กระทรวงวิทย์ฯ จับมือภาคเอกชน สร้างต้นแบบโครงรถบัสไฟฟ้าชนิดโมโนคอค เพื่อการผลิตในประเทศ มุ่งสู่การใช้งานจริงในระบบขนส่งสาธารณะ

23 มกราคม 2561 / กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยสำนักงานปลัดกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ร่วมกับบริษัท ไทยยานยนต์ไฟฟ้า จำกัด และสมาคมเครื่องจักรกลไทย จัดงานแถลงข่าว “ความสำเร็จการพัฒนาสร้างโครงรถบัสไฟฟ้าชนิดโมโนคอคเพื่อการผลิตภายในประเทศ ภายใต้ “โครงการสร้างเครื่องจักรต้นแบบด้วยกระบวนการวิศวกรรมเพื่อการสร้างสรรค์คุณค่า” ณ ลานอเนกประสงค์ บริษัท ไทยเซ็นทรัลเมคคานิคส์ จำกัด อ. พระประแดง จ. สมุทรปราการ

รศ.นพ. สรนิต ศิลธรรม ปลัดกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อธิบายถึงนโยบายการส่งเสริมและพัฒนาอุตสาหกรรมยายนต์ไฟฟ้าว่า ปัจจุบันโลกอยู่ในยุคที่เปลี่ยนผ่านของยานยนต์ที่ใช้พลังงานน้ำมันไปสู่ระบบ Hybrid และกำลังเข้าสู่ยานยนต์ไฟฟ้าเต็มรูปแบบ (EV) แต่ยังติดปัญหาเรื่องประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และการประจุไฟฟ้าที่ต้องใช้เวลานาน หากสามารถแก้ไขจุดอ่อนตรงนี้ได้ ยานยนต์ไฟฟ้าจะถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ทั้งนี้ หลายหน่วยงานมีนโยบายส่งเสริมและสนับสนุนการนำยานยนต์ไฟฟ้า ซึ่งเป็นพลังงานที่สะอาดและประหยัดมาใช้กับระบบขนส่งสาธารณะ เช่น กระทรวงพลังงานและกระทรวงคมนาคม เป็นต้น แต่ประเทศไทยยังคงนำเข้ารถบัสไฟฟ้าจากต่างประเทศมาใช้จำนวนมาก เนื่องจากขาดแคลนเทคโนโลยีการผลิตชิ้นส่วนและการออกแบบ Mass Production รวมถึงไม่มีแบบการเขียนชิ้นส่วนประกอบ จึงไม่สามารถผลิตเองในเชิงพาณิชย์ได้

กระทรวงวิทยาศาสตร์ฯ เห็นถึงความสำคัญในการผลิตยานยนต์ไฟฟ้าของประเทศไทย จึงได้สนับสนุนผู้ประกอบการไทย ในการสร้างต้นแบบรถบัสไฟฟ้าชนิดโมโนคอคเพื่อการผลิตในประเทศ โดยใช้กระบวนการวิศวกรรมย้อนรอย หรือที่เรียกกันว่า Reverse Engineering หรือการสร้างเครื่องจักรต้นแบบขึ้นมาใหม่ โดยการนำชิ้นงานของต่างประเทศมาทำการวิเคราะห์ฟังก์ชันการทำงานในแต่ละส่วนแล้วพัฒนาต่อยอดให้สอดคล้องกับสภาพการใช้งานจริงในประเทศไทย จนเกิดการสร้างรถโดยสารไฟฟ้า (EV - City Bus) ขนาดความยาว 10.5 เมตร ขึ้น โดยเฟสแรกจะเป็นการพัฒนาโครงสร้างรถบัสไฟฟ้าให้มีรูปทรงและคุณลักษณะที่เหมาะสมต่อสภาพการจราจรในประเทศไทย เช่น การวางแบตเตอรี่ไว้ตำแหน่งที่สูงเพื่อรองรับสภาพถนนที่มีน้ำท่วมขัง และออกแบบให้สามารถอดเปลี่ยนได้ง่าย ซึ่งในอนาคตเมื่อมีการประกอบโครงสร้างของรถบัสไฟฟ้าชนิดโมโนคอคแบบสมบูรณ์แล้ว รถบัสไฟฟ้าดังกล่าวจะใช้เวลาในการประจุไฟฟ้าเพียง 20 นาที ก็สามารถวิ่งได้ระยะทางประมาณ 50 กิโลเมตรต่อการประจุไฟฟ้าเต็ม 1 ครั้ง โดยให้ความเร็วสูงสุดที่ 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นความเร็วที่เหมาะสมในการขับขี่ยานพาหนะในเขตกรุงเทพฯ และปริมณฑล

