การออกแบบและสร้างระบบควบคุมรถไฟฟ้าแบบไร้คนขับขนาดเล็ก

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้เป็นการออกแบบและสร้างระบบควบคุมการเคลื่อนที่สำหรับรถไฟแบบไร้คนขับเพื่อเป็นต้นแบบรถไฟขนาดเล็กขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าที่ความเร็วต่ำ โดยสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ตัวรถจากศูนย์ควบคุมกลางการเดินรถ ซึ่งเหมาะสมที่ใช้เป็นต้นแบบการเดินรถไฟฟ้าสำหรับการขนส่งมวลชนสำหรับชุมชนขนาดเล็กในอนาคต รถไฟต้นแบบในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นแบบ 4 ที่นั่ง ความเร็วไม่เกิน 40 กิโลเมตร/ชั่วโมง ขับเคลื่อนโดยใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้า 3 เฟส ขนาด 5 กิโลวัตต์ แรงดัน 220/380 โวลต์ ควบคุมความเร็วด้วยอินเวอร์เตอร์ 3 เฟส ขนาด 5.5 กิโลวัตต์ แรงดัน 230/400 โวลต์ ระบบควบคุมในตัวรถ (Unit Controller) ประยุกต์ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC18F8722 เป็นตัวประมวลผล เพื่อควบคุมระบบขับเคลื่อน ระบบการเดินรถจะใช้เซนเซอร์ชนิด Reflective Optical เป็นตัวตรวจจับสัญญาณ ส่วนระบบรับ/ส่งข้อมูลไร้สายจะเป็นแบบ GSM/GPRS เพื่อเชื่อมต่อสื่อสารกับศูนย์ควบคุมกลางในการแสดงผลการเดินรถ ทั้งนี้ยังสามารถควบคุมการเดินรถได้ทั้งในกรณีปกติและในกรณีเกิดเหตุการณ์ฉุกเฉิน ผลการทดสอบระบบ พบว่ารถไฟสามารถเข้าจอดสถานีได้ตรงตามตำแหน่งที่ต้องการ โดยแสดงตำแหน่งรถบนจอแสดงผลที่ศูนย์ควบคุมการเดินรถ รถไฟสามารถออกตัวได้ในทางราบขณะมีน้ำหนักบรรทุกเต็มพิกัดตามที่ได้ออกแบบไว้ และสามารถออกตัวในทางชันที่ 7 องศาได้ขณะมีน้ำหนักบรรทุกไม่เกินกว่า 500 กิโลกรัม ทั้งนี้น้ำหนักบรรทุกสูงสุดของรถไฟขณะวิ่งทางราบเท่ากับ 1540 กิโลกรัม ซึ่งจะเห็นได้ว่าผลการทดสอบเชิงปฏิบัติ ระบบสามารถควบคุมความเร็วรถไฟ และควบคุมการเดินรถไฟได้ตรงตามจุดประสงค์

This thesis presents the design and build a guiding control system for a driverless miniature electric train model, in order to act as a miniature low speed train model. The train can be controlled via the central control room. It may result in a suitable train model for a local small scale mass transportation in the near future. This thesis a miniature low speed electric train in built for a employed or used 4 seat model, which its locomotive speed about 40 km/hr The prime mover of the train is a 3 phase 220/380V, 5 kW induction motor. The motor speed is controlled by a 3 phase inverter at 230/400V, 5.5 kW rating. The Unit Controller that controls inside the train is implemented by PIC18F8722 micro-controller, in order of a driving control. A guiding control system is operated together with the utilization of the reflection optical sensors. The communication of such control system was by GSM/GPRS wireless communication, which is interfacing with the central control room in order to monitor the operations of the train, both in normal and abnormal operating conditions. The results show that the driverless miniature electric train can operate on a guiding control system correctly. It can be parked on a desired station. Besides, the monitoring system can show the train along the operation. Therefore, the train can drive horizontally with its maximum carrying load at 1540 kg It also drives a 500 kg of carrying load while driving on 7 degree of slope. Finally, it shows that the performance of the train’s speed control and overall operations of the system in this thesis is quite good as desired.