KUN LIIKENNEMÄÄRÄT KASVAVAT RIITTÄVÄN SUURIKSI, RUUHKIA EI VOIDA KOKONAAN VÄLTTÄÄ, VAIKKA KAISTOJA JA TEITÄ RAKENNETTAISIIN LISÄÄ.

LIIKENNE Sujuvuus ja turvallisuus ovat liikennevalojen tavoitteet, mutta näiden välillä on ristiriita. Haasteita on etenkin isoissa kaupungeissa, joissa jalankulkijat,

pyöräilijät, autoilijat ja joukkoliikenne kilpailevat katutilasta. Joskus toimet ruuhkien vähentämiseksi voivat päinvastoin lisätä niitä.

ILPO SALONENANTON REENPÄÄ, ISTOCK, ILPO SALONEN, KUVAT

VOIDAANKORUUHKIA VÄHENTÄÄ?

� Pekingissä ja muissa suur-kaupungeissa ruuhka-sana tarkoittaa eri asiaa kuin esi-merkiksi Helsingin seudulla.

78 TEKNIIKAN MAAILMA 23/2019 TEKNIIKAN MAAILMA 23/2019 79

Valmiita ohjelmia ja käsisäätöäVirastokeskuksen uumenissa monien kulkusuojattujen ovien takana toimii pääkaupunkiseudun liikenteenhallin-takeskus. Seinille levittäytyy satakunta monitoria, joissa näkyy liikennettä seu-raavien kameroiden kuvaa. Katuverkon kameroilla valvotaan liikenteen suju-vuutta noin sadassa risteyksessä, ja li-säksi on 30 tunnelikameraa. Liikenne-valoja on pääkaupunkiseudulla noin 800, tästä Helsingissä reilu puolet.

Kaupunkien liikennevalojen ope-rointipisteen pöydän ääressä ylikons-taapeli Juha-Martti Kettunen Helsingin poliisilaitokselta seuraa parhaillaan sa-tama-alueiden katukameroita.

”Autolauttoja tulee päivittäin pitkäl-ti toistakymmentä, ja autot ja rekat pi-tää saada purettua ulos mahdollisim-man ketterästi. Tämän alueen valois-sa on satamien purkuohjelma, jota käy-tämme laivanpurkujen yhteydessä. Täy-tyy huolehtia, että satamaliikenne sujuu muttei sekoita liikaa muuta liikennettä.”

Liikenteenhallintakeskuksesta voi-daan esimerkiksi työmaan takia tai on-nettomuuden sattuessa kytkeä pääl-le eri ohjelmia, esimerkiksi sujuvoit-taa liikennettä tiettyyn suuntaan ruuh-kapaikan ohi, kertoo liikenneinsinööri Juha Vilhunen.

”Jos aamulla on huono keli ja liikenne kulkee hitaasti, aamuruuhkaohjelmaa voidaan jatkaa pitkillä katuosuuksilla tai yksittäisissä risteyksissä niin kauan kuin tilanne vaatii”, hän mainitsee.

Lähestyn iltamyöhällä si-vukadulta vilkkaan pää-tien risteystä, jossa palaa punainen valo. Iltapäivi-sin joudun usein odotta-maan tässä paikassa ikui-suuden tuntuiset puo-litoista minuuttia. Nyt päätiellä ei ole liikennet-

tä, ja valo vaihtuukin vihreäksi jo en-nen kuin ehdin jarruttaa.

Mistä oli kyse: sivukadun asfalttiin upotetut ilmaisimet rekisteröivät tulo-ni, ja liikennevalojen ohjausjärjestelmä havaitsi päätien ilmaisimista, että pää-tie oli tyhjä. Peilistä näin, että valo vaih-tui jo takanani punaiselle, koska jäljes-säni ei tullut muita autoja.

Liikenneinsinööri Anna Nervola Hel-singin kaupungin liikenteenhallintayk-siköstä kertoo, että valot toimivat si-jainnin, viikonpäivän ja kellonajan mu-kaan eri asetuksilla: aamu- ja iltaruuh-ka, päivä- ja iltaliikenne sekä yöaika.

”Iltaruuhkassa vihreä aalto yritetään ajoittaa keskustasta ulospäin ja aamu-ruuhkassa taas päinvastoin. Liikenne-valokojeen asetusten rajoissa valot sää-tyvät induktiosilmukoiden tai tutkail-maisimien avulla. Myös jalankulkijoi-den ja pyöräilijöiden nappien painami-nen vaikuttaa valojen toimintaan, sa-moin joukkoliikenne. Ratikka tai bus-si voi saada risteyksessä etuuden, jol-loin valojen ajoitus muuttuu. Voi kestää muutaman valokierron ajan, että se pa-laa normaaliksi”, hän kertoo.