ปัจจุบันประเทศไทยได้นำเข้ารถบัสโดยสารไฟฟ้ามาใช้กันจำนวนมาก เนื่องจากยังไม่สามารถผลิตรถบัสในเชิงพาณิชย์ขึ้นได้เอง เพราะขาดแคลนเทคโนโลยีการผลิตชิ้นส่วนและการออกแบบ Mass Production รวมถึงไม่มีแบบการเขียนชิ้นส่วนประกอบ ดังนั้นจึงเกิดแนวคิดในการทำโครงการพัฒนาสร้างรถบัสขึ้นเองโดยใช้หลักกระบวนการวิศวกรรมย้อนรอย (Reverse Engineering) เพื่อปรับปรุงและพัฒนาจากรถโดยสารไฟฟ้า (EV - City Bus) ขนาดความยาว 10.5 เมตร ที่นำเข้าจากประเทศจีน โดยโครงการดังกล่าวทำให้ลดการนำเข้ารถบัสไฟฟ้า/ชิ้นส่วนประกอบจากต่างประเทศ และทำให้สามารถกำหนดสมรรถนะของรถบัสไฟฟ้าที่เหมาะสมในด้านต่างๆ สำหรับการบริการขนส่งมวลชนในเส้นทางกรุงเทพมหานคร และปริมณฑลได้อีกด้วย

โครงรถบัสไฟฟ้าชนิดโมโนคอคเพื่อการผลิตภายในประเทศ มีการพัฒนาสร้างแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ดังนี้

1. การออกแบบโครงสร้างรถบัสไฟฟ้า

ทำการออกแบบโครงสร้างรถบัสโดยใช้กระบวนการวิศวกรรมย้อนรอยจากโครงสร้างรถโดยสารไฟฟ้า (EV City Bus) ขนาด 10.5 เมตร ของประเทศจีน ซึ่งได้ทำบันทึกข้อตกลงความร่วมมือ (MOU) เพื่อขอถ่ายทอดเทคโนโลยี (Technology Transfer) กับ Beiqi Foton Motor Co., Ltd. บริษัทผู้ผลิตในประเทศจีน (แถลงข่าวเมื่อวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2559) ในการขอถอดแบบโครงสร้างเพื่อนำมาปรับปรุงให้เหมาะสำหรับการใช้งานในประเทศไทย โดยแบ่งเป็น 4 ขั้นตอน ดังนี้

• การตรวจวัด/ศึกษา ขนาดของชิ้นส่วนต่างๆ
• การถอด-ประกอบชิ้นส่วนหลัก เพื่อตรวจวัด/ศึกษาขนาดของชิ้นส่วนต่างๆ และจัดเก็บเป็นข้อมูลในการวิเคราะห์ต่อไป

• การจำลองโดยใช้ finite Element Software เพื่อวิเคราะห์ความแข็งแรงของชิ้นส่วนต่างๆ โดยใช้วัสดุเหมือนเดิม แต่วิเคราะห์หาความหนา ขนาดหน้าตัด และรูปแบบโครงสร้างที่เหมาะสม เพื่อให้ได้พื้นที่หน้าตัดลดลง แต่สามารถรับแรงกระทำได้มากขึ้น นอกจากนี้ยังต้องคำนึงถึงเรื่องการผลิต โดยชิ้นส่วนที่ออกแบบจะต้องไม่ซับซ้อนและง่ายต่อการผลิต เมื่อได้โครงสร้างที่มีรูปทรงและคุณลักษณะที่
  เหมาะสม สอดคล้องกับความต้องการใช้งาน (Performance Specification) ก็จะทำการเปรียบเทียบวิเคราะห์ความสามารถในการรับแรงกระทำต่อน้ำหนักตัววัสดุซ้ำ แล้วจึงทบทวนและปรับปรุงทำแบบเขียนแนวคิดโครงรถไฟฟ้าแบบโมโนคอคต้นแบบ (Conceptual Design) ขึ้นมาใหม่ ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบโครงสร้างใหม่และโครงสร้างเดิม พบว่ามีน้ำหนักลดลงถึงร้อยละ 32 ในขณะที่โครงสร้างยังมีความแข็งแรงและสามารถรับน้ำหนักได้เทียบเท่ากับโครงสร้างเดิม
• การทดสอบ และการตรวจวัดความแข็งแรงของโครงรถหลังทำการประกอบชิ้นส่วนเรียบร้อยแล้ว โดยจำลองใส่โหลด/น้ำหนักขนาดรวม 15.0 ตัน (ภาระจริงจากการรับน้ำหนักของระบบแบตเตอรี่ซึ่งจะติดตั้งไว้บนโครงหลังคาประมาณ 3 ตัน น้ำหนักของแอร์คอนดิชั่นซึ่งจะวางไว้บนโครงหลังคาประมาณ 1.5 ตัน ภาระบรรทุกผู้โดยสารสูงสุดซึ่งจะกระจายอยู่ทั่วทั้งคันรถ โดยประมาณการไว้ที่ 6 ตัน หรือเทียบเท่าได้กับจำนวนผู้โดยสารประมาณ 100 ท่าน และภาระของ Accessory ชิ้นส่วน รวมทั้งอุปกรณ์ในระบบขับเคลื่อน และอื่นๆ นอกจากที่กล่าวข้างต้น อีกประมาณ 4.15 ตัน รวมภาระทั้งหมดที่โครงสร้างรถต้องรับประมาณ 14.65 ตัน) โดยการใส่โหลดจะวางกระจายลงไปตามจุดรับภาระ 13 แห่ง และทำจุดตรวจวัดการรับแรงกระทำแบบ Static Load ของโครงรถไว้จำนวน 13 จุด สอดคล้องตามขนาดน้ำหนักที่โครงรถจะต้องแบกรับภาระแรงกระทำตามจริง ขณะนำรถไปใช้บริการรับส่งผู้โดยสาร ในการทดสอบครั้งนี้ เน้นตรวจวัด/ตรวจสอบโดยเฉพาะในจุดที่เป็นจุดอ่อน (Weak Point) เป็นพิเศษจากการทำ Displacement Test ด้วยโปรแกรม Finite Element ซึ่งจะแสดงค่าการรับแรง (Gravity Static Load) ของโครงสร้างรถสูงสุดไว้ที่ 1.859 มิลลิเมตร เมื่อใส่แรงกระทำเข้าไปขนาด 15 ตัน (เมื่อนำโหลด/ภาระจริงไปวางไว้ตามจุดที่เป็น Weak Point บนโครงสร้างรถดังกล่าวเพื่อให้เกิดแรงกระทำตามแรงโน้มถ่วงโลกกับโครงสร้างรถแล้ว โครงสร้างรถจะต้องยุบตัวลงได้ไม่เกิน 1.859 มิลลิเมตร ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้จากการทดสอบและตรวจวัดพบว่า โครงรถมีการยุบตัวลงไปไม่เกินค่าสูงสุดที่กำหนด แสดงว่าโครงรถที่ออกแบบและสร้างขึ้นนี้มีความแข็งแรงเพียงพอ สามารถทนรับแรงที่มากระทำได้สอดคล้องตามการออกแบบ เป็นตามเป้าหมายที่กำหนดไว้

