22/03/2026
หลักการกำหนดตำแหน่งรอยเชื่อมรางระหว่างหมอนในทางรถไฟ
(Engineering Basis for Rail Weld Location Relative to Sleepers)
1. บทนำ (Introduction)
ตำแหน่งของรอยเชื่อมราง (Rail Weld Location) เป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลโดยตรงต่อ ความแข็งแรงของโครงสร้างทางรถไฟ อายุการใช้งานของรอยเชื่อม ความปลอดภัยในการเดินรถ และความสามารถในการตรวจสอบด้วยวิธีไม่ทำลาย (NDT)
ในทางปฏิบัติ งาน Trackwork มักพบคำถามว่า
รอยเชื่อมรางควรอยู่ห่างจากหมอนเท่าไร และทำไมจึงไม่ควรวางรอยเชื่อมใกล้หมอน
คำถามนี้ไม่ได้เป็นเพียงเรื่องตำแหน่งการติดตั้ง แต่เกี่ยวข้องกับ พฤติกรรมเชิงโครงสร้างของรางซึ่งทำหน้าที่เสมือนคาน (beam) ที่รองรับอยู่บนหมอน (sleepers)
หลักการนี้อธิบายไว้ในเอกสาร
Understanding Track Engineering – The Permanent Way Institution (PWI)
Chapter 3 – The Rail as a Beam
ซึ่งระบุว่า
“The rail is supported at discrete intervals by sleepers and behaves structurally as a beam carrying wheel loads, which induce bending moments and shear forces in the rail.”
ดังนั้นตำแหน่งของรอยเชื่อมจึงต้องพิจารณาร่วมกับ ตำแหน่งจุดรองรับ (support point) ของราง
2. ข้อมูลพื้นฐานจากสเปคโครงการ (Project Track Specification)
จากเอกสารโครงการที่แนบ Tender Documents – Section 8: Trackwork
ระบุว่า Sleeper spacing for all tracks: 600 mm , 500 mm in special cases
ซึ่งเป็นระยะ Center-to-Center
ดังนั้น
Sleeper spacing Mid-span
600 mm 300 mm
500 mm 250 mm
ตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างหมอนจึงอยู่ที่
• 300 mm จากหมอน (กรณี 600 mm spacing)
• 250 mm จากหมอน (กรณี 500 mm spacing)
ค่าดังกล่าวเป็น ตำแหน่งทางเรขาคณิตของ span
3. ข้อกำหนดสากลเกี่ยวกับตำแหน่งรอยเชื่อม (International Requirements)
3.1 ห้ามวางรอยเชื่อมที่ fastener / rail seat
เอกสาร Singapore LTA – Engineering Group Document E/GD/09/106/A2
Civil Design Criteria for Road and Rail Transit Systems
Chapter 4 – Rail Welding
Clause 4.3.7.5
ระบุว่า “Rail weld shall not be located at the rail fastener.”
เนื่องจาก
• Rail fastener อยู่ที่ rail seat บนหมอน
• ซึ่งเป็น จุดรองรับหลักของราง
ดังนั้นในเชิง Trackwork รอยเชื่อมต้องไม่อยู่บนหมอนหรือบริเวณ rail seat
3.2 ต้องเว้นพื้นที่จากหมอนเพื่อการเชื่อม
เอกสาร Australian Rail Track Corporation (ARTC)
Weld Quality Management Manual Document ETN-01-06 Section 2.4 Rail Weld Gap
ระบุว่า “Rail fasteners should not be placed on the closest sleepers to the weld gap to allow rail set-up before welding.”
ความหมายคือ
• ต้อง ถอด fastener บริเวณหมอนใกล้จุดเชื่อม
• เพื่อให้สามารถ
o set-up rail
o peak rail
o align rail
จึงยืนยันว่า บริเวณใกล้หมอนไม่เหมาะสำหรับตำแหน่ง weld
3.3 ระยะทำงานขั้นต่ำของงาน Thermit welding
เอกสาร Thermit Welding (GB) Limited
Manual Section 5 – Supplementary Information Section 5.4.4 Procedure
ระบุว่า “A minimum of 300 mm distance between the existing rail and the joint to be welded is required.”
ซึ่งหมายความว่า ต้องมีระยะ อย่างน้อย 300 mm
เพื่อให้สามารถติดตั้ง mound, trimming, grinding ได้อย่างเหมาะสม
3.4 ขนาด Heat Affected Zone ของรอยเชื่อม
เอกสาร Indian Railways Manual for Fusion Welding of Rails
ระบุว่า “Ends may be cropped to a minimum distance of 150 mm from the centre of AT weld to remove the heat affected zone.”
