Pyöräväylien kunnon tutkiminen sensoriteknologian keinoin

Pyöräilyinfran kehittämisen tueksi ilmaantuu teknologian ja digitaalisuuden kehittyessä jatkuvasti uusia mahdollisuuksia. Yhden ratkaisun pyöräteiden kunnon tutkimiseen tarjoaa myös sensoriteknologia, joka mahdollistaa tarkan datan saamisen pyöräliikenteen kehittämiseen tähtäävien suunnitelmien ja päätösten tueksi. Liikenne 4.0 -hankkeen pyöräilyreittien kunnon kartoitus -pilotoinnissa tutkittiin Hämeenlinnan ja sen lähialueiden pyöräteiden kuntoa sensoriteknologian avulla.

Tietoon perustuvien ratkaisujen lähtökohtana on luotettava objektiivinen data, joka hyödyttää suunnittelua ja kehitystoimenpiteitä. Luotettava data on tärkeää myös pyöräinfran ja -liikenteen kehittämisessä, jonka yksi olennainen osa on teiden laadun ja kunnon takaaminen. Laatuun vaikuttavat muun muassa teiden pinnan tasaisuus, mukulakiveys ja erilaiset reunakiveykset ja rotvallit. Tietoperustan ylläpitäminen teiden laadusta ja niiden kunnosta kuuluu perusprioriteetteihin pyöräilyn ja sen kehittämisen saralla, jotta toteutettavat toimenpiteet palvelevat optimoidusti kohdettaan.

Hämeenlinnan kaupungin pyöräilyinfra on tulosta vuosien vaiheittaisesta suunnittelusta ja rakentamisesta. Pitkä aikajänne näkyy joissakin tapauksissa epäkäytännöllisyytenä pyöräilijän kannalta, esimerkiksi mukulakiveyksen, pyöräilylle tarkoitettujen väylien puuttumisen ja pyöräilijöille haastavien risteysalueiden vuoksi. Pyöräilyn huomioiva tiestön kuntokartoitus oli näin ollen Hämeenlinnassa tarpeen, sillä monin paikoin pyöräilyinfra keskustassa ei ole miellyttävää eikä rohkaise pyöräilyyn. Pilotointi suoritettiin kesäolosuhteissa heinä-lokakuun välisenä aikana vuonna 2020.

Sensorit mittaavat akselin kiihtyvyyttä

Teiden kuntokartoitus suoritettiin reittien mittaukseen ja analysointiin erikoistuneen TerrainSensen kehittämällä ratkaisulla, joka mittaa tärinädatan avulla teiden pinnan ominaisuuksia. Mittaamiseen käytetty laitteisto koostui sensorista, älypuhelimesta sekä älypuhelimeen ladattavasta maksuttomasta TerrainSense-sovelluksesta. Mittaussensorina toimi Suunto Oy:n kehittämä MoveSense-sensori kiinnitettynä polkupyörän taka-akseliin.

Taka-akselin vertikaalisen liikkeen kiihtyvyyden avulla se mittasi tärinää ja antoi dataa tien kunnosta. Sensorin keräämä data siirtyi Bluetooth-yhteyden avulla älypuhelimeen TerrainSensen tuottamaan sovellukseen, joka lähetti kerätyn datan TerrainSensen palvelimelle. Lopputuloksena data oli nähtävissä selaimessa yrityksen omilla web-sivuilla Hämeen pilotille luodulla välilehdellä.

Mittaukset aloitettiin kiinnittämällä sensori polkupyörään tähän tarkoitettuun telineeseen mahdollisimman lähelle taka-akselia. Älypuhelimeen ladattu TerrainSense-sovellus tunnisti lähellä olevan sensorin Bluetooth-yhteyden avulla, minkä jälkeen laitteet voitiin yhdistää. Älypuhelimen optimaalinen sijainti mittauksen aikana oli polkupyörän ohjaustangossa, jossa sen GPS-signaali oli paras mahdollinen. Mittaaja pystyi samalla seuraamaan mittausprosessia puhelimen näytöstä sekä reagoimaan mahdollisiin poikkeaviin tilanteisiin, kuten akun loppumiseen puhelimesta tai sensorista.

Mittauksen aikana sovellus näytti kartan, johon sensorin liikkeet piirtyivät reaaliaikaisesti. Mittauksen aikana reitit tuli polkea noin 10–15 km/h vauhdilla, jolloin sensori tunnisti mahdollisimman tarkasti pinnan muutokset ja täten myös mittaustulokset olivat vertailukelpoisia toisiinsa nähden. Tavoitteena reittejä mitattaessa oli kerätä mahdollisimman laadukasta dataa reitin kunnosta. Tämä edellytti pyöräilijältä ajamista kuoppien sekä töyssyjen ylitse.