2. การออกแบบเครื่องมือช่วยยกรถ เพื่อความสะดวกในการศึกษา/ตรวจวัดชิ้นส่วนใต้ท้องรถ ได้อย่างสะดวกและปลอดภัย

    คุณลักษณะของโครงรถบัสไฟฟ้าชนิดโมโนคอคเพื่อการผลิตภายในประเทศ (ดำเนินโครงการเสร็จสิ้นแล้ว)

รถโดยสารไฟฟ้าขนาดความยาว 10.5 เมตร เป็นโครงสร้างแบบ Monocoque (ไม่แชสซี) โครงสร้างทำจากเหล็ก อลูมิเนียมอัลลอยด์ พลาสติก และกระจก มีน้ำหนักเบาเพราะใช้ Finite Element Software ช่วยออกแบบ มีความสูงระดับกลาง ขึ้นลงสะดวก และไม่จมน้ำเวลาน้ำท่วม มีประตูหน้าและกลางตัวรถ พื้นห้องโดยสารยกระดับสูงจากพื้นประตูทางเข้า 1 ขั้น

    คุณลักษณะของรถบัสไฟฟ้า กรณีที่ประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดแล้ว (ของบสนับสนุนในปีงบประมาณ พ.ศ. 2561)

• ขับเคลื่อนด้วยระบบมอเตอร์ไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง มีระบบหล่อเย็นขนาด 150 กิโลวัตต์ หรือประมาณ 200 แรงม้า ใช้แบตเตอรี่ชนิด Lithium Fe 510.5 V/162 Ah/82.7 kWh - Quick Charge ใช้เวลาในการประจุไฟฟ้าประมาณ 20 นาที สามารถวิ่งได้ระยะทางประมาณ 50 กิโลเมตรต่อการประจุไฟฟ้าเต็ม 1 ครั้ง โดยให้ความเร็วสูงสุดที่ 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
• ใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กเพื่อให้รถมีโครงสร้างที่เล็กและมีน้ำหนักเบา โดยสามารถถอดสลับแบตเตอรี่เพื่อเติมพลังงานไฟฟ้าได้ไวด้วยระบบ Quick Charge & Quick Change ภายในเวลาไม่เกิน 5 นาที นอกจากนี้เมื่อยังมีระบบเซ็นเซอร์เตือนในกรณีที่ปริมาณกำลังไฟฟ้าเหลือน้อยเพื่อเปลี่ยนไปใช้โหมดประหยัดพลังงาน จะเห็นได้ว่ามีค่าใช้จ่ายในด้านพลังงานน้อยด้วยการบริหารจัดการด้านพลังงานที่เหมาะสม
• เมื่อเปรียบเทียบกับรถที่นำเข้าจากต่างประเทศจะเห็นว่า การออกแบบตัวรถและแบตเตอรี่ทำให้น้ำหนักลดลงเหลือร้อยละ 10 จากน้ำหนักของรถที่นำเข้า และมีราคาลดลงร้อยละ 25 (รวมกับวิธีการบริหารจัดการพลังงานที่เหมาะสมทำได้ค่าพลังงานและค่าจัดการที่คุ้มค่า)

ภาพประกอบ: