รถไฟล้อเฟืองเกียร์ที่วิ่งเส้นทางลาดชันที่สุดในโลก

คลิกเพื่อดูคลิปวิดีโอ

125 Years of the Pilatus Cogwheel Railway | Euromaxx




การสัญจรที่เชื่อมต่อระหว่าง Alpnachstad แถวทะเลสาบ Lucenrne

ที่ปลายทางใกล้กับยอดภูเขา Pilatus  ด้วยรถไฟล้อเฟืองเกียร์
สาย  Alpnachstad ถึง Pilatus Kulm
ได้รับการบันทึกว่าเป็นทางลาดชันที่สุดในโลก 

ด้วยระดับความสูงของสถานีที่ 2,073 เมตรจากระดับน้ำทะเล

รถไฟล้อเฟืองปีนขึ้นทางลาดชันกว่า 1,635 เมตร

ตลอดเส้นทางรถไฟระยะทาง 4,618 เมตร
ด้วยการที่รถไฟล้อเฟืองเกียร์ต้องไต่ระดับทางลาดชัน
เฉลี่ยจาก 38% ไปจนที่ระดับสูงสุดที่ 48%  

ทำให้เป็นเส้นทางลาดชันกว่า Baldwin Street ที่ลาดชันที่สุดในโลกที่นิวซีแลนด์


ในปี 1873  ตามข้อเสนอโครงการก่อสร้างเดิม
รถไฟล้อเฟืองเกียร์ได้รับข้อเสนอว่า
ให้ใช้รางมาตรฐานขนาด 1.435 เมตร

และให้ไต่ระดับความลาดชันสูงสุดไม่เกินกว่า 25%

แต่ข้อเสนอนี้ถูกปฏิเสธในเวลาต่อมา
เพราะไม่คุ้มค่าในเชิงเศรษฐกิจและการลงทุน


พันเอก Eduard  Locher วิศวกรที่มีประสบการณ์ในเชิงช่างยุคนั้น
ได้คิดค้นวิธีการแก้ปัญหาที่ไม่ซ้ำแบบใคร

เพื่อให้รถไฟล้อเฟืองเกียร์สามารถไต่ระดับทางลาดชันได้สูงสุดถึง 48%
ทำงานได้
อย่างมีประสิทธิภาพ
ลดเส้นทางสัญจรลงได้ครึ่งหนึ่ง
จากเดิมต้องตัดเส้นทางให้ลาดชันระดับที่ 25%
และยิ่งเส้นทางที่คดเคี้ยวยิ่งมีองศาเอียงมากตามไหล่ทาง




โครงการของ Locher

พันเอก Eduard Locher-Freuler เกิดที่ Zurich ในปี 1840

หลายคนยอมรับความมีวิสัยทัศน์ในช่วงชีวิตการทำงานของท่าน

ด้วยการออกแบบระบบรางใหม่สำหรับรถไฟล้อเฟืองเกียร์ 

ทำให้มาตรฐานรางลดลงเหลือขนาด 80 เซนติเมตร
และประหยัดเส้นทางที่คดเคี้ยวไปมา

การออกแบบเส้นทางเดินรถไฟล้อเฟืองเกียร์
ได้รับอนุญาต
ให้ใช้งานเดินทางบนเส้นทาง 4.2 กิโลเมตร

และรับมือกับการไต่ระดับได้สูงถึง 48%


 
Locher ร่วมมืออย่างจริงจังกับ Eduard-Guyer-Frueler น้องเขยของท่าน
ตลอดช่วงปี 1883-1884 ในการออกแบบรถไฟล้อเฟืองเกียร์
และได้รับอนุญาต
ให้การก่อสร้างได้เมื่อวันที่ 28 มิถุนายน 1885

หลังจากที่ได้รับอนุญาตจากเจ้าหน้าที่รัฐ
และเจ้าของที่ดินที่ต้องพาดเส้นทางรถไฟผ่านพื้นที่

Locher กับน้องเขยได้ส่งแผนงานขั้นสุดท้าย
สำหรับการออกแบบรถไฟล้อเฟืองเกียร์ในธันวาคม 1885

เพื่อเตรียมเสนอขายหุ้นให้กับประชาชน


เมื่อวันที่ 29 มีนาคม 1886 บริษัท Pilatus-Railway-Company
มีทุนจดทะเบียน 2 ล้านฟรังก์ และมีหุ้นเพิ่มทุน 850,000 ฟรังก์

