Tieliikenteen automaation nykyisiä käyttötapauksia

Kuljettajaa avustavia tukijärjestelmiä Suomen ajoneuvokannassa

Tieliikenteessä automaation ''esiastetta'' ovat kuljettajan toimintaa tukevat järjestelmät, jotka eivät vielä itsenäisesti vastaa kaikista ajamiseen liittyvistä tehtävistä, vaan tavallaan korjaavat kuljettajan virheitä tai varmistavat sen, että kuljettaja toimii ajoissa ja turvallisesti. Tarvittaessa järjestelmät voivat toimia jollakin ajamisen osa-alueella itsenäisestikin, jos kuljettaja ei reagoi ajoissa.

Kuljettajaa avustavat järjestelmät on siis suunniteltu auttamaan kuljettajaa erilaisissa tilanteissa. Järjestelmät voivat auttaa kuljettajaa esimerkiksi pysäköimään, ylläpitämään sopivaa etäisyyttä edellä ajavaan ajoneuvoon, ylläpitämään tiettyä ajonopeutta sekä estämään törmäystilanteita varoittamalla kuljettajaa ja jarruttamalla tai ohjaamalla autoa automaattisesti. Tukijärjestelmiä voi olla asennettuna autoon vakiovarusteina tai lisävarusteina.

Ajonvakautusjärjestelmä (Electronic Stability Control, ESC) estää auton luisumista ja siitä aiheutuvia hallinnan menetyksiä vähentämällä moottorin tehoa sekä jarruttamalla oikea-aikaisesti yksittäisiä pyöriä. Järjestelmä estää myös erityisesti raskaiden kuorma- ja linja-autojen kaatumista. Ajonvakautusjärjestelmää pidetään heti turvavöiden jälkeen yhtenä tärkeimmistä autojen turvavarusteista. (Liikenneturva 2022). Vuodesta 2014 lähtien ajonvakautusjärjestelmä on ollut pakollinen varuste lähes kaikissa uusissa henkilöautoissa (Öörni ja Luoma 2017).

eCall-hätäpuhelujärjestelmä soittaa automaattisesti ilmaiseen hätänumeroon (112) vakavan liikenneonnettomuuden tapahduttua. Lisäksi järjestelmä lähettää hätäkeskukseen tiedot muun muassa ajoneuvon sijainnista ja kulkusuunnasta sekä ajoneuvon yksilöivän tunnisteen. eCall-järjestelmä toimii kaikissa EU-maissa, ja sen on oltava asennettuna Euroopassa kaikkiin 31.3.2018 jälkeen tyyppihyväksyttyihin henkilö- ja pakettiautoihin. (Your Europe 2022).

Kehittynyt hätäjarrutusjärjestelmä (Advanced Emergency Braking System, AEBS) saa auton jarruttamaan törmäystilanteissa osuman välttämiseksi tai siinä syntyvien vahinkojen vähentämiseksi. Osassa autoista kehittynyt hätäjarrutusjärjestelmä toimii taajamanopeuksissa, osassa maantienopeuksissa ja osassa sekä taajama- että maantienopeuksissa. Automaattisen hätäjarrutuksen laser- ja tutkajärjestelmät tunnistavat vain isoja esteitä, mutta niiden lisäksi joissain autoissa käytetään kameraa ihmisten tunnistamiseen (AEB jalankulkijan tunnistuksella). (Liikenneturva 2022). Uusimmat ja kehittyneimmät järjestelmät on varustettu ns. risteysavustimella, joka tunnistaa poikittaisliikenteen ja pyrkii ennakoimaan mahdolliset törmäystilanteet risteykseen ajettaessa (Autotuojat ja teollisuus ry 2022).

Kaistalta poistumisen varoitin eli kaistavahtijärjestelmä (Lane Departure Warning System, LDWS) toimii tuulilasissa olevan kaistaviivoja lukevan kameran avulla. Järjestelmä varoittaa kuljettajaa maantienopeuksissa usein joko äänivaroituksella tai rattia tärisyttämällä tahattomasta ajautumisesta kaistaviivalle tai sen yli. Kaistavahti ei toimi kaupunkiajossa, jyrkissä mutkissa, rattia määrätietoisesti käännettäessä, vilkkua käytettäessä tai kaistaviivojen näkyessä huonosti. (Liikenneturva 2022).

