การพัฒนาแผ่นรองรางรถไฟจากยางพารา
นักวิจัยมก. วิจัยและพัฒนาส่วนผสมของยางคอมพาวนด์ซึ่งมียางพาราเป็นส่วนประกอบหลักและออกแบบเป็นแผ่นยางรองรางรถไฟที่ผลิตจากวัสดุยางธรรมชาติ เป็นทางเลือกทดแทนการใช้แผ่นรองรางรถไฟที่ทำจากพลาสติกสังเคราะห์ในปัจจุบัน
ระบบยึดเหนี่ยวราง
หมอนรองคอนกรีตโมโนบล็อก
แม่พิมพ์อัดขึ้นรูปแผ่นยางรองรางรถไฟที่ได้ออกแบบและจัดสร้างขึ้น
โครงสร้างของทางรถไฟโดยทั่วไป ประกอบด้วยรางเหล็กที่วางอยู่บนหมอนรองราง โดยที่รางเหล็กนี้จะถูกยึดให้ติดกับหมอนรองรางด้วยเครื่องยึดเหนี่ยว โดยหมอนรองรางรถไฟ ทำหน้าที่ยึดจับรางรถไฟให้อยู่กับที่ ช่วยให้ขอบรางทั้งสองเส้นมีระยะที่เท่ากัน และช่วยถ่ายเทน้ำหนักลงสู่หินหรือวัสดุรองราง หมอนรองรางและรางรถไฟนั้นได้มีวิวัฒนาการและเทคโนโลยีการผลิตตามยุคสมัย ในยุคแรกๆจะใช้ไม้เนื้อแข็งในการทำไม้หมอนรถไฟและตอกยึดรางกับไม้หมอนด้วยตะปูราง แต่เนื่องจากในปัจจุบันไม้เนื้อแข็งหายากและมีราคาแพงจึงมีความจำเป็นที่จะต้องใช้วัสดุอื่นทดแทน หมอนรองรางรถไฟที่มีการใช้งานกันอยู่สามารถทำจากวัสดุได้หลายชนิด เช่น หมอนไม้(Timber Sleepers) หมอนคอนกรีตอัดแรง (Pre-stressed Concrete Sleepers หรือ Mono-block) หมอนบล๊อกคู่ (Twin Block Sleepers) หมอนเหล็ก (Steel Sleepers) ซึ่งหมอนแต่ละชนิดจะเหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน เช่น หมอนไม้สามารถใช้กับรางรถไฟได้ทั่วไป ส่วนหมอนเหล็กนิยมใช้บนสะพานเหล็ก เป็นต้น ส่วนระบบยึดเหนี่ยวรางจะทำหน้าที่ยึดรางรถไฟไว้กับหมอนรถไฟ ประกอบด้วยส่วนประกอบหลายชิ้น ที่สำคัญซึ่งมีผลกระทบต่อการเกิดเสียงในขณะรถไฟวิ่งผ่านคือ แผ่นรองราง ซึ่งจะทำหน้าที่ป้องกันหมอนรองราง โดยเฉพาะหมอนคอนกรีต จากน้ำหนักกระแทกจากรถไฟซึ่งอาจเป็นสาเหตุทำให้หมอนคอนกรีตแตก ติดตั้งอยู่ที่ตำแหน่งใต้รางกับหมอนรองราง โดยแผ่นรองรางนี้ทำจากยางหรือวัสดุสังเคราะห์พลาสติก
ในปี 2556 การรถไฟแห่งประเทศไทยได้มีโครงการปรับปรุงทางรถไฟ โดยทำการปรับปรุงรางและหมอนรองราง เปลี่ยนหมอนรองรางไม้เดิมเป็นหมอนคอนกรีตอัดแรงชนิดโมโนบล็อก จึงมีความจำเป็นในการใช้งานแผ่นรองรางรถไฟเป็นจำนวนมาก ซึ่งการใช้งานแผ่นรองรางในปัจจุบันทำจากวัสดุพลาสติกประเภทพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง(HDPE) และพอลิเมอร์ผสมเอทิลีนไวนิลอะซิเตท(EVA) ซึ่งเป็นการนำเข้าจากต่างประเทศ
ผศ.ดร.สมเจตน์ พัชรพันธ์ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เห็นว่า แผ่นรองรางนี้สามารถผลิตได้จากยางพาราธรรมชาติและสามารถผลิตได้ภายในประเทศ ดังนั้นจึงได้ทำการศึกษาและพัฒนาสมบัติของวัสดุยางธรรมชาติและทำการออกแบบชิ้นงานเพื่อใช้เป็นแผ่นยางรองรางรถไฟ ศึกษาหาสูตรยางพาราธรรมชาติผสมสารเคมีและทดสอบสมบัติในด้านต่างๆให้ได้ตามมาตรฐานแผ่นรองรางรถไฟ (มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม) อาทิ การยุบตัวเนื่องจากแรงอัด ความแข็ง การทนต่อความร้อน น้ำมัน การต้านทานไฟฟ้า และได้ทำการออกแบบชิ้นงานแผ่นยางรองรางรถไฟในรูปแบบต่างๆกันเพื่อหารูปแบบที่มีความเหมาะสมสำหรับนำไปใช้งาน และวิเคราะห์ความสามารถในการรับแรงในสภาวะต่างๆ และที่ความหนาแตกต่างกัน โดยการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยวิเคราะห์ทางวิศวกรรม (CAE) เพื่อผลิตแผ่นยางรองรางรถไฟต้นแบบ ออกแบบและสร้างแม่พิมพ์เพื่อขึ้นรูปชิ้นงาน ศึกษาเทคนิคในกระบวนการขึ้นรูปแผ่นรองรางรถไฟ และนำไปทดสอบสมรรถนะด้วยเครื่องมือทดสอบที่เป็นไปตามมาตรฐานสากล เทียบกับแผ่นรองรางรถไฟที่ผลิตจากวัสดุพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง(HDPE) ที่มีการใช้งานอยู่ในปัจจุบัน
ผลจากการทดสอบสมบัติเบื้องต้นของยางธรรมชาติที่ได้ทำการปรับปรุงสมบัติในด้านต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสมบัติเชิงกล…. พบว่ายางธรรมชาติที่ได้รับการพัฒนาจากงานวิจัยครั้งนี้ผ่านข้อกำหนดของมาตรฐานอุตสาหกรรม นอกจากนั้นผลการวิเคราะห์เบื้องต้นที่ได้จากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ แสดงให้เห็นว่าสมามรถเพิ่มความแกร่ง (stiffness) ของแผ่นรองรางรถไฟที่ผลิตจากยางธรรมชาติได้โดยใช้เทคนิคการเสริมแผ่นเหล็กที่ชั้นแกนกลางซึ่งไม่จำเป็นต้องเพิ่มความหนาของแผ่นยาง
ผลงานวิจัยนี้ สามารถผลิตผลิตภัณฑ์งานวิจัย”แผ่นยางรองรางรถไฟ”ที่ใช้ยางพาราเป็นองค์ประกอบหลักและมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับแผ่นรองรางรถไฟที่มีใช้ในเชิงพาณิชย์ เป็นการเพิ่มมูลค่าการใช้ประโยชน์ยางพารา สามารถต่อยอดเป็นผลิตภัณฑ์เชิงอุตสาหกรรม ที่จะสร้างความเข้มแข็งให้กับอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นงานยางภายในประเทศ
 ผศ.ดร.สมเจตน์ พัชรพันธ์ |
ที่มาข้อมูล : โครงการวิจัยทุนอุดหนุนวิจัย มก. |