Tieliikenteen automaation kehittymisen edellytykset

Tieliikenteen automaation kehityksessä siirrytään yhä enemmän kuljettajaa avustavista tukijärjestelmistä ajoneuvojen automaattisiin ajojärjestelmiin (ADS=Automated Driving System), jotka kykenevät hoitamaan kuljettajalle aiemmin kuuluneita ajotehtäviä itsenäisesti ja pitkäkestoisesti. Tieliikenteen automaation yleistyminen vaatii ajoneuvojen teknologisen kehittymisen lisäksi ajantasaista tiedonvaihtoa ja automaattiajoneuvojen käytön mahdollistavaa sääntelyä. 

Automaattinen ajoneuvo tarvitsee jatkuvasti suuren määrän tietoa ympäristöstä ja muusta liikenteestä, jotta se pystyy toimimaan automaattitilassa. Ajoneuvojen valmistajat määrittävät, millaisessa toimintaympäristössä ko. ajoneuvo on toimintakykyinen automaattisessa tilassa. Tarvittavien tietojen kuvaamiseksi on kehitetty termi automaattisen ajamisjärjestelmän suunniteltu toimintaympäristö (Operational Design Domain, ODD). Sillä määritetään olosuhteet, joiden täyttyessä ajoneuvo voi toimia automaattitilassa. Jos olosuhteet eivät täyty, kuljettajan on itse ajettava ajoneuvoa. Olosuhteilla voidaan tarkoittaa esimerkiksi tien ominaisuuksia, liikennetilanteita, keliä, näkyvyyttä ja säätä sekä tarvittavia tietoliikenneyhteyksiä ja niiden kautta toimitettavia tietoja.

Nykyisten automaattiajoneuvojen toiminnassa niiden omien sensorien keräämä tieto on keskeistä. Automaattisen ajoneuvon toiminta-alueet ja reitit voivat laajentua, jos ajoneuvo saa ympäristöstä sellaista tietoa, mitä se ei omilla sensoreillaan pysty havaitsemaan, tietoa esimerkiksi tietöistä ja muista liikenteen häiriöistä. Tällaisen tiedon tulee olla luotettavaa. Tämä edellyttää standardointia esimerkiksi siitä, missä automaattisten ajoneuvojen ymmärtämässä koneluettavassa muodossa tiedot välitetään.

Automaattinen ajoneuvo voi siis hyödyntää ja yhdistää eri lähteistä tulevaa tietoa. Esimerkiksi ajoneuvon sijainnin varmistamiseksi kaistalla voidaan ajoneuvon omien sensoreiden tuottama sijaintitieto yhdistää ympäristöä tarkasti kuvaaviin karttoihin. 

Tulevaisuuden tavoitteena on, että liikenneverkosta pystytään tekemään digitaalinen kolmiulotteinen malli, joka antaa ajantasaisen kuvan teiden ominaisuuksista, tilasta, olosuhteista ja liikenteestä.

Muutokset ajoneuvoteknisessä sääntelyssä

Tieliikenteen tyyppihyväksynnät voidaan sääntelyperustan mukaan jakaa kolmeen osa-alueeseen: EU- ja EY-tyyppihyväksyntöihin, YK:n alaisen UNECE:n sääntöjen mukaisiin E-tyyppihyväksyntöihin sekä kansalliseen sääntelyyn perustuviin tyyppihyväksyntöihin.

Tieliikenteen ajoneuvojen automaatioon on valmistauduttu EU:n ajoneuvoteknisessä sääntelyssä. Autojen ja niiden perävaunujen hyväksynnän perusvaatimukset ovat puiteasetuksessa (EU) 2018/858. Automatisoituja ajoneuvoja koskevat erityiset vaatimukset säädetään puolestaan autojen ja niiden perävaunujen yleisessä turvallisuusasetuksen (EU) 2019/2144 11 artiklassa. Näissä asetuksissa Euroopan komissiolle on myös annettu valtuudet antaa tarkempia teknisiä ja hallinnollisia säännöksiä komission delegoiduilla säädöksillä ja komission täytäntöönpanosäädöksillä.

