Onninen-lehti 2-2019   –  Case

 

Tutka pitää robottiauton tiellä

Muonion Aurora-älytiellä testataan, kuinka älyauto pärjää ilman kuskia pohjoisen tuiskuissa ja pakkasessa. Automaattiajamista helpottavat tutkapaikannus ja tienvarren heijastepylväät. 
Muoniosta Kilpisjärvelle kulkevalla valtatie 21:llä autoilijaa kohtaa yllättävä näky. ”Robottiautoja 10 km!” varoittaa valotaulu tienvarressa.
 
Pian aukeaa pitkä suora, jota reunustavat jämäköiden muovipylväiden jonot molemmin puolin. Mistä oikein on kysymys, eikö robottiautoja ja älyliikennettä testata lähinnä Kalifornian lämpimissä olosuhteissa?
 
– Kyse on älyliikenteen Arctic Challenge -tutkimushankkeesta, jossa on mukana useita yrityksiä. Tarkoituksena on parantaa robottiautojen toimivuutta täällä pohjoisissa olosuhteissa, sanoo testiautoa älytiellä ajava Lapin Ammattikorkeakoulun (AMK) projekti-insinööri Matti Autioniemi.
 
– Meillä on täällä haastavat olosuhteet. Tiestä ei talvella aina näy oikeastaan mitään, reunaviivat ovat lumen ja jään peitossa. Näiden tien varteen asentamiemme kiinteiden pylväiden sisällä on heijasteet, jotka robottiauton tutka havaitsee. Kun jokaisella pylväällä on oma koordinaattipiste, pystytään auton paikka määrittelemään lumessa ja tuiskussakin.
 
Älyliikennetutkimuksessa hyödynnetään pohjoisen haastavia olosuhteita
 
Lapin AMK:n yhteistyökumppani hankkeessa on Roadscanners Oy, jonka varustelemalla monitorointiautolla ollaan liikkeellä. Yhtiön kehitysjohtaja Pekka Maijala luettelee lisää perusteita, miksi juuri Lapin olosuhteet ovat ainutlaatuiset tutkimuksen tekemiseen.
 
– Täällä pohjoisessa gps-paikannus ei aina pelaa. On magneettisia häiriöitä, ja revontuliaikana gps voi heittää kymmeniä metrejä. Kaikissa autoissa tulee joka tapauksessa pian olemaan tutka, jota voi projektimme paikannusmenetelmällä hyödyntää paikannuksessa, olipa kyse sitten robottiautosta tai kuljettajan ajamasta ajoneuvosta.
 
Maijala näkee hyötyjä myös tienpidossa. Kun Lapissa keväällä estetään lumen sulamista tielle kaatamalla lumipalteita, joutuu aura-auto väistelemään aurauskeppejä.
 
Jos helposti katoavien aurauskeppien tilalle asennetaan kauempana tien reunasta olevat pysyvät paikannustolpat, paranevat tienpidon tarkkuus sekä turvallisuus. Lisäksi luontoon jäisi vähemmän muoviroskaa.
 
Kulmaheijastepylväitä hyödyntämällä myös tulevaisuuden robottirekat olisi mahdollista ohjata kulkemaan hiukan eri ajouria toisiinsa nähden. Näin vähennettäisiin tierakenteen väsymistä ja urien muodostumista. Se taas säästäisi merkittäviä summia tiestön kunnossapidossa.
 
Heijastinpylväiden prototyypit Onniselta
 
Tutkimushankkeen käynnistysvaiheessa esiin nousi kysymys heijastinpylväiden rakenteesta. Pylväiden tuli olla edullisia mutta tukevia. Pinnan piti olla sellainen, että lunta ja jäätä ei kerry.
 
Lisäksi pylvään sisään piti voida kiinnittää eri materiaaleista valmistettuja heijastepintoja. Tarvittavat pylväsjalustat oli jo älytien rakennusvaiheessa asennettu tien varteen paikoilleen.
 
Pylväiden prototyypistä pyydettiin ehdotusta Onniselta. Syntyi idea heijastepylväiden prototyypin valmistamisesta kätevästi ja kustannustehokkaasti muovisista 110 millimetrin halkaisijan LVI-
putkista.
 
– Innostuimme projektista valtavasti. Meillä on teknistä osaamista ja hankintaosaamista, joiden avulla pystyimme olemaan avuksi ainutlaatuisessa tutkimushankkeessa. Projektiin liittyi esikokoonpanoa. Vastaavanlaista teemme paljon teollisuusasiakkaillemme Hyvinkään jakelukeskuksessamme, sanoo Onnisen Teollisuus-yksikön Pohjois-Suomen aluemyyntijohtaja Erpo Ervasti
 
AMK:n Autioniemi kertoo pylväiden valmistuksen sujuneen saumattomasti.
 