มีการประชุมผู้ถือหุ้นทั่วไปครั้งแรกใน Hotel du Lac ที่ Lucerne
คนที่ถือหุ้นจากบริษัทนี้จนถึงปัจจุบันจะมีกำไร/เงินปันผลอย่างมากทีเดียว



ในวันที่ 1 เมษายน 1886
ก็ได้เริ่มลงมือก่อสร้างเส้นทางรถไฟสายนี้
ในการทดลองวิ่งระยะแรก
ได้พิสูจน์แล้วว่า
การออกแบบประสบความสำเร็จตามคาดหมาย
ทีมงาน Locher ประกอบด้วยคนงานสวิสประมาณ 200 คน

และผู้รับเหมาช่วง/คนงานชาวอิตาลีประมาณ 600 คน
ใช้เวลาก่อสร้างเพียง  400 วัน

หลังจากเสร็จสิ้นโครงการรถไฟล้อเฟืองเกียร์ Pilatus
Locher ก็หันไปทำงานในโครงการสร้างสะพานต่าง ๆ 

รวมทั้งสะพานบนเทือกเขา Gotthard Massif
นอกจากนี้ท่านยังลงมือเป็นผู้บุกเบิก
โครงการอุโมงค์ต่าง ๆ ในสวิสเซอร์แลนด์


นวัตกรรมการออกแบบของรถไฟล้อเฟืองเกียร์ที่ Pilatus

ยังไม่มีการใช้งานที่ใดในโลกตอนนี้

ทำให้มันไม่เป็นเพียงแค่ที่พิเศษหนึ่งเดียวในโลก

แต่มันมาจากความรัก/ความใฝ่ฝันของวิศวกรซ่อมบำรุงทาง




การออกแบบและการก่อสร้าง

ระบบทั่วไปในยุคนั้นยังไม่สามารถแก้ไขปัญหาการไต่ระดับขึ้นบนที่ลาดชัน
เหมือนกับการออกแบบของ Locher 
เพราะยังมีข้อจำกัดทางเชิงกล

ในด้านแนวตั้งระบบล้อเฟืองเกียร์ที่พบบ่อยมากในช่วงเวลานั้น

เพราะภายใต้ข้อเท็จจริงที่ว่า การไต่ระดับที่สูงขึ้น/ลาดชันขึ้น

แนวตั้งเฟืองล้อเกียร์ด้านบนที่ขบกับรางที่เป็นเฟืองเกียร์
ล้อด้านบน
มักจะกระโดดออกมาจากการขบกัน

ในช่วงเวลาที่รถไฟไต่ระดับหรือเบรคกระทันหัน

วิธีการแก้ปัญหาของ Locher คือ
ตัดล้อเฟืองเกียร์เดิมแนวตั้งที่วางบนเพลาขนานกับล้อคู่ออก
เปลี่ยนเป็นล้อเฟืองเกียร์วางคู่ขนานในแนวนอน
ติดกับขบวนรถไฟที่วิ่งบนรางคู่แบบเดิม
โดยให้ฟันเฟืองเกียร์หมุนไปคนละด้านไม่หมุนในทิศทางเดียวกัน
บังคับให้ล้อเฟืองเกียร์ทั้งคู่ขบกับรางตรงกลางที่เป็นแกนเฟืองเกียร์
พร้อมกับล้อคู่บนรางรถรถไฟที่หน้าแปลนล้อจับกับรางทั้งสองด้าน




ทำให้
โอกาสที่รถไฟล้อเฟืองเกียร์จะหลุดออกจากรางรถไฟยากมาก

รวมทั้งยังป้องกันรถไฟโคลงเคลงเอียงข้างไปมา
จากลมแรงที่โหมกระหน่ำบ่อยครั้งในพื้นที่แห่งนี้




ภาพเคลื่อนไหว  https://goo.gl/bVxelw





ระบบ Rack Locher


ภายใต้ระบบ Rack Locher  
ล้อเฟืองเกียร์แบบเดิมที่มีอันเดียว
กดลงบนรางเฟืองเกียร์จะถูกตัดออกไป