Mittaamisen helppous tukemaan tekemistä

Sensorin tuottama data sekä puhelimen GPS-paikantimen tuottama paikkatieto yhdistyivät automaattisesti yrityksen kehittämässä sovelluksessa. Mittaustulokset lähetettiin TerrainSense-palvelimelle, ja palvelin puolestaan mallinsi saatua reittidataa interaktiiviselle karttapohjalle analysointia varten. Samalla palvelin myös lisäsi Maanmittauslaitoksen tarjoaman korkeuserodatan jokaiselle mitatulle pisteelle. Näin mitatun reitin korkeusarvot saatiin tarkennettua.

Yrityksen luoman prosessin tavoitteena oli helppokäyttöisyys. Idea oli, että kuka vain pystyisi lyhyen perehdytyksen jälkeen suorittamaan mittauksia omatoimisesti. Tällä pyrittiin takaamaan mittaustoiminnan jatkuvuus ja infran mittaamisen tehokkuus. Mittausdatan siirryttyä palvelimelle reittejä oli mahdollista tarkastella selaimessa, joka osoitti värikoodein mitatun reitin vaikeuden: punainen väri merkitsi vaikeaa reittiä, keltainen keskivaikeaa ja vihreä helppoa. Violetit pisteet kertoivat mittausnopeuden olleen liian alhainen, jolloin kyseessä saattoi olla esimerkiksi risteysalue, jossa liikkujan on pitänyt pysähtyä liikennevalojen vaihtumisen ajaksi.

Reittien vaikeus määräytyi oletuksena säädettyjen parametrien mukaisesti. TerrainSensen kehittäjät olivat testiensä perusteella säätäneet valmiiksi kunkin vaikeusasteen ‒ vaikea, keskivaikea ja helppo ‒ tunnuspiirteitä tarkastelemalla. Parametrit sisältävät vaikeustasoarvot sekä korkeusraja-arvot. Jälkimmäiset saatiin hyödyntämällä korkeuskäyriä reitin vaikeustason määrittelyssä. Pilotin kohteena toimivat Hämeenlinnan keskustassa sekä sen lähialueilla sijaitsevat reitit. Tutkittavia reittejä poljettiin pilotin aikana yhteensä 194,4 kilometriä, ja erillisiä mittauskertoja kertyi pilotin aikana 26 kappaletta. Suurin osa mitatuista reiteistä oli tulkittavissa pyöräilyn kannalta kunnoltaan hyviksi. Negatiivisia mittaustuloksia kerryttivät muun muassa mukulakiveys sekä haastavat risteysalueet.

Reittien visuaalisuus

Kerätyn datan perusteella oli helppo paikantaa pyöräilykaistojen kohdat, jotka vaativat parannuksia. Kartalla reitit näkyvät eri värisinä sen mukaan, mikä on niiden kunto. Keltainen ja punainen väri viestivät heikkoa kuntoa ja vihreä puolestaan hyväkuntoista reittiä. Kun karttaan yhdistettiin Heatmap-taso osoittamaan pyöräilijöiden eniten käyttämiä reittejä, saatiin luotua erittäin tehokas työkalu pyöräilyreittien kunnon parannuksien priorisointiin. Mittaustuloksista voitiin tarkastella myös risteysten kuntoa pyöräilijän silmiin.  Vaikka pyöräilykaista olisi hyvin ylläpidetty, autotien ylittäminen kuitenkin aiheuttaa usein haasteita pyöräilijälle. Epätasaisuudet risteysalueilla voivat johtaa jopa onnettomuuksiin.

Pilottiin osallistuneilta kerätyssä palautteessa TerrainSense-ratkaisu nähtiin hyödyllisenä työkaluna kaupunkiviranomaisille pyöräilyreittien suunnitteluun ja kunnon parannukseen. Palautteen mukaan ratkaisu oli helppokäyttöinen, ja sen antamat mittaustulokset vastasivat pyöräteiden todellista kuntoa erittäin hyvin. Objektiivisen datan keruu ja analysointi oli helppoa ja kustannustehokasta.

Pilotoinnin aikana kerättyihin mittaustuloksiin perustuen suurin osa Hämeenlinnan pyöräilyreiteistä on hyvässä kunnossa. Erityisesti keskustan alueella on kuitenkin paljon haastavia kohtia, jotka vaikuttavat pyöräilyn miellyttävyyteen ja turvallisuuteen. Näitä ovat esimerkiksi mukulakiveys, haastavat risteysalueet, kuopat ja epätasaisuudet pyöräilykaistoilla.

Tämä artikkeli ja julkaisusarja, johon se kuuluu, on tuotettu Liikenne 4.0 -hankkeessa, jonka rahoittajana toimivat Hämeen liitto ja Uudenmaan liitto (EAKR). Lisäksi hankkeen kuntarahoittajana toimi Hämeenlinnan kaupunki.