Kaista-avustin eli kaistalla pysymisen avustin (Lane Keeping Assist System, LKAS) toimii kaistavahdin tavoin tuulilasissa olevan kaistaviivoja lukevan kameran avulla. Järjestelmä ennaltaehkäisee kaistalta ajautumista kääntämällä rattia, jos kuljettaja ei itse ohjaa. Järjestelmä ei kaistavahdin tavoin kuitenkaan toimi kaistaviivojen näkyessä huonosti eikä kaupunkinopeuksissa, jyrkissä mutkissa, rattia määrätietoisesti käännettäessä tai vilkkua käytettäessä. (Liikenneturva 2022).

Katvealueen varoitin (Blind spot monitoring) varoittaa kuljettajaa viereisellä kaistalla (auton katvealueella) olevista autoista ja moottoripyöristä sivupeiliin ilmestyvällä keltaisella merkkivalolla. Jos kuljettaja siitä huolimatta laittaa vilkun päälle ja aikoo vaihtaa kaistaa, katvealueen varoitin varoittaa kuljettajaa joko keltaisen valon vilkkumisella, punaisella varoitusvalolla tai äänivaroituksella. Kehittyneimmät järjestelmät myös kääntävät rattia törmäyksen välttämiseksi, jos kuljettaja aikoo varoituksista huolimatta ajaa toisen auton kylkeen. Järjestelmä ei yleensä toimi hitaimmissa kaupunkinopeuksissa. (Liikenneturva 2022).

Jotkut autot voivat sisältää myös ns. edistyneen kaistanvaihtoavustimen (esimerkiksi Active lane change assist), mikä avustaa kuljettajaa kaistanvaihdossa. Järjestelmä perustuu autossa oleviin tunnistimiin: kuljettajan aktivoidessa järjestelmän tunnistimet tunnistavat edessä, takana sekä vieressä olevat muut ajoneuvot sekä niiden nopeudet. Jos edellytykset turvalliselle kaistanvaihdolle ovat olemassa, järjestelmä tukee kuljettajaa kaistanvaihdossa ohjaamalla auton viereiselle kaistalle automaattisesti ja säätelemällä ajoneuvon nopeutta. Järjestelmä toimii vain maantienopeuksissa monikaistaisilla teillä. (Mercedes-Benz 2022)

Pysäköintitutkalla (Parking sensors) tarkoitetaan järjestelmää, jossa auton puskureissa olevat sensorit tunnistavat esteen ja etäisyyden siihen sekä ilmoittavat etäisyyden kuljettajalle merkkiäänellä. Monissa autoissa kojelaudan näytössä oleva grafiikka myös visualisoi esteen etäisyyden.

Peruutuskamera (Rear view camera/Parking camera) näyttää kuljettajalle auton takana (myös etukamerat ovat mahdollisia) olevat ihmiset tai esteet. Monissa malleissa kuvan päälle tulee lisäksi ohjauspyörän liikkeiden mukainen grafiikka, joka näyttää, mihin auto on menossa. Myös ns. 360 astetta -kamerat, jotka kuvaavat auton joka puolelle, ovat yleistymässä. (Liikenneturva 2022).

Pysäköintiavustin (Parking assist) eli puoliautomaattinen pysäköintiavustin ohjaa auton parkkiruutuun tai taskuparkkiin kääntämällä rattia oikeissa paikoissa. Kuljettajan tehtäväksi jää poljinten käyttö normaalisti sekä auton infonäytölle ilmestyvien ohjeiden noudattaminen. (Liikenneturva 2022).

Joihinkin uusiin autoihin on lisäksi tullut saataville useimmiten älypuhelinsovelluksella toimiva automaattinen pysäköintijärjestelmä, mikä ei vaadi kuljettajan läsnäoloa auton sisällä (Mercedes-Benz 2022).