Pikkukaupungissa samoja pulmia

■ Isot liikennemäärät ovat Helsingin ja pääkaupunkiseudun valosuun-nittelun haaste, mutta samat suju-vuus- ja turvallisuusasiat puhuttavat pienillä paikkakunnilla. Pirkanmaalla sijaitsevan Valkeakosken kaupungin yhdyskuntatekniikan päällikkö Timo Lamminpää kuulee viikoittain ehdo-tuksia, että kaupungin 15 valo-ohjat-tua risteystä pitäisi laittaa useammin vilkulle ja osan voisi poistaa käytöstä kokonaan.

”Jos pääväylän sivukadut olisivat tasavälein eikä suojateillä olisi lii-kennevaloja, saumaton vihreä aalto onnistuisi. Monet, jotka kritisoivat valoja, katsovat sitä tosin vain au-toliikenteen kannalta”, Lamminpää miettii.

Hän myöntää, että valojen toimin-nassa on ollut ajoittain häikkää, kun anturisilmukoita on mennyt katu-töissä poikki. Niitä on nyt korjattu, ja samalla on uusittu kaikkien valojen ohjauskojeet. Osa silmukoista on kor-vattu tutkatekniikalla.

”Antureista saadaan paljon tietoa liikennemääristä, ja niiden perusteel-la valoja säädetään. Kuuntelemme palautetta ja sovitamme sitä yhteen turvallisuusasioiden kanssa.”

Palautetta tulee lähinnä pikku-katujen risteysten liikennevaloista, joita osa pitää turhina. Lamminpään mukaan kukaan ei kyseenalaista sitä, että isoimmissa risteyksissä on valot. Jos esimerkiksi jokin katu jää vähem-mälle käytölle kaupungin muuttumi-sen vuoksi, valoja voidaan poistaa ja on poistettukin. Tällainen tilanne oli, kun kaupunginkirjasto siirtyi uuteen paikkaan.

”Jos valoja poistetaan, jalankulki-joiden turvallisuudesta ei silti voida tinkiä. Vielä 1980-luvulla vuosittain muutamia ihmisiä kuoli kaupungilla liikenteessä. Nyt sellaista ei tapahdu edes joka vuosi, vaikka lii-kennettä on tullut lisää. Väitän, että valoilla on ollut tähän vaikutusta.”

Minä olin luullut, että valo-ohjauk-sessa on paljon automatiikkaa, ehkä jo-pa tekoälyä, ja keskustietokone ohjailee enemmän tai vähemmän taitavasti pää-kaupunkiseudun satoja liikennevaloja. Nervola korjaa käsityksen.

”Kyllä tämä on edelleen pitkälti en-nalta ohjelmoitua toimintaa ja tarvitta-essa käsipeliä. Teemme jokaiseen ris-teykseen valmiiksi erilaisia ohjelmia eri liikennetilanteisiin ja kellonaikoi-hin. Ennalta-arvaamattomissa ja epä-säännöllisesti toistuvissa tilanteissa tarvitaan kuitenkin ihminen, joka va-litsee siihen hetkeen ja tilanteeseen so-pivan ohjelman.”

Tulevaisuudessa siintää koneälyä, joka seuloo isoja tietomääriä ja osaa ajoissa aavistaa ruuhkien synnyn ja laajuuden. Tällöin voidaan myös tie-dottamisen avulla vaikuttaa siihen, mitä reittejä ja kulkutapoja ihmiset va-litsevat. Toisaalta ruuhkia ei voi sata-prosenttisesti ehkäistä, koska liikenne ei toimi kuin kello.

”Aika ajoin tulee yllättäviä tilantei-ta, joiden vaikutus säteilee nopeasti muuhun liikenteeseen, eikä syntynyt-tä ruuhkaa saada purettua hetkessä”, Nervola muistuttaa.

Paljon puhuttua 5g-verkkoa ei vie-lä hyödynnetä liikennetiedon keruus-sa. Asiaa seurataan kumminkin aktii-visesti, ja älyliikenneasiat ovat lähi-tulevaisuutta.

”Toisaalta vaikka autoihin ja liiken-nevaloihin laitettaisiin 5g-tekniikkaa

ILTARUUHKASSA VIHREÄ AALTO YRITETÄÄN AJOITTAA KESKUSTASTA ULOSPÄIN JA AAMURUUHKASSA TAAS PÄINVASTOIN.

