รายละเอียด

คุณภาพของแสงสว่างในอุโมงค์ส่งผลต่อการขับรถเป็นอย่างมาก หากคุณภาพของแสงไม่ดีพอ อาจส่งผลให้เกิดอาการหน้ามืดในระยะสั้น หรือแย่ไปกว่านั้นคืออาจเกิดอุบัติเหตุในอุโมงค์ได้ งานวิจัยนี้มุ่งเน้นในด้านของการประเมินและออกแบบระบบแสงสว่างภายในอุโมงค์ที่ดีที่สุดในเชิงคุณภาพของแสงสว่าง ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ ทางคณะผู้จัดทำได้เลือกใช้อุโมงค์ มไหสวรรย์ ซึ่งมีรูปทรงสีเหลี่ยมผืนผ้า มีถนน 4 เลน ยาว 887 เมตร กว้าง 6.8 เมตรรวมทางเท้า และสูง 5 เมตร นำมาใช้เป็นอุโมงค์อ้างอิงโดยใช้โปรแกรม ReluxTunnel เพื่อออกแบบและจำลองอุโมงค์ดังกล่าว 
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพของแสงสว่างและเปรียบเทียบคุณภาพของแสงสว่างตามการจัดวางหลอดไฟที่แตกต่างกัน เช่น ตำแหน่งโคม ความสูง ระยะห่าง การกระจายของแสง และชนิดของโคม โดยวัตถุประสงค์ที่สำคัญที่สุดคือการออกแบบแสงสว่างภายในอุโมงค์ที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เชิงคุณภาพของแสงสว่าง ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ รวมไปถึงการคำนึงต่อมาตรฐาน CIE 88-2004 
งานวิจัยนี้พบทางเลือกที่เหมาะสมในการจัดวางหลอดไฟและสามารถออกแบบอุโมงค์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ นอกจากจะเป็นตัวอย่างการออกแบบที่มีคุณภาพของแสงสว่างที่ดี เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และประหยัดพลังงานแล้ว อีกทั้งยังมีความคุ้มค่าต่อการลงทุนสร้างระบบแสงสว่างภายในอุโมงค์อีกด้วย นอกจากนี้งานวิจัยเล่มนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในความรู้ด้านวิศวกรรม ด้านเศรษฐศาสตร์ และด้านการตัดสินใจต่อสังคม

