในเสาเรียกว่าสายส่งเหนือศีรษะ ตัวรถไฟมีเสายึดติดตั้งอยู่บนหลังคาซึ่งรองรับแถบ ตัวนำยึดติดกับหน้าสัมผัสด้วยสปริงรวมทั้งหมดเรียกว่า แหนบรับไฟ ( Pantograph ) เมื่อเทียบกับระบบเครื่องยนต์ดีเซล การใช้พลังงานไฟฟ้าทำให้สามารถพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้จะยอมรับว่ามีการสูญเสียระหว่างสายส่งไฟฟ้า มันสามารถให้พลังการลากสูงกว่า ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการ บำรุงรักษา ควบคุมง่ายและยังหลีกเลี่ยงการปล่อยสารพิษในเขตเมืองอีกด้วย โดยเฉพาะในระบบรถไฟโครงการ ใหม่ๆ นั้นยังสามารถนำพลังจากระบบเบรก (en: regenerative braking) สามารถนำกลับมาใช้ในระบบได้อีก ส่วนข้อเสียของการใช้ไฟฟ้าก็คือการที่ต้องใช้เงินลงทุนสูงในการสร้างระบบการส่งจ่ายพลังงาน การ ขยายขอบเขต พื้นที่ให้บริการไปในพื้นที่ที่มีผู้โดยสารน้อย และขาดความยืดหยุ่นในกรณีที่เกิดการหยุดชะงักใน เส้นทาง ความแตกต่างกันของมาตรฐานต่างๆการจัดระบบไฟฟ้าในพื้นที่ติดกัน เช่น การเดินทางระหว่างรับ ระหว่างประเทศ หรือทวีป ทำให้ลำบากในการให้บริการได้อย่างต่อเนื่อง และเนื่องจากสายไฟฟ้าเหนือศีรษะอยู่ ในระดับต่ำ ทำให้การเดินรถแบบสองชั้นทำได้ยาก 3.25.1 กระแสตรง แรกเริ่มนั้นระบบจ่ายไฟฟ้าใช้แรงดันต่ำ มอเตอร์ไฟฟ้าบนรถไฟได้รับกระแสไฟฟ้ากระแสตรง จากแหล่งจ่ายสถานีไฟฟ้าขับเคลื่อน และถูกควบคุมโดยใช้ความต้านทาน เมื่อรถไฟเพิ่มความเร็วและใช้รีเลย์ที่ เชื่อมต่อการทำงานของมอเตอร์แบบอนุกรมหรือแบบขนาน (สาย Tyne and Wear Metro เป็นรถไฟฟ้าสาย เดียวในสหราชอาณาจักรที่ใช้ไฟ 1,500 V DC) แรงดันที่นิยมมากที่สุดเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 600 V และ 750 V สำหรับรถรางและรถไฟฟ้าใต้ดิน และ 1500 V 650/750 V สำหรับรางที่สาม สำหรับภาคใต้ในอดีต ของสหราชอาณาจักร และ 3 กิโลโวลต์สำหรับระบบเหนือศีรษะ ไฟฟ้าแรงดันต่ำมักจะใช้กับระบบรางทีสาม หรือระบบรางที่สี่ ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 1 กิโลโวลต์ ปกติจะจำกัดใช้ในการเดินสายไฟในระบบเหนือ ศีรษะเพื่อเหตุผลทางด้านความปลอดภัย รถไฟชานเมืองสาย (S-Bahn) ในฮัมบวร์ค, เยอรมนีดำเนินงานโดยใช้ รางที่สามที่แรงดัน 1200 V

94 ฝรั่งเศสสาย SNCF Culoz-Modane ในเทือกเขาแอลป์ใช้ 1,500 v ในรางที่สาม จนกระทั่ง 1976 เมื่อโซ่ถูกติดตั้งและรางสามถูกรื้อออก ในสหราชอาณาจักรทางตอนใต้ของกรุงลอนดอนใช้ 750 V กับ รางที่สามถูกนำมาใช้ ในขณะที่ 660 V ถูกนำมาใช้เพื่อให้การเดินรถระหว่างที่ทำงานอยู่บนเส้นที่ใช้ร่วมกันกับ รถไฟใต้ดินลอนดอนซึ่งใช้ 630 V กับระบบรางที่สี่ แต่ด้วยที่รางที่สี่ (กลาง) ที่เชื่อมต่อกับรางวิ่งในพื้นที่ระหว่าง การทำงาน บางเส้นภายในลอนดอนยังคงการดำเนินงานที่ 660 โวลต์เนื่องจากการเชื่อมต่อกับเส้นที่ใช้ร่วมกัน หรือด้วยเหตุผลเพื่อเป็นตำนาน ภายในลอนดอนสายใหม่ทั้งหมด (ใต้ดิน) เป็น 750 โวลต์ ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 converter แบบ rotary หรือวงจรเรียงกระแสแบบปรอทโค้งถูก นำมาใช้ในการแปลงไฟ AC เป็น DC ที่จำเป็นต้องใช้ที่สถานีป้อน วันนี้การแปลงดังกล่าวมักจะทำโดยเซมิคอน ดักเตอร์วงจรเรียงกระแสหลังจากลดแรงดันลงจากแหล่งจ่ายสาธารณูปโภค ระบบ DC ค่อนข้างง่าย แต่ต้องใช้สายหนาและระยะทางสั้น ระหว่างสถานีป้อนเพราะใช้กระแส สูงมาก นอกจากนี้ยังมีการสูญเสียความต้านทานอย่างมีนัยสำคัญ สถานีป้อนจำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่าง ต่อเนื่อง ระยะห่างระหว่างสองสถานีป้อนที่ 750 V บนระบบรางที่สามประมาณ 2.5 กิโลเมตร (1.6 ไมล์) ระยะห่างระหว่างสองสถานีป้อนที่ 3 กิโลโวลต์เป็นเรื่องเกี่ยวกับ 7.5 กิโลเมตร (4.7 ไมล์) ถ้าบนขบวนรถไฟมีอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นเช่นพัดลมและคอมเพรสเซอร์ ถ้าต้องใช้พลังงานจาก มอเตอร์ที่เลี้ยงโดยตรงจากแหล่งจ่าย สายเคเบิลที่เป็นสายส่งอาจจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเนื่องจากต้องเพิ่มขนาดของ สายและแนวฉนวน ทางเลือกคืออุปกรณ์เหล่านั้นสามารถขับเคลื่อนจากชุดมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งเป็น ทางเลือกของการเปิดหลอดไฟ incandescent lights มิฉะนั้นจะต้องมีการเชื่อมต่อเป็นหลอดไฟกันเป็นแถว ยาวเนื่องจากความดันที่ส่งให้มีขนาดสูงมาก (หลอดไฟที่ออกแบบมาเพื่อทำงานที่แรงดันไฟฟ้า (750V) จะ ทำงานโดยไม่มีประสิทธิภาพ) ตอนนี้ converter แบบ solid-state (SIVs) และไฟเรืองแสงสามารถถูกนำมาใช้ งานได้ ทางเลือกคือ ไฟ DC สามารถแปลงเป็นไฟฟ้า AC ผ่านอินเวอร์เตอร์บนตู้รถไฟเพื่อจ่ายพลังงานให้กับ อุปกรณ์เสริมเหล่านั้น และด้วยการเปิดตัวของมอเตอร์แรงฉุด AC รถไฟทั้งขบวน (ตัวอย่างคือ ระบบขับเคลื่อน หลายตู้ ชั้น FP ของนิวซีแลนด์ ใช้ไฟ 1500 V DC จากสายส่งชานเมืองในเวลลิงตัน ซึ่งแปลงไฟกระแสตรงเป็น ไฟฟ้ากระแสสลับบนตู้รถไฟสำหรับการใช้งานโดยฉุดมอเตอร์และอุปกรณ์เสริมบนตู้รถไฟ) 3.25.2 กระแสสลับ ระบบจ่ายกระแสไฟฟ้า AC จะเป็นแบบเหนือศีรษะได้อย่างเดียว กระแสสลับสามารถเปลี่ยน แรงดันไฟฟ้าให้ลดลงได้ภายในหัวรถจักร ใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงมากเพื่อให้มีกระแสน้อยลง สายส่งจึงมีขนาดเล็ก ลง ซึ่งหมายถึงการสูญเสียพลังงานน้อยลงไปตามทางยาวของเส้นทางรถไฟ • กระแสสลับความถี่ต่ำ มอเตอร์ไฟฟ้า DC ที่มีตัวสลับทิศทางธรรมดา ยังสามารถเลี้ยงด้วย AC (มอเตอร์ทั่วไป) เพราะ การย้อนกลับของกระแสในสเตเตอร์และโรเตอร์ไม่เปลี่ยนทิศทางของแรงบิด อย่างไรก็ตามการเหนี่ยวนำของ ขดลวดที่ทำให้ตอนเริ่มต้นของการออกแบบมอเตอร์ขนาดใหญ่เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติที่ความถี่ AC มาตรฐาน