Automaattisten ajoneuvojen piensarjatyyppihyväksyntää koskevan delegoidun asetuksen (EU) 2022/2236 jälkeen komissio aikoo valmistella rajoittamattomina sarjoina EU-tyyppihyväksyttävien automatisoitujen autojen vaatimukset kesään 2024 mennessä. Tällaisessa EU-tyyppihyväksynnässä ei rajata vuosittaisia ajoneuvojen enimmäismääriä toisin kuin piensarjatyyppihyväksynnässä.

Jo nykyään on olemassa menettely, jossa nykyiset tekniset vaatimukset täyttämättömille uusille tekniikoille tai uusille ratkaisuille voidaan myöntää komission luvalla EU-tyyppihyväksyntä, joka on kuvattu puiteasetuksessa (EU 2018/858 39 artikla). Komissio on laatinut ohjeen 39 artiklan soveltamisesta automatisoiduille autoille (Ulkoinen linkki).

On havaittu tarvetta laatia nykyisen henkilöauton ja linja-auton väliin uusi ajoneuvoluokka automaattisia ajoneuvoja varten. Ajoneuvoluokituksen muutostarpeita ryhdytään pohtimaan UNECE:ssä Task Force -työryhmässä. Ajoneuvoluokituksesta säädetään myöspuiteasetuksessa (EU 2018/858). Komission suunnitelmissa on julkaista myöhemmin puiteasetuksen muutosehdotus, jossa on tarkoitus päivittää autojen ajoneuvoluokitusta.

Ajoneuvolain (82/2021) nojalla Traficomin on myös mahdollista myöntää poikkeuslupia yksittäisille ajoneuvoille, jotka eivät täytä yleisesti sovellettavia teknisiä vaatimuksia. Se sisältää mm. mahdollisuuden antaa poikkeuslupa automaattisen joukkoliikenteen tarjoamiseen tarkoitetulle ajoneuvolle, jota  käytetään ennalta suunnitelluilla reiteillä tai alueilla suurimman sallitun nopeuden ollessa enintään 30 kilometriä tunnissa..

Ajoneuvojen automaatioon liittyvien teknisten sääntöjen kehittäminen on myös työn alla UNECE:ssä. WP.29 (World Forum for the Harmonization of Vehicle Regulations) ja sen alaiset kuusi "GR-työryhmää" valmistelevat ajoneuvotekniset E-säännöt (UN Regulations), joista useimpia sovelletaan pakollisena myös EU:ssa. Komissio ja useimmat EU-maat osallistuvat aktiivisesti WP.29:n työhön.

Yksi WP.29:n alaisesta kuudesta työryhmästä on GRVA (Working Party on Automated/Autonomous and Connected Vehicles), jolla on päävastuu automatisoitujen ajoneuvojen E-sääntöjen valmistelusta. GRVA:n keskeisin tehtävä on valmistella ADS:n hyväksyntää koskeva E-sääntö. Kun tämä E-sääntö saadaan voimaan, sitä voidaan ryhtyä soveltamaan myös EU:ssa komission täytäntöönpanoasetuksen sijasta. E-säännön valmistumisen aikataulu on kuitenkin vielä avoinna..

Lisäksi WP.29:n alaiset työryhmät ovat katselmoineet nykyiset E-säännöt siitä näkökulmasta, soveltuvatko säännöt automatisoiduille ajoneuvoille. Seuraavaksi työryhmät laativat tarvittavat muutosehdotukset E-sääntöihin.

Muutokset kuljettajaa ja liikennekäyttöä koskevassa sääntelyssä

WP.29 tekee myös yhteistyötä WP.1:n (Global Forum for Road Traffic Safety) kanssa. WP.1 vastaa Geneven ja Wienin tieliikennesopimuksista. WP.1:n alaisissa työryhmissä kehitetään kuljettajaa ja liikennettä koskevaa sääntelyä tieliikenteen automaatiossa. Wienin tieliikennesopimuksen hyväksyttiin vuonna 2022 muutos, jonka myötä liikenteessä voidaan käyttää myös ajoneuvoja, joissa automaattinen ajojärjestelmä hallitsee ajoneuvon dynaamisia ajotehtäviä ihmiskuljettajan sijaan. Tämä edellyttää tiettyjen kansallisten ja kansainvälisten teknisten vaatimusten täyttymistä ja myös kansallisia lainsäädäntömuutoksia. Suomen osalta tämä työ on käynnistetty liikenne- ja viestintäministeriössä.

