ภาพจาก China Daily

เมื่อวันที่ 10 มกราคม 2568 รถไฟฟ้าใต้ดินคาร์บอนไฟเบอร์ขบวนแรกของโลก “ถ้านซิง（碳星） CETROVO 1.0” ที่พัฒนาโดย ชิงต่าว เมโทร กรุ๊ป ร่วมกับ บริษัท รถรางแห่งประเทศจีน ชิงต่าว ซื่อฟาง จำกัด ได้เปิดตัวอย่างเป็นทางการบนรางของรถไฟใต้ดินสาย 1 เมืองชิงต่าว นวัตกรรมนี้ทำให้เมืองชิงต่าวเป็นผู้นำรถไฟฟ้าใต้ดินของจีนทั้งในแง่ความก้าวหน้าทางวิทยาการและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

คาร์บอนไฟเบอร์ ราชาแห่งวัสดุใหม่ (The King of New Materials)

คาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) คือ วัสดุที่ผลิตจากเส้นใยคาร์บอนซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 5–10 ไมโครเมตร โดยเส้นใยเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่ถูกจัดเรียงในโครงสร้างผลึกจึงความแข็งแกร่งสูง น้ำหนักเบา มีความต้านทานต่อการล้า ทนต่อการกัดกร่อนและอุณหภูมิสูง จึงได้รับขนานนามว่า “ราชาแห่งวัสดุใหม่”

คาร์บอนไฟเบอร์ผลิตจาก โพลิอะคริโลไนไทรล์ (Polyacrylonitrile) โพลีเมอร์ชนิดหนึ่ง ผ่านกระบวนการทางเคมีและการเผาไหม้ เพื่อสร้างเส้นใยคาร์บอนที่มีโครงสร้างผลึกแข็งแรง ด้วยกระบวนการการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่ซับซ้อนและใช้พลังงานสูง อย่างไรก็ดีข้อเสียของคาร์บอนไฟเบอร์ คือ ต้นทุนการผลิตและราคาของผลิตภัณฑ์ค่อนข้างแพงเมื่อเทียบกับวัสดุดั้งเดิมอย่างเหล็กหรืออะลูมิเนียม

กว่าจะมาเป็น “ถ้านซิง”

ในอุตสาหกรรมรถไฟใต้ดิน คาร์บอนไฟเบอร์เคยถูกนำมาใช้ในส่วนประกอบที่ไม่ได้รองรับน้ำหนัก ถ้านซิง คือรถไฟขบวนแรกที่ประสบความสำเร็จในการนำวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์มาใช้ในโครงสร้างหลักที่รองรับน้ำหนักของรถไฟใต้ดินเชิงพาณิชย์ได้สำเร็จ นับเป็นความก้าวหน้าสำคัญในอุตสาหกรรมระบบขนส่งทางรางของโลก โดยสามารถแก้ปัญหาที่สำคัญ (pain point) สามประการได้สำเร็จ คือ 1) สามารถออกแบบโครงสร้างหลักที่มีความซับซ้อนขนาดใหญ่ 2) สามารถผลิตรถไฟที่ประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำ และ 3) สามารถรับประกันการใช้งาน

ย้อนกลับไปในปี 2564 ถ้านซิงเริ่มโครงการวิจัยและพัฒนา ต่อมาในเดือนมิถุนายน 2567 ถ้านซิงจึงผ่านการทดสอบภายในโรงงานและการทดสอบความเสถียรระยะทาง 4,000 กิโลเมตร หลังจากนั้นในช่วงเดือนกรกฎาคมถึงธันวาคม 2567 ได้มีการทดสอบการใช้งานจริงบนเส้นทางของ รถไฟใต้ดินสาย 1 เมืองชิงต่าว เป็นระยะเวลา 6 เดือน เพื่อทำการตรวจสอบและปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวรถทั้งขบวนอย่างครอบคลุม