95 นอกจากนี้ AC ก่อให้เกิดกระแสไหลวน (eddy current) โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน pole สนามที่ไม่เคลือบ ซึ่ง ก่อให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและการสูญเสียประสิทธิภาพ ในศตวรรษที่ก่อนหน้านี้ห้าประเทศในยุโรป ได้แก่ เยอรมนี, ออสเตรีย, สวิตเซอร์แลนด์, นอร์เวย์และสวีเดนสร้างมาตรฐานที่ 15 kV 16 2/3 เฮิรตซ์ (หนึ่งในสาม ของความถี่ไฟปกติ) AC เฟสเดียว ในความพยายามที่จะบรรเทาปัญหาดังกล่าว เมื่อตุลาคม 16, 1995, เยอรมนี, ออสเตรียและสวิสเปลี่ยนการกำหนดที่ 16 ⅔ Hz เป็น 16.7 เฮิร์ตซ์ (แม้ว่าความถี่ที่เกิดขึ้นจริงไม่ได้ เปลี่ยน, การข้ดกำหนดมีการเปลี่ยน; ในทั้งสองกรณีความเบี่ยงเบนทางความถี่ไปจากความถี่กลางอยู่ที่± 1/3 เฮิร์ตซ์) ในประเทศสหรัฐอเมริกา, ใช้ 25 Hz, ความถี่เก่าที่ครั้งหนึ่งพบบ่อยในอุตสาหกรรมถูกนำใช้ใน ระบบของแอมแทรก ที่ 11 กิโลโวลต์ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือระหว่างวอชิงตันดีซีและนครนิวยอร์กและ ระหว่างแฮร์ริส, ซิลเวเนียและฟิลาเดลเฟีย 12.5 กิโลโวลต์ 25 Hz ส่วนระหว่างมหานครนิวยอร์กและนิวเฮเวน, คอนเนตทิคัทถูกดัดแปลงเป็น 60 Hz ในไตรมาสที่สามสุดท้ายของศตวรรษที่ 20 ในสหราชอาณาจักร, ลอนดอน, ไบรท์ตัน, ชายฝั่งตอนใต้ รถไฟเป็นหัวหอกในการใช้พลังงานไฟฟ้าระบบเหนือศีรษะของสายส่งชาน เมืองในลอนดอน , สะพานลอนดอนถึงวิกตอเรียถูกเปิดการจราจรบน 1 ธันวาคม 1909 วิกตอเรียถึงคริสตัล พาเลซผ่าน Balham และนอร์วูดตะวันตกเปิดพฤษภาคม 1911 เพคแฮมไรอ์ถึงนอร์วูดตะวันตกเปิดใน มิถุนายน 1912 การขยายเส้นทางทำไม่ได้เนื่องจากสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง สองเส้นทางเปิดใน 1925 ภายใต้ ทางรถไฟสายใต้ให้บริการ Coulsdon เหนือและสถานีรถไฟซัตตัน. การรถไฟใช้ไฟฟ้าที่ 6.7 กิโลโวลต์ 25 เฮิร์ตซ์ ได้มีการประกาศใน 1926 ว่าทุกเส้นทางจะถูกแปลงเป็น DC รางที่สามและระบบเหนือศีรษะสุดท้ายจะ ใช้จนถึงเดือนกันยายน 1929 ในระบบดังกล่าว มอเตอร์แรงฉุดสามารถได้รับกระแสไฟป้อนผ่านหม้อแปลงที่มีหลาย tap การเปลี่ยนแทปช่วยให้แรงดันไฟฟ้าที่มอเตอร์จะมีการเปลี่ยนแปลงโดยไม่ต้องมีตัวต้านทานไฟฟ้า เครื่องจักร อุปกรณ์เสริมจะถูกขับด้วยมอเตอร์สลับทางขนาดเล็กที่ได้รับพลังงานมาจากขดลวดแรงดันต่ำแยกต่างหากของ หม้อแปลงหลัก การใช้คลื่นความถี่ต่ำต้องใช้ไฟฟ้าที่ได้รับการดัดแปลงมาจากกระแสไฟจากการไฟฟ้าโดย มอเตอร์ – เจนเนอเรเตอร์หรืออินเวอร์เตอร์แบบคงที่ที่สถานีย่อยหรือผลิตไฟฟ้าที่สถานีไฟฟ้าแยกต่างหาก ตั้งแต่ปี 1979 มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสได้เกือบจะกลายเป็นที่ใช้กันในระดับสากล มันถูกป้อนกระแสโดย static four-quadrant converter ซึ่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่ให้กับ pulse-width modulator inverter ที่จ่าย ไฟฟ้าให้มอเตอร์สามเฟสความถี่แปรได้ • ระบบกระแสสลับหลายเฟส รถไฟกระแสไฟฟ้า AC 3 เฟสถูกใช้ในอิตาลี สวิตเซอร์แลนด์และสหรัฐอเมริกาในต้นศตวรรษ ที่ 20 ระบบในตอนต้นใช้ความถี่ต่ำ (16⅔ Hz) และแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำ (3,000 หรือ 3,600 โวลต์) ระบบจะสร้างพลังงานจากการเบรก ป้อนกลับไปยังระบบ จึงมีความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับรถไฟที่ใช้ในเขต ภูเขา (หัวรถจักรอีกขบวนสามารถใช้พลังนี้ได้) ระบบมีข้อเสียของการที่ต้องใช้ตัวนำเหนือศีรษะสอง (หรือสาม) ที่แยกเป็นสัดส่วนบวก return path ผ่านทางราง หัวรถจักรไฟฟ้าทำงานที่ความเร็วคงที่ ที่หนึ่ง, สองหรือสี่ส

96 ปีดระบบยังถูกนำมาใช้บนภูเขาสี่ลูก รถไฟใช้ 725-3,000 V at 50 หรือ 60 Hz: (Corcovado Rack ในริโอเดอ จาเนโร, บราซิล, Jungfraubahn และ Gornergratbahn ในประเทศสวิสเซอร์แลนด์และ Petit รถไฟ de la Rhune ในประเทศฝรั่งเศส) • มาตรฐานความถี่กระแสสลับ เฉพาะในปี 1950 หลังการพัฒนาในประเทศฝรั่งเศส (20 kV; ต่อมา 25 กิโลโวลต์) และรถไฟ อดีตประเทศสหภาพโซเวียต (25 kV) ได้มาตรฐานความถี่เฟสเดียวกระแสสลับกลายเป็นที่แพร่หลาย ความถี่ที่ ใช้คือ 50 Hz สหรัฐปกติจะใช้ 12.5 หรือ 25 kV 25 Hz หรือ 60 Hz. กระแสไฟ AC เป็นที่นิยมใช้สำหรับรถไฟ ความเร็วสูงและรถไฟระยะทางไกลสายทางใหม่ๆ ทุกวันนี้ หัวรถจักรบางหัวในระบบนี้ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าและ วงจรเรียงกระแสเพื่อจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำในรูปของพั้ลส์ให้กับมอเตอร์ ความเร็วจะถูกควบคุมโดย การแท๊ปในหม้อแปลง หัวจักรที่ซับซ้อนมากขึ้นใช้ทรานซิสเตอร์หรือ IGBT เพื่อสร้างกระแสสลับที่ถูกตัดยอด คลื่นหรือแม้แต่ปรับความถี่ได้ เพื่อส่งไปยัง AC มอเตอร์เหนี่ยวนำที่ใช้ในการฉุดลากขบวนรถระบบนี้ค่อนข้าง ประหยัด แต่ก็มีข้อบกพร่องของ: เฟสของระบบไฟฟ้าภายนอกจะถูกโหลดอย่างไม่เท่ากันและเกิดการรบกวน ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างอย่างมีนัยสำคัญเช่นเดียวกับเสียงรบกวนอย่างมีนัยสำคัญ รายชื่อประเทศที่ใช้ 25 กิโล โวลต์ AC 50 Hz ระบบเฟสเดียวสามารถพบได้ในรายการของระบบกระแสสำหรับการลากรถไฟไฟฟ้า เพื่อป้องกันความเสี่ยงของ out of phase ของไฟฟ้าจากหลายแหล่ง หลายช่วงของสายส่ง จากสถานีที่ต่างกันจะต้องถูกแยกออกอย่างเคร่งครัด สิ่งนี่ทำได้โดย Neutral Section (หรือ Phase Breaks), มักจะถูกจัดให้ที่สถานีจ่ายและอยู่ระหว่างสถานีจ่ายนั้น แม้ว่าปกติมีเพียงครึ่งหนึ่งที่ทำงานอยู่ในเวลาใดเวลา หนึ่ง ที่เหลือถูกจัดให้เพื่อให้สถานีป้อนปิดตัวลงและพลังงานจะถูกจ่ายมาจากสถานีป้อนที่อยู่ติดกัน Neutral Section มักจะประกอบด้วยส่วนสายดินของลวดซึ่งถูกแยกออกจากสาย live โดยวัสดุฉนวน, ลูกถ้วยเซรามิกที่ ถูกออกแบบเพื่อให้อุปกรณ์รับกระแสไฟฟ้าบนหัวรถจักร (pantograph) สามารถจะเคลื่อนออกมาจากส่วน หนึ่งไปที่ส่วนอื่น ๆได้อย่างราบรื่น ส่วนสายดินป้องกันการเกิดอาร์คจากเซ็กชั่น live หนึ่งไปยังอีกเซ็กชั่นหนึ่ง เพราะความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่อาจจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าระบบปกติมาก ถ้าเซ็กชั่น live มีเฟสต่างกันและและเบรกเกอร์วงจรป้องกันอาจจะไม่สามารถหยุดยั้งกระแส ได้อย่างปลอดภัย เพื่อป้องกันความเสี่ยงจากการอาร์คระหว่างสาย live กับดิน, เมื่อขบวนรถวิ่งผ่านส่วน neutral, รถไฟต้องไหลไปเองและวงจรเบรกเกอร์จะต้องเปิด ในหลาย ๆ กรณีงานนี้จะทำโดยพนักงานขับรถ. เพื่อช่วยพวกเขา, กระดานเตือนจะถูกจัดให้ก่อนที่จะถึงส่วน neutral กระดานเตือนต้วต่อไปจะแจ้งเตือน พนักงานขับรถให้ปิดวงจรเบรกเกอร์อีกครั้งหนึ่ง, พนักงานขับรถจะต้องไม่ทำเช่นนี้จนกว่า pantograph ตัว หลังจะผ่านกระดานไปแล้ว ในสหราชอาณาจักรอุปกรณ์ที่เรียกกันว่า Automatic Power Control (APC) จะ เปิดและปิดวงจรไฟฟ้านี้โดยอัตโนมัติ ซึ่งทำได้โดยการใช้ชุดของแม่เหล็กถาวรควบคู่ไปกับการสลับเส้นทางด้วย เครื่องตรวจจับบนรถไฟ การดำเนินการเฉพาะที่จำเป็นโดยคนขับก็คือการปิดพลังงานไฟฟ้าและปล่อยให้ขบวน ไหลเลื่อนไปเอง อย่างไรก็ตามกระดานเตือนยังคงมีในจุดที่และในส่วนที่กำลังเข้าไปยังส่วน neutral ในเส้นทาง รถไฟความเร็วสูงฝรั่งเศส, ในรางเชื่อมอุโมงค์ข้ามช่องแคบความเร็วสูงที่ 1 ของสหราชอาณาจักรและในอุโมงค์ ข้ามช่องแคบ neutral section จะถูกควบคุมโดยอัตโนมัติ