Älykkäiden liikennejärjestelmien direktiivi vauhdittaa tiedonvaihtoa

Niin sanotulla ITS-direktiivillä (ITS=Intelligent Transport Systems) EU pyrkii vauhdittamaan ja edistämään älykkäiden liikennejärjestelmien käyttöönottoa ja käyttöä tieliikenteessä koordinoidusti koko Euroopassa. ITS-järjestelmillä tarkoitetaan direktiivissä mm. tieliikenteen infrastruktuuriin, ajoneuvoihin, käyttäjiin, liikenteen ja liikkuvuuden hallintaan sekä rajapintoihin liittyviä järjestelmiä, joissa sovelletaan tieto- ja viestintäteknologiaa. ITS-direktiivin avulla EU on kehittänyt yhteistä eurooppalaista toimintaympäristöä, jolla varmistetaan liikenteen uusien digitaalisten palvelujen ja automaation yhteen toimivuus sekä avoimeen syrjimättömään pääsyyn perustuva markkina.

Yli kymmenen vuotta vanhaa ITS-direktiivi uudistettiin vuonna 2023 (EU/2023/2661). Direktiivin perusrakenne säilyi ennallaan, mutta ensisijaisten alojen otsikointia ja sisältöä ajantasaistettiin huomioiden mm. liikenteen automaatiokehitys. Uuden direktiivin ensisijaiset alat ovat

1. Tiedotukseen ja liikkumiseen liittyvät ITS-palvelut;
2. Matkaan, liikenteeseen ja liikenteenhallintaan liittyvät ITS-palvelut;
3. Tieliikenteen turvallisuuteen ja turvaamiseen liittyvät ITS-palvelut;
4. Vuorovaikutteisen, verkottuneen ja automatisoidun liikkumisen palvelut.

Direktiivin soveltamisalaa laajennettiin kattamaan myös tietojen saatavuuden varmistamisen sekä ITS-palveluiden käyttöönoton. Direktiivin muutoksilla pyritään tukemaan automaatioon perustuvien uusien teknologioiden, teknisten ratkaisujen sekä uusien palvelujen käyttöönottoa liikenteessä. Samalla varmistetaan, että direktiivin sisältö ja tavoitteet ovat linjassa EU:n laajemman vihreää ja digitaalista siirtymää edistävän viitekehyksen kanssa.

ITS direktiivi on eräänlainen puitedirektiivi, jonka nojalla on annettu joukko tarkentavia säädöksiä (delegoidut asetukset). Nämä käsittelevät:

• Eri liikennemuotojen välisiä matkatietopalveluita (MMTIS)
• Reaaliaikaisia liikennetietopalveluita (RTTI=real-time traffic information)
• Liikenteen turvatietopalveluita (SRTI=safety related traffic information )
• Ajoneuvojen hätäpuhelujärjestelmiä (eCall)
• Rekkaparkkeja (varaus- ja tietopalvelut)

Näistä tarkentavista säädöksistä reaaliaikaisia liikennetietopalveluita koskeva säädös (RTTI) päivitettiin hiljattain (säädös julkaistiin huhtikuussa 2022). Myös eri liikennemuotojen välisiä matkatietopalveluita koskevan säädös (MMTIS) uudistettiin v. 2023 lopussa.

ITS-direktiivin uudistuksen myötä jäsenvaltioille tuli velvoite tarjota säädöksen määrittelemiä tietoja ja palveluita. Myös palveluiden saatavuuden maantieteellinen kattavuus määriteltiin. Tällaisia tietoja tulee saattaa saataville digitaalisessa muodossa vaiheittain vuoden 2025 jälkeen.

Tietoja, joiden tulee olla saatavilla ovat mm.

• Liikennesääntöjä ja määräyksiä koskevat tiedot (nopeusrajoitukset, siltojen käyttörajoitukset, kiertotiet jne.);
• Liikenneverkon tilaa koskevat tiedot (tietyöt, kaistan sulkeminen jne.); rekkaparkkeja koskevat tiedot (sijainti, varustetaso, onko vapaita paikkoja jne.);
• Liikenneturvallisuuteen liittyvät tiedot (liukas tie, heikentynyt näkyvyys, onnettomuuspaikka, väärään ajosuuntaan ajava kuljettaja jne.),
• Kaikkien liikennemuotojen liityntäpisteitä koskeva sijaintitieto (ml. esteettömyys ja kulkureitit).

