Liikennetelematiikan kansallinen arkkitehtuuri pakkoetuisuusjärjestelmä hälytysajoneuvoille Esimerkki 1.0 09.03.2004 pakkoetuisuusjärjestelmä hälytysajoneuvoille Tavoite pakkoetuisuusjärjestelmän avulla hälytysajossa olevat hälytysajoneuvot saavat käyttöönsä vihreät liikennevalot. Pakkoetuisuudet edistävät hälytysajoneuvojen nopeaa liikkumista ja parantavat liikenneturvallisuutta hälytysajoneuvojen reiteillä. Dokumentin tarkoitus Tämä dokumentti kuvaa liikennevalojen pakkoetuisuusjärjestelmän hälytysajoneuvoille Tampereen kokemusten perusteella. Dokumentti toimii esimerkkinä toteutettaessa vastaavia järjestelmiä muualla ja välittää Tampereen kokemuksia. Pakkoetuisuusjärjestelmän toteutustavasta ei kuitenkaan ole kansallisesti sovittu, joten kyseessä ei ole sitova arkkitehtuuriratkaisu. Dokumenttia päivitetään tulevaisuudessa, jos pakkoetuisuusjärjestelmän toteutustavan kansallisesta arkkitehtuurista varsinaisesti päätetään. Sisältö Käsitteellinen arkkitehtuuri käsin ajoneuvosta tehtävien pyyntöjen toimintoprosessi Laite- ja järjestelmäarkkitehtuuri Kustannusesimerkki Rajapintakuvaukset Kriittiset tekijät Automaattisen toiminnan erot
Käsitteellinen arkkitehtuuri käsin ajoneuvosta tehtävien pyyntöjen toimintoprosessi pakkoetuusjärjestelmä hälytysajoneuvoille LIVAlaite Tietyn suunnan virheän esittäminen Kuittaus tehdystä ohjauksesta Henkilö toteaa ajoneuvon olevan lähestymässä liikennevaloja ja tekee etuisuuspyynnön yksittäisen liittymän liikennevaloille tai useissa liittymissä olevien liikennevalojen muodostamalle ryhmälle. Operaattori LIVA-ohjausjärjestelmä Ajoneuvo- laite (VIRVE) Paikan Valvonta ja ohjaus käsin tarvittaessa LPF001 LPF002 LPF008 Ohjauksen määrittely LPF004 LPF003 Etuisuuspyynnön tekeminen LPF005 LPF007 LPF009 Henkilö ohjaus LPF006 päättymisen ilmoittaminen LPF010 LPF012 LPF013 LPF011 Ilmoituksen vastaanotto Vastaavasti hälytysajoneuvojen ohitettua liikennevalot voi henkilö ajoneuvossa tehdä tästä ilmoituksen pakkoetuisuuden päättämiseksi. Etuisuuspyyntö tehdään Virve puhelimella tai siihen liitetyllä lisälaitteella ja välitetään liikennevalojen ohjausjärjestelmään Virve verkon kautta. ohjausjärjestelmä toimii kuten nykyisinkin. Ohjausjärjestelmä vastaanottaa etuisuuspyynnöt ja määrittelee näiden perusteella yksittäisten valojen ohjaustarpeen. Jos pyyntö kohdistuu useiden liittymien ryhmään määrittely toiminto ohjaa vihreiden oikea-aikaista esittämistä eri liittymissä. Ohjauksen määrittely toiminto hallitsee myös tilanteet, joissa samoihin valoihin on pyydetty useampia ristiriitaisia etuisuuspyyntöjä. Lisäksi ohjauksen lopettaa pakkoetuisuuden ajoneuvosta tuleen ilmoituksen perustella tai tietyn etukäteen määritellyn ajan jälkeen automaattisesti. Määriteltyjen ohjaustietojen avulla järjestelmä ohjaa liikennevalolaitteita. Liikennevalolaitteelta saadaan kuittaus ohjaustoimenpiteestä, jonka ohjausjärjestelmä myös välittää eteenpäin ajoneuvoon. Ajoneuvossa henkilö näkee näin, että pyydetty etuus on myös toteutettu.
