Viestiketju: Vaihdot kaupunkiliikenteessä

Alunperin kirjoittanut kuukanko

Alunperin kirjoittanut Antero Alku

Meidän ja hyvin järjestetyn Keski-Euroopasta löytyvän joukkoliikenteen ero on siinä, ettei vaihtamisesta ole matkustamiseen haitta. Vaihdot ovat ajallisesti synkronoidut ja mahdollisimman lyhyellä kävelyllä järjestetyt.

Voisitko kertoa joitakin esimerkkejä, missä tuollaista on toteutettu laajamittaisesti kaupunkiliikenteessä? Ymmärrän kyllä mahdollisuudet tehdä tuollainen järjestelmä jos liikennettä on suhteellisen vähän, mutta jos liikennettä on paljon on käytännössä mahdotonta synkronoida kaikkia vaihtoja.

Samalla laiturilla vaihdoissakin alkaa tila loppua kesken, jos linjoja on kovin paljon. Vaihtopysäkkejä voi toki olla useita, mutta jos linjojen ei haluta mutkittelevan kovasti tulee eri pysäkkien kautta kiertelyssäkin raja vastaan jossakin.

Olen matkustanut paljon Saksassa Ruhrin alueella sekä Düsseldorfissa, Kölnissä, Bonnissa, Karlsruhessa ja Freiburgissa. Ranskassa vaihdot ovat erinomaiset Strassburgissa. Ranskan ja Saksan rajan yli kulkee Saarbrückenin duoratikka, jolla on Saksan puolella oikein järjestetyt vaihdot.

Olen matkustanut muuallakin, mutta edellä on esimerkkejä hyvin järjestetyistä vaihdoista. Kokemukset eivät ole tieteellistä tutkimusta, vaan käytännön havaintoja matkustaessa joukkoliikenteessä.

Hyvin järjestetty vaihto on sellainen, jossa ratikka ja bussi käyttävät samaa laituria, joten kävelymatka on laiturin yli. Lisäksi vaihdot on synkronoitu, eli aikataulut on sovitettu toisiinsa ja kuljettajat näkevät toisensa niin, että lähtö tapahtuu vasta sitten kun vaihtoyhteyden käyttäjät ovat päässeet jatkavaan bussiin tai ratikkaan.

Antero

Toimiko mainitsemillasi alueilla koko joukkoliikennejärjestelmä niin, että kaikki vaihdot olivat synkronoituja ja laiturin yli tapahtuvia? Epäilen. Osa vaihdoista voidaan toki järjestää näin tapahtuviksi, mutta tuskin sentään kaikkia.

Kuten sanoin, en ole tehnyt tieteellistä tilastointia, vaan kerännyt kokemuksia.

Aina ei tarvita synkronointia. Päätepysäkeillä on seisonta-aika, silloin riittää, että aikataulu sovitetaan seisonta-aikaan. Synkronoinnille ei ole tarvetta, kun seisonta-aika on pidempi kuin aikataulun noudattamisen tarkkuus. Sen sijaan linjojen risteyksessä synkronointi tarvitaan ja se on.

Laiturin yli tapahtuva vaihto liittyy tietenkin erilliseen vaihtoasemaan tai -pysäkkiin. Laiturin yli tai saman laiturin käyttö peräkkäin on järjestetty aina kuin se on käytännössä mahdollista. Mutta jos linjat risteävät keskenään, niitä ei katutilassa voi asettaa samalle laiturille, vaan on käveltävä poikkeavalle kadulle. Myös vaihto vastakkaiseen suuntaan johtaa tietenkin katutilassa kävelyyn vastakkaisen suunnan laiturille, mutta kävelymatka ei ole kuin muutama metri.

Pari esimerkkiä:

Freiburgissa iltaliikenteessä esikaupunkialueella 4 raitiovaunua kohtasivat yhdellä pysäkillä samaan aikaan ja seisoivat niin, että mistä hyvänsä vaunusta saattoi vaihtaa toiseen. Näin oli siis viivytyksettä mahdollisuus vaihtaa kolmeen suuntaan. Tässä tapauksessa molempiin suuntiin oli pysäkillä 2 vaunua peräkkäin, reitit erkanivat pysäkin molemmin puolin.