รวมแล้ว ถ้านซิงได้ดำเนินการทดสอบในสถานที่จริง 20 รายการ และ ทดสอบเชิงรูปแบบอีก 36 รายการ โดยผ่านการตรวจสอบประสิทธิภาพทั้งในระดับระบบและตัวรถทั้งขบวนอย่างครบถ้วน เพื่อยืนยันสมรรถนะในทุกด้านของรถไฟ  และในวันที่ 21 ธันวาคม 2567 ถ้านซิงผ่านการตรวจสอบและรับรองจากผู้เชี่ยวชาญสำหรับการให้บริการเชิงพาณิชย์ด้วยการรองรับผู้โดยสาร  ต่อมา ในวันที่ 5 มกราคม 2568 ถ้านซิงผ่านการประเมินความปลอดภัยโดยอิสระ (ISA) ซึ่งเป็นการประเมินโดยบุคคลที่สาม กระบวนการเหล่านี้แสดงถึงความใส่ใจในมาตรฐานความปลอดภัยและความพร้อมของรถไฟก่อนเริ่มการใช้งานจริง

ถ้านซิง “อัปเกรด” อะไรเพิ่มเติมจากรถไฟฟ้าใต้ดินแบบดั้งเดิมบ้าง

ชิงต่าว เมโทร กรุ๊ป และ บริษัท รถรางแห่งประเทศจีน ชิงต่าว ซื่อฟาง จำกัด ได้รายงานว่า หากเทียบถ้านซิงกับรถไฟฟ้าใต้ดินแบบดั้งเดิมนั้น ถ้านซิงมีการ “อัปเกรด 5 ประการ” ได้แก่

1. ตัวรถที่เบาขึ้นทำให้ประหยัดพลังงานมากขึ้น

เมื่อเปรียบเทียบกับรถไฟที่ใช้วัสดุโลหะแบบดั้งเดิม ถ้านซิงที่ใช้คาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนัก ตัวรถลดลง 25% และน้ำหนักช่วงล่างลดลง 50% รวมแล้วทั้งขบวนมีน้ำหนักลดลงประมาณ 11% ด้วยตัวรถที่เบาลงทำให้ประหยัดพลังงานในการวิ่งลดลง 7% ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณ 130 ตันต่อปี ต่อ 1 ขบวน ซึ่งเทียบเท่ากับการปลูกป่า 63 ไร่

2. การโดยสารที่สะดวกสบายยิ่งขึ้น

ด้วยการใช้วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ ถ้านซิงมีประสิทธิภาพในการลดแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกได้ดียิ่งขึ้น ทำให้ผู้โดยสารรู้สึกนิ่มนวลเมื่อโดยสารรถไฟนี้ นอกจากนี้ ถ้านซิงยังนำเทคโนโลยีโบกี้แบบปรับทิศทางเชิงรัศมี  คือ เทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดการสึกหรอของล้อและรางรถไฟ โดยเฉพาะเมื่อรถไฟต้องผ่านทางโค้งที่มีรัศมีแคบ และยังลดเสียงดังขณะผ่านทางโค้ง 15 เดซิเบล และเสียงภายในตัวรถลดลง 2 เดซิเบล ทำให้การเดินทางเงียบสงบยิ่งขึ้น

3. แข็งแกร่งขึ้น 

เมื่อเทียบกับตัวรถที่ทำจากวัสดุโลหะแบบดั้งเดิม รถไฟคาร์บอนไฟเบอร์นี้มีความแข็งแกร่งของตัวรถที่สูงกว่า ทำให้มีระดับความปลอดภัยที่สูงขึ้นเช่นกัน นอกจากนี้ โครงสร้างช่วงล่างที่ผลิตจากวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ยังมีความสามารถในการทนต่อแรงกระแทกได้ดีขึ้น มีความทนทานต่อการใช้งานต่อเนื่องมากกว่า และมีอายุการใช้งานของโครงสร้างที่ยาวนานขึ้นอีกด้วย

