Älyä talviliikenteeseen

Artikkelin pdf-versio

Positio 2/2018 sisällysluettelo

Kirjoittaja: Katri Isotalo

Kuvassa luminen talvimaisema, jota halkoo tie.
Pitkä talvi, toimiva tietoliikenne ja oman ajoneuvoteollisuuden puute tekevät Suomesta oivallisen testialustan robottiautoille.
Kuva:
Liikennevirasto

Autonomiset ajoneuvot eli kansankielellä robottiautot kruisailevat jo Kalifornian auringossa, mutta entäpä Lapissa, jossa tiemerkinnät ovat yli puolet vuodesta lumen ja jään peitossa ja pimeääkin on? Valtatie 21:lla eli E8:lla varsinkin ulkomaalaisilla rekoilla on tunnetusti vaikeuksia pysyä tiellä, vaikka rattia pyörittää lihaa ja verta oleva kuljettaja.

Liikenneviraston vetämässä Aurora Älytie-hankkeessa pyritään edistämään sekä tieliikenteen automatisaatiota että löytämään uusia ratkaisuja tiestön kunnossapitoon erityisesti talvella. Liikenteen automatisaatiota edistetään Arctic Challenge ja tienpitoa Infra Challenge nimen alla. Tavoitteena on myös parantaa raskaan liikenteen sujuvuutta ja turvallisuutta.

Älytie-hankkeen olennainen osa on marraskuussa 2017 avattu noin 10 kilometrin älytieosuus valtatie 21:llä Kolarin ja Muonion välillä. Osuus sisältää kattavasti sekä kaarteita, risteyksen että taajaman tien läheisyydessä.

Älytie ja siihen liittyvät kartta- ja muut palvelut ovat avoimia kaikille. Ensimmäisiä testaajia ovat olleet Sensible4 Juto-autollaan ja VTT, joka on jo kertonut Marttinsa ajaneen Älytiellä ensimmäisenä automaattisena autona täysin autonomisesti todellisella tiellä lumipeitteisissä keliolosuhteissa.

Yhteistyökumppanina Liikennevirastolla on myös Norjan tielaitos, joka on rakentamassa omaa älytieosuuttaan Kilpisjärven raja-alueelta kohti Skibotn-laaksoa.

Neljä uutta tukiasemaa

Älytie on anturoitu mittauslaitteilla, jotka mahdollistavat tien tilan ja siinä tapahtuvien muutosten jatkuvan seurannan. Kokeilijoiden hyödynnettävissä on myös tarkka paikannuspalvelu sekä virtuaalinen HD-kartta.

Maanmittauslaitoksen paikkatietokeskuksen perustamat neljä FinnRef-tukiasemaverkon uutta satelliittipaikannusasemaa mittaavat paikkaansa joka sekunti ja havainnoivat useiden satelliittijärjestelmien lähettämiä signaaleja. Paikannuspalvelu tuottaa korjaussignaalin, jonka avulla parannetaan sijaintitietoa koko Auroraalueella.

Liikenneviraston ja SitoWisen laatiman HD-kartan taustalla on laserkeilaamalla tehty pistetihennys sekä erilaista staattista tietoa tiestä ja sen ympäristöstä. Dynaamista kerrosta ei vielä ole. ”Haluamme oppia millaista tietoa dynaamisessa kartassa tulisi olla ja mikä olisi riittävä päivitysväli”, kertoo Aurorahankkeen projektipäällikkö Alina Koskela Liikennevirastosta. Pohjoisen harvaan liikennöidyllä väylillä joukkoistaminen tuskin toisi tietoa riittävän usein. Etelä- Suomessa Liikennevirastolla on jo kokeiluita, joissa ammattiliikenne kerää ja välittää tietoa viranomaisille ja sitä kautta muille autoilijoille esimerkiksi tienpinnan jäätymisestä.

Autonomisille ajoneuvoille ei vielä ole standardisoitua  sijaintitarkkuusvaatimusta. Liikennevirastossa on arvioitu, että 5–10 cm voisi olla riittävä tarkkuus. ”Maanmittauslaitoksen testeissä Aurora-alueella paikannuksen sijaintitarkkuus on ollut yli 90 prosenttia ajasta seitsemän senttimetrin sisällä”, Koskela kertoo.

Auroraan liittyy myös Euroopan avaruusjärjestö ESA:n rahoittama Arctic-PNTprojekti, jossa tutkitaan Auroran paikannuksen, navigoinnin ja ajanmäärityksen tarkkuutta.

Mallia merenkulusta

Älykkääseen infrastruktuuriin kuuluvat myös älykkäät tiemerkinnät. Siellä, missä lumi ja jää peittävät tien pinnan, perinteiset maalatut merkinnät eivät luonnollisestikaan riitä. Sekä kameran että lasertutkan ongelmana on tuiskulumi.