หมายความว่า
• บริเวณ 150 mm จาก center weld
• ยังอยู่ใน HAZ
ดังนั้น บริเวณรอยเชื่อมไม่ใช่เนื้อรางปกติ
4. เหตุผลทางวิศวกรรม (Engineering Reasoning)
4.1 Sleeper คือจุดรองรับของคาน
ในโมเดล Rail as Beam on Elastic Foundation
จะมี
• Sleeper = Support
• Span = ระหว่างหมอน
ดังนั้น
• support stiffness สูงสุดอยู่ที่ หมอน
• bending behaviors เกิดใน span
4.2 รอยเชื่อมเป็น Material Discontinuity
บริเวณ weld มี
• Weld metal
• Heat affected zone
• Residual stress
ซึ่งทำให้
• fatigue resistance ต่ำกว่ารางแม่
4.3 ถ้า weld อยู่ใกล้หมอน
จะเกิด Stress concentration เพราะ
• material discontinuity
• อยู่ใกล้ support stiffness สูง
ทำให้เกิด
• fatigue crack
• weld failure
• rail fracture
4.4 Dynamic wheel load
แรงจากล้อรถไฟเป็น
• dynamic load
• impact load
หาก weld อยู่ใกล้ support แรงสะท้อนจะเพิ่ม
• impact stress
• bending stress
5. การตีความร่วมกับสเปคโครงการ
เมื่อโครงการกำหนด Sleeper spacing = 600 mm., ตำแหน่ง mid-span = 300 mm
ดังนั้นตำแหน่ง weld ที่เหมาะสมที่สุดคือ 300 mm จากหมอน
กรณีพิเศษ Sleeper spacing = 500 mm., mid-span = 250 mm
6. Zone ที่เหมาะสมสำหรับรอยเชื่อม
เมื่อรวม
• Thermit manual (300 mm working distance)
• HAZ zone (150 mm)
• support zone (rail seat)
จึงสามารถสรุป engineering practice ได้ว่า
Sleeper spacing Recommended weld zone
600 mm 150 – 300 mm
500 mm 150 – 250 mm
ตำแหน่งที่ดีที่สุด Mid-span
7. ตำแหน่งที่ไม่ควรวางรอยเชื่อม
ห้ามวาง
• บน sleeper
• บน rail seat
• ใกล้ fastener
• ใกล้ baseplate
เนื่องจากเป็น Support stiffness zone
8. บทสรุป (Conclusion)
การกำหนดตำแหน่งรอยเชื่อมรางต้องพิจารณาทั้ง
• geometry ของทาง
• support spacing
• welding metallurgy
• fatigue behaviors ของราง
สเปคโครงการที่กำหนด sleeper spacing 600 mm ทำให้ตำแหน่งกึ่งกลาง span อยู่ที่ 300 mm ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการวางรอยเชื่อม เอกสารมาตรฐานด้าน Trackwork หลายฉบับยืนยันว่ารอยเชื่อมต้องไม่อยู่ในบริเวณ rail fastener หรือ support zone และคู่มือการเชื่อมรางยังระบุว่าต้องมีพื้นที่ทำงานอย่างน้อย 300 mm รอบรอยเชื่อม รวมถึง HAZ ของ A.T. weld ที่มีนัยถึง 150 mm จาก center weld ดังนั้นในทางวิศวกรรม
รอยเชื่อมรางไม่ควรอยู่บนหรือใกล้หมอนเกินไป และตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดคือกึ่งกลางระหว่างหมอน
References
1. Singapore LTA, Engineering Group Document E/GD/09/106/A2, Civil Design Criteria for Road and Rail Transit Systems, Chapter 4, Clause 4.3.7.5.
2. Australian Rail Track Corporation, Weld Quality Management Manual ETN-01-06, Section 2.4 Rail Weld Gap.
3. Thermit Welding (GB) Ltd., Manual Section 5 – Supplementary Information, Procedure 5.4.4.
4. Indian Railways, Manual for Fusion Welding of Rails by the Alumino-Thermic Process.
5. The Permanent Way Institution, Understanding Track Engineering, Chapter 3 – The Rail as a Beam.
6. Project Specification: Tender Documents – Section 8 Trackworks, Sleeper Spacing.