4. การสึกหรอระหว่างล้อและรางที่ลดลง

ตัวรถที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักเบาขึ้น ซึ่งช่วยลดน้ำหนักของแกนล้อ ส่งผลให้แรงกระทำระหว่างล้อและรางลดลงมากกว่า 15% ทำให้การสึกหรอระหว่างล้อและรางลดลง นอกจากนี้ การใช้เทคโนโลยีโบกี้แบบปรับทิศทางเชิงรัศมียังช่วยลดการสึกหรอของล้อและรางได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย

5. ต้นทุนการบำรุงรักษาที่ลดลง

นอกจากการลดการสึกหรอระหว่างล้อและรางทำให้ประหยัดค่าบำรุงรักษาล้อและรางของรถไฟลดลงแล้วนั้น รถไฟขบวนนี้ยังนำ “สมาร์ทแคร์” เทคโนโลยีดิจิทัลทวินส์ คือ การสร้างแบบจำลองดิจิทัลของวัตถุ โดยแบบจำลองนี้จะเป็นโมเดลจำลองในโลกเสมือนที่สมจริงราวกับ “คู่แฝด” เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถตรวจสอบ วิเคราะห์ และเพิ่มประสิทธิภาพของวัตถุผ่านโมเดลจำลองในโลกเสมือนได้โดยไม่ต้องดำเนินการโดยตรงกับวัตถุในโลกจริง ซึ่งช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษา ทั้งนี้ จากการประมาณการ ต้นทุนการบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานของรถไฟขบวนนี้จะลดลงถึง 22%

ภาพจาก ST Daily

บทสรุป

บีไอซี ชิงต่าว มองว่า ถ้านซิง คือจุดเริ่มต้นของการนำร่องรถไฟฟ้าใต้ดินของจีน หากเป็นรูปธรรม จะพลิกโฉมของรถไฟฟ้าใต้ดินทั่วประเทศ นอกจากนี้ยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สอดคล้องกับเป้าหมาย “คาร์บอนคู่” ที่รัฐบาลจีนพยายามส่งเสริมมาตั้งแต่ปี 2020

สุดท้าย หากท่านที่พักอาศัยอยู่ในชิงต่าวหรือมาท่องเที่ยวอยากสัมผัสประสบการณ์การนั่ง “รถไฟฟ้าใต้ดินคาร์บอนไฟเบอร์” ขบวนแรกของโลก ให้สังเกตรถไฟฟ้าใต้ดินสาย 1 ขบวนที่มีสีดำเป็นสีหลัก หัวขบวนติดตั้งแถบไฟรูปตัว U และตัวรถมีลายเส้นสีน้ำเงินและสีเหลืองแทนคลื่นทะเลและแสงอาทิตย์ของชายฝั่งเมืองชิงต่าว ภายในขบวนรถมีไฟส่องสว่างในรูปแบบวงแหวนขนาดใหญ่ทำให้รู้สึกว่าภายในรถกว้างขึ้น

ศูนย์ข้อมูลเพื่อธุรกิจไทยในจีน

สถานกงสุลใหญ่ ณ เมืองชิงต่าว

อ้างอิง

https://www.chinadaily.com.cn/a/202501/14/WS6785ccdaa310f1265a1daadc.html

https://news.iqilu.com/shandong/shandonggedi/20250111/5766700.shtml?utm

https://www.stdaily.com/web/gdxw/2025-01/10/content_284753.html

https://www.horseen.com/solution/carbon-fiber-new-advance-materials-in-building-engineering#:~:text=Compared%20with%20titanium%2C%20steel%2C%20aluminum,king%20of%20new%20advanced%20materials%22.

https://www.ibm.com/think/topics/what-is-a-digital-twin#:~:text=A%20digital%20twin%20is%20a,reasoning%20to%20help%20make%20decisions.