Liikennetelematiikka

Liikennetelematiikka (ITS, "Intelligent Transportation System" tai "Intelligent Transportation Systems and Services") tarkoittaa tieto- ja viestintätekniikan, erityisesti tietoliikenne- ja paikkatietotekniikan yhdistelmien soveltamista henkilö- ja tavaraliikenteessä maalla, merellä ja ilmassa. Liikennetelematiikkajärjestelmien toimintoina on tiedon keruu, käsittely ja välittäminen sekä tietopalvelujen tarjoaminen liikenteen ja kuljetusten avuksi. Järjestelmiltä edellytetään yleensä ajantasaisuutta, luotettavuutta ja helppokäyttöisyyttä. Varsinaisella telematiikalla on myös muita käyttökohteita kuin liikenne. 
Yleistä.
Liikennetelematiikan avulla yritetään parantaa liikenneturvallisuutta ja teiden käyttöä tehostavaa liikenteenhallintaa sekä ohjata liikennettä. Tavoitteena voi olla myös ympäristöystävällisyys. Joukkoliikennettä tehostavat informaatio-, kuljetusten hallinta- ja maksujärjestelmät, tavarankuljetuksia erilaiset logistiikan telematiikkajärjestelmät. Liikenneonnettomuuksien syynä ovat usein havainto- ja huomiovirheet, mutta juuri liikennetelematiikan avulla voidaan parantaa riskitekijöiden havaittavuutta. Liikenteen sujuvuudesta ja onnettomuuksista halutaan yleensä tietoa, koska sujuvuuteen tulee häiriöitä onnettomuuksien yhteydessä.
Suomessa Liikenne- ja viestintäministeriön tavoitteena on saada vuoteen 2010 mennessä sekä kansalaisille että elinkeinoelämälle käyttöön sähköisessä muodossa tietoa, joka auttaa kiertämään ruuhkat, nopeuttamaan tavarankuljetusta ja löytämään sopivimmat joukkoliikenneyhteydet. Suomessa on ollut myös useita muita liikennetelematiikkaan liittyviä hankkeita. Liikennetelematiikan avulla voidaan siirtää tai korvata muunlaisia rahaa vaativia parannuksia, varsinkin kun telematiikka-hankkeisiin voi osallistua pienemmälläkin budjetilla: se on halvempaa kuin esimerkiksi uusien teiden rakentaminen. Valtio tai kunta hoitaa yleensä tielle hankittavat liikennetelematiikkajärjestelmät, autoihin hankittavat järjestelmät autoilijat hoitavat itse yleensä vapaaehtoisesti. Palveluista osa on käyttäjille ilmaisia (esimerkiksi keli- ja liikennetiedotteet), osa taas maksullisia (esimerkiksi jotkut reittipalvelut).
Historiaa.
Liikennetelematiikkaan liittyvä tutkimus aloitettiin 1960- ja 1970-luvulla ainakin Japanissa, Yhdysvalloissa ja Saksassa. Aihepiirinä oli erityisesti reittiopastus ja käytössä olivat suuret keskustietokoneet, mutta erilaisten rajoitusten vuoksi mikään järjestelmistä ei kuitenkaan päätynyt käytännön toteutukseen. 1980-luvulla olivat liikennetelematiikan mahdollisuudet parantuneet tekniikan kehittymisen vuoksi, joten eri puolilla maailmaa saatiin kehitettyä uusia järjestelmiä.
Tietopalveluja.
Tiedotukset säästä ja liikenteestä.
Liikennetiedotuspalveluja tarjotaan sekä radiossa että internetissä. Kelikameroiden näyttämää kuvaa voi katsella internetistä. Radiossa voidaan kertoa liikennemäärästä ja säästä sekä poikkeustilanteista, kuten ruuhkista ja erikoiskuljetuksista. Suomessa liikennetietopalveluita tuottaa lähinnä Tiehallinnon liikennekeskus, joka myös suorittaa liikenteen seurantaa. Seurantajärjestelmän hyödyt tulevat parhaiten esille ruuhka- ja muissa häiriötilanteissa: kun matka-aikoja on seurattu, siitä voidaan myös tiedottaa ja tarvittaessa neuvoa vaihtamaan kiertotielle. Suomessa kyseinen järjestelmä on käytössä esimerkiksi valtatie 4:llä, Lahden ja Heinolan välillä. Ennustamalla lähituntien tilannetta pääteillä ja kertomalla senhetkisestä tilanteesta, voivat autoilijat tarvittaessa valita toisen reitin. Sää- ja kelitiedotuksissa apuna ovat tiesääasemien keräämät tiedot, kelikamerakuvat sekä satelliitti- ja tutkakuvat, joiden perusteella voidaan tehdä ennusteita ja tiedotuksia.