97 3.26 ความเชื่อถือได้ของระบบรถไฟฟ้า ความเชื่อถือได้ของระบบรถไฟฟ้า ระบบรถไฟฟ้ามีเป้าหมายเพื่อการขนส่งภายในเวลาที่กำหนดอย่าง ปลอดภัย ความเชื่อถือได้(Dependability) ของระบบรถไฟฟ้าเป็นตัวชี้วัด (Railway Reliability, Availability, Maintainability and Safety: Railway RAMS) ถูกกาหนดขึ้นเพื่อให้ผู้โดยสารมีความมันใจได้ ว่าระบบรถไฟฟ้ามีสมรรถนะและ ความสามารถบรรลุเป้าหมาย ส่งผลต่อคุณภาพการให้บริการแก่ผู้โดยสาร ความเชื่อถือได้ของระบบ รถไฟฟ้าประกอบด้วย ความน่าเชื่อถือของระบบ (Reliability) ความพร้อมใช้ของ ระบบ (Availability) ความสามารถในการบำรุงรักษาระบบ (Maintainability) และสวัสดิภาพความปลอดภัย (Safety) ของ ผู้โดยสารที่ใช้งานระบบ นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่นที่ตอบสนองต่อความพึงพอใจของผู้โดยสาร เช่น ความถี่ ของการให้บริการ ความสมำเสมอของการให้บริการ โครงสร้างราคาค่าโดยสาร เป็นต้น 3.27 ความน่าเชื่อถือและคุณภาพของการให้บริการระบบรถไฟฟ้า ปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพการให้บริการระบบรถไฟฟ้าในประเทศไทยมีทั้งปัจจัยที่มาจากผู้ปฏิบัติงาน ให้บริการผู้โดยสาร และปัจจัยที่มาจากความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ในระบบรถไฟฟ้าซึ่ง เมื่อเกิดความล้มเหลว ขึ้นแล้วจะส่งผลต่อคุณภาพการให้บริการแก่ผู้โดยสาร ความเชื่อถือได้ของระบบรถไฟฟ้าสำหรับขนส่งมวลชนมีส่วนประกอบที่สำคัญร่วมกันคือความพร้อมใช้ ของระบบรถไฟฟ้า (Availability) และสวัสดีิภาพความปลอดภัย (Safety) ของผู้โดยสาร ดังนั้นการบริการ ระบบรถไฟฟ้าให้มีคุณภาพจะเกิดขึ้นได้ต้องทำให้อุปกรณ์งานระบบมีความน่าเชื่อถือร่วมทั้งสามารถที่จะ บำรุงรักษาได้ (Reliability and Maintainability) ตลอดช่วงอายุการใช้งานระบบ (Whole Life Cycle of System) นอกจากนี้การใช้งานและบำรุงรักษาที่เหมาะสมัยงเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่ต้องดำเนินการควบคู่ ไปกบการให้บริการ รูปที่3.34 แสดงองค์ประกอบที่ส่งผลต่อคุณภาพการให้บริการระบบรถไฟฟ้า

98 เพื่อพิจารณาองค์ประกอบที่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพการให้บริการเฉพาะที่มาจากความน่าเชื่อถือ ของ ระบบรถไฟฟ้าโดยไม่พิจารณาองค์ประกอบจากปัจจัยภายนอก เช่นผู้ใช้งานระบบ โครงสร้างราคาค่าโดยสารซึ่ง ไม่สามารถควบคุมได้จะทำให้สามารถระบุตัวชี้วัดความน่าเชื่อถือของระบบรถไฟฟ้าได้ 3.28 การประเมินคุณภาพการให้บริการระบบรถไฟฟ้า การประเมินคุณภาพการให้บริการระบบรถไฟฟ้าสามารถพิจารณาได้จากความไม่พร้อมใช้ของการ ให้บริการรถไฟฟ้า และความไม่ตรงต่อเวลาของการให้บริการรถไฟฟ้าอันเนื่องมาจากความล้มเหลวของ อุปกรณ์ไฟฟ้า ความถี่ของการให้บริการระบบรถไฟฟ้าจะแตกต่างกันึขั้นอยู่กบวัน เช่นวันทำงานปกติวันหยุด ประจำสัปดาห์ เป็นต้น และชวงเวลาระหว่างวันจะมีความถี่การให้บริการที่ต่างกันเช่น ความถี่การให้บริการใน ชั่วโมงเร่งด่วน (Peak Hour Headway) ของวันจะมีความถี่ที่มากกว่า เพื่อให้บริการได้ทันกับความต้องการใช้ บริการของผู้โดยสาร ดังนั้นการพิจารณาการให้บริการจึงนิยมพิจารณาโดยใช้ความถี่การให้บริการโดยเฉลี่ยใน รอบปี (Average Headway) ซึ่งสามารถประเมินได้จากจำนวนชั่วโมงที่ระบบรถไฟฟ้าเปิดให้บริการตลอดทั้งปี เปรียบเทียบกับครึ่งหนึ่งของจำนวันเที่ยวที่ให้บริการตลอดทั้งปีจำนวนรถไฟฟ้าที่ไม่พร้อมให้บริการหรือจำนวน รถไฟฟ้าที่ถูกยกเลิกให้บริการประเมินได้จากเวลาที่เหตุการณ์ความล้มเหลวนั้นเกิดขึ้นและส่งผลให้การ ให้บริการระบบรถไฟฟ้าต้องถูกระงับไปจนกระทั้งระบบได้ถูกแก้ไขและกลับคืนสู้สภาวะการให้บริการปกติ ซึ่งประเมินได้จากสองเท่าของการปัดเศษเลขทศนิยมขึ้น ให้เป็นจำนวนเต็มของอัตราส่วนระหว่างเวลาที่ การให้บริการถูกระงับกบความถี่การให้บริการเฉลี่ยจากสูตร

99 ตารางที่ 3.28 การประเมินคุณภาพการให้บริการระบบรถไฟฟ้า การประเมินคุณภาพการให้บริการระบบรถไฟฟ้า (Railway Service Monitoring) มี 2 ลักษณะ ดังนี้ ความไม่พร้อมให้บริการรถไฟฟ้า (Train Service Unavailability, TSU) ความไม่ตรงต่อเวลาของการให้บริการ รถไฟฟ้า (Train Service Delay, TSD) 3.29 ระบบไฟฟ้าในตัวรถไฟฟ้า 3.29.1 ระบบไฟฟ้าในตัวรถไฟฟ้า (BTS) รถไฟฟ้า BTS ใช้ไฟ AC 25 KV Single phase ระบบรถไฟฟ้าฯ รับไฟจากสายส่ง 69 kV ของ การไฟฟ้านครหลวง จำนวน 2 สายส่ง โดยโหลดทั้งหมดของระบบรถไฟฟ้าฯใช้ไฟจากสายส่งเพียงเส้นเดียว สายส่งอีกเส้นทำหน้าที่เป็นสายส่งสำรองเพื่อจ่ายไฟในกรณีที่สายส่งหลักเกิดขัดข้อง เพื่อเพิ่มความเชื่อถือได้ (Reliability) ในการจ่ายไฟ ขบวนรถไฟฟ้าฯ ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับแรงดัน 25 kV ชนิดเฟสเดียวในการขับเคลื่อน โดยรับไฟจาก Overhead Catenary System Indicator Value Peak Hour Headway (min:sec) 03:52 [232 seconds] Average Headway (min:sec) 05:33 [333 seconds] Operating Fleet (trains in peak hour) 18 Operating Fleet (cars in peak hour) 54 Total Number of Trains 21 Total Number of Cars 63 Annual Train-km 3,099,049 Annual Car-km 9,297,147 Scheduled Train Trips (per year) 145,920 Operating Hours (per day) 18.5 Operating Hours (per year) 6,753 Calendar Hours (per year) 8,760