Keskustassa Freiburgissa on kohtisuora risteys. Myös siellä vaunut kohtaavat toisensa samaan aikaan, ja vaihto kaikkien suuntien kesken on mahdollinen, mutta on käveltävä kulman taakse risteävän radan pysäkille.

Prahassa on pari metroasemaa, joiden yhteydessä kohtaa useita raitio- ja bussilinjoja. Iltasella ne kaikki sekä metro tulevat samaan aikaan ja odottavat pari minuuttia niin, että vaihto kaikkien kesken on mahdollinen. Metron ja katuliikenteen synkronointi perustuu Helsingin HELMIn tapaiseen laitteeseen, jonka kellonaika on varmasti kaikilla sama. Kuljettajat näkevät myös, milloin mertron portaissa liikkuu matkustajia, joten he voivat varmistua näin synkronoinnista.

Kuinka hyvin tai kaikkiko näin toimivat. Mielestäni hyvin ja laajasti, koska turistillekaan ei ollut ongelma matkustaa ja vaihtaa linjalta toiselle ilman täällä tuttuja tuskastuttavia odotuksia.

Antero

Ville on oikeilla jäljillä.

Kaikissa niissä järjestelmissä, joissa synkronointi on viety pitkälle, aikataulu perustuu joko 7,5 min (Basel), 10 min (Düsseldorf, Köln) tai 15 min tasaiseen vuoroväliin. Linjojen kapasiteetti säädellään vaunukoolla eli suurempi vaunu raskaammin kuormitetuille linjalle.

Perusajatuksena on todennäköisesti juuri se, että tasavuorovälillä saadaan synkronoitua linjat toisiinsa eri solmukohdissa.

Kaikkien linjojen synkronointi ei tietenkään edellytä tasavuoroväliä. Osa-alueita palvelevat bussilinjat voidaan synkronoida niin, että niiden aikataulu yksinkertaisesti alistetaan raidelinjan aikataululle eli bussi odottaa kunnes raitiovaunu, metro tai paikallisjuna on tullut.

On selvää, että vaihtojen synkronointia ei millään voida toteuttaa ilman samaa vuoroväliä kaikilla synkronointiin osallistuvilla linjoilla. Villen esittämä ajatus vaihtopisteiden sijoittamisesta tämän vuorovälin tai sen monikerran etäisyydelle toisistaan tulee kuitenkin hyvin äkkiä mahdottomaksi, jos vaihtopisteitä on kovin monta (ellei sitten vuoroväli ole niin lyhyt, että vaihtojen synkronoinnin hyöty häviää muutenkin suureksi osaksi). Vaihtopisteet määräytyvät väylien sijainnin mukaan ja jos niitä ei ole suunniteltu alunperin vaihtojen synkronointia ajatellen, ajaudutaan helposti tilanteeseen jossa vaihdon synkronoinnin takia matkaa joudutaan hidastamaan suhteessa huomattavasti. Sitten jos vaihtopisteitä on vain yksi (eli keskusta), riittää tasavuoroväli yksistään vaihtojen synkronointiin.

Keksit Ville juuri "pyörän" uudelleen. Se, mitä kuvailit, on Svetisin ja Saksan rautateillä noudatettava tasatahtiaikataulu, joka on siellä juuri siksi, että vaihdot junista toisiin toimivat. Saksassa tämän järjestelyn käyttöönoton mitattiin lisänneen matkustajamääriä merkittävästi, kymmeniä prosentteja, jos oikein muistan.

Täsmälleen sama periaate toimii myös lyhyemmillä etäisyyksillä kuin kaupunkiliikenteessä. Rautateillä perusaikayksikkö on tunti, kaupunkiliikenteessä Mikon mainitsemat 7,5, 10 tai 15 minuuttia.

On selvä, että tällaisen aikataulun suunnittelu on vaativampaa kuin vain laittaa busseja tai vaunuja mahdollisimman tiheään, jotta satunnaiset odotusajat olisivat lyhyitä. Mutta sellainen järjestelmä tulee tavattoman kalliiksi. Siinä on korkat kustannukset ja silti huono palvelutaso eli vähän matkustajia ja tuloja.

