Снижение энергопотребления в уличном освещении все чаще достигается за счет внедрения «умных» систем управления. Эти системы позволяют автоматически регулировать освещенность дороги, снижая его в часы, когда по ней мало кто ездит. О том, как реализуется такой подход и насколько он допустим с правовой точки зрения в России, пойдет речь в данной статье.
Чем больше транспортный поток на дороге, тем выше должно быть разрешение объектов для водителя. Соответственно, при этом требуется более высокий уровень освещенности дороги. Когда транспортный поток уменьшается, освещенность можно снизить.
Такой подход позволяет уменьшить сроки окупаемости при замене натриевых уличных светильников на светодиодные. Важное преимущество светодиодов — при уменьшении светового потока (диммировании) в N раз потребляемая ими мощность уменьшается тоже в N раз (речь идет о правильно спроектированной схеме диммирования при работе светодиода в режиме, указанном в технической документации на него). Если лампу ДНаТ задиммировать в N раз, то потребляемая ею мощность уменьшится в K раз, причем всегда K<N.
Дополнительным преимуществом регулирования освещенности в зависимости от трафика является снижение уровня светового загрязнения окружающей среды. Да и жителям домов, прилегающих к автотрассе, гораздо комфортнее будет засыпать при снижении освещенности.
Встроенный таймер
Простейшим вариантом управления световым потоком является использование таймера, встроенного в светильник. Подразумевается наличие 2–3 ступеней диммирования. Например, в ночные часы уровень освещенности снижается на 50%. Или же в часы, когда трафик значителен, уровень освещенности составляет 100% от максимального значения, чуть позже или чуть раньше уменьшается до 70%, а совсем уже ночью составляет 50%. При этом включение/выключение светильников осуществляется традиционным способом — коммутацией линии электропитания. В связи с этим таймер оснащен часами с резервным питанием.
Настройка таймера осуществляется при установке светильника. При необходимости введенные в него данные корректируются при техническом обслуживании осветительного прибора. Для этого, как правило, используются результаты измерения трафика, полученные в будние дни.
Эта система управления является наиболее бюджетным вариантом, в ней все подчинено задаче снижения стоимости оборудования. Поэтому отдельный график изменения освещенности для выходных и праздничных дней не предусмотрен. То есть в нерабочие дни освещенность дороги осуществляется «с запасом».
Дистанционное управление
Для реализации данной концепции осуществляется измерение трафика в разные характерные дни — рабочие, выходные, при проведении массовых мероприятий и т. п. Для каждого района или улицы разрабатывается зависимость уровня освещенности от даты и времени суток, которая вносится в компьютер, установленный в центральной диспетчерской. Этот компьютер потом автоматически отдает команды по группам уличных светильников. Передача информации обычно осуществляется по беспроводному протоколу LoRa. Также могут использоваться протоколы NB-IoT (беспроводная передача данных с использованием инфраструктуры мобильных операторов) и PLC (передача данных по кабелям электропитания). Технически возможно реализовать плавную регулировку светового потока, что дополнительно повысит энергоэффективность (о правовых аспектах данного решения — см. далее).
Дистанционное управление уличными светильниками позволяет обеспечить более высокую энергоэффективность по сравнению с управлением по встроенному таймеру. Но оно представляет собой более дорогостоящее решение из-за сложного оборудования, а также наличия дополнительного персонала для его обслуживания. К тому же указанная система не учитывает изменение дорожной ситуации из-за погоды и других аналогичных факторов, не всегда поддающихся долгосрочному прогнозированию.
Интеллектуальное управление на основе информации от датчиков
Обеспечить еще большую энергоэффективность, а также уменьшить количество обслуживающего персонала позволяют системы управления, автоматически регулирующие уровень освещенности на дороге в зависимости от трафика в реальном масштабе времени.
Первое, что приходит на ум, — установить датчик интенсивности движения на светильнике и непосредственно с этого датчика получать сигналы управления осветительным прибором. Но в реальности такой подход неприемлем. Дело в том, что интенсивность транспортного потока может быть правильно оценена на основе информации только от одного датчика при проезде нескольких сотен машин. То есть при увеличении трафика первые несколько сотен машин будут ехать при недостаточном уровне освещенности дороги, тем самым их водители и пассажиры подвергнутся опасности.
Освещенность должна быть установлена на безопасном для данного транспортного потока уровне непосредственно перед тем, как этот поток установится на освещаемом участке дороги. Для этого необходимо собрать данные об интенсивности движения по соседним улицам, а лучше по всему населенному пункту. И на основании этих данных выдать краткосрочный прогноз об уровне трафика на конкретной дороге, в зависимости от которого будет установлен соответствующий уровень освещенности.