Prosessikomponenttien kuvaukset Komponentti Paikan Etuisuuspyynnön tekeminen päättymisen ilmoittaminen Ohjauksen määrittely ohjaus Tietyn suunnan vihreän esittäminen Valvonta ja ohjaus käsin tarvittaessa Kuvaus Henkilö ajoneuvossa seuraa matkan etenemistä ja toteaa ajoneuvon lähestyvän tiettyä liikennevaloliittymää tai liikennevalojen ryhmää Henkilö ajoneuvossa toteaa tarpeen pyytää liikennevalojen pakkoetuisuutta tiettyyn lähestyvään liittymään tai liikennevalojen ryhmään. Mikäli etuuspyyntö tehdään liikennevalojen ryhmälle on henkilön ensin täytynyt valita reitti, jota aiotaan kulkea. Vastaavasti henkilö toteaa mahdollisuuden lähettää ilmoitus etuisuustarpeen päättymisestä hälytysajoneuvojen ohitettua liittymän. Henkilö ajoneuvossa kirjoittaa sen liikennevaloliittymän tai liikennevalojen ryhmän tunnuksen (kaksi numeroa), johon etuisuus halutaan. Henkilö lähettää tunnuksen. Etuisuuspyyntö tehdään Virve puhelimella tai siihen liitetyllä lisälaitteella. Virve puhelimella etuisuuspyynnön kirjoittaminen ja lähettäminen vaatii 13 puhelimen näppäimen painallusta. Lisälaitteen avulla näppäilyjen tarve voidaan vähentää muutamaan painallukseen. Lisäksi lisälaitteessa voidaan esimerkiksi näyttää numerotunnuksen näppäilyn jälkeen liittymän tai valoryhmän nimi henkilön muistin tueksi ennen viestin lähetystä. Henkilö ajoneuvossa kirjoittaa sen liikennevaloliittymän tai liikennevalojen ryhmän tunnuksen, jonka etuisuustarpeen päättymisestä halutaan ilmoittaa. Henkilö lähettää ilmoituksen. Tarpeen päättymisilmoituksen tekeminen on vapaaehtoista ja helpottaa muita tiellä liikkujia. Virve puhelin ja verkko toimivat tietojen välittäjinä. ohjausjärjestelmä toimii kuten nykyisinkin. Ohjauksen määrittely vastaanottaa etuisuuspyynnöt ja määrittelee näiden perusteella yksittäisten valojen ohjaustarpeen. Jos pyyntö kohdistuu useiden liittymien ryhmään määrittely toiminto ohjaa vihreiden oikeaaikaista esittämistä eri liittymissä. Ohjauksen määrittely toiminto hallitsee myös tilanteet, joissa samoihin valoihin on pyydetty useampia ristiriitaisia etuisuuspyyntöjä. Lisäksi ohjauksen lopettaa pakkoetuisuuden ajoneuvosta tuleen ilmoituksen perustella tai tietyn etukäteen määritellyn ajan jälkeen automaattisesti. Määriteltyjen ohjaustietojen avulla järjestelmä ohjaa liikennevalolaitteita. Liikennevalolaite liittymässä esittää vihreän liikennevalon hälytysajoneuvon lähestyessä. Ohjaus tapahtuu pääsääntöisesti automaattisesti. Järjestelmän pääkäyttäjä on mahdollisuus seurata automaattisen järjestelmän toimintaa ja hän voi tarvittaessa muuttaa käsin toteutettavaa ohjausta.
Kuittaus tehdystä ohjauksesta Ilmoituksen vastaanotto Liikennevalolaite kuittaa toteutetun pakkoetuisuusohjauksen tehdyksi ohjausjärjestelmälle. Ohjausjärjestelmä välittää kuittauksen eteenpäin ajoneuvoon. Kuittaus tehdään kun ensimmäinen liikennevalo, johon pakkoetuus kohdistuu on toteuttanut ohjauksen. Henkilö ajoneuvossa vastaanottaa ohjausjärjestelmän kuittauksen toteutetusta etuisuudesta ja tietää sen perusteella, että ajoneuvo saa vihreät valot. Yhteydet Tunnus LPF001 LPF002 LPF003 ja 004 LPF005 ja 006 LPF007 LPF008 ja 009 LPF010, 011 ja 012 Kuvaus Käsitys hälytysajoneuvon paikasta tie- ja katuverkolla suhteessa liikennevaloliittymiin Käsitys seuraavasta liikennevaloliittymästä tai ryhmästä ja tarpeesta tehdä etuisuuspyyntö siihen. Ilmoitus etuustarpeesta: liikennevaloliittymän- tai ryhmän tunnus ja pyyntö. Ilmoitus