Tiedonvaihdon edellyttämät tietoliikenneyhteydet

ITS-direktiivin perusajatuksen mukaan automaatiosta liikennejärjestelmässä saadaan suurimmat hyödyt, jos ajoneuvot, infrastruktuuri, liikenteen hallintakeskukset ja muut tienkäyttäjät pystyvät viestimään keskenään eli käytännössä välittämään ja vaihtamaan mm. niitä tietoja, joita ITS-direktiivissä on määritelty. Tällöin puhutaan yhteistoiminnallisista tai vuorovaikutteisista älykkäistä liikennejärjestelmistä (Cooperative Intelligent Transport Systems, C-ITS), joissa viestejä voidaan välittää määrämuotoisesti, nopeasti ja luotettavasti. Nämä viestit on suojattu EU:n C-ITS-järjestelmien turvatunnusten hallintajärjestelmän (EU CCMS) mukaisesti. Tähän tietojenvaihtoon voidaan käyttää langattomasti lyhyen kantaman suoraa viestintää tai pitkän kantaman viestintää.

Lyhyen kantaman viestintä voidaan toteuttaa joko matkaviestinteknologialla (Cellular-V2X, C-V2X) tai käyttäen WLAN-pohjaista ITS-G5-standardia. Lyhyen kantaman viestintään käytetään 5,9 GHz ITS-taajuusaluetta. Lyhyen kantaman viestintä soveltuu erityisesti paikalliseen ajoneuvojen väliseen sekä ajoneuvojen ja infrastruktuurin (esimerkiksi liikennevalot) väliseen tiedonvaihtoon.

Pitkän kantaman viestinnässä hyödynnetään matkaviestinverkkoja. Tällä tavalla hoidetaan yhteydet ajoneuvojen, liikenteen hallintakeskusten ja mahdollisten palveluoperaattoreiden välillä. Nykyiset matkaviestinverkot (4G/5G) riittävät tällä hetkellä käytössä olevien automaattisten ominaisuuksien tarpeisiin. Tulevaisuudessa automaattisten ajoneuvojen ja tiedonvaihdon määrän kasvaessa tarvitaan todennäköisesti enenevässä määrin 5G-verkkoja, kun sekä verkon kapasiteetti että tiedonvaihdon lyhyt viive tulevat yhä tärkeämmäksi automaation lisääntyessä.

Automaation toiminnan turvallisuuden ja luotettavuuden kannalta on tärkeää hyödyntää sekä lyhyen että pitkän kantaman viestintä. Pitkän kantaman tiedonvaihto mahdollistaa tilannekuvan ja tarvittavan automaation tiedon ja ohjauksen toimittamisen ajoneuvoon, mutta lyhyen kantaman viestintä mahdollistaa paikallisen, nopean tiedonvaihdon ajoneuvojen ja paikallisen infrastruktuurin välillä. Osa lyhyen kantaman tiedonvaihtotarpeista on mahdollista toteuttaa myös pitkän kantaman palveluilla, jolloin ne täydentävät ja varmistavat liikenteen turvallisuutta ja toimintavarmuutta. Tällä on tietysti myös suuri merkitys koko liikennejärjestelmän häiriöttömän toimivuuden takaamisessa, kun automaattiajoneuvojen määrä liikenteessä kasvaa.

Etäohjaus ja -valvonta asettaa entistä suurempia vaatimuksia viestintäyhteyksille, etenkin jos operointi edellyttää reaaliaikaista korkeatasoista videokuvaa ja reaaliaikaisesti verkon yli tapahtuvaa ohjausta.

Tällä hetkellä näyttää siltä, että automaation tarvitsemat tietoliikenneteknologia, -verkot ja -ratkaisut kehittyvät nopeammin kuin itse tieliikenteen automaatio. Automaation takia pelkästään julkisella rahalla rakennettavien tietoliikenneverkkojen tarve rajautunee yksittäisiin turvallisuuskriittisiin kohteisiin. Tietoliikenneyhteyksien palvelutason määrittelyyn automaation tarpeiden näkökulmasta pääväylillä ja liikenteen solmukohdissa on kuitenkin jatkossa kiinnitettävä enemmän huomiota.