Hầm Đèo Cả được chiếu sáng như thế nào?

81

Lời giới thiệu
Sau gần 5 năm thi công, ngày 21 tháng Tám năm 2017, hầm đường bộ Đèo Cả, con đường hầm xuyên qua những dãy núi cheo leo, hiểm trở của Đèo Cả đã được thông xe, nối liền Khánh Hòa với Phú Yêntheo Quốc lộ 1A. Đây là hầm đường bộ hiện đại nhất Việt Nam và là hầm dài thứ hai trong cả nước, đứng sau Hầm Hải Vân.
Việc đưa công trình này vào sử dụng không những đã giúp các các phương tiện giao thông qua đèo chỉ còn khoảng 10 phút, so với một giờ trước đây mà còn xóa bỏ được các điểm đen tai nạn giao thông trên Quốc lộ 1A tại khu vực tiếp giáp Khánh Hòa và Phú Yên. Công trình chắc chắn sẽ góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội miền Trung – Tây Nguyên và toàn khu vực.

Hệ thống chiếu sáng đèn LED trong đường hầm.

Là người trực tiếp tham gia tư vấn, đo đạc và nghiệm thu hệ thống chiếu sáng của Hầm, chúng tôi xin giới thiệu những thông tin cơ bản và đặc biệt về công trình chiếu sáng bằng đèn LED rất hiện đại của Hầm đường bộ Đèo Cả.
Đồng thời, qua bài viết này, chúng tôi hy vọng sẽ cung cấp những thông tin bổ ích, mà bạn đọc và những người làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật chiếu sáng, đặc biệt là chiếu sáng bằng đèn LED cho đường hầm cần quan tâm, tham khảo và áp dụng.
Cấu trúc của Hầm
Hầm đường bộ Đèo Cả là hệ thống hai hầm đơn song songcách nhau 30 mét. Mỗi hầm có chiều dài 4.125 mét, rộng 9,8 mét, chiều cao 6,5 mét. Phần lòng đường hầm rộng 7,0 mét được thiết kế cho hai làn xe ô tô. Trong suốt chiều dài của hầm, có 8 hầm thông ngang, trong đó có 2 hầm giành cho xe cơ giới và 6 hầm giành cho người bộ hành. Hệ thống các hầm thông ngang này có vai trò quan trọng trong trường hệ thống có sự cố phải cứu hộ.

Ánh sáng cửa Hầm khi hệ thống được bật sáng 100% (Ảnh Lê Hải Hưng, chụp vào khoảng 17g00 20/8/2017)

Các thông tin về chiếu sáng
1. Hệ thống đèn chiếu sáng
Toàn bộ công trình được bố trí 1.692 bộ đènvới tổng công suất là 188,568 kW. Đây là những sản phẩm LED chuyên dụng cho chiếu sáng đường hầm nhãn hiệu Galileo nổi tiếng dohãng Aecilluminazione, Italia chế tạo. Các bộ đèn công suất 495W, 306W, 149W, 103W, 52,5W có phân bố cường độ sáng bất đối xứng, các bộ đèn 40W và 14,5W có phân bố cường độ sáng đối xứng. Trong hệ thống đèn này, 430 chiếccông suất thấp được nối với UPS (bộ lưu điện). Hệ thống ắc quy của các bộ UPS có dung lượng đủ cho các bộ đèn cứu hộ hoạt động trong thời gian 45 -60 phút, đủ thời gian để các xe được giải phóng khỏi hầm trong trường hợp phải chiếu sáng khẩn cấp.
Hệ thống chiếu sáng được tính toán và thiết kế cho các phương tiện giao thông chuyển động với vận tốc từ 80 km/h đến 100km/h. Theo tìm hiểu của chúng tôi, đây là chỉ tiêu cao nhất trong các hầm đường bộ ở Việt Nam hiện nay và đã xấp xỉ với chỉ tiêu của các nước phát triển cao về giao thông đường bộ.
Về mặt tiêu thụ năng lượng, theo tính toán của chúng tôi, chỉ số năng lượng điện dùng trong chiếu sáng của công trình hầm đường bộ Đèo Cả vào khoảng 2,35W/m2. Tiếc rằng, hiện trong các Quy chuẩn Việt nam chưa có định mức này để đối chiếu. Tuy nhiên, khi so sánh với các công trình chiếu sáng khác thì định mức năng lượng điện này là rất thấp. Nói như vậy cũng có nghĩa là, hệ thống chiếu sáng hầm Đèo Cả có thể được goi là công trình sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả điển hình.
Trong khuôn khổ của bài báo, chúng tôi xin trình bày biểu đồ phân bố cường độ sáng của hai loại có phân bố điển hình (Hình 1 và 2). Các đường cong phân bố cường độ sáng được trích xuất trong fiel IES của các bộ đèn được đo tại Phòng thí nghiệm Vật lý và kỹ thuật ánh sáng, trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Hình 1. Hình dạng và phân bố cường độ sáng bất đối xứng
của bộ bộ đèn Galileo 495W
Hình 2. Hình dạng và phân bố cường độ sáng đối xứng của bộ bộ đèn Galileo 40W