Mukautuva vakionopeudensäädin (Adaptive cruise control, ACC) pitää ajoneuvon nopeuden tasaisena kuten normaali vakionopeudensäädin, mutta lisäksi lähestyttäessä edellä hitaammin ajavaa autoa, järjestelmä hiljentää nopeuden automaattisesti edellä ajavan auton nopeuteen. Kuljettaja pystyy säätämään pidettävän etäisyyden pituutta järjestelmän yhteydessä olevista etäisyysviivanapeista tai katkaisimesta. (Liikenneturva 2022).

Kuljettajan vireystilan tarkkailujärjestelmä (Attention assist) tarkkailee kuljettajan ajosuoritusta ja tarvittaessa varoittaa kuljettajaa vireystilan heikkenemisestä tai ajon epävarmuudesta esimerkiksi merkkivalolla tai äänimerkillä (Autotuojat ja teollisuus ry 2022).

Liikennemerkkien tunnistusjärjestelmä/nopeusrajoituksen tunnistus (Traffic sign recognition) toimii auton tuulilasissa olevalla kameralla, joka lukee tien varressa olevia nopeusrajoitusmerkkejä. Jos autossa on sisäänrakennettu navigaattori, liikennemerkkien tunnistus on usein yhdistettynä siihen. Mikäli kamera ei huomaa nopeusrajoitusmerkkiä, navigaattori näyttää kartta-aineistosta saadun nopeusrajoitustiedon auton näytöllä. Joissain autoissa nopeusrajoitus heijastetaan myös tuulilasiin. (Liikenneturva 2022).

Kaukovaloavustin/mukautuvat kaukovalot (Main beam assist/High beam assist) perustuvat tuulilasissa olevaan kameraan: järjestelmä havaitsee vastaan tulevat ja edellä ajavat ajoneuvot sekä katuvalot, joiden mukaan järjestelmä vaihtaa lähi- ja kaukovalojen välillä automaattisesti helpottaen kuljettajan työtä ja lisäten turvallisuutta. (Liikenneturva 2022).

Useat tukijärjestelmät ovat yleistyneet viimeisen kolmen/neljän vuoden aikana todella nopeasti. Niin taajamanopeuksilla toimivalla hätäjarrutusjärjestelmällä kuin maantienopeuksilla toimivalla hätäjarrutusjärjestelmällä vakio- tai lisävarusteena varustettujen ajoneuvojen osuudet henkilöautokannassa olivat lähes kaksinkertaistuneet vuodesta 2018 vuoteen 2022. Jalankulkijatunnistuksen sisältävällä hätäjarrutusjärjestelmällä lisä- tai vakiovarusteena varustettujen ajoneuvojen osuus henkilöautokannassa oli jopa kolminkertaistunut vuodesta 2018 vuoteen 2022. Yleistymistrendi on sama myös kaistalla pysymisen avustimella ja katvealueen varoittimella, sillä niillä lisä- tai vakiovarusteena varustettujen ajoneuvojen osuudet henkilöautokannassa olivat keskimäärin kaksinkertaistuneet vuodesta 2018 vuoteen 2022. Myös mukautuvalla vakionopeudensäätimellä, vireystilan tarkkailujärjestelmällä sekä liikennemerkkien tunnistusjärjestelmällä lisä- tai vakiovarusteena varustettujen ajoneuvojen osuudet henkilöautokannassa olivat lähes kaksinkertaistuneet vuodesta 2018 vuoteen 2022.

Lisätietoja kuljettajaa avustavista järjestelmistä ja niitä esittelevä videosarja löytyvät Traficomin nettisivuilta https://traficom.fi/fi/nakymatonapukuski