Minusta on pöyristyttävää, että kun Helsingissä suunnitellaan joukkoliikennettä vaihtoihin perustuvaksi, sitä ei sitten suunnitella kuitenkaan niin, että ne vaihdot toimivat. Kuten nähdään käytännössä, kaikkialla ei koskaan päästä niin tiheään vuoroväliin, ettei vaihtojen ajoittamiselle ja synkronoinnille olisi tarvetta.

Tasatahtiaikataululle ominaista on, kuten Kuukanko totesi, että siinä ei maksimoida nopeuksia, vaan sovitetaan. Eli joillain väleillä ajetaan hiljempaa kuin olisi mahdollista. Matkustajan kannalta mahdollisimman suuresta nopeudesta ei kuitenkaan ole hyötyä, jos ajetaan vain kiireellä odottamaan jatkoyhteyttä.

Antero

Alunperin kirjoittanut Antero Alku

Freiburgissa iltaliikenteessä esikaupunkialueella 4 raitiovaunua kohtasivat yhdellä pysäkillä samaan aikaan ja seisoivat niin, että mistä hyvänsä vaunusta saattoi vaihtaa toiseen. Näin oli siis viivytyksettä mahdollisuus vaihtaa kolmeen suuntaan. Tässä tapauksessa molempiin suuntiin oli pysäkillä 2 vaunua peräkkäin, reitit erkanivat pysäkin molemmin puolin.

Turussa iltaliikenteessä Kauppatorilla 6 raitiovaunua kohtasivat yhdellä pysäkillä vartin välein samaan aikaan ja seisoivat niin, että mistä hyvänsä vaunusta saattoi vaihtaa toiseen. Tässä tapauksessa molempiin suuntiin oli pysäkillä 3 vaunua peräkkäin. Lisäksi vieressä oli samanaikaisesti 3 TuKL:n bussia. Näin oli siis mahdollisuus kulkea yhdeksään, eli viivytyksettä vaihtaa kahdeksaan suuntaan: Satamaan, Korppolaismäkeen, Rautatieasemalle, Pohjolaan, Nummenmäelle, Itäiselle Pitkäkadulle, Kärsämäkeen, Puutarhakadulle ja Halisiin.

Näin wanhaan hyvään aikaan Turussa! Entäs nyt?

Alunperin kirjoittanut Ville O. Turunen

No onneksi noita solmupisteitä ei tarvita kovin paljon lähekkäin. Jos ajatellaan esimerkiksi Helsinkiä, kantakaupungissa riittää muutama solmu, ja muut solmut, kuten Tapiola tai Itäkeskus ovat sen verran kaukana toisistaan, että hidastamista ei juurikaan tarvita.

Suurikin määrä risteysasemia voidaan hoitaa melkein täydellisesti synkronoiden, mikäli simulointimalliini on uskominen ja miksen uskoisi .

Pääkaupunkiseudun laajasti kattavan raideverkon yksinkertainen mallinnukseni osoitti, että liikennöinnin synkronointi onnistuu 5 minuutin vuorotiheydellä melkein täydellisesti. Mallissa on 24 risteysasemaa, joista 18:ta junat saapuvat joka suunnasta yhtäaikaa asemalle. Viidessä synkronointi on osittainen ja Rautatientorilla ei lainkaan. Tein mallini nähdäkseni toimiiko ideani liikennöinnin osalta edes teoriassa. Aloin pohtia, mikä on joukkoliikenteen suosion esteenä ja tulokseksi sain vaihdot.

