Инновационные подходы к организации дорожно¬го движения на основе цифровых двойников автомобильных дорог

Введение. В статье рассматривается разработка теоретической модели для внедрения цифровых двойников автомобильных дорог и оценка их эффективности в системе организации дорожного движе­ния с адаптацией принципов их построения к особенностям транспортной инфраструктуры России.

Материалы и методы. Интеграция цифровых двойников в управлении дорожным движением демон­стрирует свою эффективность благодаря тесной взаимосвязи с интеллектуальными транспортными системами. В основе исследования лежит современный метод и системный анализ создания и приме­нения цифровых двойников. Авторами предложена математическая модель для формализации и оценки эффективности, которая интегрирует такие ключевые факторы, как затраты на содержание дорог, снижение времени простоя транспорта, экономия топлива и повышение безопасности. Цифровые двой­ники приносят экономическую выгоду за счет более точного прогнозирования ремонтных и профилак­тических работ, сокращения эксплуатационных расходов и уменьшения необходимости постоянного присутствия персонала на объектах. Кроме того, они также выступают ключевым инструментом дол­госрочного планирования, предоставляя возможность моделировать будущие сценарии развития транс­портной сети с минимальными финансовыми затратами.

Результаты. Исследование охватило методы прогнозной аналитики, данные пилотных проектов и подходы к созданию цифровых двойников, использующих данные, собранные с помощью сетей датчиков, видеокамер и беспилотников. Обработка и объединение этой информации в единую цифровую платфор­му позволяют в режиме реального времени отслеживать изменения на дорогах, прогнозировать разви­тие ситуаций и принимать обоснованные управленческие решения с помощью инструментов предска­зательной аналитики.

Для оценки эффективности цифровых двойников разработана и формализована теоретико-экономиче­ская модель, которая позволяет количественно обосновать инвестиционные решения. Определены не­которые специфические проблемы масштабирования технологий в Российской Федерации, включая не­достаточную нормативно-правовую базу, разработку единых стандартов данных, кадровый дефицит. Представлена структурированная таблица развития цифровых двойников и их ключевых направлений.

Обсуждение и заключение. Исследование показало, что объединение цифровых двойников с интеллек­туальными транспортными системами открывает широкие возможности для оптимизации управления дорожным потоком, улучшения безопасности на дорогах и увеличения транспортной емкости.

Комплексная оптимизации дорожного движения невозможна без показанной практической значимости цифровых двойников. Предложенная модель может являться основой для планирования и обоснования инвестиций в цифровизацию транспортной инфраструктуры на различных государственных и муници­пальном уровнях. Однако успешная реализация зависит от многих факторов и требует комплексного подхода, включая серьезную подготовку кадров на всех уровнях, развитие нормативной базы и формиро­вание единой цифровой экосистемы.

1. Thonhofer E. et al. Infrastructure-based digital twins for cooperative, connected, automated driving and smart road services // IEEE Open Journal of Intelligent Transportation Systems. 2023; 4: С. 311- 324. DOI: https://doi.org/10.1109/OJITS.2023.3266800

2. Свистельников А.А. [и др.] Востребованность испытаний и исследований интеллектуальных транспортных систем и отдельных ее элементов, в том числе направленных на обеспечение движения высокоавтоматизированных транспортных средств // Транспортное дело России. 2024. № 4. С. 188–191. EDN QNPAKW.

3. Диденко Д.Н. Цифровая трансформация сферы транспорта и дорожного хозяйства России // Вестник науки. 2024. Т. 2, №12 (81). С. 973–982.

4. Кравченко П.А., Плотников А.М., Олещенко Е.М. О цифровых технологиях обеспечения безопасности дорожного движения в Российской Федерации // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. 2018. № 4 (77). С. 12–16.

5. Ризаева Ю.Н. Государственная политика в области развития беспилотных систем // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2023. № 5. С. 11–19.

6. Комарова А.А., Акулова А.О. Паспортизация автомобильных дорог с использованием цифровых технологий и двойников // Московский экономический журнал. 2024. № 9 (6). С. 55–73. DOI: 10.55186/2413046X_2024_9_6_279 . EDN SZRPLJ

7. Wu D. et al. Digital Twin Technology in Transportation Infrastructure: A Comprehensive Survey of Current Applications, Challenges, and Future Directions // Applied Sciences. 2025. № 15 (4). Article ID 1911. DOI: https://doi.org/10.3390/app15041911

8. Акимов А.Е. [и др.] К вопросу о создании цифрового двойника для строительства автомобильной дороги // Системные технологии. 2023. № 4 (49). С. 25–34.

9. Чекина Е.В. Построение цифровых двойников автомобильных дорог в среде интеллектуальной транспортной геоинформационной системы // IT & Transport = ИТ & Транспорт: сб. науч. статей. 2021. С. 88.

10. Kušić K., Schumann R., Ivanjko E. A digital twin in transportation: Real-time synergy of traffic data streams and simulation for virtualizing motorway dynamics // Advanced Engineering Informatics. 2023. № 55: Article ID 101858. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aei.2022.101858

11. Евстигнеев И.А., Шмытинский В.В. Вопросы взаимодействия беспилотных транспортных средств с дорожной инфраструктурой // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. 2019. № 6 (85). С. 17–21.

12. Argota Sánchez-Vaquerizo J. Getting real: The challenge of building and validating a large-scale digital twin of Barcelona’s traffic with empirical data // ISPRS International Journal of Geo-Information. 2022. №11 (1). С. 24. https://doi.org/10.3390/ijgi11010024

13. Иванов С.А. [и др.] Концепция построения цифрового двойника города // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Вычислительная математика и информатика. 2020. № 9 (4): С. 5–23.

14. Hilmani A., Maizate A., Hassouni L. Automated real-time intelligent traffic control system for smart cities using wireless sensor networks // Wireless Communications and mobile computing. 2020. Article ID: 8841893, 28 с. https://doi.org/10.1155/2020/8841893

15. Бирюков Т.А., Иневаткина А.П. Умные дороги: влияние инновационных технологий V2X на безопасность и эффективность // Вестник науки. 2025. Т. 4, № 1 (82): С. 963–967.