แล้วใช้ล้อเฟืองเกียร์สองด้านที่วางใต้ตู้รถไฟ
ที่วิ่งขบกับรางกลางที่เป็นแกนเฟืองเกียร์
พร้อมกับล้อรถไฟสองข้างเหมือนแบบเดิม
ที่หน้าแปลนล้อรถไฟจับกับรางรถไฟที่วางคู่ขนาน

การออกแบบของ Locher ที่วางระบบไว้
ทำให้สามารถไต่ระดับที่ลาดชัน/สูงสุดได้
ในอัตราส่วนทดรอบ 1 ส่วน 2  ของระบบเดิม
ระบบเดิมที่พบมากที่สุดคือระบบของ Abt

ตามตัวอย่างซึ่งถูกนำมาใช้บนภูเขา Snowden ของ Wales

แต่ระบบนี้จะไต่ระดับได้โดยมีข้อจำกัดไม่เกิน 1 ส่วน 4
หรือทางลาดชันไม่เกินกว่า 25 %


Locher ได้พิสูจน์ให้เห็นว่า
ระบบการการไต่ระดับที่ลาดชันของระบบ Abt 

มีแนวโน้มที่ฟันเฟืองเกียร์จะปีนเกียวหรือโดดข้ามเฟืองได้

นี่คือคำอธิบายที่เข้าใจได้ว่า
มีความเป็นไปได้ที่รถไฟจะตกรางและนำไปสู่หายนะได้






ที่มา https://goo.gl/XzYp7C


จินตนาการและวิสัยทัศน์การออกแบบของ Locher

ที่ใช้ระบบล้อเฟืองเกียร์คู่ประกบกับรางที่เป็นแกนเฟือง
แก้ปัญหาล้อเฟืองกระโดดหรือหลุดออกจากรางได้
ในทางทฤษฎีนี้ หัวรถจักรระบบนี้
จะสามารถแก้ไขปัญหาความลาดชันของภูเขา Pilatus ได้

แต่การออกแบบนี้ไม่ใช่ไม่มีปัญหาอื่น ๆ ตามมา

เพราะมาตรฐานระบบราง/การใช้เส้นทางรถไฟทั่วไป
จะใช้งานกับระบบล้อเฟืองเกียร์นี้ไม่ได้เลย
รวมทั้ง
ระบบจ่ายไฟฟ้าให้หัวรถจักร
และอุปกรณ์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ

จำต้องใช้ระบบแยกระบบออกมา
พร้อมกับมีเส้นทางเดินรถแยกต่างหากจากระบบรางอื่น

ผลการทดสอบระบบ Locher
ถูกนำไปใช้ในเส้นทางรถไฟ Pilatus ซึ่งเปิดในปี 1889
โดยยังไม่มีรถไฟสาธารณะที่อื่น ๆ ใช้ระบบ Locher
แม้ว่าจะมีเหมืองถ่านหินยุโรปบางแห่งจะใช้ระบบที่คล้ายกัน
กับรถไฟใต้ดินที่ใช้ในงานเส้นทางที่ลาดชันในเหมืองถ่านหิน


พลังงาน

รถคันแรกที่วิ่งขึ้นบนภูเขา Pilatus
ยังไม่ได้ติดตั้งล้อแปลนด้านหน้า

แต่ต่อมาได้ทำการติดตั้งเพื่อให้ง่ายกับการบำรุงรักษา


เส้นทางรถไฟนี้เปิดใช้งานเมื่อวันที่ 4 มิถุนายน 1889

โดยใช้หัวรถจักรไอน้ำในการให้พลังงานเดินทางขึ้นลง
ระบบไอน้ำขับเคลื่อนรถไฟสามารถบรรทุกผู้โดยสาร 32 คน

และเดินทางโดยเฉลี่ยประมาณ 3-4 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

ต้องมีจุดเติมน้ำและไม้ฟืนเป็นระยะ ๆ

ในช่วงที่มีการพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำที่มีแรงฉุดมากขึ้น

จำนวนผู้โดยสารเพิ่มขึ้นจาก 30,000 ถึง 55,000 ปี
ในช่วงทศวรรษที่ 1930 
หัวรถจักรไอน้ำและตู้รถไฟมีจำนวน 11 ตู้
ก็ยังไม่เพียงพอกับความต้องการที่เพิ่มขึ้น
แต่ในตอนนี้ หัวรถจักรและตู้ขบวนรถไฟ
ในปัจจุบันเพียงพอกับการใช้งานเดินรถแล้ว

