ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВНЕДРЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ УЛИЧНО-ДОРОЖНОЙ СЕТИ (НА ПРИМЕРЕ ГОРНОЗАВОДСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА)

Освещение автомобильных дорог является критически важным элементом транспортной инфраструктуры, напрямую влияющим на безопасность дорожного движения, особенно в темное время суток [4]. Несмотря на технологический прогресс, во многих регионах России, включая Пермский край, сохраняется проблема значительного отставания фактических параметров освещенности от нормативных требований. Это связано с повсеместным использованием морально и физически устаревшего оборудования: доля устаревших осветительных установок в России достигает 63%, в то время как в странах ЕС этот показатель не превышает 23% [10].

Одной из таких проблемных территорий является Горнозаводский район Пермского края, транспортная система которого характеризуется выраженной дуальностью: с одной стороны, через район проходит стратегическая федеральная трасса Р-242, а с другой — существует слаборазвитая и деградирующая внутрирайонная сеть дорог низкого качества [1, 2]. Это создает предпосылки для повышенной аварийности, что подтверждается данными ГИБДД.

Цель исследования — разработать научно-обоснованные предложения по внедрению технологии PLC для автоматизации систем освещения автомобильных дорог Горнозаводского района с целью повышения безопасности дорожного движения.

Для достижения цели поставлены задачи: провести анализ аварийности; изучить современные методы организации освещения УДС; разработать методику применения PLC-технологии для оптимизации работы системы освещения.

Транспортная система Горнозаводского района исторически сформировалась как инфраструктурная основа для горнодобывающей промышленности [2]. Основу автомобильной сети составляет федеральная трасса Р-242, являющаяся частью Транссибирского направления. Внутрирайонная сеть развита слабо, характеризуется низкокачественным покрытием и недостаточным инженерным обустройством, что усиливает изолированность поселений и сдерживает экономическое развитие [3]. Высокая интенсивность движения, особенно тяжелогрузового транзита, в сочетании со сложными погодными условиями создает устойчивые предпосылки для повышенной аварийности.

Статистический анализ данных ГИБДД (Таблица 1) выявил разнородную динамику аварийности. В период 2019–2023 гг. количество ДТП по кварталам варьировалось от 3 до 10 случаев без выраженной тенденции. Однако 2024 год стал переломным: в IV квартале зафиксировано 12 ДТП — максимальный показатель за шесть лет. Рекордным также стало количество ДТП в темное время суток в этом же квартале — 6 случаев. Особую тревогу вызывает рост числа пострадавших: 23 раненых в IV квартале 2024 года, что почти вдвое превышает средние показатели предыдущих лет.

Наиболее тяжелыми по числу погибших стали I квартал 2021 года и IV квартал 2023 года (по 3 человека). Наблюдается сезонная зависимость: количество и тяжесть ДТП возрастают в III–IV кварталах, что коррелирует с ухудшением погодных условий, сокращением светового дня и увеличением интенсивности движения.

Таким образом, анализ подтверждает критическую связь между безопасностью движения и условиями видимости, особенно в осенне-зимний период. До 50% ДТП в темное время суток, по экспертным оценкам, происходят из-за неудовлетворительного состояния наружного освещения [17]. Это определяет необходимость приоритетной модернизации систем освещения УДС как эффективного инструмента снижения аварийности.

Современная парадигма организации освещения УДС трансформировалась от обеспечения минимальной ночной видимости к созданию комплексной, адаптивной и энергоэффективной световой среды, интегрированной в концепцию «умного города» [5, 6]. Можно выделить несколько ключевых направлений:

1. Технологическая модернизация и энергоэффективность. Базовым трендом является массовый переход на светодиодные (LED) источники света, обладающие высоким световым КПД, длительным сроком службы (до 100 тыс. часов) и отличной управляемостью. Это позволяет снизить энергопотребление на 50–70% [14]. Актуальным также становится использование возобновляемых источников энергии для автономного освещения периферийных участков.
2. Интеллектуальные системы управления (Smart Lighting). Суть подхода — в переходе от статического освещения к адаптивному, управляемому на основе данных. Это реализуется с помощью сетей датчиков (присутствия, освещенности), астрономических реле и централизованных платформ управления (CMS). Такие системы позволяют осуществлять дистанционный мониторинг, гибкое зонирование, диммирование по сценариям и предиктивное обслуживание [9, 12].
3. Человеко-ориентированное проектирование. Акцент смещается с нормирования средней освещенности на качественные параметры: равномерность светового потока, минимизацию слепящего эффекта и светового загрязнения. Применяются стандарты, учитывающие влияние света на психофизиологическое состояние человека (Human Centric Lighting) [4].
4. Интеграция и мультифункциональность. Опоры освещения эволюционируют в мультисервисные платформы («smart poles»), объединяющие освещение, видеонаблюдение, точки доступа Wi-Fi, зарядные станции для электромобилей и датчики мониторинга среды [13].