Tiesääasemat.
Tiesääasemien verkon pohja rakennettiin Suomeen 80- ja 90-luvun vaihteessa, jolloin järjestelmään kuului noin 100-150 asemaa. Sen jälkeen verkon reikiä on täydennetty, ja nykyisin tiesääasemia on Suomessa yli 400. Useimmat nykyiset tiesääasemat on päivitetty optisilla kitka-antureilla, jotka mittaavat tienpinnan kitkaa, ja kyseiset anturit lisätään automaattisesti melkein kaikkiin uusiin tiesääasemiin. Lisäksi on kehitelty tiesääaseman kevyempi ja halvempi versio, joka mittaa vain tarvittavat perustiedot. Kyseistä versiota tiesääasemasta käytetään vain vähäliikenteisellä tieverkolla ja seutu- sekä yhdystieverkolla erityisesti itärajan tuntumassa.
Kelikamerat.
Suomen ensimmäinen kelikamera asennettiin Kuuselaan vuonna 1992. Kelikamerat alkoivat yleistyä Suomen teillä vasta vuoden 1995 jälkeen, suuremmissa määrin vasta 2000 jälkeen. Vielä 2000-luvun alkupuoliskolla kameraverkossa oli hyvinkin isoja reikiä. Nykyisin kameraverkko on melko tiivis ja siihen kuuluu reilut 500 kelikameraa. Uusia kameroita asennetaan vuosittain noin 20–50 kappaletta.
Reitinhakupalvelut ja navigointi.
Liikennetelematiikan eräänlaisia sovelluksia ovat erilaiset internetistä löytyvät reitinhakupalvelut, reittioppaat, joista voi hakea reittivaihtoehtoja liikkuipa sitten julkisella liikenteellä tai omalla autolla. Liikennetelematiikka ja navigointi puolestaan yhdistyvät esimerkiksi autoihin kiinnitettävissä näyttötauluissa, joiden avulla voidaan hakea matkareitti ja kone neuvoo sen. Navigointi perustuu paikkatietokantoihin ja paikannukseen. Laitteet voivat kertoa karttojen pohjalta lyhyimmän reitin tai liikenteen sujuvuuden mukaan nopeimman. Navigointiin liittyy informaatio esimerkiksi seuraavista asioista: kulkureitti, reitin valinnan opastus, matka-aika, sää- ja kelitiedot, joukkoliikenteen aikataulut ja liikennehäiriöt. Nykyään joitakin tietoja voidaan välittää myös matkapuhelimeen.
Tietokannat.
Tieverkosta voidaan tehdä erilaisia tietokantoja. Suomessa tärkeimpiä on Tiehallinnon Digiroad-paikkatietojärjestelmä, joka sisältää koko Suomesta teiden ja katujen tietoja, niiden sijainnin ja erilaisia ominaisuuksia. Logistiikka ja joukkoliikenne ovat mahdollisia tietokantojen käyttäjiä kuljetusten suunnitteluun, pelastustoimi voi yhdistää paikannuksen ja reittimahdollisuudet vaikka rakennuksista kertoviin paikkatietojärjestelmiin. Tietokanta-aineistoa voidaan käyttää myös esimerkiksi liikenteen seuranta- ja hallintajärjestelmiin tai teiden ja katujen kunnossapidon kehittämiseen.
Ajantasainen pysäköintiopastus.