� Ylikonstaapeli Juha-Martti Ket-tunen kertoo, että Helsingin poliisi-laitos hoitaa liikennevaloja yhdessä pääkaupunkiseudun kaupunkien kanssa. Samassa tilassa toimivat tieverkon liikenteenhallinnasta vastaava ITM Finland sekä raitiolii-kenteen ohjauksen osalta Helsingin kaupungin liikennelaitos HKL.

� Valkeakosken kaupungin yh-dyskunta-tekniikan päällikkö Timo Lammin-pää.

OO

NA

LA

MM

INPÄ

Ä

TEKNIIKAN MAAILMA 23/2019 8180 TEKNIIKAN MAAILMA 23/2019

aaltoa katkaisematta. Alueilla, joilla ris-teyksiä on harvassa, vihreä aalto onnis-tuukin helpommin. Asiaa pohditaan lii-kennevalot.info-sivustolla, jota pitää yllä Helsingin liikennesuunnittelusta eläkkeelle jäänyt Kari Sane.

Juha-Martti Kettunen kertoo, että vih-reän aallon käsisäätökään ei ole hel-poimpia tehtäviä.

”Kokeilin kertan valojen suunnitte-luun käytettävää simulaattoria, ja ajatte-lin, että eihän tämä voi olla vaikeaa. Sain aikaan ruudulle sellaisen ruuhkan, etten ole vastaavaa nähnyt missään.”

”Turvallisuus on tärkein asia, joka oh-jaa valojen suunnittelua ja toimintaa. Esimerkiksi jalankulkuvalojen on olta-va niin pitkät, että lapset ja ikäihmiset-kin ehtivät niillä kadun yli. On paljon ih-misiä, joille liikenneympäristö on vaikea paikka”, muistuttaa Vilhunen.

Nervola tarkentaa, että sujuvuus ei ole liikennevalojen ainoa tavoite. Kaik-ki liikenteen osapuolet ja kokonaisuus pitää ottaa huomioon.

”Riippuu paikasta ja kellonajasta, pal-jonko kunkin liikennemuodon tai yksit-täisen ajosuunnan sujuvuutta on järke-vää painottaa. Esimerkiksi joukkoliiken-ne on joissakin paikoissa niin tiheää, et-tä useat päällekkäiset joukkoliikenne-etuudet häiritsevät jo toisiaan.”

Vähemmän valoja?Liikenteenhallintakeskukseen tulee päi-vittäin noin 10–20 palautetta, joissa ih-miset kysyvät valojen toiminnasta ja kertovat häiriöistä. Järjestelmästä voi-

ja kaikki data syötettäisiin jonkinlaisel-le ohjaustietokoneelle, niin miten ote-taan huomioon jalankulkijat ja pyöräi-lijät?”, he pohtivat.

Vihreä aalto puhutti alusta astiSuomen ensimmäinen liikennevalo syt-tyi 1951 Helsingissä. Siihen asti ja pit-kään sen jälkeenkin poliisit ohjasivat lii-kennettä vilkkaissa risteyksissä valkoi-set hansikkaat kädessä.

”Vinkkamiehet näkivät, mitä virkaveli seuraavassa risteyksessä teki, ja näin lii-kennettä rytmitettiin. Vähän samalla ta-valla liikennevalot toimivat nytkin: va-lot on liitetty toisiinsa niin, että kaik-ki pääsevät vuorollaan kulkemaan. Lii-kennettä ohjasi risteyksissä Helsingissä viitisenkymmentä liikennepoliisia – nyt tätä meidän pistettä hoitaa kolme mies-tä”, Kettunen kertoo.

Vihreiden aaltojen tarve ja puute on puhuttanut autoilijoita niin kauan kuin liikennevaloja on ollut käytössä. Nervo-la mainitsee, että vihreän aallon toteu-tumiseen vaikuttavat risteysvälit ja se, onko risteäviltä kaduilta tulossa pyöräi-lijöitä, jalankulkijoita, autoja, busseja tai raitiovaunuja.

Laskukaavojen, käytännön koease-telmien ja tietokonemallinnusten mu-kaan vihreän aallon rakentaminen sa-malle kadulle samanaikaisesti molem-piin suuntiin olisi mahdollista, jos ris-teyksiä olisi tasaisesti noin puolen kilo-metrin välein. Tällöin sivutieltä tuleval-le liikenteelle ja katua ylittävälle jalan-kulkijalle löytyy sopiva aikaväli vihreää

daan tarkistaa, toimivatko liikenneva-lot oikein.