Ajoneuvojen automaattiset ajojärjestelmät

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. Avustavat järjestelmät pysyvät tietenkin edelleen käytössä silloin, kun automaattinen ajojärjestelmä ei ole käytössä. Teknologisen kehityksen lisäksi automaattisten ajojärjestelmien käytön tekevät periaatteessa mahdolliseksi tieliikenteen sääntelyyn tehdyt muutokset: 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. Ajotehtävillä tarkoitetaan esimerkiksi kaistalla pysymistä, etäisyyden ylläpitoa edellä ajavaan, ympäristön tarkkailua, reagointia erilaisiin tapahtumiin liikenteessä ja merkkien antamista muille tienkäyttäjille kuljettajan aikomuksista. Edistyneimmät ajojärjestelmät pystyvät hoitamaan ajoneuvon kuljettamisen kokonaan sillä osalla matkaa, jossa ympäristö täyttää vaatimukset, jotka on asetettu niiden toiminnalle. Nämä vaatimukset koskevat esimerkiksi sitä, millaiset vuorovaikutustilanteet muun liikenteen kanssa ovat mahdollisia, mitkä ovat tie-, keli- ja näkyvyysolosuhteet, mikä on ajoneuvon paikantamistarkkuus tiellä jne.

Nykyisten automaattisten ajojärjestelmien toimintaedellytysten täyttyminen onnistuu todennäköisimmin moottoriteillä, joissa liikenneympäristö ja liikenne sisältävät vähemmän muuttuvia tekijöitä kuin muilla teillä. Henkilöautojen edistynein käyttöön hyväksytty (voimaantulo vuoden 2023 alussa) automaattinen ohjausjärjestelmä on automaattinen kaistalla pysymisjärjestelmä (ALKS=Automated Lane Keeping System, E-sääntö 157). Sen toiminta on sallittu moottoriteillä 130 km/h -nopeuteen saakka, ja se saa suorittaa myös kaistanvaihdot itsenäisesti. Kuljettajan ei tarvitse tehdä mitään järjestelmän ohjatessa ja pitäessä etäisyyden edellä ajaviin, mutta kuljettajan on kuitenkin koko ajan oltava valmiina ottamaan auto hallintaansa. Jos kuljettaja ei ota autoa hallintaansa järjestelmän pyynnöstä huolimatta, järjestelmän on kyettävä pysäyttämään auto turvallisesti. Suomen nykyisen tieliikennelain mukaan kuljettaja on kuitenkin edelleen vastuussa ajoneuvon kuljettamisesta. Suomessa ei ole markkinoilla autoja vuonna 2023, joiden sallittuun ALKS-toiminta-alueeseen kuuluisi osia Suomen teistä.

Euroopassa ajoneuvovalmistajat voivat nyt alkaa tuoda markkinoille myös muita täysin automaattisia ajojärjestelmiä (ADS) jos ne täyttävät Euroopan Komission täytäntöönpanoasetuksen (EU 2022/1426) mukaiset tyyppihyväksyntävaatimukset. Asetuksen soveltamisalaan kuuluvat autot, jotka voivat toimia vain ennalta määritellyillä alueilla, ennalta määritellyillä reiteillä ja ennalta määritellyissä pysäköintilaitoksissa. Järjestelmän suorituskykyvaatimukset ovat täytäntöönpanoasetuksessa yleisluontoisempia kuin perinteisesti ajoneuvosäädöksissä. Periaatteena on, että automaattisten ajojärjestelmien tulee toimia turvallisesti ja liikennesääntöjä noudattaen kaikissa liikennetilanteissa niissä toimintaympäristöissä, joihin ne on suunniteltu. Automaattisten ajojärjestelmien hyväksyntätestejä tehdään keskeisimmissä liikennetilanteiden skenaarioissa.

Hyväksyntävaatimuksiin kuuluu myös ajojärjestelmän turvallisuuskonseptin arviointi ja valmistajan turvallisuuden hallintajärjestelmän auditointi.

Euroopan komission delegoitu asetus täysin automaattisten ajoneuvojen piensarjatyyppihyväksynnästä valmistui vuoden 2022 lopussa, mikä mahdollistaa mm. automaattiset pienlinja-autot. Tämän asetuksen poikkeukset normaalista EU-tyyppihyväksynnästä on suunnattu erityisesti pienille automaattibusseille; esimerkiksi vapauttamalla kolaritestivaatimuksista sellaiset autot, joiden rakenteellinen nopeus on alle 30 km/h. Automaattisten ajojärjestelmien hyväksyntä sisältyy tähän koko ajoneuvoa koskevaan piensarjatyyppihyväksyntään. Piensarjatyyppihyväksynnässä on rajoitettu vuosittain valmistettavien ajoneuvojen enimmäismäärä.

