วงจรไฟตอน

วงจรไฟตอน (track circuit) เป็นวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายสำหรับตรวจสอบความเคลื่อนไหวของขบวนรถไฟ วงจรแบบแรกสุด อาศัยการปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าที่ราวทั้งสองข้างของรางรถไฟ ในเวลาต่อมาได้มีการพัฒนาวงจรไฟตอนสำหรับรางรถไฟแบบเชื่อมยาว โดยอาศัยคลื่นวิทยุเป็นตัวตรวจจับความเคลื่อนไหว ระบบวงจรไฟตอนสามารถนำไปใช้ในระบบติดตามความเคลื่อนไหวขบวนรถ และระบบอาณัติสัญญาณประจำที่ในเขตสถานีรถไฟได้

ในบทความนี้ "ราว" (rail) หมายถึงเหล็กเส้นที่เมื่อนำมาประกอบกับหมอน (sleeper) จะได้เป็นรางรถไฟ (track)

หลักการทำงาน

แผนภาพการทำงานของวงจรไฟตอนขณะที่ไม่มีขบวนรถ

แผนภาพการทำงานของวงจรไฟตอนขณะที่มีขบวนรถ

วงจรไฟตอนปกติจะมีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงเข้าสู่ปลายรางด้านหนึ่ง ซึ่งอีกด้านต่อกับรีเลย์หรืออุปกรณ์ควบคุมที่ทำงานอย่างเดียวกัน ซึ่งในสถานีรถไฟหรือย่านรับส่งสินค้าจะแบ่งรางรถไฟออกเป็นตอน ๆ แต่ละตอนคั่นด้วยฉนวนไฟฟ้าเรียกว่าตอนสัญญาณ ขณะที่ไม่มีขบวนรถ รีเลย์จะทำงานและสามารถต่อเข้ากับระบบแสดงผลซึ่งจะแสดงว่าไม่มีขบวนรถ และสามารถให้สัญญาณอนุญาตแก่ขบวนรถที่จะเดินเข้าสู่ตอนนั้นได้ ในขณะที่ขบวนรถเดินเข้าสู่ตอนนั้น ก็จะทำให้กระแสไหลจากราวข้างหนึ่งไปราวอีกข้างผ่านเพลาล้อ ทำให้รีเลย์ไม่ทำงาน เมื่อให้สัญญาณอนุญาตก็จะไม่แสดงท่าอนุญาตจนกว่าขบวนรถจะพ้นตอนสัญญาณดังกล่าวไปแล้ว

ตอนสัญญาณแต่ละตอนจะให้กระแสไฟฟ้าในลักษณะสลับขั้วกัน กล่าวคือ ตอนที่หนึ่ง ราวซ้ายขั้วบวก (ราวขวาขั้วลบ) ตอนถัดไป ราวซ้ายก็จะต้องเป็นขั้วลบ (ราวขวาขั้วบวก) ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่า หากฉนวนระหว่างตอนสัญญาณเสียหาย กระแสไฟฟ้าแทนที่จะไหลจากตอนข้างเคียงไปยังอีกตอนหนึ่ง แล้วทำให้รีเลย์ทำงานเสมือนหนึ่งมีขบวนรถทับเส้นทาง ทั้งนี้เพื่อเป็นมาตรการความปลอดภัยในการเดินรถ วงจรไฟตอนบางแบบไม่ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง หากแต่อาศัยไฟฟ้ากระแสสลับที่ความถี่ตามกำหนด โดยมากจะอยู่ในช่วง 91 Hz ถึง 10 kHz จากนั้นจึงต่อเข้ากับรีเลย์โดยมีตัวเก็บประจุกั้นไม่ให้ไฟฟ้ากระแสตรงผ่านเข้าไปได้ พร้อมทั้งมีวงจรกรองเพื่อให้สามารถตรวจสอบความเคลื่อนไหวของขบวนรถได้ดียิ่งขึ้น

ในกรณีรางรถไฟแบบเชื่อมยาวตลอด การจะอาศัยวงจรไฟตอนแบบเดิมเป็นไปได้ยาก ดังนั้น อาจจะใช้วิธีการปล่อยไฟฟ้ากระแสสลับที่ความถี่ต่างกัน และจัดให้มีวงจรรับกระแสที่ตอบสนองต่อความถี่ที่ถูกต้อง ไม่ตอบสนองต่อความถี่อื่น โดยแต่ละตอนจะใช้กระแสไฟฟ้าต่างความถี่กัน

อ้างอิง

• American Railway Association, New York (1922). "The Invention of the Track Circuit."