100 รูปที่ 3.35 ระบบไฟฟ้าในตัวรถไฟฟ้า (BTS) สำหรับระบบรถไฟฟ้าฯ หากเดินรถเต็มพิกัดแล้วจะมีความต้องการใช้ไฟฟ้ารวม 20 MVA เนื่องจากระบบ สายส่ง 69 kV ของการไฟฟ้านครหลวงเป็นชนิด 3 เฟส แต่ขบวนรถฯ ใช้ไฟฟ้า 25 kVชนิดเฟสเดียว - ระบบรถไฟฟ้าฯ จึงได้ติดตั้งหม้อแปลงเฟสเดียวพิกัด 69/25 kV จำนวน 2 ลูก สำหรับแปลงแรงดันไฟฟ้า ลงมาจ่ายให้ขบวนรถ - โดยขดลวดด้าน Primary ของหม้อแปลงทั้งสองต่อเชื่อมกับเฟส A และ เฟส B ในระบบไฟฟ้า 3 เฟส ของการไฟฟ้านครหลวง (ในระบบไฟฟ้า 3 เฟสของการไฟฟ้านครหลวงประกอบไปด้วยเฟส A, B และ C) - ระบบรถไฟฟ้าฯ มีราง 2 ชุด คือ รางสำหรับ ขบวนรถเที่ยวไปและกลับ (Track 1 และ Track 2 ในรูปที่ 1) นอกจากนี้ยังแบ่งระบบรางออกเป็น 2 Section ผลกระทบจากระบบรถไฟฟ้าขนส่งมวลชนต่อแรงดันไม่ สมดุลในระบบไฟฟ้า ระบบรถไฟฟ้าขนส่งมวลชนมีปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูงประมาณ 20 MVA และใช้ไฟฟ้า กระแสสลับแรงดัน 25 kV ชนิดเฟสเดียวในการขับเคลื่อนขบวนรถ เมื่อเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าสามารถ ก่อให้เกิดปัญหาแรงดันไม่สมดุลส่งผลกระทบกับผู้ใช้ไฟฟ้ารายอื่น ๆ 3.29.2 ระบบไฟฟ้าในตัวรถ (CNR model) รถไฟฟ้า BTS 12 ขบวนใหม่รุ่นล่าสุด เป็นรถไฟฟ้าแบบ 4 ตู้ประกอบด้วยตู้รถไฟฟ้าไม่มี ระบบขับเคลื่อนมีห้องขับเรียกว่า TC-Car หรือ Trailer Car จำนวนสองตู้อยู่ที่ด้านหน้าและด้านหลัง ขบวน และตู้รถไฟฟ้าแบบมีระบบขับเคลื่อนแต่ไม่มีห้องขับเรียกว่า M-Car หรือ Motor Car จำนวนสองตู้ อยู่ตรงกลางขบวน ตู้รถไฟฟ้า TC-car แต่ละตู้ติดตั้งระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ACM ขนาด 140 KVA 3-เฟส 400 ACV ACM แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงขนาด 750โวลท์ (DC Voltage) จากรางที่สาม (Third Rail Traction Power) ไปเป็น3-เฟส 400 ACV เพื่อจ่ายให้กับระบบปรับอากาศ ระบบลมอัด ระบบแสงสว่างภายในและภายนอก และโหลดต่างๆ นอกจากนั้นแล้ว ACM ยังติดตั้งเครื่องประจุไฟขนาด 22 KW 110VDC สำหรับแบตเตอรีของตู้รถไฟฟ้า TC-car สำหรับตู้รถไฟฟ้า M-car เป็นตู้รถไฟฟ้าที่ ขับเคลื่อน และไม่มีห้องขับ แต่ละตู้ติดตั้งระบบขับเคลื่อนที่เรียกว่า MCM เพื่อจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับ มอเตอร์ขับเคลื่อน ตู้รถไฟฟ้า M-car ที่ได้รับไฟฟ้า 750V จากรางจ่ายกระแสไฟฟ้าที่สาม

101 รูปที่ 3.36 ระบบไฟฟ้าในตัวรถ (CNR model) 3.29.3 ระบบไฟฟ้าในตัวรถไฟฟ้า (SIEMENS Model) BTS ได้เพิ่มตู้รถไฟฟ้าจากแบบ 3 ตู้ เป็นแบบ 4 ตู้ต่อขบวน ทำให้ขบวนรถไฟฟ้า Siemens model ทั้ง 35 ขบวนได้กลายเป็นรถไฟฟ้าแบบ 4 ตู้ ซึ่งประกอบด้วย ตู้รถไฟฟ้ามีระบบ ขับเคลื่อน (Motored cars) ที่ด้านหน้าและท้ายของขบวนรถไฟฟ้า และ ตู้รถไฟฟ้าแบบไม่มีระบบ ขับเคลื่อน (Trailer cars) 2 ตู้อยู่ตรงกลางของขบวนรถไฟฟ้า ตามชนิดดังต่อไปนี้ • ตู้รถไฟฟ้าแบบ A-Car มีระบบขับเคลื่อน (Motored cars) และห้องคนขับ (Driving Cab) • ตู้รถไฟฟ้าแบบ C-Car ไม่มีระบบขับเคลื่อน (trailer cars) และห้องคนขับ แต่มีแหล่งจ่ายไฟฟ้า (Power Supply) สำหรับ ระบบปรับอากาศ และระบบแสงสว่าง รูปที่ 3.37 รถไฟฟ้าแบบ A-Car โดยที่ตู้รถไฟฟ้าแบบ C-car ที่เพิ่มเข้าไปใหม่นั้น เรียกว่า C1-car มีลักษณะเด่นที่แตกต่างจากเดิม คือ • เสาราวจับแบบ 3 ก้าน เพื่ออำนวยความสะดวกให้กับผู้โดยสารซึ่งจะมีราวจับเพิ่มมากขึ้น) • เพิ่มพื้นที่สำหรับรถเข็นผู้พิการ พร้อมเข็มขัดนิรภัยสำหรับจับยึดรถเข็นผู้พิการและราวจับให้ • มีการติดตั้งเครื่องแปลงพลังงานไฟฟ้าขนาดเล็กจาก 750 VDC เป็น 400 VAC เพื่อจ่ายให้กับ อุปกรณ์เครื่องปรับอากาศภายในตู้โดยสารใหม่โดยเฉพาะ • มีการนำเอาระบบควบคุมการห้ามล้อแบบใหม่เรียกว่า EP2002 ซึ่งตัวอุปกรณ์จะรวมระบบการ ควบคุมด้วยลมและไฟฟ้าอยู่ในอุปกรณ์เดียวกัน • มีวงจรปรับอากาศ 2 วัฏจักร ใช้น้ำยาปรับอากาศ R407C • ลักษณะต่อพ่วงของรถไฟฟ้า 4 ตู้ คือ A-C-C1-A

102 รูปที่3.38 ลักษณะต่อพ่วงของรถไฟฟ้า 4 ตู้ • ระบบขับเคลื่อนของรถไฟฟ้าได้รับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงขนาด 750 โวลท์ (DC Voltage) จาก รางที่สาม (Third Rail Traction Power) ผ่านชุดแปลงกระแสไฟฟ้าสลับระบบขับเคลื่อน (Traction Convertor Units) เพื่อจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับให้กับชุดมอเตอร์ขับเคลื่อนที่ติดตั้งอยู่บนเพลาล้อของรถ A-car ทั้งสองตู้ ในทำนองเดียวกันตู้รถไฟฟ้า C-car ทั้งสองตู้ตรงกลางได้รับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ขนาด 750 โวลท์จากรางที่สาม (Third Rail Traction Power) แปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส 400 โวลท์ และไฟฟ้ากระแสตรง 110 โวลท์ เพื่อใช้ในระบบปรับอากาศ และชาร์จแบตเตอรี่ ตามลำดับ ขบวนรถไฟฟ้า 4 มีความยาวตลอดทั้งขบวน 86.6 เมตร กว้าง 3.12 เมตร รองรับผู้โดยสารได้สุงสุด จำนวน 1490 คน (มีผู้โดยสารนั่งเต็มทุกที่นั่ง และ ผู้โดยสารยื่น) ที่น้ำหนักบรรทุก (Load Condition) 8 คนต่อตารางเมตร จำนวนที่นั่งผู้โดยสาร 42 ที่นั่งต่อตู้และ 168 ที่นั่งทั้งขบวน มีประตูโดยสารเลื่อน ปิดเปิดด้านนอกตัวรถ (Sliding door) ควบคุมการทำงานด้วยระบบควบคุมกับมอเตอร์ไฟฟ้า มีความ กว้างเมื่อเปิดสุด 1.4 เมตร จำนวน 16 บานต่อด้าน ตัวรถทำด้วยเหล็กปลอดสนิม ติดตั้งระบบปรับ อากาศ พร้อมหน้าต่างชนิดกันแสง 3.30 วิธีการทำงานของรถไฟฟ้า หลักการทำงานของรถไฟฟ้าอย่าง BTS หรือ MRT หน้าที่งานของอุปกรณ์ในระบบ คือ การป้อน กระแสไฟฟ้าไปสู่ตัวรถไฟฟ้า BTS เป็นแบบรางที่ 3 ที่แรงดันไฟฟ้า 750 VDC เพื่อส่งต่อไปยังอุปกรณ์ต่าง ๆ ใน ขบวนรถไฟฟ้า เพื่อทำงานในส่วนต่าง ๆ 1. ชุดเคอร์เรนต์คือ ตัวรับกระแสไฟฟ้า ระหว่างรถไฟฟ้ากับรางที่ 3 เพื่อจ่ายไฟฟ้าไปยังส่วนต่าง ๆ ของรถไฟฟ้า 2. Shop Power คือ สวิตซ์ที่มีลักษณะเหมือนใบมีและทำหน้าที่เลือกแหล่งจ่ายไฟฟ้า เพื่อป้อนให้ รถไฟฟ้า BTS 3. High Speed Circuit Breaker มีหน้าที่ตัดกระแสไฟฟ้า เมื่อเกิดการลัดวงจร 4. Traction Inverter ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 5. Induction Motor มีหน้าที่ขับเคลื่อนรถไฟฟ้า 6. Brake Resistor ทําหน้าที่ในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากรีเจนเนอร์เรเตอร์ 7. Traction Control Unit มีหน้าที่ควบคุม จัดส่งกระแสไฟฟ้าไปยังส่วนควบคุมย่อยต่าง ๆ 8. Load Cell Sensor ทําหน้าที่ตรวจสอบนํ้าหนักของรถ เพื่อขับเคลื่อนรถไฟฟ้า 9. Door Sensor ทําหน้าที่เปิดและปิดประตูของรถไฟฟ้า

103 10. Brake Control Unit ทําหน้าที่ควบคุมการหยุดรถไฟฟ้า 11. Master Controller ทําหน้าที่ในการเลือกการควบคุมการขับเคลื่อนแบบอัตโนมัติ และการ ขับเคลื่อนรถไฟฟ้าด้วยพนักงานขับรถ ซึ่งมีอุปกรณ์ในการขับเคลื่อนรถไฟฟ้า BTS ในระบบการเดิน รางที่ สามหรือรางจ่ายไฟให้รถไฟฟ้า เคอร์เรนต์หรือตัวรับไฟเข้ารถไฟฟ้า ช็อปเพาเวอร์หรือตัวเลือกรับไฟ กล่อง ป้องกันของอินเวอร์เตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใชัขับเคลื่อน การทำงานของรถไฟฟ้า เป็นระบบการจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับรถไฟ เพื่อให้รถไฟขับเคลื่อนได้ โดยไม่ต้องมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนขบวนรถไฟ เพราะการจ่ายกระแสไฟฟ้า มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบให้ พลังงานอื่น ๆ ของการขับเคลื่อนหัวรถจักร หลังจากนั้นพลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งเข้าไปยังสายส่งไฟฟ้าแรงสูง แล้วกระจ่ายภายในเครือข่ายของรถไฟ เพื่อให้รถไฟขับเคลื่อน ซึ่งการใช้กระแสไฟฟ้าในการขับเคลื่อนหัวรถ จักรจะสามารถดึงตู้ขนส่งสินค้าที่ความเร็วสูง ดีกว่าหัวรถจักรแบบพลังงานดีเซล

104 บทที่ 4 ผลการเพิ่มประสิทธิภาพการซ่อมบำรุง 4.1 ความน่าเชื่อถือ ความพร้อม ความสามารถในการบำรุงรักษาและความปลอดภัย 4.1.1 คำนิยาม ความน่าเชื่อถือ (Reliability) คือความน่าจะเป็นที่อุปกรณ์หรือระบบจะทำงานได้ตามฟังกชันที่ได้ กำหนดไว้ภายใต้เงื่อนไขและชวงเวลาที่กำหนด ความพร้อม (Availability) ความสามารถในการทำงานของอุปกรณ์หรือระบบตามฟังกชันที่ได้ กำหนดไว้ภายใต้เงื่อนไขและชวงเวลาที่กำหนด โดยที่มีการสนับสนุนทรัพยากรจากภายนอกที่จำเป็นอย่างต่อเนื่อง ความสามารถในการบำรุงรักษา (Maintainability) คือ ความน่าจะเป็นที่การปฏิบัติงานซ่อมบำรุง ต่ออุปกรณ์หรือระบบจะสามารถดำเนินการได้ภายในช่วงเวลาที่ได้ระบุไว้ ภายใต้เงื่อนไข ขั้นตอนการปฏิบัติงาน และทรัพยากรที่ระบุไว้ ความปลอดภัย (Safety) คือ สภาพการไม่มีความเสี่ยงที่ก่อให้เกิดความเสียหาย 4.1.2 แนวคิด RAMS ความน่าเชื่อถือ ความพร้อม ความสามารถในการบำรุงรักษาและความปลอดภัย หรือปกติใช้ตัวย่อว่า RAMS (Reliability Availability maintainability & safety) เป็นตัวบ่งบอกระดับความเชื่อมั่นที่ระบบจะสามารถ ให้บริการได้ตามข้อตกลงที่กำหนดไว้อย่างปลอดภัย โดยทั่วไป RAMS จะถูกนำมาใช้ในการวัดประสิทธิภาพและ สมถรรนะการทำงานของอุปกรณ์หรือระบบซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของการบริการ RAMS ของ รูปที่ 4.1 ปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพของการบริการในระบบขนส่งทางราง

105 ระบบสามารถแสดงได้โดยตัวชี้วัดทั้งเชิงปริมาณและคุณภาพ ซึ่งสะท้องถึงระดับความเชื่อมั่นที่ ระบบจะสามารถทำงานตามที่กำหนดได้อย่างปลอดภัย RAMS ของระบบรถไฟฟ้ามักจะถูกกระทบจากปัจจัย ต่อไปนี้ 1) สภาพของระบบ (System conditions) เช่น ความบกพร่องที่เกิดขึ้นจากภายในตัวระบบเองตลอด ช่วงอายุการใช้งานของระบบ (system lifecycle) 2) สภาพการใช้งาน (Operating conditions) เช่น ความบกพร่องที่เกิดขึ้นจากการใช้งานระบบ 3) สภาพการบำรุงรักษา (Maintenance conditions) เช่น ความบกพร่องที่เกิดขึ้นเนื่องจากงาน บำรุงรักษา 4.1.3 ตัวแปรที่ใช้ในการระบุ RAMS 1) ความน่าเชื่อถือ (Reliability) โดยปกติความน่าเชื่อถือของระบบจะแสดงโดยค่าเฉลี่ยของระยะเวลาที่ ใช้งานจนระบบชำรุด (Mean Time Before Failure, MTBF) หรืออัตราการชำรุด เช่น จำนวนครั้งที่ชำรุดต่อหนึ่ง ล้างชั่วโมงใช้งาน 2) ความพร้อมใช้งาน (Availability, A) ของระบบต่างๆ โดยปกติสามารถคำนวณได้ตามสมการต่อไปนี้ A = MUT/ (MUT + MDT) โดยที่ MUT = Mean Uptime MDT = Mean Downtime หรือหากวัดในเชิงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ก็อาจคำนวณได้โดยใช้สมการ At = MTBF / (MTBF + MTTR) โดยที่ MTBF = ค่าเฉลี่ยของระยะเวลาที่ใช้งานจนอุปกรณ์ชำรุด = 1/ λ MTTR = ค่าเฉลี่ยของระยะเวลาที่ใช้ในการซ่อมอุปกรณ์ λ = จำนวนครั้งที่ระบบชำรุดต่อช่วงเวลาการทำงานทั้งหมด 3) ความสามารถในการบำรุงรักษา (Maintainability) โดยปกิจะใช้ระยะเวลาเฉลี่ยที่ใช้ในการซ่อม ระบบ ซึ่งจะรวมเวลาในการจัดหาอะไหล่ด้วย 4.1.4 การกำหนดมาตรฐาน RAM การกำหนดมาตรฐาน RAM ของระบบสามารถดำเนินการได้ 2 แนวทาง คือ 1) การระบุความน่าเชื่อถือและความสามารถในการบำรุงรักษาระบบ ในการบรรลุเป้าหมายด้าน ความน่าเชื่อถือและความสามารถในการบำรุงรักษา จำเป็นจะต้องมีการคัดเลือกวัสดุ อุปกรณ์และสถาปัตยกรรม ที่เหมาะสมตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ โดยจะต้องมีการประมาณการและทดสอบระบบเป็นระยะในขั้นตอนการ ออกแบบ เพื่อให้ได้แบบสุดท้ายที่เป็นไปตามเป้าหมาย

106 1.1) ความน่าเชื่อถือของระบบ การออกแบบความน่าเชื่อถือของระบบประกอบไปด้วยขั้นตอน ต่อไปนี้ • การกำหนดูเป้าหมายที่จะบรรลุซึ่งมักจะกำหนดที่ตัวระบบใหญ่ เช่น ราง อาณัติสัญญาณ ฯลฯ • การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อใช้คาดการณ์ประสิทธิภาพของระบบ • การจัดสรรเป้าหมายให้กับระบบย่อย เพื่อให้สามารถบรรลุเป้าหมายของระบบใหญ่ • การคัดเลือกชิ้นส่วน/อุปกรณ์ ที่สอดคล้องกับเป้าหมายที่กำหนด • การทดสอบความน่าเชื่อถือของระบบ และหาจุดผิดพลาด • การปรับปรุงการออกแบบเพื่อให้บรรลุเป้าหมาย 1.2) การจำลองความน่าเชื่อถือของระบบ (Reliability modeling) การจำลองความน่าเชื่อถือของระบบเป็นกระบวนการที่ควรดำเนินการอย่างต่อเนื่องทั้งในขั้นตอน การออกแบบเบื้องต้นและการออกแบบรายละเอียด ทั้งนี้เพื่อให้สามารค้นพบข้อผิดพลาดและแก้ไขได้ทัน การ จำลองความน่าเชื่อถือของระบบเป็นสาขางานที่ต้องการความชำนาญเฉพาะด้าน โดยอาจใช้การคำนวณด้วยมือ หรืออาจซับซ้อนจนต้องใช้คอมพิวเตอร์ตัวอย่างของการคำนวณความน่าเชื่อถือของระบบด้วย Reliability block diagram ดังแสดงในรูปที่ 4.2 รูปที่ 4.2 ตัวอย่างการคำนวณความน่าเชื่อถือด้วย Reliability block diagram 2) การกำหนดความพร้อมในการกำหนดระดับความพร้อม ผู้ออกแบบจะเป็นผู้ทำหน้าที่ • ระบุสภาพที่ถือว่าระบบพร้อมใช้งาน และไม่พร้อมใช้งาน • กำหนดระดับความพร้อม อาจกำหนดเป็นร้อยละของเวลาที่ชิ้นส่วนทำงาน เช่น ที่ร้อยละ 99 • กำหนดรอบการทำงาน (Duty cycle) ของชิ้นส่วน ความพร้อมสามารถใช้แทนเป้าหมายความน่าเชื่อถือและเป้าหมายความสามารถในการบำรุงรักษาได้ สำหรับระบบที่เกิดจากระบบย่อยหลายระบบทำงานร่วมกัน ความพร้อมของระบบจะคิดจากผลคูณของความ พร้อมของระบบย่อยทุกตัว