Kehitin liikennöintitavan, jossa laiturien kautta tapahtuvia vaihtoja ei tarvitse tehdä lainkaan, silti raideverkon jokainen asema (mallissa 145 asemaa/sesaketta/pysäkkiä ja 218,2 ratakilometriä) on saavutettavissa miltä asemalta tahansa junasta poistumatta, ja viiden minuutin välein. Liikennöintijärjestelmässä on kaksi ominaisuutta, jotka mahdollistavat näin ennenkuulumattoman palvelun:

• junan vaunujen uudelleenjärjestely risteysasemilla
• vaunut ovat helposti läpikuljettavissa

Vaihdottomuus perustuu vaunujen vaihtamiseen junasta toiseen ja matkustajan siirtymiseen vaunusta toiseen junassa sen liikkuessa risteysasemien välillä. Vaunut erotetaan junasta automaattiseti ennen risteysasemalle saapumista ja kytketään lähtevien suuntien juniksi sekunnin tarkkuudella automaation hoitamana.

Kuten aikaisemmin on epäilty, ongelmia tuottavat lähellä toisiaan olevat risteysasemat, jotka kaikki ovat Helsingin niemellä: Tilkka, Pasila, Töölö, Erottaja ja Kauppatori.

Malllin muuttuvia suureita ovat ajonopeus, kiihtyvyys, hidastuvuus ja pysähdysaika asemalla. Näitä muuttamalla (kiihtyvyys ja hidastuvuus tosin vakio 1,5 m/s2) viiden minuutin vuorotiheydellä pääsin aika hyvään synkrooniin, mutta vaununvaihdossa ongelmaksi tuli risteysasemilta lähtevien suuntien määrä, Pasilassa kuusi ja pienemmissä vain kaksi, jolloin junassa täytyy Pasilaan tullessa olla vähintään kuusi vaunua. Tämä voidaan tietysti ratkaista pienentämällä vaunun kokoa, esim. kolmannekseen nykyisestä metrovaunusta, mikä varmaankin parantaisi hiljaisen liikenteen kannattavuutta: muutamaa ihmistä voi kuljettaa pienemmälläkin vaunulla vielä kannattavasti.

Sakari

Alunperin kirjoittanut S.Pulkkinen

Suurikin määrä risteysasemia voidaan hoitaa melkein täydellisesti synkronoiden, mikäli simulointimalliini on uskominen ja miksen uskoisi .

Suunnitelmasi kuulostaa mielenkiintoiselta. Saanen kuitenkin heittää pari kriittistä kommenttia ja kysymystä?

Mitä tapahtuu, jos tiputat kiihtyvyyden välille 0,9-1,2 m/s2? Tämä on alue, joka on hyväksyttävissä seisoville matkustajille. 1,5 on jo liikaa. Systeemisihän edellyttää seisomista tai pikemminkin kävelemistä (joka on vielä vaativampaa) kulkevassa junassa.

Paljonko olet laskenut aikaa vaunujen irrotukselle ja kytkemiselle? Olettanet ilmeisesti, että yhteen kytkettyinäkin vaunut ovat itsenäisiä junaohjauksen kannalta, eli yhteenkytkentä on vain mekaaninen lukitus ja vaunujen välisten kulkuteiden ja ovien vapautus. Teknisten järjestelmien "ylösajo" toiminnan tarkistuksineen (mm. jarrujen koestus) kestänee sen verran kauan, että joka pysäkillä tämä toimenpide hidastaa menoa liiaksi. Huomaa, että vaunujen kytkennän aika ei ole pysäkkiaikaa, eli siirtyminen laiturin ja vaunun välillä ei ole mahdollista, koska ainakin osa vaunuista on liikkeessä.

Miten käytännössä ohjaat ihmiset junan sisällä vaihtamaan oikeaan vaunuun? Sinänsä on hieno idea, että vaihtoaika on samalla eteenpäin pääsyn aikaa, koska silloin vaihtoaika ei pidennä matka-aikaa.

Minkälaisella rataverkolla järjestelmäsi toimii? Arvelen, että periaatteesi johtaa jonkinlaiseen raidetaksimaiseen sovellukseen, joka edellyttää automaattisesti ohjattua täysin suljettua rataverkkoa, jonka on myös oltava 100 % eri tasossa kävelyn ja katuliikenteen kanssa. Oletko arvioinut tällaisen rataverkoston kustannuksia?