”Yhtenä vaihtoehtona paikantamisen tukemiseen on ehdotettu asfalttiin kiinnitettävää magneettinauhaa, mutta asfaltin kulumisen vuoksi oikeampi paikkaa on ehkä tien piennar”, Koskela kertoo.

Tutkimuksen alla on tien pientareelle sijoitettavien tolppien tai muiden kiinteiden rakenteiden käyttö joko aktiivisina lähettiminä tai passiivisina tutkaheijasteina. Aktiivista ultra-wideband (UWB) -tekniikkaan perustuvaa lähetintä testaavat Sensible4 ja SharpEye Systems ja passiivisia tutkaheijasteita Lapin ammattikorkeakoulu ja väyläomaisuuden hallinnan työkaluihin erikoistunut Roadscanners.

”Tutkaheijasteet olisivat samankaltaisia kuin merenkulussa mutta pienempiä, sillä ajoneuvoissa olevat tutkat perustuvat korkeampaan taajuuteen kuin merenkulussa käytettävät tutkat”, kertoo hankkeen projektipäällikkö Heikki Konttaniemi Lapin ammattikorkeakoulusta Rovaniemeltä. Merenkulussa heijasteita on esimerkiksi purjeveneissä ja merimerkeissä, jotta ne näkyvät tutkakuvassa.

Tieliikenteen tutkaheijastetolpat voisivat sijaita 1,5 – 2 metrin päässä tien reunasta eli selkeästi kauempana kuin esimerkiksi aurauskepit. Kun tolppien paikka tiedetään tarkasti, niitä voitaisiin mahdollisesti käyttää myös referenssipisteinä paikantamisessa.

”Passiivinen tutkaheijastin tehdään metallikappaleista, esimerkiksi alumiinista, eli hinta ei tässä vaihtoehdossa muodostune esteeksi”, Konttaniemi kertoo. Toistaiseksi Lapin AMK ja Roadscanners ovat testanneet tutkaheijasteita vasta Rovaniemellä. Älytielle on tarkoitus lähteä ensi talvena.

Älytiellä on myös Vaisalan ja Ilmatieteenlaitoksen yhteinen tiesääasema. Muoniossa sijaitseva asema havainnoi tien pinnan kuivuutta, märkyyttä, jäisyyttä, lumisuutta, lämpötilaa sekä tuulta ja näkyvyyttä tiellä. Kerätty säätieto jaetaan Liikenneviraston Digitraffic-palvelun kautta, jossa se on kaikkien testaajien ja kokeilijoiden saatavilla ja hyödynnettävissä.

Vähemmän urautumista

Väylänpidon kehittämisessä selvitetään muun muassa älykästä aurausta ja miten teknologialla voitaisiin vähentää urien muodostumista tiehen. Autonominen liikenne ja suunniteltu rekkojen letka-ajo tulevat nimittäin erittäin todennäköisesti pahentamaan urautumista. Ajoneuvot tulisi siis saada ohjattua käyttämään tietä sivusuunnassa vaihtelevasti.

Värähtelytaajuussensoroinnin avulla selvitetään, voiko tien värähtelyn avulla tunnistaa tien pinnalla tai sen rakenteissa tapahtuvia muutoksia kuten tien kulumista. Värähtelyllä pystytään tunnistamaan mm. nastarenkaiden käyttöä ja tien liukkautta pistekohtaisesti.

Sijaintitiedon ja paikannuksen merkitystä aurauksessa tutkitaan useassa kokeilussa Auroraalueella. Tien reunan havaitseminen lumen alta on yksi konkreettinen ongelma, johon tarkan sijaintitiedon odotetaan tuovan ratkaisuja.

Suomi on neutraali testialusta

Autonomiset ajoneuvot tarvitsevat tarkkaa tietoa paitsi väylästä ja omasta sijainnistaan, myös muiden tielläliikkujien sijainnista. Tarkkuuden lisäksi olennaista on tiedonsaannin nopeus. Tulevaisuuden 5G-verkko lupaa nopeaa viestinvälitystä. Jo nyt Auroralle on rakennettu eräänlainen 4+-verkko, joka voidaan tulevaisuudessa päivittää 5G:ksi. Samalla saadaan tietoa siitä, kuinka tiheän tukiasemaverkoston arktinen älyliikenne vaatii.

”Hätäviestit onnistuvat 3G- ja 4G-verkoissakin. Muutenkin meillä Suomessa on hyvät ja kattavat verkot, ja se onkin yksi syy siihen, miksi älyliikennettä kannattaa täällä kehittää”, Koskela muistuttaa.

Muita syitä ovat talven pituus. Lumi ja jää eivät ole satunnainen ilmiö. ”Lisäksi oman ajoneuvoteollisuuden puuttuminen tekee Suomesta neutraalin maaperän kokeiluille”, Koskela jatkaa. Älytie on kiinnostanut jo esimerkiksi Kanadan tieviranomaisia.