107 4.1.5 ตัวอย่างการกำหนดค่า RAM 1) RAM ในภาพรวมการเดินรถ หัวข้อตัวชีวัด (Service Performance) ค่าเป้าหมาย Train Service Delivery 99.5% Passenger Journeys on Time 99% Train Punctuality 99% Train Reliability (Train Car-km per train failure causing delays > 5 mins) 600,000 km Ticket Reliability (ad hoc ticket transactions per ticket failure) 8,000 ครั้ง Ticket Machine Reliability 99% ตารางที่ 4.1 RAM ในภาพรวมการเดินรถ 2) RAM ในระดับอุปกรณ์ กรณีศึกษา ประตูกั้นชานชาลารถไฟฟ้า การระบุค่า RAM จะมีองค์ประกอบ 3 ส่วนคือ การแบ่งระดับความน่าเชื่อถือ การทดสอบความน่าเชื่อถือ และค่าเป้าหมายของการซ่อมบำรุง ตารางที่ 4.1 แสดงตัวอย่างการแบ่งระดับของความน่าเชื่อถือของประตูกั้นชาน ชาลารถไฟฟ้า โดยตัวชี้วัดความน่าเชื่อถือของระบบจะแบ่งได้เป็น 3 ระดับคือ A, B และ C ทั้งนี้ความน่าเชื่อถือของ ระบบจะต้องคงที่หลังจากผ่านไปแล้วช่วงเวลาหนึ่ง รูปที่ 4.3 แสดงการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบที่แบ่ง ออกเป็น 5 ช่วงคือ ทุก 6 เดือนใน 4 ช่วงแรกและหลังจากนั้นก็ช่วงถาวร

108 ตารางการแบ่งระดับความน่าเชื่อถือของประตูกั้นชานชาลารถไฟฟ้า ระดับความน่าเชื่อถือ (Reliability level) หัวข้อ คุณลักษณะ A ภาพรวม มีผลกระทบต่อการให้บริการเดินรถนานกว่า 2 นาที อัตราความล้มเหลวในการทำงาน 10-5 failure/hour/platform แหล่งจ่ายไฟ ไม่สามารถทำงานนานกว่า 2 นาที ประตูกั้นชานชาลาชุดใดชุดหนึ่ง ยังคงขัดข้องเมื่อเวลาผ่านไปแล้ว 2 นาที (ไม่สามารถเปิดได้ด้วยมือ) ชุดควบคุมประตูกลาง/ชุดควบคุม ที่ชานชาลา เกิดข้อพลาด B ภาพรวม มีผลกระทบต่อผู้โดยสารและการให้บริการเดินรถ น้อยกว่า 2 นาที อัตราความล้มเหลวในการทำงาน 15 10-5 failure/hour/platform ประตูกั้นชานชาลาชุดใดชุดหนึ่ง เกิดข้อผิดพลาดในขณะที่ประตูเปิดอยู่ (สามารถปิดได้ด้วยมือ) ชุดควบคุมประตูกลาง เกิดข้อผิดพลาด ระบบป้องกันความปลอดภัย อยู่ในสถานะเปิด C ภาพรวม ความล้มเหลวอื่นๆ อัตราความล้มเหลวในการทำงาน จะถูกกำหนดในภายหลัง ประตูกั้นชานชาลาชุดใดชุดหนึ่ง เกิดข้อผิดพลาดในขณะที่ปิดอยู่ (สามารถเปิดได้ด้วยมือ) ไฟแสดงสถานะของพนังงานขับ รถไฟ ขัดข้อง ชีลกั้นน้ำ เกิดการฉีดขาด ตารางที่ 4.2 การแบ่งระดับความน่าเชื่อถือของประตูกั้นชานชาลารถไฟฟ้า

109 รูปที่ 4.3 ช่วงการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบ (Reliability Improvement) การทดสอบความน่าเชื่อถือของระบบ 1) ช่วงเวลาทดสอบระบบก่อนเข้าสู่การยืนยันการใช้งาน ความล้มเหลวที่เกิดขึ้นครั้งแรกจะถูกนับก็ ต่อเมื่อระบบถูกใช้งานไปแล้ว 6 เดือน โดยผู้รับเหมาหรือเจ้าของงานต้องกำหนดการทดสอบในระยะ ต่อไป ก่อนที่ประตูกั้นชาชาลาจะเร่ิมใช้งานจริง 2) การรายงานความล้มเหลว ผู้รับเหมาหรือเจ้าของงานจะต้องกำหนดการยืนยันการรายงานความ ล้มเหลวในระยะถัดไป ในกรณีที่ความล้มเหลวของระบบแบบ A และ B เจ้าของงานจะต้องรายงาน รายละเอียดของความล้มเหลวและส่วนที่เกิดความล้มเหลว โดยผู้รับเหมาต้องแจ้งผลการเคราะห์ ความล้มเหลวต่อลูกค้าในที่ประชุมและผู้รับเหมา ต้องเป็นฝ่ายดูแลการประชุม ทั้งนี้สมมุติฐานสำคัญที่ใช้ในการยืนยันความน่าเชื่อถือก็คือ ค่าที่กำหนดเหล่านี้จะบรรลุได้ก็ต่อเมื่อมี พนักงานซ่อมบำรุงเข้าไปดำเนินการภายใน 1 นาที ดังนั้นจึงต้องมีพนักงานซ่อมบำรุงประจำสถานีรถไฟอย่างน้อย 1 คนต่อชานชาลา โดยที่ประตูต้องแก้ไขให้ทำงานได้ด้วยความปลอดภัยภายใน 2 นาที ค่าเป้าหมายการซ่อมบำรุง ระบบประตูกั้นชานชาลาจะต้องถูกออกแบบไว้ให้สามารถเปลี่ยนอุปกรณ์หลัก ให้เสร็จสิ้นภายใน 3 ชั่วโมง นอกจากนี้ถ้าจำเป็นต้องมีการซ่อมบำรุงที่อาจส่งผลต่อกระทบต่อความปลอดภัยของ การเดินรถก็จำเป็นที่จะต้องเลื่อนไปกระทำในช่วงเวลาที่ปราศจากการเดินรถ

110 4.2 เทคนิคการวิเคราะห์ RAM 1) การวิเคราะห์ความน่าเชื่อถือ (Reliability Analysis) • การคาดการณ์ความน่าเชื่อถือของระบบ ซึ่งอาจแสดงโดยใช้ค่า MTBF • Failure Modes, Effects and Criticality Analysis (FMECA) • Common Mode/Common Cause Analysis • Fault Tree Analysis • Parts Stress Analysis • Markov Analysis • Human Error Analysis 2) การวิเคราะห์ความสามารถในการบำรุงรักษา (Maintainability Analysis) • Maintainability / Availability Prediction (MTBF, MTTR) • Maintenance Identification (repair or replace, preventive or corrective maintenance, logistics) • Failure Isolation, Detection and Correction (FDIR) Analysis • Scheduled Maintenance Analysis เพื่อหารอบการบำรุงรักษาที่เหมาะสม • Unscheduled Maintenance Analysis เพื่อหาระยะเวลาในการฟื้นระบบ • การจัดหาอะไหล่ที่เหมาะสมที่สุด • FMECA สำหรับงานบำรุงรักษา 3) การวิเคราะห์ความปลอดภัย (Safety Analysis) • Design- and Operations Hazard Analysis • Risk Analysis • Event Tree • Software Criticality Analysis

111 4.3 การวิเคราะห์รูปแบบของความบกพร่องด้วยวิธี FMECA FMECA (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) เป็นเครื่องมือที่ใช้ชี้บ่งรูปแบบของ ความบกพร่อง(Failure mode) ที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการนอกจากนี้ยังใช้ในการ วิเคราะห์ความเสี่ยงของแต่ละรูปแบบความบกพร่องเพื่อจะได้นำมาจัดลำดับความสำคัญของรูปแบบความบกพร่อง ตามความเสี่ยงของมัน และนำไปใช้เลือกวิธีการบำรุงรักษาที่เหมาะสม โดยทั่วไปประกอบไปด้วยขั้นตอน 3 ส่วน หลักคือ 1) Failure mode identification ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นหรือการทำงานแต่ละขั้นตอน จะต้องมีการระบุ รายการ Failure mode ซึ่งประกอบไปด้วยสาเหตุหลักดังต่อไปนี้ • การไม่ทำงานตามเวลา (Untimely operation) • ไม่ทำงานเมื่อมีการร้องขอ • Output สูญหาย • Output ถูกขัดจังหวะ • Output ไม่ถูกต้อง 2) Failure effects analysis ในขั้นตอนนี้ผลกระทบจากความบกพร่องของระบบจะถูกวิเคราะห์ และ แสดงในรูปของ FMECA matrix ซึ่งสามารถจำแนกระดับได้เป็น • ระบบมีความบกพร่องจนไม่สามารถทำงานได้ (System failure) • ระบบยังทำงานได้โดยต้องลดระดับการให้บริการ (Degraded operation) • สถานะของระบบเกิดความบกพร่อง (System status failure) • ความบกพร่องยังไม่มีผลกระทบทันที (No immediate effect) 3) Severity classification สำหรับแต่ละ Failure mode ที่ระบุใน FMECA matrix ผู้วิเคราะห์ จะต้องทำการจำแนกระดับความรุนแรงของความเสียหายแต่ละรูปแบบชองชิ้นส่วน ทั้งนี้โดยทั่วไปจะจำแนกระดับ ความรุนแรงเป็น 4 ระดับต่อไปนี้เป็นตัวอย่างเกณฑ์ในการจัดกลุ่มระดับความรุนแรง (Severity code) ซึ่งแบ่ง ออกเป็น 4 ระดับ คือ • รุนแรงมาก ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุถึงแก่ชีวิต พิการตลอดชีวิต หรือทำให้เกิดความเสียหาย มากกว่า 30 ล้านบาท หรือสร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยไม่สามารถฟื้นสภาพได้ • รุนแรง ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุที่ทำให้พิการบางส่วน บาดเจ็บจนต้องรักษาพยาบาลเกินกว่า 3 คน หรือทำให้เกิดความเสียหายมากกว่า 6 ล้านบาทแต่ไม่เกิน 30 ล้านบาท หรือสร้าง ผลกระทบต่อ สิ่งแวดล้อมในระดับสูงกว่าที่กฎหมายกำหนดแต่ยังสามารถฟื้นสภาพได้