”Jos vika on risteyksen ilmaisimissa, valojen vaihtumista voi joutua odotta-maan normaalia pidempään. Nämä py-ritään aina korjaamaan nopeasti. Ilmai-simia menee rikki esimerkiksi katutöi-den yhteydessä”, Vilhunen mainitsee.

Ruuhkia aiheuttavat häiriöt on syy-tä korjata siksikin, että autoilijat lähte-vät pian etsimään vaihtoehtoisia reitte-jä. Autoja alkaa huristella pikkukaduil-la, joilla saattaa olla päiväkoteja ja kou-luja, eikä ympäristöä ole suunniteltu isoille liikennemäärille.

Eikö liikenne olisi sujuvampaa, jos va-loja olisi vähemmän? Esimerkiksi Keski-Euroopassa on pitkiä katuosuuksia, joil-la ei ole ainuttakaan valotolppaa.

”Minullakin on tuntuma, että noissa maissa valoja on harvassa. Kun liikenne-valoja on Helsingissä poistettu, jalankul-kijoiden turvallisuuden eteen on usein tehty muita ratkaisuja, kuten muutettu risteys liikenneympyräksi, lisätty kadul-le hidasteita tai keskisaarekkeita suoja-tieylitykseen”, Nervola kertoo.

Jos taas vilkkaassa kaupungissa ei oli-si liikennevaloja ollenkaan, se heikentäi-si turvallisuuden lisäksi myös sujuvuut-ta, hän huomauttaa.

”Risteyskolarit lisääntyisivät. Kun peltiä olisi kadulla kasassa vähän väliä, siitä ruuhkaa vasta syntyisikin.”

Tässä on liikennevalojen ristiriita: sa-taprosenttisen sujuva liikenne ei olisi turvallista, eikä sataprosenttisen tur-vallinen liikenne olisi sujuvaa.

Mitä enemmän sivukatuja ja suojateitä, sitä enemmän pysähdyksiä ■ Liikennevalojen vihreä aalto kuvataan matka–aika-kaavioilla.

Vaakasuunta esittää matkaa ja pystysuunta ajan kulumista. Alaku-vassa näkyy, kuinka risteysten suuri määrä katkoo vihreän aallon, jos jalankulkijat ja sivukatujen liikenne halutaan ottaa huomioon.

Sivukatujen välinen matka 500 metriä

0 sVihreä aalto (40 km/h)

Vihreä aalto (45 km/h)

80 s

40 s

Sivukatu Pääkatu

Kie

rtoa

ika

0 s

90 s

55 s

Kie

rtoa

ika

Pystyviivat kuvaavat liikennevaloristeyksiä. Pääkadun vihreät valot on merkitty viivojen sisään vihreällä ja sivukadun vih-reät valot punaisella. Välis-sä on tyhjä alue: suoja-aika, jolloin molemmilla kaduilla on punaiset valot.

Kun pääkadun vihreiden valojen alku- ja loppupisteet yhdistetään toisiinsa, saa-daan vihreän aallon kaavio.

Kuvassa näkyy tilanne, jossa tasaisella 45 km/h:n nopeu-della pääsee pysähtymättä risteysten läpi.

Mitä loivempi kaavio on, sitä nopeampi on vihreä aalto.

LÄ

HD

E: L

IIKE

NN

EVA

LOT.

INFO

JOS VILKKAASSA KAUPUNGISSA EI OLISI LIIKENNEVALOJA OLLENKAAN, SE HEIKENTÄISI PAITSI TURVALLISUUTTA, MYÖS SUJUVUUTTA.

� Juha Vilhunen ja Anna Nervola korostavat, että turvallisuus on liikennevalojen suunnittelussa ykköstavoite.

TEKNIIKAN MAAILMA 23/2019 8382 TEKNIIKAN MAAILMA 23/2019

RUUHKA ON FYSIIKKAA

Ruuhkailmiöitä voi syntyä liiken-teen lisäksi esimerkiksi ihmis-joukoissa, rautateillä, lentolii-kenteessä, verisuonissa, hissijo-

noissa, kaupan kassalla, tietoliikentees-sä, osakemarkkinoilla, jokien virtauk-sissa, sähköverkoissa ja arjen suunnit-telussa. Näille on yhteistä, että tasapai-notila häiriytyy ennustamattomalla ta-valla, ja sen palautumisen vaatimaa ai-kaa on vaikea tai mahdoton ennustaa.

”Ruuhkan syntymisen lainalaisuu-det ovat klassista mekaniikkaa. Ne on johdettu Newtonin liikeyhtälöistä, ja mukaan tulee lisätä ihmisten reaktio-viiveiden ja kitkan vaikutus. Ruuhka on matemaattisesti epälineaarinen il-miö”, kertoo systeemianalyysin pro-fessori Harri Ehtamo Aalto-yliopistosta.