Järjestelmä kertoo autoilijoille, missä pysäköintilaitoksessa on vielä tilaa ja siten säästää autoilijaa turhalta etsimiseltä, kyseistä aluetta turhalta paikanhakuliikenteeltä ja saa pysäköintilaitokset täyttymään järjestelmällisemmin. Saksassa on tutkittu, että opastus vähentää pysäköintiä etsivien liikennettä 10–20 %. Useimmiten pysäköintilaitoksiin opastavissa viitoissa merkintä kertoo onko paikka auki tai siellä tilaa, vaihtoehtoisesti opasteissa voi olla erikseen lähes ajantasaisesti päivittyvä vapaiden pysäköintipaikkojen määrä. Myös pysäköintilaitoksen oven vieressä voi olla taulu, jossa on esimerkiksi tekstiä (monissa maissa merkitykseltään yleensä "tilaa" ja "täynnä") tai vapaiden pysäköintipaikkojen määrä numeroina. Helsingissä ollaan merkiksi valittu P-kirjain, jonka yli on vedetty punainen viiva, jos tilaa ei ole. 
Järjestelmä toimii siten, että se laskee paikan sisään- ja ulosajokohtien liikenteen. Jos käytössä on rahastusjärjestelmä, niin siihen liittyvän puomin avulla voidaan laskea sekä sisään että ulos ajavat autot, jonka perusteella voidaan sitten laskea vapaiden paikkojen määrä. Kun autojen määrä alkaa lähestyä suurinta mahdollista määrää, opastetauluihin vaihdetaan merkintä "täynnä" ja se vaihtuu ensin kauempana oleviin opasteisiin. Tosin Suomessa on usein ongelmana se, että vaikka paikan ilmoitetaan olevan täynnä, autoilijat jäävät silti odottamaan ja etsimään paikkaa – aiheuttaen siinä samalla suuria pakokaasuhaittoja.
Joukkoliikenteen informaatiojärjestelmät Suomessa.
Monissa suuremmissa kaupungeissa on käytössä erilaisia joukkoliikenteen informaatiojärjestelmiä. Suomessa esimerkiksi Helsingissä järjestelmän nimi on HELMI ja siinä ovat vuonna 2012 mukana kaikki raitiovaunulinjat ja 37 pääkaupunkiseudun bussilinjalla. 
Helsingin HELMI perustuu radioviestintään: keskuslaitteiden välillä on kaapeliverkko, mutta liikennevälineiden ja aikataulunäyttöjen väliset tiedot kulkevat tukiasemien kautta. Bussin tai raitiovaunun sijainti pysäkin tarkkuudella määritellään satelliittipaikannuksen ja matkamittauksen avulla. Aikatauluseurannassa vertaillaan todellista sijaintia ja pysäkkiaikataulun perusteella laskettua sijaintia. Sitten sekä kuljettaja että muu liikennöinnistä vastaava henkilökunta saa tietää poikkeaman aikataulusta. Kuljettajan on vain muistettava aina päivän ensimmäistä kertaa liikkeelle lähtiessään kirjautua järjestelmään, niin sen jälkeen hänellä olevaan näyttöruutuun ilmestyy tiedot aikataulussa pysymisestä. Tarvittaessa järjestelmän kautta voidaan antaa tietoja myös liikennehäiriöistä tai muista hidastavista esteistä. Ainakin Helsingissä joukkoliikenne on sujuvoitunut HELMIn ansiosta ja siten saatu selviä rahallisia säästöjä.
Pysäkeille voidaan asentaa näyttötauluja, joista näkee Helsingissä ajantasaisen ennusteen minuutin tarkkuudella, milloin kaksi seuraavaa linjan bussia tai raitiovaunua ovat tulossa pysäkille. Joissakin kaupungeissa näytöstä näkee linjan aikataulun mukaisen saapumisajan ja Suomessa muualla kuin Helsingissä saapumisaikoja näytetään vain yksi. Lisäksi liikennöinnistä vastaavilla henkilöillä voi olla mahdollisuus lähettää tauluun tiedote vaikkapa liikennehäiriöistä. Helsingissä raitiovaunuissa sisällä on erilliset näytöt, joissa kerrotaan seuraava pysäkki vuorotellen suomeksi ja ruotsiksi. Lisäksi järjestelmä voi kuuluttaa pysäkin lisäksi tiedon sen läheisyydessä olevista merkittävistä matkailukohteista, kuten terminaaleista ja yleisötilaisuuksien pitopaikoista. 
Myös esimerkiksi Tampereella on kehitteillä uusi joukkoliikenteen infojärjestelmä, joka tuottaa reaaliaikaista informaatiota busseihin ja ulkona oleviin näyttölaitteisiin sekä toteuttaa liikennevaloetuuksia, kuljettajien hälytystoimintoja ja välittää häiriötiedotteita.