112 • ปานกลาง ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุที่ทำให้บาดเจ็บจนต้องรักษาพยาบาลตั้งแต่ 1 วันขึ้นไป หรือ ทำ ให้เกิดความเสียหายมากกว่า 3 แสนบาท แต่ไม่เกิน 6 ล้านบาท หรือสร้างผลกระทบต่อ สิ่งแวดล้อมในระดับไม่เกินที่กฎหมายกำหนดและยังสามารถฟื้นสภาพได้ • น้อย ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุที่ทำให้บาดเจ็บแต่ไม่ต้องหยุดพักงาน หรือ ทำให้เกิดความเสียหาย มากกว่า 6 หมื่นบาท แต่ไม่เกิน 3 แสนบาท หรือสร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเล็กน้อย เท่านั้น 4.4 หลักการ Kaizen Kaizen มาจากคำ 2 คำรวมกันคือ Kai (เปลี่ยน) Zen (ดี) ดังนั้นเมื่อร่วมกันจึงหมายถึง การปรับปรุงให้ดี ขึ้น ซึ่งเป็นแนวคิดหรือแนวปฏิบัติที่นิยมนำมาใช้ในการปรับปรุงกระบวนการทำงานทั้งในด้านการบริหารจัดการ และด้านวิศวกรรม โดยมีหลักการของมันก็คือ ให้เปลี่ยนมุมมอง เปลี่ยนวิธีการทำงาน และเปลี่ยนแนวความคิด โดยอาจเริ่มจากการคือที่จะเลิก ลด และเปลี่ยนบ้างสิ่งบางอย่าง ตารางกิจกรรมไคเซ็น คือกิจกรรมที่ทำให้ทำงานน้อยลง ก่อนทำไคเซ็น หลังทำไคเซ็น - พยายามทำเข้าไป - ทำอย่างเต็มที่ - ประดิษฐ์คิดค้น เพื่อทำงาน - เปลี่ยนไปใช้วิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตารางที่ 4.3 กิจกรรมไคเซ็น การทำไคเซ็นจะมีขั้นตอนสำคัญ 4 ส่วนคือ 1) ก่อนทำไคเซ็น ควรจะมีศึกษากระบวนการทำงาน (study the process) และมีการบันทึกสภาพ ปัญหาก่อนทำไคเซ็น โดยการถ่ายรูป หรือวาดรูป จดบันทึกทุกอย่างที่สังเกตได้ ร่วมถึงการ วิเคราะห์สิ่งที่จำเป็นเอาไว้ด้วย 2) ค้นหาวีธีการในการเลิก ลด หรือเปลี่ยนบางสิ่งบางอย่างให้ไปสิ่งที่ดีกว่า (determine corrective actions) 3) วางแผนและจัดลำดับความสำคัญของกิจกรรมที่ต้องทำ (plan and prioritize the actions) 4) นำแผนที่วางไว้ไปสู่การปฏิบัติเพื่อปรับปรุงกระบวนการทำงาน (implement the provement)

113 รูปที่ 4.4 แสดงขั้นตอนหลักที่ใช้ในการทำไคเซ็น ตัวอย่างวิธีการของไคเซ็นคือการเปลี่ยน 1. เปลี่ยนขั้นตอน 2. เปลี่ยนวิธีตระเตรียมงาน 3. เปลี่ยนตำแหน่ง 4. เปลี่ยนวัสดุ,วัตถุดิบ 5. เปลี่ยนขนาด 6. เปลี่ยนสี 7. เปลี่ยนรูปร่าง 8. เปลี่ยนทิศทาง 9. เปลี่ยนโครงสร้าง 10. เปลี่ยนองค์ประกอบ นอกจากนี้ การทำไคเซ็นสามารถเอาเครื่องมือต่างๆมาใช้ในการวิเคราะห์ เช่น - PDCA - QA Matrix - Pareto - Why-Why analysis - PM analysis

114 4.5 การวิเคราะห์หาสาเหตุรากฐาน การวิเคราะห์หาสาเหตุรากฐาน หรือ Root Cause Analysis (RCA) เป็นกระบวนการที่สำคัญ กระบวนการหนึ่งที่ใช้ในการปรับปรุงพัฒนางานต่างๆในองค์กร โดยปกติแล้วปัญหาบางปัญหาอาจจะเกิดขึ้นได้ใน ลักษณะซ้ำๆ ฉะนั้นการหาต้นตอของปัญหาย่อมเป็นการดีกว่าการกระทำเพื่อแก้ปัญหาเฉพาะหน้าเท่านั้น กล่าวอีก นัยหนึ่งคือ การวิเคราะห์อย่างลึกซึ่งว่าเกิดปัญหาอะไรขึ้น ทำไมถึงเกิดปัญหาดังกล่าวขึ้น และเราจะต้องทำอย่างไร เพื่อลดความเป็นไปได้ที่จะเกิดปัญหาดังกล่าวอีก 4.5.1 นิยามของสาเหตุรากฐาน สาเหตุรากฐาน คือสาเหตุที่เป็นพื้นฐานที่สุดที่สามารถระบุได้อย่างมีเหตุผลและที่การบริหาร จัดการสามารถ ควบคุมเพื่อแก้ไขได้ 4.5.2 กระบวนการการวิเคราะห์หาสาเหตุรากฐาน รูปที่4.5 กระบวนการวิเคราะห์หาสาเหตุรากฐาน

115 จากรูปที่ 4.5 จะเห็นได้ว่าการวิเคราะห์หาสาเหตุรากฐานจะแบ่งออกเป็น 9 ขั้นตอนสำคัญซึ่งจะได้อธิบาย อย่างละเอียดดังนี้ 1) รายงานเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น การรายงานเหตุการณ์นั้นก็จะเกี่ยวข้องกับ 4 คำถามหลักคือ อะไรเกิดขึ้น เกิดขึ้นเมือไร เกิดขึ้นที่ ไหน และเกิดขึ้นอย่างไร 2) วางแผนการทำงานในการวิเคราะห์หาสาเหตู การวางแผนล่วงหน้าก่อนสืบหาสาเหตุจะทำให้การสืบหาสาเหตุมีประสิทธิภาพ ทั้งนี้ในการ วางแผนต้องพิจารณาถึง o คณะผู้วิเคราะห์หาสาเหตุ (RCA Team) ประกอบด้วยใครบ้าง o ข้อมูลอะไรที่ต้องรวบรวมร่วมถึงใครรับผิดชอบในการรวบรวม o จะต้องสอบถามใครบ้าง โดยใคร ที่ไหน และเมื่อใด 3) รวบรวมข้อมูลประกอบการวิเคราะห์ การรวบรวมข้อมูลอาจประกอบขึ้นจากแหล่งข้อมูลซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วย 3.1) บุคคล ทั้งในรูปแบบรายงาน เหตุการณ์/บันทึกสัมภาษณ์ - ผู้ที่อยู่หรือเกี่ยวข้องในเหตุการณ์ - ผู้ที่ทำหน้าที่ในลักษณะเดียวกันแต่ไม่อยู่ในเหตุการณ์ - ผู้เชี่ยวชาญ 3.2) อุปกรณ์และพื้นที่เกิดเหตุ ทั้งในรูปภาพถ่ายนิ่ง/เคลื่อนไหวของอุปกรณ์/พื้นที่ - สภาพพื้นที่/อุปกรณ์/ร่องรอย/วัตถุหลักฐาน/พยาน ฯลฯ - ตำแหน่ง/สถานะ บังคับ สัญญาณเตือน ฯลฯ 3.3) บันทึกในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ - CCTV - Alarm log/print out :- Fire Alarm, SCADA, Signaling etc. - Trend record:- SCADA, Protective relay - Signaling Playback - Log book, Maintenance record (CMMS), Test report etc. 3.4) เอกสาร - แผนผัง แผนภูมิ - คู่มือ ระเบียบปฏิบัติงาน ขั้นตอนปฏิบัติงาน (Manual, PR, WI) - (Vendor) Equipment Operation & Maintenance Manual - Preventive Maintenance Plan - บันทึกการประชุม

116 - คำสั่งปฏิบัติงาน Notice of the Day, Traffic Notice, Engineering Notice - Hazard log รวมถึงรายงานการศึกษาวิเคราะห์ทางด้านความปลอดภัยและวิศวกรรม บันทึกการจัดการการเปลี่ยนแปลง 3.5) ผลการทดสอบ/วิเคราะห์ ในรูปแบบรายงานการวิเคราะห์ - ผลการทดสอบจากห้องปฏิบัติการ เช่น Destructive/Non-destructive failure test,drug/alcohol test - รายงายการสืบหาสาเหตุที่คล้ายคลึงหรือเกี่ยวข้องกัน ทั้งภายในและภายนอก - การเปรียบเทียบการปฏิบัติงานในลักษณะใกล้เคียงกันของหน่วยงานอื่น 3.6) การสัมภาษณ์ - ก่อนสัมภาษณ์ต้องอธิบายวัตถุประสงค์ของการสืบหาสาเหตุ“เพื่อการป้องกันไม่ให้ เกิดขึ้นอีก” - อาจถามคำถาม (ใกล้เคียง) เดียวกัน 3 ครั้ง เพื่อให้ได้คำตอบที่แน่ใจ - ถามคำถามโดยใช้คำว่า อย่างไร (How) หรือ อะไร (What) เช่น - คุณทำงานนี้อย่างไร - คุณคิดว่าไฟไหม้เกิดขึ้นได้อย่างไร - เกิดอะไรขึ้นต่อไป - หลีกเลียงการถามว่า ทำไม (Why) เพราะจะทำให้ผู้ให้สัมภาษณ์ระมัดระวังป้องกันตนเอง - อย่าออกความเห็นที่อาจเป็นการตัดสินหรืออย่าโต้เถียงกับผู้สัมภาษณ์ - อย่าใช้อุปกรณ์บันทึกเสียง โดยที่ผู้ให้สัมภาษณ์ไม่ยินยอม - เมื่อผู้ให้สัมภาษณ์ต่อคำถามในลักษณะ “เลี่ยง” เช่น “ก็เท่านั้นแหละ” “ผมจำได้แคนี้” ให้ถามคำถามเดิมแต่เปลี่ยนคำเล็กน้อย - เพื่อช่วยให้ผู้สัมภาษณ์ นึกถึงเหตุการณ์ได้ดีขึ้น ใช้วิธีการต่อไปนี้ - ให้ผู้ให้สัมภาษณ์อยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมือนหรือใกล้เคียงกับที่เกิดเหตุ เช่น พากลับไปยังสถานที่จริง และให้เขาเล่าเหตุการณ์ให้ฟัง หรือให้วาดรูป ภาพ ร่าง แผนภูมิ แบบ ฯลฯ - ลองให้ผู้ให้สัมภาษณ์เล่าเริ่มตั้งแต่เมื่อเกิดเหตุการณ์โดยเล่าย้อนกลับ