Oletko tutkinut sitä mahdollisuutta, että nyt saman junan eri reittejä kulkevat yksittäiset vaunut olisivatkin kokonaisia junia? Eli vaunujen irroituksia ja kytkemisiä ei tehtäisikään. Mikä osa matkoista muuttuisi silloin laiturin kautta vaihdollisiksi? Ja mikä olisi vaikutus matka-aikaan? Vaihto laiturin kautta olisi lisäaika, mutta asemilla tapahtuvat irroitus- ja kytkentäajat säästettäisiin.

Mikä on järjestelmässäsi yhden vaunun kapasiteetti? Eli oletko pohtinut taloutta? Yhden vaunun hintahan ei ole pelkästään "metri- tai kilohinta", vaan jokaista vaunua kohden on lähes kiinteä minimiakselimäärästä ja vaunukohtaisista teknisistä laitteista aiheutuva hinta. Matkustajapaikkaa kohden tämä hinta saavuttaa miniminsä kun koon kasvaessa saavutetaan maksimi akselikuorma tai maksimi jäykkä pituus. Eli kolmanneksen nykyistä metrovaunua pienempi vaunu ei maksa kolmasosaa metrovaunun hinnasta, vaan mahdollisesti jopa 2/3 kolme kertaa suuremman vaunun hinnan.

Alunperin kirjoittanut S.Pulkkinen

Tein mallini nähdäkseni toimiiko ideani liikennöinnin osalta edes teoriassa. Aloin pohtia, mikä on joukkoliikenteen suosion esteenä ja tulokseksi sain vaihdot.

Tämä on oikea päätelmä. Näin on huomattu pitkin Eurooppaa, ja siksi joukkoliikennettä kehitetään vaihdottomaan suuntaan, ja välttämättömät vaihdot järjestetään mahdollisimman vaivattomiksi ja nopeiksi. Valitettavasti meillä kehitys näyttää kulkevan edelleen täysin päinvastaiseen suuntaan, eli vaihdottomia yhteyksiä halutaan muuttaa vaihdollisiksi niin paikallis- kuin kaukoliikenteessäkin.

Antero

Kiitos kritiikistä ja kommenteista, tässä (myöhäiset) vastaukseni:

Alunperin kirjoittanut Antero Alku

Mitä tapahtuu, jos tiputat kiihtyvyyden välille 0,9-1,2 m/s2? Tämä on alue, joka on hyväksyttävissä seisoville matkustajille. 1,5 on jo liikaa.

Käytin kiihtyvyys/hidastuvuusarvoa 1,0 m/s2 ja mallini 'poksahti'. Tämä oli tietysti odotettavisakin, sillä 'tiukoilla' osuuksilla, missä asemien välit ovat lyhyet ja ennestään pienet marginaalit, synkronointi menetetään. Näillä osuuksilla huippunopeuden lisäämisestä ei ole apua, koska koko matka asemalta toiselle menee kiihdyttämiseen ja jarruttamiseen. Ongelmaksi muodostui väli Kera-Kuitinmäki, missä lisäaikaa tuli yksi minuutti ja aiemminkin pysähdysajat olivat vain 18 sekuntia, joten kuuden väliaseman osuudella ei paljon ole tehtävissä. Ehkä hidastuvuus voi olla suurempi kuin 1,0 m/s2, koska siirtymiset vaunusta toiseen eivät ole enää mahdollista, kun vaunujen väliset ovet ovat jo kiinni.

Alunperin kirjoittanut Antero Alku

Paljonko olet laskenut aikaa vaunujen irrotukselle ja kytkemiselle?

Yksi sekunti! Vaunut ovat itsenäisiä 'junia', eli ne ovat täysin toimintakuntoisia eikä mitään "ylösajoa" tarvita. Itse asiassa vaunut erotetaan toisistaan junan liikkuessa ennen risteysasemalle tuloa, koska saman junan vaunut, vaikka menevätkin samaan lähtösuuntaan, voivat saada väliinsä muista suunnista tulleita vaunuja. Näin voidaan minimoida matkustajien siirtymistarpeet vaunusta toiseen.

Eli, vaunujen irrottaminen tapahtuu junan liikkuessa ja yhdistäminen seisovan junan perään täysin automaattisesti ilman pysähtymisiä tai järjestelmien alustamisia/testaamisia.