Для сбора данных используются датчики транспортных потоков, устанавливаемые на опорах светильников по всему населенному пункту. Кроме этого, информацию о трафике на улицах можно получить посредством обработки изображения с камер видеонаблюдения. Прогнозирование транспортных потоков ранее осуществлялось на основе жестко прописанных алгоритмов. Современный же подход подразумевает применение нейросетей. В нейросеть вводятся ранее собранные данные о трафике в различные моменты времени, далее ее обучают прогнозировать трафик в реальном масштабе времени. Когда нейросеть показывает приемлемую точность прогнозирования, ее подключают к системе управления уличным освещением. Команды управления подаются на светильники также по протоколам LoRa, NB-IoT и PLC, имеется техническая возможность плавной регулировки освещенности.
С точки зрения снижения затрат и повышения эффективности использования целесообразно интегрировать интеллектуальную систему освещения с видеонаблюдением, светофорами и другими элементами «умного города».
Возможность использования интеллектуальных систем в России
Системы управления освещением, в которых освещенность тем или иным способом регулируется в зависимости от интенсивности движения на дороге, уже используются за рубежом, преимущественно в странах с высокими тарифами на электроэнергию. В России также есть компании, предлагающие аналогичные системы управления освещением, в том числе использующие прогнозирование трафика в реальном времени. Но насколько изменение освещенности в зависимости от трафика соответствует принятым в нашей стране нормативным документам?
Обязательным к исполнению является ТР ТС 014/2011 «Безопасность автомобильных дорог». П. 13.7 этого регламента гласит: «Горизонтальная освещенность при искусственном освещении покрытия проезжей части автомобильных дорог различных классов и категорий должна обеспечивать безопасные условия движения с разрешенной правилами дорожного движения скоростью». В ТР также имеются ссылки на ГОСТ Р 54308-2011 «Дороги автомобильные общего пользования. Горизонтальная освещенность от искусственного освещения. Методы контроля» и ГОСТ Р 52398-2005 «Классификация автомобильных дорог. Основные параметры и требования». Т. е. эти стандарты обязательны к исполнению, в отличие от, скажем, СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» в части освещения дорог.
ГОСТ Р 54308-2011 ссылается на ГОСТ Р 543052011 «Дороги автомобильные общего пользования. Горизонтальная освещенность от искусственного освещения. Технические требования». В ГОСТ Р 54305-2011 используется классификация дорог, установленная ГОСТ Р 52398-2005. Согласно ей, класс дороги зависит от ее ширины, количества полос и т. п., но не от пропускной способности. И именно к этой классификации в ГОСТ Р 54305-2011 привязаны нормы освещенности покрытия дороги.
Но, кроме этого, есть еще ГОСТ Р 55706-2023 «Освещение наружное утилитарное», некоторые нормы которого отличаются от ГОСТ Р 543052011. Впрочем, и ГОСТ Р 54305-2011 не является обязательным, поскольку на него ссылается ГОСТ Р 54308-2011 лишь в части, касающейся терминологии.
СП 52.13330.2016 использует более гибкую классификацию, учитывающую как конструкцию дороги, так и пропускаемый ею трафик. В этом документе есть п. 7.5.1.12: «При нормируемой средней яркости Lср более 0,80 кд/м2 или средней освещенности Eср более 15 лк для проезжей части городских улиц, дорог и площадей допускается в ночное время снижение этих норм отключением части светильников или понижением их мощности на 30% и 50% при уменьшении интенсивности движения до 1/3 и 1/5 максимального значения соответственно». То же самое указано и в п. 5.2.7 ГОСТ Р 55706-2023, но с примечанием: «Требование применяют при наличии информации об интенсивности с датчиков интенсивности движения или на основании статистических данных».
В итоге можно сделать вывод, что применение систем управления освещенностью на дорогах в зависимости от трафика в России разрешено, правда, с некоторыми ограничениями:
- допустимо только в городах;
- на улицах, дорогах и площадях с нормируемой средней яркостью Lср более 0,80 кд/м2 или средней освещенностью Eср более 15 лк для проезжей части;
- диммирование не более чем на 50%.
Следует иметь в виду наличие «серой зоны» в нормативных документах. Там указаны параметры только для трехступенчатой регулировки освещенности, которые можно также напрямую применить и к двухступенчатой регулировке. Теоретически вы можете использовать систему плавной регулировки, которая в трех контрольных точках будет соответствовать заданным параметрам, но насколько она соответствует нормативным документам… Тут можно повернуть и так, и эдак.
Хотя СП 52.13330.2016 и ГОСТ Р 55706-2023 не являются обязательными к исполнению, тем не менее если на оборудованном инновационной системой освещения участке дороги произойдет ДТП с тяжелыми последствиями, то при определении степени вины организаций, строивших и эксплуатировавших дорогу, следствие и суд все равно будут опираться на указанные нормы. Поэтому использование плавной регулировки освещенности несет в себе определенный риск с точки зрения возможных правовых последствий. Будем надеяться, что при совершенствовании нормативной документации в ней появится и пункт о плавной регулировке освещенности.