Raskaissa ajoneuvoissa automaatiota hyödynnetään myös niin sanotussa letka-ajossa, jossa ensimmäinen rekan perässä olevat rekat seuraavat ensimmäisen rekan liikkeitä automaattisesti erilaisten antureiden kautta ja edistyneemmissä järjestelmissä langattoman viestintäyhteyden kautta. Näin esimerkiksi tieto jarrutuksesta saadaan välittömästi koko letkalle. Ensimmäisessä rekassa oleva kuljettaja ajaa normaalisti ja perässä olevien rekkojen kuljettajat seuraavat, että kaikki sujuu, ja ovat koko ajan valmiina ottamaan rekan hallintaan. Jos seuraavien rekkojen kuljettajien ei tarvitse enää olla jatkuvasti toimintavalmiina, voi tästä aiheutua muutoksia kuljettajien ajo- ja lepoaikojen vaatimuksiin. Suurimmat muutokset niin ajoaika-lepoaikasuhteeseen kuin koko logistiikan suunnitteluun saataisiin kuitenkin täysin itsenäisesti kulkevilla rekka-autoilla, joita on jo testattu erityisesti Yhdysvalloissa osavaltioiden välisillä pitkillä moottoritieosuuksilla jopa ilman turvakuljettajaa.

Automaattisten liikennevälineiden etävalvonta

Toinen automaation kehityksen yleinen linja on liikennevälineiden etäoperointi ja -valvonta. Etänä hallittavien liikennevälineiden toiminta vaatii kuitenkin vielä ennalta tarkkaan kartoitettuja reittejä ja rajoitettuja nopeuksia.

Automaattisia pienlinja-autoja on kokeiltu jo usean vuoden ajan. Niitä on käytetty lähinnä syöttöliikenteenä joukkoliikenteen runkolinjoille. Tähän asti kokeilut ovat yleensä olleet bussien teknisen toimivuuden testaamista ja niissä on ollut mukana turvakuljettaja, mutta seuraavassa vaiheessa pyritään siirtymään etävalvontaan.

Ilman kuljettajaa toimivat robottitaksit ovat jo nyt kenen tahansa käytettävissä rajatuilla alueilla muutamissa kaupungeissa mm. Yhdysvalloissa ja Kiinassa. Robottitaksit toimivat todennäköisesti kustannustehokkaimmin tiiviisti asutetuilla kaupunkialueilla, ja matkan hinta on tietenkin yksi oleellinen niiden suosiota määrittelevä tekijä. Itsenäisesti kulkevia robotteja käytetään myös esimerkiksi pientavarakuljetuksissa ja teiden kunnossapitotöissä. Etähallitun, automaattisella ajojärjestelmällä varustettu kuljetusrobotin käyttö on mahdollista Suomessa, koska ajoneuvolain uudistuksen yhteydessä vuonna 2023 säädettiin uusi kansallinen ajoneuvoluokka: kevyt automaattinen tavarankuljetin. Traficom tulee antamaan määräyksen kuljetusrobotin teknisistä vaatimuksista .

Tieliikenteen automaatiokokeilut Suomessa

Automaattiajamiseen käytettävät ajoneuvot eivät tyypillisesti ole vielä tyyppihyväksyttyjä. Vaihtoehtoisesti ne voivat olla jo tyyppihyväksyttyjä ajoneuvoja, joihin on lisätty jälkikäteen tyyppihyväksymätöntä tekniikkaa tai muita tyyppihyväksymättömiä automaattiajamisen järjestelmiä. Myös ajoneuvon yksittäishyväksyntä on mahdollinen (joko EU-yksittäishyväksyntä tai kansallinen yksittäishyväksyntä).