Alunperin kirjoittanut Antero Alku

Miten käytännössä ohjaat ihmiset junan sisällä vaihtamaan oikeaan vaunuun?

Päämääränä on, että siirtymisiä tarvitaan vain seuraavaan tai edelliseen vaunuun risteysasemien välillä. Tätä en ole pystynyt mallissani näyttämään toteen, mutta uskomus on suuri.

Jo lähtöasemalla, kunkin vaunun ulko-oven yläpuolella on näyttötaulu, jossa kerrotaan, mihin tästä ovesta nousevat helpoiten pääsevät. Vaunun sisällä päädyissä on opastetaulut, jotka kertovat, mihin vaunut siinä junan puoliskossa menevät.

Tämä likennöintimallihan mahdollistaa yhden vaunuoven levyisen laituripituuden, koska laiturin pituus ei riipu junan pituudesta, vaan aseman vilkkaudesta (suunnaton säästömahdollisuus).

Kun tämä järjestelmä on käytössä, niin tietotekniikka on jo niin pitkällä, että henkilökohtainen 'luotettu laite' (=kännykkä) on jokaisella ja jolla epävarmat matkustajat voivat pyytää henkilökohtaista opastusta matkan suorittamisessa.

Alunperin kirjoittanut Antero Alku

Minkälaisella rataverkolla järjestelmäsi toimii?

Risteysasemien väliset rataosuudet hoidetaan automaattisesti muusta liikenteestä erillään, mutta nykyisen liityntäliikenteen korvaavat osuudet voidaan hoitaa 'semiautomaattisesti', eli kuljettaja on varmuudeksi mukana osallistumatta kuitenkaan vaunun ohjaamiseen kuin pakottavissa tilanteissa. Ellei automaatio ole kehittynyt niin pitkälle, että 'keinonäkö' hoitaa saman asian.

Alunperin kirjoittanut Antero Alku

Oletko tutkinut sitä mahdollisuutta, että nyt saman junan eri reittejä kulkevat yksittäiset vaunut olisivatkin kokonaisia junia? Eli vaunujen irroituksia ja kytkemisiä ei tehtäisikään. Mikä osa matkoista muuttuisi silloin laiturin kautta vaihdollisiksi? Ja mikä olisi vaikutus matka-aikaan? Vaihto laiturin kautta olisi lisäaika, mutta asemilla tapahtuvat irroitus- ja kytkentäajat säästettäisiin.

Itse asiassa 'juna' käsite saa aivan uuden merkityksen tässä järjestelmässä: se on yksittäisten vaunujen yhteenliittymä risteysasemien välillä. Risteysaseman jälkeen juna on aivan toinen, kuin ennen sitä.

Vain vaunuilla on reitti, jota ne kulkevat. Reitti voi aivan hyvin 'sahata' kahden risteysaseman väliä tai oikeastaan yhden risteysaseman ympärillä kahden aseman välillä.

Vaihto laiturin kautta ei ole poissuljettu lainkaan, mutta todennäköisesti lähtevien junien laiturit ovat niin kaukana toisistaan, että vaihtoon kuluu niin kauan aikaa, että ehtii vasta seuraavaan vuoroon.

Alunperin kirjoittanut Antero Alku

Mikä on järjestelmässäsi yhden vaunun kapasiteetti?

Taloutta olen pohtinut, mutta varsinaista tietoa minulla ei ole. Pohdinnan tuloksena on mahdollisimman kevyt kaksiakselinen (ja -moottorinen), kaksin ovin varustettu 100-150 ruuhkamatkustajaa vetävä vaunu. Mutta vaunukoko on oma optimoinnin lajinsa, johon minulla ei ole työkaluja.

Sakari

PS: Lähetin mallini TramWestin palautepostiin, jos sinulla on pääsy sinne, niin voit leikkiä mallilla, mutta huomaa, että käytin amerikalaiselta nettisivulta löytämääni 'Group Transit - Average Speed Calculator' -sivua pohjana, joten tekijänoikeudet ehkä estävät yleisen jakelun. Itse laskentakaavathan ovat tuttua fysiikkaa.