วัตถุประสงค์

ในยุคปัจจุบัน ประเทศไทยมีการพัฒนาทางด้านเศรษฐกิจ อุตสาหกรรม สังคม และคมนาคมอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะในตัวเมืองกรุงเทพฯ หรือตามพื้นที่ตัวเมืองใหญ่ ๆ ที่มีประชากรอาศัยอยู่กันอย่างแน่นหนา ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาการจราจรติดขัดในพื้นที่ดังกล่าว จึงทำให้การเดินทางสัญจรไปมาระหว่างวันโดยเฉพาะในช่วงตอนเช้าและตอนเย็นดำเนินไปอย่างไม่ราบรื่น อีกทั้งปัญหาเรื่องระบบขนส่งสาธารณะที่ให้บริการได้ไม่ทั่วถึงในบางพื้นที่ จึงส่งผลให้ประชาชนเลือกใช้รถยนต์หรือรถจักรยานยนต์ส่วนตัวเป็นพาหนะในการเดินทางกันอย่างกว้างขวาง
เนื่องมาจากในกรุงเทพ ฯ มีการพัฒนาในทางด้านคมนาคมเพื่อแก้ไขปัญหาการจราจรติดขัดอย่างต่อเนื่อง ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วก็จะมีการดำเนินการแก้ไขปัญหาดังกล่าวโดยการสร้างสะพานลอยข้ามทางแยก (Overpass) หรือสร้างเป็นทางแยกต่างระดับ (Interchange) หรือสร้างเป็นทางด่วน (Highway) เพื่อลดจุดตัดการจราจรของแต่ละทิศทาง ซึ่งอีกหนึ่งทางเลือกในการแก้ไขปัญหาดังกล่าวนั้นก็คือ การก่อสร้างอุโมงค์ (Tunnel) หรือทางลอด (Underpass) เพื่อช่วยลดปัญหาเรื่องการจราจรติดขัดตามข้างต้นที่ได้กล่าวมา 
อุโมงค์รถยนต์หรือทางลอดผ่านใต้ทางแยกเป็นแนวคิดแนวคิดหนึ่งในการเพิ่มพื้นผิวการจราจรและจุดตัดในบริเวณทางแยกสัญญาณไฟจราจร ซึ่งจะช่วยเพิ่มช่องทางในการจราจรของรถในทางตรงและเพิ่มประสิทธิภาพการจราจรของรถให้สามารถเดินทางได้รวดเร็วยิ่งขึ้น และสามารถช่วยลดผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมได้ ทั้งทางระบบนิเวศ มลพิษทางเสียง และสภาพพื้นผิว (THORN, 2004) และที่สำคัญที่สุดคือการลดการบดบังทัศนียภาพบนถนน ซึ่งแตกต่างจากสะพานลอยหรือทางแยกต่างระดับอย่างชัดเจน 
แต่อย่างไรก็ดีเนื่องด้วยอุโมงค์หรือทางลอดมีลักษณะโครงสร้างที่เป็นพื้นที่ปิดซึ่งแตกต่างจากถนนภายนอก คือถูกจำกัดจากแสงสว่างธรรมชาติทั้งในช่วงเวลากลางวันและกลางคืน ที่ทำให้ความสว่างภายในอุโมงค์หรือทางลอดมีแสงสว่างน้อยกว่าภายนอกซึ่งส่งผลต่อทัศนวิสัยหรือทัศนียภาพของผู้ขับขี่ลดลงเป็นอย่างมาก ทำให้ผู้ขับขี่เมื่อขับเข้ามาภายในอุโมงค์จะทำให้มีอาการหน้ามืดในช่วงแรก มองไม่เห็นเส้นทางของถนนได้ไม่ชัดเจน อีกทั้งขาดความมั่นใจและไม่ปลอดภัยในการขับขี่บนถนนภายในอุโมงค์ และอาจทำให้เกิดอุบัติเหตุได้ (Bommel, 2015; AGC Lighting, 2022) ดังนั้นในการออกแบบระบบแสงสว่างภายในอุโมงค์หรือทางลอดควรทำให้ผู้ขับขี่ไม่มีอาการหน้ามืดในช่วงแรกที่ขับเข้ามาหรือมีอาการหน้ามืดน้อยลง สามารถมองเห็นเส้นทางของถนนได้ชัดเจน สามารถมองเห็นรถที่อยู่ด้านหน้าหรือด้านหลังเพื่อที่จะหยุดรถได้ภายในระยะที่เหมาะสมและเพื่อลดการเกิดอุบัติเหตุ เพิ่มความมั่นใจและทัศนวิสัยให้กับผู้ขับขี่ (Jiradeja, & Yoomak, 2023) รวมทั้งทำให้มีคุณภาพของระบบแสงสว่างบนถนนภายในอุโมงค์หรือทางลอดมีคุณภาพไม่น้อยกว่าบนถนนภายนอก เนื่องจากคุณภาพของระบบแสงสว่างบนถนนที่ดีจะไม่ทำให้ผู้ขับขี่มีอาการเมื่อยล้าของสายตาเมื่อขับขี่ในระยะเวลานาน รวมถึงเพิ่มความสะดวกปลอดภัยและความคล่องตัวของการจราจรบนถนนภายในอุโมงค์หรือทางลอดด้วย 