Vaihtuvat nopeusrajoitukset ja varoitusmerkit.
Joillakin teillä on käytössä esimerkiksi sään mukaan vaihtumaan ohjattavia nopeusrajoituksia ja varoitustauluja. Suomessa niitä on ollut käytössä 1990-luvun alusta asti.
Merkit voivat olla perinteisten liikennemerkkien näköisiä sähkömekaanisia merkkejä, vaihtoehtoisesti ne voivat olla myös puna-musta-valkoisia, jolloin niissä voi olla joko LED- tai kuituoptiset valot. Niitä ei yleensä ole tarpeellista laittaa kuin vilkkaasti liikennöidyille teille. Suomessa niitä onkin lähinnä tärkeillä kaksikaistaisilla valtatieosuuksilla ja kahdella moottoritien pätkällä. Sääasemat keräävät tietoa, jonka perusteella liikennemerkit vaihtavat kelin mukaan niihin olosuhteisiin ennalta määritellyn nopeusrajoituksen. Järjestelmän toimintavarmuus ei kuitenkaan ole aivan 100 %. Ohjauksessa voidaan hyödyntää myös tiehen asennettuja LAM-pisteitä (Liikenteen Automaattinen Mittausasema), joka muun muassa laskee liikennemääriä ja ajoneuvojen keskinopeuden muutoksia.
Liikenneturvallisuus paranee, koska nopeusrajoituksen alentamisen vuoksi keskinopeus alenee enemmän kuin pelkän huonon kelin takia ja nopeuksien hajonta pienenee eli liikennevirta kulkee tasaisemmin. Tiehallinnon suuntaa antavan selvityksen mukaan vaihtuvat rajoitukset vähentävät yleensä riskiä joutua henkilövahinkoja aiheuttaneisiin onnettomuuksiin, erityisesti silloin jos kyseessä ovat normaalista poikkeavan näköiset, valoista koostuvat merkit. Joissakin seuratuissa kohteissa – yleensä niissä, joiden vaihtuvat merkit olivat sähkömekaanisia – onnettomuusriski oli jopa suurempi kuin perinteisten liikennemerkkien kanssa.
Nopeusrajoitusta voidaan vaihtaa erilaisten talvikelien, esimerkiksi mustan jään tai kesällä vesiliirron takia. Koska nopeusrajoituksia pääsääntöisesti vaihdetaan säätilan mukaan, niin Suomen oloissa rajoituksia vaihdetaan yleensä vain talvisin. Joissakin paikoissa on vaihtuvien nopeusrajoitusmerkkien lisäksi myös vaihtuva varoitusmerkki, jota voidaan vaihtaa tilanteen mukaan. Varoittaa voidaan myös muunlaisista liikenteen häiriöistä, kuten vaikkapa tietyöstä. Jos tiellä on suuri onnettomuusriski tai kuljettajille on tarpeellista tiedottaa poikkeuksellisista liikennejärjestelystä ja muista liikenneolosuhteista, myös silloin saatetaan laittaa tielle lyhyeksi ajaksi kerrallaan vaihtuvia nopeusrajoituksia. Järjestelmään voidaan liittää myös tekstillisiä tiedotustauluja, joita voidaan käyttää varoitusten antamiseen tai vaikkapa kertomaan tien ruuhkautumisesta ja kiertotiestä.
Tampereella on mataliin siltoihin laitettu korkeudesta kertovien liikennemerkkien tueksi varoitusjärjestelmä: se mittaa ajoneuvon korkeuden ja varoittaa ylikorkean ajoneuvon kuljettajaa, joka voi sitten valita toisen reitin.