2. Thiết kế chiếu sáng và bố trí đèn
Cũng như các đường hầm khác, công trình chiếu sáng hầm đường bộ Đèo Cả được chia thành 4 vùng gồm:
(1) Vùng ngưỡng (Threshold Zone), được tính từ cửa hầm. Vùng này cần phải được chiếu sáng với mức độ rất cao, sao cho độ chói xấp xỉ với độ chói của mặt đường và bầu trời ngoài cửa hầm để tránh sự thay đổi đột ngột đối với mắt người lái xe.
(2) Vùng chuyển tiếp (Transition Zone), được tính từ sau vùng ngưỡng. Vùng này được chiếu sáng với mức độ thấp hơn so với vùng ngưỡng nhưng vẫn rất cao so với chiếu sáng cho đường cao tốc ngoài trời.
(3) Vùng trong hầm (Interior Zone), được tính từ sau vùng chuyển tiếp đối với các hầm dài hoặc rất dài. Đây là vùng được coi là người lái xe đã làm quen được với tình trạng “đang chuyến động trong đường hầm”. Vì vậy, người ta thườngkhuyến cáo mức chiếu sáng trong vùng này “bằng hoặc tốt hơn” so với đường cao tốc.
(4) Vùng cửa ra (Exit Zone), là vùng cuối đường hầm. Vùng này cũng phải được chiếu sáng ở mức độ rất cao và tăng dần đến mức xấp xỉ trường sáng không gian ngoài của hầm..
Cũng trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi chỉ xin trình bày các thông tin về chiếu sáng vúng cửa phia Bắc và phía Nam của hầm Đèo Cả. Các tài liệu được trích từ Hồ sơ kỹ thuật của công trình. (Hình 2 và 4). Căn cứ vào các giản đồ, bạn đọc có thể tự tìm hiểu được phân bố độ chói của hai vùng ngưỡng phía Bắc và Nam của Hầm.

Hình 3. Giản đồ thiết kế chiếu sáng cửa phía Nam Hầm Đèo Cả
Hình 4. Giản đồ thiết kế chiếu sáng cửa phía BắcHầm Đèo Cả

Các hình 3 và 4 cho chúng ta thấy rằng, hệ thống được thiết kế theo đúng những quy định nghiêm ngặt của Tiêu chuẩn Quốc tế CIE 88. Quan sát biểu đồ độ chói cực đại ở cửa hầm phia Bắc (khoảng 360 cd/m2) và phía Nam (khoảng 340 cd/m2) là rất lớn, ta thấy rằng bản thiết kế phù hợp với một địa điểm có giờ Mặt Trời cao như vị trí địa lý của Hầm.
Kết quả kiểm định hệ thống chiếu sáng hầm Đèo Cả
1/Khu vực lối vào cửa hầm phia Bắc, ban ngày
a. Điều kiện đo: Thời điểm đo: 15g50, không mưa, ít mây, có Mặt Trời
+ Phân bố độ chói của cửa hầm:
+ Tính toán:
Độ suy giảm độ chói so với ngoài trời sau 2m: 8,7%.
Độ suy giảm độ chói sau 20m (tính từ cửa hầm): 25%.
+ Yêu cầu của QCVN 07-7:2016/BXD: Độ suy giảm nhỏ hơn 70%
b. Kết luận: Không thay đổi đột ngột. Rất tốt
2/ Khu vực hầm dài:
a. Bảng số liệu
b. Kết luận: Đạt tiêu chuẩn thiết kế. Rất tốt
3/ Khu vực hầm rất dài:
a. Bảng số liệu
b. Kết luận: Đạt tiêu chuẩn thiết kế. Rất tốt
4/ Hệ thống chiếu sáng dự phòng
a. Bảng số liệu
b. Kết luận: Phù hợp các tiêu chuẩn. Rất tốt
Kết luận
Công trình chiếu sáng Hầm Đèo Cả được thiết kế phù hợp với QCVN 07-7:2016/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia – Chiếu sáng các công trình hạ tầng kỹ thuật và CIE 88-2004: Tunnel Lighting.

Thao tác đo độ chói của mặt đường Hầm Đèo Cả
(đêm 20/8/2017)
Tác giả chụp ảnh kỷ niệm cùng Ban Kỹ thuật Công ty Đèo Cả tại cửa hầm (đêm 20/8/2017)

Theo thông tin mà chúng tôi có được, cho đến nay, sau gần nửa năm hoạt động với những biến đổi bất thường của khí hậu của các tỉnh phía nam, hệ thống đèn LED của hầm đường Đèo Cả vẫn hoạt động ổn định, góp phần quan trọng vào việc tăng hiệu quả khai thác và giữ gìn an toàn giao thông.
Hy vọng rằng, trong tương lai, chúng ta sẽ có nhiều công trình chiếu sáng hiện đại, tiết kiệm năng lượng như Công trình chiếu sáng Hầm Đèo cả, góp phần thực hiện “Kế hoạch hành động Tăng trưởng Xanh” của nước nhà.

TS. Lê Hải Hưng
(Ban Khoa học công nghệ, Hội Chiếu sáng Việt Nam)