– Laadimme Onnisen kanssa kokoonpano-ohjeen. Ensin meille toimitettiin kymmenen kappaleen koe-erä. Kun se todettiin toimivaksi, tilasimme loput yhdeksänkymmentä kappaletta. Itsellemme jäi oikeastaan vain heijasteiden kokoonpano ja niiden asentaminen muoviputkien sisään. Se vähensi työkuormaamme huomattavasti. Pystyimme keskittymään työssämme olennaiseen.
 
Muonion Aurora-älytiellä useita automaattiajoneuvoja
 
Arctic Challenge -tutkimushankkeen viimeiset testiviikot ajettiin maalis-huhtikuussa 2019. Tienvarsiheijastetutkimuksen lisäksi älytiellä viimeisteltiin tutkimuksia muun muassa ajoneuvon etäohjauksesta matkaviestinverkolla.
 
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:n johtama työyhteenliittymä on tutkinut lyhyen kantaman verkon ja matkaviestinverkon tiedonsiirtoa tieliikenteen olosuhdetiedon välittämiseen. Tutkimuksessa esimerkiksi varoitetaan ajoneuvoa ennakkoon edessä olevasta pysähtyneestä ajoneuvosta.
 
Tiellä liikkuvia matkailijoita vastaan on saattanut myös tulla VTT:n automaattiajoneuvo Martti, joka liikkuu lumisella älytiellä jopa 40 kilometrin nopeudella.
 
Sensible4:n johtama kahdeksan yrityksen ryhmittymä taas on tutkinut ajoneuvon paikannusta ajamalla testiajoja automaattiauto Junolla.
 
Tienvarsiheijasteet toimivat hyvin
 
Lapin AMK:n Autioniemi ja Roadscannersin Maijala ovat tyytyväisiä yhteisen hankkeensa etenemiseen.
 
– Tienvarsiheijasteet näyttävät toimivan hyvin. Ne näkyvät hienosti tutkakuvassa, summaa Autioniemi.
 
Hankkeen lopputulokset julkaistaan vielä vuoden 2019 aikana.
 
***
Arctic Challengen tutkimuskohteena tieliikenteen automaatio talviolosuhteissa
 
Arctic Challenge -tutkimushanke käynnistyi vuonna 2017 Väyläviraston ja Liikenne- ja viestintävirasto Traficomin toimesta. Karsinnan jälkeen hankkeeseen valikoituneet 15 yritystä etsivät ratkaisuja pohjoisten olosuhteiden tuomiin haasteisiin tieliikenteen automaatiolle.
 
Muonion Aurora-älytie on kymmenen kilometrin mittainen osuus valtatie 21:llä. Alue on varusteltu liikenteen automaatiota ja automaattiajamista helpottavalla tekniikalla.
 
Aurora-älytieosuudella Lapin AMK:n ja Roadscanners Oy:n työyhteenliittymä tutkii tienvarsireunapaaluihin kiinnitettävien eri materiaaleista muotoiltujen heijastepintojen vaikutuksia auton tutkasensoreiden kykyyn havaita reunapaaluja.
 
Muiden hankkeeseen osallistuvien yritysten tutkimuskohteita ovat muun muassa tieliikenteen olosuhdetiedon ennakoivat viestit, etäohjaus ja langaton tiedonsiirto sekä paikkatieto ja paikantaminen.
 
***
Road Doctor Survey Van RDSV
 
Mittausauton keulalle on asennettu älytien heijastepylväiden havainnointia varten neliön muotoinen, Continentalin valmistama ajoneuvotutka.
 
Auton varustukseen kuuluvista kahdesta tietokoneesta toinen ohjaa maatutkia. Kahden gigahertsin antennilla päästään tutkalla noin metrin syvyyteen saakka, 400 megahertsin antennilla noin neljään metriin.
 
Ohjaamossa sijaitseva tietokone liittyy katolla olevaan camlink-kameravarustukseen. Toinen kattovideokamera on suunnattu tielle, toinen ojaa kohti. Kuvaa saadaan samaan näkymään GPS-datan kanssa.
 
Volkswagenin takapäässä katolla on vakiovarustukseen kuuluvan suurikokoisen camlink-paketin mobiililaserkeilain, jolla saadaan todennettua tien pinnan muoto, ojanpohjat ja muu tiegeometria. Laserkeilaimeen on yhdistetty satelliittipaikannuksen ja inertiaalimittauksen yhdistävät GPS- ja IMU-yksiköt.
 
Lisäksi auton vasemman takapyörän napaan on sijoitettu kuljetun etäisyyden pulssianturi, joka mittaa renkaan pyörähdyksiä.
 
Auton taka-akselin yhteyteen asennettu kiihtyvyysanturi kertoo tietoa esimerkiksi pituussuuntaisista tien epätasaisuuksista ja sivu­kaltevuuksista.
 
Mittausauton varustekokonaisuudella voidaan kerätä tietoa sekä tien päältä että tien maanalaisesta rakenteesta.
 
 
Teksti: Timo Toiviainen
Kuva: Roope Permanto