Jonosta tulee jojoEpälineaarisuus tarkoittaa, että esimer-kiksi tasaista vauhtia etenevässä auto-jonossa yhden auton nopeuden pieni-kin muutos voi aiheuttaa pysyvän jojo-ilmiön, joka koko ajan pahenee. Vanha neuvo riittävän etäisyyden pitämisestä on edelleen hyvä.

”Niin sanottu jonoteoria tutkii jo-nojen muodostumiseen ja niiden tasa-painoon liittyviä ilmiöitä. Jono on ta-sapainossa, kun terveyskeskus tai kau-pan kassa pystyy palvelemaan ihmisiä samaa tahtia kuin heitä saapuu. Au-

toliikenteessä sama saadaan hyvässä tapauk sessa aikaan valoilla ja muilla lii-kennejärjestelyillä.”

Jonoja ja ruuhkia koskevissa tutki-muksissa käytetään nesteiden virtauk-sista tuttuja mallinnuksia.

”Samoin kuin voimakkaasti virtaa-vassa vedessä tai ilmassa syntyy pyör-teitä, turbulenssia, myös ihmisjoukko tai liikenne voi ajautua vaikeasti ennus-tettavaan ja ohjattavaan rykelmään”, kertoo systeemianalyysin tohtorikou-lutettava Anton von Schantz.

”Esimerkiksi ahtaaseen oviaukkoon syntyy ihmisistä muodostuva puoliym-pyrän muotoinen rakenne, joka muis-tuttaa lujaa holvirakennetta. Se hajoi-lee ja purkautuu sattumanvaraisesti, ja ulospääsy on hyvin hidasta ja purs-keenomaista”, von Schantz kertoo.

Ratkaisu voi olla yksinkertainen: ase-tetaan oven suuhun este, joka on pakko kiertää. Nyt syntyy vetoketjumainen ti-lanne, jossa kulku on helpompaa. Vas-taavaa käytetään esimerkiksi kauppa-keskusten liukuportaiden edessä hidas-tamaan tunkeilua.

Ihminen on ennustamaton”Eri ruuhkien luonnonlait ovat peri-aatteessa samat, mutta ihmisen käy-tös vaikeuttaa ilmiöiden ennustamis-ta. Liikenteessä tai väkijoukossa on aina nopeita ja hitaita toimijoita, kär-

sivällisiä ja kärsimättömiä”, Ehtamo huomauttaa.

Hyvin suunniteltu vihreä aalto voi mennä mönkään, jos kuskit näpräävät kännyköitään eivätkä huomaa valojen vaihtumista vihreäksi tai yrittävät vaih-taa kaistaa, mutteivät mahdu.

Miten liikenteessä tai kassajonoissa kannattaa toimia? Kiirehtiä ja ohitella vai mennä virran mukana?

”Liikenteessä se riippuu muun muas-sa jonon nopeudesta ja liikennetihey-destä. Mitä enemmän autoja, sitä vä-hemmän ohitteluista on hyötyä. Sa-malla tietysti onnettomuusriski kasvaa. Turhat ohitukset myös luovat lisää tun-gosta, jolloin koko jono hidastuu”, von Schantz arvioi.

”Nopeimman kassajonon arvaaminen ennalta taas on tuuripeliä, jos ei tiedä myyjien ja asiakkaiden käyttäytymistä. Lopputulosta on mahdoton laskea aina-kaan päässään. Jos vaihtaa jonoa satun-naisesti, kuukausien ja vuosien kulues-sa kertyy suunnilleen sama määrä ’onnis-tuneita ja epäonnistuneita’ kassajonon vaihtamisia, jolloin tulos on sama kuin paikallaan pysyjällä”, Ehtamo toteaa.

”Toki voi katsoa, millaisia kärryllisiä toisilla on ja arvioida sen perusteella. Asiakkaiden, kassojen ja jonon käytös on kuitenkin epälineaarista, joten lop-putulosta on mahdoton tietää täsmäl-lisesti”, hän päättelee.

� ”Kauppakes-kusten ruuhkia voidaan mallintaa fysikaalisesti. On myös havaittu, että teiden lisääminen ei aina vähennä ruuhkia vaan voi jopa lisätä niitä. Tämä on niin sanottu klassinen Braessin paradoksi. Ilmiö korostuu maissa ja kaupungeissa, joissa autotiheys on suuri”, Anton von Schantz (vas.) ja Harri Ehtamo kertovat.

84 TEKNIIKAN MAAILMA 23/2019