ความแตกต่างระหว่างระบบแสงสว่างบนถนนภายในอุโมงค์หรือทางลอดกับระบบแสงสว่างบนถนนภายนอกคือ ในเวลากลางวันการขับขี่บนถนนภายนอกไม่มีความต้องการใช้ระบบแสงสว่าง เนื่องจากบนถนนภายนอกจะได้รับแสงสว่างจากแสงธรรมชาติหรือแสงจากดวงอาทิตย์อยู่แล้ว เป็นแสงสว่างที่เพียงพอต่อการมองเห็นของผู้ใช้ถนน ถึงแม้บางเวลาอาจมีเมฆ ภูเขา หรือตึกสูงมาบดบังแสงก็ตาม ส่วนการขับขี่บนถนนภายในอุโมงค์หรือทางลอดมีความต้องการใช้ระบบแสงสว่าง เนื่องด้วยข้อจำกัดในลักษณะของโครงสร้างที่เป็นพื้นที่ปิด ซึ่งแสงสว่างจากธรรมชาติหรือดวงอาทิตย์เข้ามาไม่ถึง ทำให้สภาพแวดล้อมภายในอุโมงค์มืดมีแสงสว่างไม่เพียงพอต่อการมองเห็นของผู้ขับขี่ อาจส่งผลทำให้มีโอกาสเกิดอุบัติเหตุได้ง่ายและอาจร้ายแรงกว่าการขับขี่บนถนนภายนอก ส่งผลต่อการสูญเสียทางทรัพย์สินรวมถึงการบาดเจ็บ พิการหรืออาจถึงกับเสียชีวิตได้ 
จากการศึกษางานวิจัยเรื่อง Optimal tunnel lighting design in aspect of lighting quality and energy performance ของ Jiradeja, & Yoomak (2023) พบว่ามีการกล่าวถึงปัจจัยต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อการวางระบบแสงสว่างในอุโมงค์ เช่นค่าอุณหภูมิสีที่ใช้ (CCT) ซึ่งค่า CCT สูงก็จะยิ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการมองเห็นของผู้ใช้ถนนชัดเจนขึ้น หรือไม่ว่าจะเป็นในส่วนของรูปแบบการจัดเรียง ความสูง ระยะห่าง การกระจายแสง และชนิดของโคมไฟนั้น ล้วนมีผลต่อคุณภาพของแสงและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ตัวอย่างเช่น หากติดตั้งโคมไฟในประมาณที่มาก มีระยะห่างติดกัน อาจจะได้ในเรื่องของคุณภาพแสงสว่าง แต่ประสิทธิภาพพลังงานที่ใช้จะต่ำ เพราะใช้พลังงานมาก หากติดตั้งโคมไฟในประมาณที่น้อย มีระยะห่างที่มาก ก็อาจจะได้ในเรื่องของประสิทธิภาพพลังงานที่สูง เพราะใช้ไฟน้อย แต่คุณภาพของแสงสว่างที่ได้ก็จะไม่สอดคล้องตามมาตรฐาน ดังนั้นในการออกแบบระบบไฟแสงสว่างภายในอุโมงค์ จึงจำเป็นต้องใช้โคมไฟในปริมาณที่เหมาะสม การจัดวางที่ไม่ห่างเกินไป เพื่อที่คุณภาพของแสงสว่างและประสิทธิภาพการใช้พลังงานจะได้มีความเหมาะสมต่อผู้ใช้รถใช้ถนน