Valtatiellä 5 Mäntyharjulla ja Valtatiellä 7 Sipoon Boxissa on kokeiltu myös vaihtuvia hirvivaroitusmerkkejä, mutta kyseiset liikennemerkit on tällä hetkellä jo poistettu käytöstä. Tällä hetkellä uusia vastaavanlaisia merkkejä ei ole suunnitteilla muuta kuin Valtatielle 6 Kouvolan ja Koskenkylän välille. Eurooppatiellä 18 Turun ja Kehä III:n välillä on käytössä sään, kelin ja liikennemäärän mukaan ohjautuvat vaihtuvat nopeusrajoitukset ja varoitusmerkit. Vastaavanlaisia järjestelmiä on viime vuosina rakennettu ainakin myös Valtatielle 3 Lempäälän ja Tampereen välille, Valtateille 4 ja 29 Kemin ja Tornion välille sekä Valtatielle 6 Lappeenrannan ja Muukon välille. Myös Valtatielle 5 Kuopion ja Siilinjärven välille rakennetaan vastaavanlainen järjestelmä vuosina 2013–2014. Uutena pidempänä kohteena järjestelmä otettiin vaiheittain käyttöön myös E18-tiellä Helsingin ja Haminan välillä uuden moottoritien valmistumisen yhteydessä vuosina 2013–2015. Lisäksi samanlaista järjestelmää on suunniteltu myös Valtatielle 4 Limingan ja Iin välille sekä Valtatielle 6 Koskenkylän ja Kouvolan sekä Muukon ja Imatran välille.
On arvioitu, että jos tärkeimpien pääteiden perinteiset nopeusrajoitukset korvattaisiin kelin mukaan vaihtuvilla, se tulisi maksamaan noin 200 miljoonaa euroa. Tästä syystä niiden laajamittainen toteuttaminen ei ole tällä hetkellä kannattavaa. Myös tunneleissa ja avattavilla silloilla käytetään yleensä vaihtuvia nopeusrajoitus- ja/tai varoitusmerkkejä. Joidenkin tiesääasemien yhteyteen on toteutettu vaihtuvia opastemerkkejä, joissa näytetään pääsääntöisesti vain tienpinnan ja ilman lämpötila sekä liukkaan kelin varoitusmerkki huonoissa keliolosuhteissa.
Tällä hetkellä Suomen pääteillä on vaihtuvia nopeusrajoituksia (ja yleensä myös vaihtuvia varoitusmerkkejä) seuraavissa kohteissa:
Lisäksi vaihtuvia liikennemerkkejä on suunnitteilla seuraaviin kohteisiin:
Logistiikkaa helpottavia telematiikkajärjestelmiä.
Logistiikassa telematiikkaujärjestelmiä voidaan käyttää esimerkiksi kuljetusjärjestelmän kehitykseen ja autojen reittien suunnitteluun, kuten kuljetusmatkan ja tyhjänä ajon määrän minimointiin, jolloin järjestelmät parantavat kuljetustaloutta ja vaikuttavat tuotantolaitoksen kuljetuskustannuksiin.
Tieto- ja viestintäteknisten sovellusten avulla liikennöinnin suunnittelija voi seurata ajoneuvon sijaintia ja suunnitella paluu- ja täydennyskuormia sekä nähdä auton täyttöasteen tilavuuden ja massan suhteen. Kyseiset järjestelmät ovat tuoneet säästöjä ja lisää tehokkuutta osittain siksi, kun enää ei tarvitse käyttää seurantaan niin paljoa aikaa eikä puhelimessa puhumista. Ajoneuvojen ja tavaran seurantaan liittyvät tiedot toimituksen etenemisestä ja saapumisajan arviointi, usein on myös mahdollisuus seurata kuljetusta internetissä, mikä on tärkeää erityisesti kriittisissä toimituksissa.
Kuljetettaviin tavaroihin voidaan liittää viivakoodeja, jotka kertovat tuotetiedot ja tiedetään tarkemmin mitä kuljetetaan. On myös olemassa järjestelmiä, jotka kertovat automaattisesti suunnittelijalle, koska auto saapuu lastauslaiturille ja lähtee sieltä eikä kuljettajan tarvitse itse kuitata. Ne tiedot voidaan yhdistää laskutukseen, ajo- ja lepoaikojen seurannan tiedot voidaan puolestaan siirtää palkanmaksujärjestelmään.
GPS-satelliittipaikannusta ja karttaohjelmia käyttävät ajoneuvopäätteet antavat kuljettajille tietoja lastin noutopaikasta, tavaramäärästä ja toimitusosoitteesta ja siten vähentävät etsiskelyä ja muuta turhaa ajoa. Ensimmäiset versiot laitteista tulivat 1990-luvun alussa, mutta sen jälkeen järjestelmät ovat kehittyneet ja laitteiden hinta laskenut. Käytössä laitteita on esimerkiksi puu- ja maidonkeruukuljetuksissa.