science-new - ความลับของเครื่องหมายจราจร

Home

ความลับของเครื่องหมายจราจร

อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

เครื่อง หมายจราจร คือ เครื่องมือหรือวัสดุที่อยู่บนถนนทำหน้าที่ในการสื่อสาร หรือถ่ายทอดคำแนะนำ คำเตือน คำสั่งและรายละเอียดที่สำคัญแก่ผู้ใช้รถใช้ถนน เพื่อให้ทุกคนปฏิบัติเป็นบรรทัดฐานเดียวกัน ถ้าบนถนนปราศจากเครื่องหมายเหล่านี้ การเกิดอุบัติเหตุบนท้องถนนคงจะทำสถิติสาเหตุการเสียชีวิต ได้สูงกว่าเดิม เป็นแน่

สิ่งสำคัญของเครื่องหมายจราจร คือ ต้องมีความชัดเจนและสามารถเห็นได้ในระยะไกลแม้จะมีแสงสว่างน้อย คุณเคยสังเกตหรือไม่ว่า สีทาถนนสำหรับแบ่งช่องถนน หรือสัญลักษณ์ต่างๆ นั้น สามารถที่จะสะท้อนแสงไฟจากรถได้ หรือว่าชิ้นส่วนที่เรามักได้ยินคุ้นหูว่า ?ตาแมว (Cat?s Eye)? ก็สามารถสะท้อนแสงได้เช่นเดียวกัน

ภาพที่ 1 แสดงสีทาถนน (ซ้าย) ตาแมว (Cat?s Eye) (ขวา)

หลักการสะท้อนของแสงมีด้วยกัน 3 แบบ คือ

1. แสงจากแหล่งกำเนิดตกกระทบบนวัสดุที่มีผิวเรียบเหมือนกระจก (mirror reflection) เช่น แผ่นโลหะผิวเรียบ ทำให้แสงสะท้อนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับแหล่งแสง

2. แสงจากแหล่งกำเนิดตกกระทบบนวัสดุที่มีผิวขรุขระ (diffuse reflection) เช่น บนผืนผ้าหรือสิ่งทอชนิดต่างๆ ทำให้แสงสะท้อนกระจายไปในทุกทิศทาง

3. แสงจากแหล่งกำเนิดตกกระทบบนผิววัสดุ ที่สามารถสะท้อนแสงทั้งหมดกลับในทิศทางเดิม (retro-reflection) เรียกวัสดุนี้เป็นภาษาอังกฤษว่า ?วัสดุรีโทรรีเฟลกทีฟ (retroreflective material)? เช่น เม็ดแก้วกลม (glass bead) และอนุภาคปริซึมรูปเหลี่ยม (microprism)

ภาพที่ 2 การสะท้อนของแสงบนวัสดุที่มีผิวเรียบเหมือนกระจก (ซ้าย) การสะท้อนของแสงบนวัสดุที่มีผิวขรุขระ (กลาง) การสะท้อนของแสงบนวัสดุรีโทรรีเฟลกทีฟ (ขวา)

วัสดุที่เรารู้จักกันดี เช่น แผ่นโลหะ หรือเสื้อสีขาวก็สามารถสะท้อนแสงได้ แต่เป็นการสะท้อนของแสงบนวัสดุที่มีผิวเรียบเหมือนกระจก และการสะท้อนของแสงบนวัสดุที่มีผิวขรุขระ ตามลำดับ ซึ่งแสงที่ตกกระทบสิ่งเหล่านี้ จะไม่สว่างเท่ากับการสะท้อนของแสงบนวัสดุรี โทรรีเฟลกทีฟ เพราะแสงเกือบทั้งหมดจะสะท้อนกลับในทิศทางเดิม ประสิทธิภาพของวัสดุที่สะท้อนแสงกลับไปยังแหล่งที่มาของแสง จะวัดเป็นหน่วย แรงเทียน เช่น ผ้าสีขาวมีประสิทธิภาพ 0.1-0.3 แรงเทียน ป้ายทะเบียนรถมีประสิทธิภาพ 50 แรงเทียน ในขณะที่วัสดุรีโทรรีเฟลกทีฟ มีประสิทธิภาพถึง 500 แรงเทียน ซึ่งเป็นข้อดีของวัสดุประเภทนี้ จึงมีการนำมาใช้เป็นส่วนประกอบในการทำ เครื่องหมายจราจร หรืออุปกรณ์ที่ต้องการความปลอดภัย เช่น ชุดดับเพลิง ชุดจราจร ทุ่นลอยน้ำสำหรับจราจรทางน้ำ เสื้อชูชีพหรือแพชูชีพ เป็นต้น

วัสดุที่ใช้ทำเครื่องหมายจราจรมีหลายชนิด ซึ่งแต่ละชนิดก็จะมีสมบัติที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปมักเป็นวัสดุประเภทสี เทอร์โมพลาสติก หรือเทอร์โมพลาสติกเทป เป็นต้น วัสดุที่ใช้ทำเครื่องหมายจราจร จะช่วยให้ผู้ใช้รถใช้ถนนมองเห็นในเวลากลางวัน แต่ในเวลากลางคืนสิ่งสำคัญที่ทำให้เครื่องหมายจราจรเหล่านี้ เห็นได้ชัดเจน แม้ในระยะไกลก็คือ อนุภาคเม็ดแก้วกลม และอนุภาคปริซึมรูปเหลี่ยมที่ยึดเกาะอยู่ที่ผิวด้านบน ของวัสดุเหล่านี้ (ภาพที่ 3) ดังนั้นแสงไฟจากหน้ารถที่ตกกระทบบนวัสดุทั้ง 2 ชนิดจะสะท้อนกลับไปในทิศทางเดิม (ภาพที่ 4 และ ภาพที่ 5 (ล่าง)) จึงเรียกวัสดุทั้ง 2 ชนิดนี้ว่าวัสดุรีโทรรีเฟลกทีฟ ในขณะที่ไม่มีวัสดุชนิดนี้ แสงที่ตกกระทบจะสะท้อนไปในทิศตรงข้าม (ภาพที่ 5 (บน))

ภาพที่ 3 แสดงอนุภาคของเม็ดแก้วที่ยึดเกาะอยู่ที่ผิวด้านบน ของเครื่องหมายจราจร

A คือ ชั้นของอนุภาคเม็ดแก้วกลมที่ทำให้เกิดการสะท้อนแสงกลับไปในทิศทางเดิมกับอนุภาคกันลื่น (มีหรือไม่มีก็ได้) ซึ่งผสมอยู่ใน สีโพลิเมอร์ชนิดที่ไม่มีตะกั่ว

B คือ ชั้นของยางที่มีเม็ดแก้ว

C คือ ชั้นของกาวที่ยึดติดอย่างถาวรกับผิวถนน

ภาพที่ 4 แสงตกกระทบบนอนุภาคเม็ดแก้วและสะท้อนกลับในทิศทางเดิม (ซ้าย) แสงตกกระทบบนอนุภาคปริซึมรูปเหลี่ยมและสะท้อนกลับในทิศทางเดิม (ขวา)

ภาพที่ 5 กรณีไม่มีอนุภาคเม็ดแก้ว : จะไม่เกิดการสะท้อนกลับของแสงในทิศทางเดียวกับแหล่งกำเนิดแสง (บน) กรณีมีอนุภาคเม็ดแก้ว : จะเกิดการสะท้อนกลับของแสงในทิศทางเดียวกับแหล่งกำเนิดแสง (ล่าง)

        ประสิทธิภาพในการช่วยสะท้อนแสงของอนุภาคเม็ดแก้วกลม เหล่านี้จะขึ้นอยู่กับความกลมของเม็ดแก้ว โดยทั่วไปคือ ร้อยละ 80 แต่ถ้าค่าสูงกว่านี้ราคาก็จะแพงตามไปด้วย ความบริสุทธิ์ของเนื้อแก้วซึ่งจะขึ้นกับวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิต และปริมาณของอนุภาคที่ยื่นขึ้นมาบนผิวของเครื่องหมายจราจร ควรมีค่าร้อยละ 40 ถ้าน้อยกว่านี้ประสิทธิภาพในการสะท้อนแสงจะต่ำ ในขณะที่ยื่นขึ้นมามากเกินไปก็จะเกิดการสูญหายไปได้ง่าย

        อย่างไรก็ตาม การสะท้อนแสงจะเกิดได้ดีในสภาวะที่ปราศจากฝน เพราะในขณะที่ฝนตก น้ำจะไปเคลือบที่ผิวของอนุภาคแก้วเหล่านี้ ซึ่งจะส่งผลต่อการสะท้อนของแสงโดยจะสะท้อนไปทุกทิศทาง ทำให้มองเห็นไม่ชัดเจน ดังนั้นจึงมีการพัฒนาวิธีที่จะแก้ไขปัญหานี้ โดยอาจจะใช้เม็ดแก้วที่มีขนาดใหญ่ขึ้น เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำท่วมขังเม็ดแก้ว หรือใช้อุปกรณ์อื่น เช่น ตาแมว

        แม้ว่าเครื่องหมายจราจรจะดีสักเพียงใด หากผู้ขับขี่ไม่ปฏิบัติตามกฎจราจร หรือไม่อยู่ในสภาพที่พร้อมจะขับรถ เช่น เมา หรือ ง่วงนอน เครื่องหมายเหล่านี้ก็ไม่มีประโยชน์อันใดเลย อุบัติเหตุก็ยังคงเกิดขึ้นเช่นเดิม