จีน-ญี่ปุ่น ประสานพลังสร้าง Aero Train สุดยอดรถไฟติดปีกที่จะวิ่งได้เร็วทะลุสถิติโลก

แผนการ Belt and Road Initiative ของรัฐบาลจีนนั้นคือการสร้างเส้นทางการค้าเชื่อมกับนานาประเทศทั่วโลกทั้งทางบกและทางน้ำ ซึ่งหนึ่งในหัวใจสำคัญของการขนส่งก็คือระบบการขนส่งทางราง ความทะเยอทะยานที่จะก้าวขึ้นมาเป็นหนึ่งในผู้นำแห่งวงการคมนาคมทางรางจึงก่อให้เกิดงานวิจัยและพัฒนา ซึ่ง Aero Train ก็เป็นผลจากแรงผลักดันนั้น

Aero Train คือรถไฟที่จีนร่วมพัฒนากับญี่ปุ่น มันผสานเอาความยอดเยี่ยมของงานวิศวกรรมหลายแขนงจนกลายเป็นมาเป็นรถไฟที่แทบจะกล่าวได้ว่าเหนือกว่ารถไฟชั้นเลิศที่มีใช้งานกันอยู่ในขณะนี้ทั้งหมด มันถูกออกแบบให้ทำความเร็วได้สูงสุด 500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ทิ้งห่างรถไฟ Shanghai Maglev เจ้าของสถิติรถไฟที่เร็วที่สุดในโลกในปัจจุบันซึ่งทำความเร็วได้ 430 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

ภาพสร้างด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ แสดงรูปลักษณ์ของ Aero Train รุ่นล่าสุดที่อยู่ในระหว่างการพัฒนา

Lai Chenguang ศาสตราจารย์ด้านอากาศพลศาสตร์แห่ง Chongqing University of Technology ผู้เป็นหนึ่งในทีมวิจัยและพัฒนา Aero Train อธิบายถึงรถไฟที่ออกแบบมาใหม่นี้ โดยเฉพาะจุดเด่นที่เห็นเด่นชัดคือมันมีสปอยเลอร์แบบวงแหวนติดตั้งกับโครงสร้างห้องโดยสาร

สปอยเลอร์ที่เปรียบดั่งปีกของรถไฟนี้ ช่วยเพิ่มแรงยกตัวให้กับรถไฟ ทำให้มันเคลื่อนที่ไปตามทางได้ด้วยการลอยเหนือราง เช่นเดีวกับรถ Maglev หากแต่ต่างกันตรงที่ Maglev ต้องอาศัยพลังงานมาสร้างสนามแม่เหล็กเพื่อก่อให้เกิดแรงผลักกับรางที่อยู่เบื้องล่างจึงจะลอยตัวได้ ในขณะที่สปอยเลอร์ของ Aero Train ถูกออกแบบมาให้สร้างแรงยกโดยอาศัยอากาศรอบตัวรถที่ไหลผ่านสปอยเลอร์ในขณะที่รถเคลื่อนที่ ทั้งนี้สปอยเลอร์ของ Aero Train ช่วยเพิ่มค่าสัดส่วนแรงยก-แรงฉุด (L/D ratio) ให้ดีขึ้น 30-40%

Lai เล่าว่างานออกแบบสปอยเลอร์ของ Aero Train นั้นได้รแงบันดาลใจมาจากนกอัลบาทรอส ซึ่งใช้เทคนิคการบินที่เรียกว่า "dynamic soaring" ซึ่งเป็นเทคนิคการบินที่รับเอาพลังงานกลโดยอาศัยการบินข้ามผ่านรอยต่อระหว่างมวลอากาศอย่างน้อย 2 ส่วนที่มีความเร็วลมแตกต่างกันมาก นี่ทำให้ Aero Train ลดการใช้พลังงานลงไปได้มาก

Aero Train ยังถูกออกแบบระบบการขับเคลื่อนมาโดยมุ่งเน้นลดการใช้พลังงานด้วย มันไม่ได้อาศัยพลังงานจากเชื้อเพลิงดังเช่นรถไฟทั่วไป แต่มีแผงโซลาร์เซลล์ที่เปลี่ยนพลังงานแสงมาใช้ และยังใช้ประโยชน์จากพลังงานลมในการขับ pneumatic motor ซึ่งเป็นอุปกรณ์สร้างการหมุนที่อาศัยกำลังงานกลจากลม

ในแง่ความพิเศษด้านวัสดุศาสตร์ Aero Train มีชิ้นส่วนโครงสร้างหลายชิ้นที่ทำมาจากโลหะผสมกลุ่ม magnesium alloy ซึ่งมีความพิเศษตรงที่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้โดยอาศัยพลังงานที่เกิดจากการเสียดสีระหว่างเนื้อโลหะกับอากาศโดยรอบในขณะที่รถไฟกำลังวิ่ง พลังงานไฟฟ้าที่ได้จะถูกนำไปชาร์จไฟให้กับแบตเตอรี่ของ Aero Train

ด้วยหลักการออกแบบที่กล่าวมา Lai บอกว่า Aero Train จะใช้พลังงานโดยประมาณแค่ 1 ใน 6 ของรถ Maglev และใช้พลังงานเพียง 1 ใน 3 ของรถไฟความเร็วสูงที่มีใช้งานกันอยู่ในปัจจุบัน

ในช่วงเวลานี้ Aero Train ยังคงอยู่ในระหว่างการปรับปรุงพัฒนา โดยนับตั้งแต่รถต้นแบบรุ่นแรกถูกพัฒนาขึ้นและเผยโฉมไปเมื่อปี 2011 ขณะนี้มันได้รับการปรับปรุงและสร้างเป็นต้นแบบรุ่นที่ 2 และผ่านการทดสอบในอุโมงค์ลมที่ญี่ปุ่นเรียบร้อยแล้ว

Aero Train รุ่นต้นแบบแรกสุดที่ถูกนำออกแสดงในงานสัมมนาเมื่อปี 2011

คาดกันว่า Aero Train จะพร้อมนำมาวิ่งให้บริการจริงในญี่ปุ่นปี 2025 โดยเส้นทางแรกที่วางแผนกันไว้คือวิ่งให้บริการระหว่างสนามบิน Haneda กับสนามบิน Narita ด้วยความเร็ว 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หลังจากนั้นก็ตั้งเป้าเปิดเส้นทางเดินรถจากโตเกียวสู่โอซาก้า ซึ่งจะใช้เวลาวิ่งต่อเที่ยวเพียง 1 ชั่วโมง ประหยัดเวลาเหนือกว่ารถไฟชินคันเซ็นที่ใช้เวลา 2 ชั่วโมง 30 นาทีต่อการวิ่งแต่ละเที่ยว

ทางด้าน Chongqing University of Technology ก็ยังมีไอเดียในการปรับปรุง Aero Train ให้ดียิ่งขึ้น และตอนนี้ก็ได้เริ่มงานพัฒนาต้นแบบ Aero Train รุ่นที่ 3 ภายใต้ชื่อรหัส "LOOP" กันแล้ว

ที่มา - Asia Times, South China Morning Post

Topics: TransportationChinaJapan