Suomessa ajoneuvojen ja ajoneuvoyhdistelmien käyttö edellyttää niiden hyväksymistä liikenteeseen ja rekisteröimistä Traficomin ylläpitämään liikenneasioiden rekisteriin. Automaattiajamisen kokeiluissa käytettäviä tyyppihyväksymättömiä ajoneuvoja ei saa lainkaan rekisteröityä tai jo rekisteröityjä ajoneuvoja ei saa käyttää niihin lisätyn tyyppihyväksymättömän tekniikan vuoksi. Tästä syystä automaattiajamisen kokeilut mahdollistetaan myöntämällä automaattiajamisen kokeiluja järjestäville yhteisöille koenumerotodistuksia.

Koenumerotodistuksessa on kyse poikkeusmenettelystä, joka oikeuttaa Suomessa ensirekisteröimättömän tai liikennekäytöstä poistetun ajoneuvon rajoitettuun tilapäiseen käyttöön koenumerokilvin tiellä ja muualla.

Toistaiseksi Suomessa toteutetut automaattiajamisen testit ovat olleet tutkimushankekokeiluja, joissa on keskitytty automaattisen ajoneuvoteknologian ja sen toimivuuden kehittämiseen. Ensimmäiset automaattiajamisen testit suoritettiin tyyppihyväksymättömillä pienoisbusseilla, joissa ei ollut perinteisiä ohjauslaitteita lainkaan. Ajoneuvoja kuljetettiin ennalta määrätyillä reiteillä, ja niin sanottu turvakuljettaja puuttui ajamiseen vain poikkeustilanteissa. Tämän tyyppiset testit ovat jatkuneet ja laajentuneet pienimuotoisesti osaksi kaupunkien joukkoliikennettä. Ajoneuvolakiin vuonna 2023 tehtyjen muutosten myötä on myös vastikkeellinen kokeilutoiminta mahdollista. Käytännössä se tarkoittaa esimerkiksi sitä, että asiakkailta voi periä matkasta maksuja, vaikka ajoneuvossa on automaattiajamisen testaamiseen myönnetyt koekilvet.

Toinen suuntaus automaattiajamisen testaamisessa on ollut tyyppihyväksytyt henkilöautot, joihin on lisätty uuden teknologian mukaista tekniikkaa. Näissä tutkimuksissa on keskitytty ajoneuvojen ja niiden teknologian toimivuuteen Suomen talviolosuhteissa.

Kolmas suuntaus automaattiajamisen testaamisessa on ollut erilaiset moottorityökoneita muistuttavat automaattisesti liikkuvat robottiajoneuvot. Näissä tutkimuksissa on keskitytty selvittämään automaattisesti kulkevien ajoneuvojen soveltuvuutta muun muassa tavaroiden kuljettamiseen tai teiden ylläpitoon. Näissä kuljettaja ei ole ollut ajoneuvon sisällä ja kuljettaja on kävellyt ajoneuvon vierellä puuttuen ohjaamiseen vain tarvittaessa.

Edellä kuvatuissa automaattiajamisen testeissä on mukana ollut aina kuljettaja, jolla on ollut ajoneuvon kuljettamiseen vaadittu ajo-oikeus. Tieliikennelaissa kuljettajan paikasta ei ole säädetty, joten kuljettaja on voinut Suomessa olla joko ajoneuvon sisällä tai ulkopuolella. Toistaiseksi ajoneuvon kuljettaja on useimmiten ollut ajoneuvon sisällä, mutta erityisesti automaattisesti liikkuvien robottiajoneuvojen testeissä kuljettaja on ollut ajoneuvon ulkopuolella.

Taulukossa 1 on esitetty automaattiajamisen kokeiluja järjestäville toimijoille myönnettyjen koelupien määrä vuosina 2016-2023. Samalla toimijalla on voinut olla koeluvan mukaisessa kokeilussa mukana useampikin ajoneuvo ja toisaalta sama toimija on voinut hakea koelupaa eri vuosina. Kaiken kaikkiaan koelupia on myönnetty 38 kpl 15 toimijalle Suomessa.

Euroopassa on käynnissä suuri määrä erilaisia Euroopan Unionin kokonaan tai osittain rahoittamia automaattiajamisen tutkimus- ja kehitysprojekteja. Tarkempia tietoja niistä löytyy: https://www.connectedautomateddriving.eu/projects/findproject/ (Ulkoinen linkki)