117 4) ระบุลำดับขั้นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น ในการระบุลำดับขั้นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจะใช้แผนภูมิลำดับเหตุการณ์และปัจจัยอันเป็นสาเหตุ (Even & Causal Factor Chart ) หรือ E&CF Chart แผนภูมินี้ถือเป็นเครื่องมือแบบกราฟฟิคที่ใช้ในการลำดับเหตุการณ์ เพื่อการระบุปัจจัยอันเป็นสาเหตุอันจะนำไปสู่สาเหตุรากฐาน ช่วยในการเรียงลำดับและวิเคราะห์ข้อมูล ช่วยระบุ ข้อที่ต้องการค้นหาหรือรวบรวมเพิ่มเติม ตารางรายละเอียดของรูปแบบที่ใช้ในการสร้างแผนภูมิลำดับเหตุการณ์และปัจจัยอันเป็นสาเหตุ ตารางที่ 4.4 รายละเอียดของรูปแบบที่ใช้ในการสร้างแผนภูมิลำดับเหตุการณ์และปัจจัยอันเป็นสาเหตุ

118 ตัวอย่างแผนภูมิลำดับเหตุการณ์และปัจจัยอันเป็นสาเหตุโดยใช้ E&CF Chart รูปที่4.6 ตัวอย่างการลำดับเหตุการณ์ 5) ระบบปัจจัยที่เป็นสาเหตุ ตารางการเปรียบเทียบระหว่างสาเหตุรากฐานกับปัจจัยที่เป็นสาเหตุ ตารางที่ 4.5 ตารางการเปรียบเทียบระหว่างสาเหตุรากฐานกับปัจจัยที่เป็นสาเหตุ

119 บทที่5 สรุปและข้อเสนอแนะ จากการศึกษาและค้นคว้าข้อมูลในการทำรายงานเกี่ยวกับ “งานไฟฟ้า” ผู้จัดทำได้เล็งเห็นความสำคัญของ งานไฟฟ้าที่เป็นปัจจัยของระบบที่สนับสนุนให้ระบบขนส่งมวลชนและการเพิ่มประสิทธิภาพการจ่ายกำลังไฟฟ้า รวมถึงการบำรุงรักษาความปลอดภัยของระบบ โดยค้นคว้ารวบรวมข้อมูลที่เป็นความรู้เกี่ยวกับระบบไฟฟ้าของ รถไฟฟ้า งานไฟฟ้าในสถานีและระบบไฟฟ้าต่างๆที่เกี่ยวกับรถไฟฟ้า ผู้จัดทำจึงได้ดำเนินการศึกษาข้อมูลและ สามารถนำมาสรุปผลการศึกษาและข้อเสนอแนะได้ ดังนี้ 5.1 สรุปผลการศึกษา 5.2 ข้อเสนอแนะ 5.1 สรุปผลการศึกษา ระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า (Railway Electrification System) ทำหน้าที่จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้ระบบขับเคลื่อน บนรถไฟ หลักการคือโรงไฟฟ้าจะผลิตกระแสไฟฟ้า จากแหล่งกำเนิดพลังงานต่างๆแล้วส่งกระแสไฟฟ้าไปตามสาย ส่งที่ติดตั้งไปตามรารถไฟในรูปแบบต่างๆ และกระจายไปยังรถไฟฟ้า รถไฟฟ้าบางแห่งมีสถานีผลิตไฟฟ้าเฉพาะ โดย ปกติทางรถไฟจะมีสายกระจายสวิตช์และหม้อแปลงไฟฟ้าของตนเองจ่ายให้กับรถไฟฟ้าที่เคลื่อนที่โดยมีตัวนำ ต่อเนื่อง วิ่งไปตามรางซึ่งโดยปกติจะใช้ใน 2 รูปแบบ คือสายเหนือศีรษะหรือสายไฟเหนือศีรษะ กับรางที่สามที่ ติดตั้งในระดับแทร็ก เป็นต้น แรงดันในการจ่ายไฟฟ้าให้เหมาะสมกับระบบขับเคลื่อนบนรถไฟ สรุประบบจ่ายไฟฟ้า ที่จ่ายให้รถไฟฟ้า ที่นิยมกันในปัจจุบัน แบ่งได้ดังนี้ แรงดันและรูปแบบไฟฟ้า - DC 600 V - AC 15 KV รูปแบบสายส่งไฟฟ้า - DC 750 - AC 25 KV รูปแบบระบบจ่ายไฟฟ้า - DC 1.5 KV รูปแบบการขึงสายส่งไฟฟ้าเหนือหัว OCS - DC 3 KV

120 - DC 750 V ในรถไฟฟ้าในเมืองทุกสาย ตั้งแต่ BTS, MRT รวมถึง Monorail ก็ใช้แรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน เดียวกัน 5.2 ข้อเสนอแนะ 5.2.1 ข้อเสนอทั่วไป 5.2.1.1 กิจกรรมหรืองานทั้งหมดที่กระทำต่อเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อรักษาสภาพหรือ ป้องกันไม่ให้เกิดการชำรุดเสียหายโดยให้อยู่ในสภาพที่พร้อมใช้งานได้ตลอดเวลา รวมทั้งช่วยยืดอายุการใช้งานให้ ยาวนานขึ้น 5.2.2 ปัญหาและอุปสรรค 5.2.2.1 ในการหาข้อมูลค่อนข้างที่จะหาเนื้อหายากและไม่ค่อยมีข้อมูล จึงได้นำเอาข้อมูลที่หาได้ จากหลายๆแหล่งมารวมกัน อยากให้ผู้ที่มีข้อมูล ความรู้ นำเอาข้อมูลลงไว้ใน Google เพื่อเป็นความรู้สำหรับผู้ที่ สนใจที่จะศึกษา 5.2.2.2 ภายในกลุ่มมีเครื่องคอมพิวเตอร์ไม่เพียงพอ จึงทำให้การแบ่งงานหรือการทำงานล่าช้า

121 บรรณานุกรม กรมการขนส่งทางราง, ระบบการจ่ายไฟฟ้าสำหรับรถไฟ (Railway Electrification System) [ออนไลน์] เข้าได้ จาก : https://www.drt.go.th/library การซ่อมบำรุงระบบรถไฟฟ้า ระบบอาณัติสัญญาณ และการสื่อสาร อ้างอิงจาก Personal Contract: บริษัทระบบขนส่งมวลชนกรุงเทพจำกัด (มหาชน) 2556 การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน [ออนไลน์] เข้าได้จาก : https://www.safesiri.com/preventive-maintenance/?fbclid=IwAR1jiYhMU09KPBh9a4qo6T13q9ltY3ip5dOl2BrYdTOX8vfSICET5_LGUo ความคืบหน้าของการจ่ายไฟฟ้าสายสีแดง สถานีการบางซื่อ [ออนไลน์] เข้าได้จาก : https://www.electricityandindustry.com/mea- %E0%B8%AA%E0%B8%96%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%B5%E0%B8%81%E0%B8%A 5%E0%B8%B2%E0%B8%87%E0%B8%9A%E0%B8%B2%E0%B8%87%E0%B8%8B%E0%B8% B7%E0%B9%88%E0%B8%AD/?fbclid=IwAR0EJFGH14vhFyUQCQSdo4ykY4qFtevMchYMu0f3pQwCtPpD6fCvAIY-gM ความสำคัญของการบำรุงรักษาระบบไฟฟ้า [ออนไลน์] เข้าได้จาก : https://industry-media.com/im/i-do-business/item/6243-supanuttechnical?fbclid=IwAR2sowObs6ijKilkmFMJTcQEW9QNYIp68XZK8cbbdq67NgG0CS4RSaViqE ประสิทธิภาพการบำรุงรักษา [ออนไลน์] เข้าได้จาก : https://archive.lib.cmu.ac.th/full/T/2558/enel40358ks_ch5.pdf?fbclid=IwAR3DTR52Jtp0BsVstHN9a-DFEtG1gqFS0-gcW1jLv19PZiyYTCtgEsD9pw วิธีการทำงานของรถไฟฟ้า [ออนไลน์] เข้าได้จาก : https://www.changfi.com/fix/2022/10/25/%E0%B8%A7%E0%B8%B4%E0%B8%98%E0%B8% B5%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%97%E0%B8%B3%E0%B8%87%E0%B8 %B2%E0%B8%99%E0%B8%82%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B8%A3%E0%B8%96%E0%B 9%84%E0%B8%9F%E0%B8%9F%E0%B9%89%E0%B8%B2/?fbclid=IwAR3bzWewtkxBjWuE7ekb81R_VeU8L9NmNZ570-DVY6TfOh5MRwUbL1Mb4c ระบบไฟฟ้ารถไฟฟ้าใต้ดิน อ้างอิงจาก ธนบูรณ์ ศคิภาบุเคช (2556) เอกสารการบรรยายเรื่อง “ระบบไฟฟ้ารถไฟฟ้าใต้ดิน” Personal Contract: บริษัทระบบขนส่งมวลชนกรุงเทพจำกัด (มหาชน) 2556