В контексте автоматизации управления особый интерес представляет технология Power Line Communication (PLC), которая использует существующие силовые линии электропередачи для передачи управляющих сигналов. В отличие от систем, требующих прокладки выделенных линий связи (DALI, DMX512A), PLC предлагает более экономичное решение для модернизации, особенно на протяженных линейных объектах, таких как автомобильные дороги [9]. Однако ее внедрение имеет ограничения: зависимость качества сигнала от состояния электросетей (высокий физический износ которых является общей проблемой в РФ [18]), относительно высокая стоимость конечных устройств и отсутствие резервирования каналов связи.

Несмотря на это, потенциал PLC-технологий значителен: они позволяют реализовать не только групповое и адресное управление, но и сложные адаптивные алгоритмы — мониторинг энергопотребления, сценарии дежурного освещения, ситуативную подсветку опасных участков и косвенный мониторинг состояния кабельной сети.

На основе проведенного анализа авторами разработана концепция модернизации системы освещения УДС Горнозаводского городского округа с применением PLC-технологии, направленная на снижение аварийности и повышение энергоэффективности.

Учитывая высокую степень износа ЛЭП в РФ [18], предлагается ограничить протяженность одного сегмента управляемой сети 3 км. Внутри каждого сегмента светильники разбиваются на три функциональные группы с разным уровнем базовой мощности:

• Группа 1: Дежурные светильники, работающие на 100% мощности.
• Группа 2: Светильники, работающие на 50% мощности.
• Группа 3: Светильники, работающие на 30% мощности.

Распределение групп на участке предлагается неравномерным, с варьирующимся расстоянием между опорами (20, 30, 40 м), что формирует волнообразный профиль освещенности, достаточный для безопасности, но снижающий общее энергопотребление. Подобное зонирование не противоречит требованиям ГОСТ Р 55706-2013 [4] и было смоделировано в программе DIAlux для проверки соответствия нормам.

Оценка энергоэффективности проводилась путем сравнения классической схемы (все светильники на мачтах через 50 м, мощность 200 Вт каждый) с предлагаемой (табл. 1).

Таблица 1.

Сравнение энергоэффективности классической и предлагаемой схем освещения (участок 3 км)

Таким образом, предлагаемая схема позволяет достичь экономии энергопотребления около 2.7% на каждом 3-километровом сегменте. В годовом исчислении, с учетом сезонной регулировки (летнее снижение мощности групп 2 и 3 из-за короткой ночи), экономия может быть существенно выше.

Преимущества предлагаемой системы на базе PLC:

1. Повышение безопасности: Система позволяет в реальном времени увеличивать освещенность на потенциально опасных участках (пешеходные переходы, сложные развязки, места частых ДТП), а также оперативно реагировать на ухудшение погодных условий (туман, гололед).
2. Динамическое управление и надежность: Возможность адресного и группового управления, перераспределения светового потока при выходе из строя отдельных светильников. Централизованный мониторинг состояния каждого узла сокращает время реагирования на неисправности.
3. Экономическая эффективность: Снижение затрат на электроэнергию и эксплуатацию. Модель может быть реализована в рамках энергосервисного контракта (ЭСКО), что минимизирует первоначальные бюджетные расходы.
4. Интеграция в ИТС: Система служит основой для дальнейшей интеграции в интеллектуальные транспортные системы (ИТС) района, становясь элементом экосистемы «умного города» [5, 6].

Проведенное исследование подтвердило острую необходимость модернизации систем освещения улично-дорожной сети Горнозаводского района как ключевого фактора повышения безопасности дорожного движения. Статистический анализ выявил устойчивую тенденцию к росту аварийности, особенно в темное время суток, пик которой пришелся на 2024 год.

В качестве эффективного решения проблемы предложена концепция интеллектуальной системы управления освещением на основе PLC-технологии. Ее ключевыми особенностями являются: сегментация сети на участки до 3 км, разделение светильников на три группы с дифференцированной мощностью (100%, 50%, 30%) и реализация адаптивных сценариев освещения в зависимости от дорожной обстановки.

Технико-экономическое обоснование показало, что внедрение данной системы позволяет не только повысить уровень безопасности за счет улучшения видимости и гибкого управления, но и достичь экономии энергопотребления не менее 2.7% на каждом сегменте. Разработанные предложения носят практико-ориентированный характер и могут быть адаптированы для применения в других муниципальных образованиях со схожими социально-экономическими и климатическими условиями, способствуя реализации целей национальных проектов «Безопасные качественные дороги» и «Жилье и городская среда».