ในปี 1905 เพื่อแก้ไขเรื่องจำนวนรถขึ้นลงไม่เพียงพอกับความต้องการ
จึงมีการพิจารณาให้ใช้พลังงานไฟฟ้าแทนพลังงานไอน้ำ
แม้ว่าเทคโนโลยีไฟฟ้าจะมีอยู่แล้วในช่วงเริ่มต้นยุคแรก ๆ 
และกำลังเริ่มแบบเตาะแตะ
แต่ค่าใช้จ่ายในการแปลงระบบพลังงาน
มีการคัดค้านและถกเถียงกันหลายประเด็น
รวมทั้งการห้ามปรามไม่ให้เปลี่ยนไปใช้ระบบไฟฟ้า

ในวันที่ 15 พฤษภาคม 1937
ระบบกระแสไฟฟ้าถูกนำมาใช้
โดยใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าขนาด 1,550 Volt DC

ทุกวันนี้รถไฟที่ใช้เครื่องจักรยนต์ระบบไฟฟ้า
สามารถรองรับผู้โดยสารได้ 40 คน/ตู้

และใช้เวลาประมาณ 9 กิโลเมตร/ชั่วโมง

ทำให้ลดเวลาขนส่งลงไปถึงครึ่งหนึ่ง
เหลือเวลาเดินทางเพียงประมาณ 30 นาที
สามารถขนส่งผู้โดยสารได้ปีละกว่า 100,000 คน

ในการเดินรถไฟบนเส้นทางสายนี้
ต้องระมัดระวังสัตว์ป่าที่มักจะข้ามทางรถไฟ
ตลอดจนเศษหินที่หล่นกีดขวางทางรถไฟ
รวมทั้งการตรวจสอบหมุดยึดรางรถไฟ
และความแน่นหนามั่นคงแข็งแรง
ซึ่งต้องมีพนักงานฝ่ายซ่อมบำรุงทางรถไฟ
คอยตรวจสอบและจัดการขนย้ายสิ่งกีดขวางออกไป
เหมือนกับเส้นทางรถไฟทั่วไปที่ใช้งาน


ระบบรางที่ใช้งานกันอยู่ในทุกวันนี้
ยังคงใช้รางเดิมซึ่งตอนนี้อายุกว่า 100 ปีแล้ว

ในขณะที่อัตราสึกหรอที่เกิดขึ้นจากแรงเสียดทานมีน้อยมาก

จากผลการตรวจสอบในในช่วงปีที่ผ่านมา

พบว่าสามารถแก้ไขได้โดยง่าย
เพียงแต่เปลี่ยนล้อเฟืองชุดใหม่และรางที่เป็นเฟืองขบ
ก็สามารถใช้งานได้ถึง 100 ปีเช่นเดิม

รถไฟล้อเฟืองเกียร์เปิดให้บริการ
ระหว่างเดือนพฤษภาคมถึงเดือนพฤศจิกายน

ช่วงที่รางรถไฟไม่ถูกฝังจมอยู่ใต้กองหิมะ
รถไฟจะออกทุก ๆ 45 นาทีในระหว่างวัน 

หากต้องการจะไปเยี่ยมชมที่ยอดเขา Pilatus ในช่วงฤดูหนาว

จะมีรถกระเช้าลอยฟ้าที่พาไปที่นั่นแทน


เรียบเรียง/ที่มา/ภาพ

https://goo.gl/bnQLfT
https://goo.gl/mRRGb5
https://goo.gl/hNEExv





ภาพเพิ่มเติม
















Baldwin Street  ในนิวซีแลนด์  https://goo.gl/5a4v31







คลิกเพื่อดูคลิปวิดีโอ
Baldwin Street - The world's steepest street




เรื่องเดิม

http://pantip.com/topic/35181075  อุโมงค์รถไฟที่ยาวที่สุดในโลก

คลิกเพื่อดูคลิปวิดีโอ

Gottardo 2016 – Switzerland through and through
แก้ไขข้อความเมื่อ

แสดงความคิดเห็น
Preview
อ่านกระทู้อื่นที่พูดคุยเกี่ยวกับ  วิศวกรรมศาสตร์ ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ รถไฟ หน้าต่างโลก
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่