จากการศึกษางานวิจัยเรื่อง Optimal tunnel lighting design in aspect of lighting quality and energy performance ของ Jiradeja, & Yoomak (2023) พบว่ามีการกล่าวถึงปัจจัยต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อการวางระบบแสงสว่างในอุโมงค์ เช่นค่าอุณหภูมิสีที่ใช้ (CCT) ซึ่งค่า CCT สูงก็จะยิ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการมองเห็นของผู้ใช้ถนนชัดเจนขึ้น หรือไม่ว่าจะเป็นในส่วนของรูปแบบการจัดเรียง ความสูง ระยะห่าง การกระจายแสง และชนิดของโคมไฟนั้น ล้วนมีผลต่อคุณภาพของแสงและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ตัวอย่างเช่น หากติดตั้งโคมไฟในประมาณที่มาก มีระยะห่างติดกัน อาจจะได้ในเรื่องของคุณภาพแสงสว่าง แต่ประสิทธิภาพพลังงานที่ใช้จะต่ำ เพราะใช้พลังงานมาก หากติดตั้งโคมไฟในประมาณที่น้อย มีระยะห่างที่มาก ก็อาจจะได้ในเรื่องของประสิทธิภาพพลังงานที่สูง เพราะใช้ไฟน้อย แต่คุณภาพของแสงสว่างที่ได้ก็จะไม่สอดคล้องตามมาตรฐาน ดังนั้นในการออกแบบระบบไฟแสงสว่างภายในอุโมงค์ จึงจำเป็นต้องใช้โคมไฟในปริมาณที่เหมาะสม การจัดวางที่ไม่ห่างเกินไป เพื่อที่คุณภาพของแสงสว่างและประสิทธิภาพการใช้พลังงานจะได้มีความเหมาะสมต่อผู้ใช้รถใช้ถนน
ในงานวิจัยนี้ได้มีการศึกษาคุณภาพแสงสว่างและปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพแสงสว่างไฟอุโมงค์จากงานวิจัย ข้อมูลในเว็บไซต์ และคู่มือในการใช้งานโปรแกรม ReluxTunnel เบื้องต้น หลังจากนั้นได้ทำการจำลองระบบแสงสว่างในอุโมงค์ด้วยใช้โปรแกรม ReluxTunnel โดยอ้างอิงมาตรฐาน CIE 88-2004 แต่ติดข้อจำกัดในด้านของ Software ทำให้ไม่สามารถดำเนินการได้ ซึ่ง  ส่วนนี้จะมีการเริ่มดำเนินการในช่วงภาคเรียนที่สองหลังจากได้รับการแก้ไข นอกจากนี้งานวิจัยนี้ต้องมีการควบคุมในส่วนของประสิทธิภาพในการใช้พลังงานของหลอดไฟให้สอดคล้องกับคุณภาพของแสงสว่างด้วย เนื่องจากต้องการให้เกิดความคุ้มค่าที่สุดในการใช้งาน และเกิดกำลังสูญเสียในระบบน้อยที่สุด โดยอาจจะมีการเปรียบเทียบกันระหว่างหลอด Fluorescent หลอด High-Pressure Sodium และหลอด LED และอีกหัวข้อหนึ่งที่มีความสำคัญก็คือ ความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ ซึ่งเป็นข้อมูลในส่วนของ IRR หรือระยะเวลาในการคืนทุนของโครงการ โดยเมื่อเปรียบเทียบกันระหว่างสะพานลอย ทางแยกต่างระดับ และอุโมงค์หรือทางลอดแล้ว พบว่าการสร้างอุโมงค์และการวางระบบแสงสว่างในอุโมงค์นั้น ใช้งบประมาณมากที่สุดเมื่อเทียบกันกับการสร้างจุดตัดบนถนนในรูปแบบอื่น ๆ ซึ่งจะต้องตระหนักและคำนึงถึงงบประมาณที่ใช้และระยะเวลาการคืนทุนด้วย โดยทั้งสองหัวข้อนี้จะมีการเริ่มดำเนินการโครงงานต่อในช่วงภาคเรียนที่สองเช่นเดียวกัน

ผู้จัดทำ

ณัฐพงษ์ พุกเนตร

NATTHAPONG PHUKNATE

#นักศึกษา

สมาชิก

กฤตภาส ศรีพอ

KITTAPAS SRIPAUL

#นักศึกษา

สมาชิก

จิรายุทธ ข่องแรง

JIRAYUT KHONGRANG

#นักศึกษา

สมาชิก

ณัฐพงศ์ ป่งแก้ว

NUDTAPONG PONGKAEW

#นักศึกษา

สมาชิก

อรรถพล เง่าพิทักษ์กุล

ATTHAPOL NGAOPITAKKUL

#อาจารย์

อาจารย์ที่ปรึกษา

สัณฐิติ อยู่มาก

Suntiti Yoomak

#อาจารย์

อาจารย์ที่ปรึกษาร่วม

โหวตนวัตกรรมนี้