etuustarpeen päättymisestä: liikennevaloliittymän- tai ryhmän tunnus ja peruutus. ohjausjärjestelmän tilatiedot järjestelmästä käyttäjälle. Käsin tehtävät ohjauskomennot käyttäjältä järjestelmälle. Ohjauskomennot ohjausjärjestelmältä liikennevalolaitteeseen Kuittaus toteutetusta valon esittämisestä Toimijat Nimi Henkilö Ajoneuvolaite (Virve) LIVA-ohjausjärjestelmä Operaattori LIVA-laite Kuvaus Pyyntöjä ja ilmoituksia tekevä ja vastaanottava ihminen Laitteisto, jolla pyynnöt ja ilmoitukset tehdään ja vastaanotetaan ajoneuvossa. Virve puhelin ja mahdollisesti siihen liittyvä lisälaite. Tampereen kaupungin liikennevalojen ohjausjärjestelmä Tampereen kaupungin liikennevalojen ohjausjärjestelmää valvoja ja käyttävä ihminen Liikennevalolaitteisto liittymissä
Laite- ja järjestelmäarkkitehtuuri pakkoetuusjärjestelmä hälytysajoneuvoille LIVA ohjausjärjestelmä Palvelimeen tarvitaan etuisuuspyyntöjen käsittelyä varten erillinen liikennevaloohjelma. Pelastuslaitos? Verkko Ajoneuvo lisälaite VE1: langaton yhteys tukiasema tekstisanoma VIRVE puhelin Palvelin LIVA ohjelma VE2: kiinteä yhteys sarjaliikenne LIVA ohjausjärjestelmä Tampereen pakkoetuisuusjärjestelmässä lähdetään siitä, että hälytysajoneuvoissa etuuspyyntöjen tekeminen voidaan tehdä pelkästään Virve-puhelimen avulla. Toisaalta puhelimeen liitettävällä lisälaitteella voidaan etuisuuspyyntöjen tekeminen tehdä huomattavasti helpommaksi käyttäjälle. Tehty pyyntö välitetään Virve-verkossa lähimmälle tukiasemalle tekstiviestinä. Tukiasemalta tiedon välittämiseen on kaksi vaihtoehtoista mahdollisuutta. Viesti voidaan välittää langattomasti eteenpäin pelastustoiminnan hallintajärjestelmä - palvelimen yhteydessä olevaan vastaanottimeen tai kiinteää runkoverkkoyhteyttä pitkin. Virve-palvelimen ja ohjausjärjestelmän välille tarvitaan tulkki, joka muuntaa liikennevalo-ohjelman välittämät sarjaliikennemuotoiset etuisuuspyyntötiedot ohjausjärjestelmän ymmärtämään muotoon. Tampereen esimerkissä tiedot voitaisiin muuntaa vastaamaan liikennevalojen ohjauspaneelista välitettävää kosketintietoa. ohjausjärjestelmään ei muutoksia tarvitse tehdä. Tulkki kosketin tieto
Kustannusesimerkki Seuraavassa on esitetty asiantuntijoiden arviot järjestelmän eri osien kustannuksesta ja niiden kohdistumisesta liikennevalojen pakkoetuisuusjärjestelmälle. Osa Virve-puhelin Lisälaite siirto Palvelin ja sen ohjelmistot Kustannusarvio Virve-puhelin on ajoneuvossa muista syistä, joten sen kustannuksia ei tarvitse kohdistaa tälle järjestelmälle. Puhelimen keskihinta on noin 1 500. Lisälaitetta tarvitaan ajoneuvossa ilmoitusten tekemiseen ajoneuvon normaalista hälytystoiminnasta. Lisälaitteen ohjauspyyntöjen tekoominaisuuksien kustannusosuudeksi koko laitteen noin 500 euron hinnasta voidaan laskea puolet. siirtoyhteys tarvitaan hälytysajoneuvojen normaaliin toiminnan seurantaan ja hallintaan. pakko-ohjaukselle tulee kohdistaa vain tietty osa kustannuksista. Vaihtoehto 1: langaton tiedonsiirto Virvepuhelimen hankintahinta 1 500 Kuukausimaksu noin 40. Vaihtoehto 1: langaton tiedonsiirto Perustuskustannus noin 20 000 Kuukausimaksu noin 200 Langaton tiedonsiirtoyhteys on kiinteää yhteyttä halvempi, mutta kiinteä yhteys on luotettavampi. Pelastustoimen hallintajärjestelmän noin 10 000 20 000 perustamiskustannuksista ja palvelimen laitekustannuksista liikennevalojen pakko-ohjaukselle tulee kohdistaa vain tietty osa. Erillisen liikennevalo-ohjelman kustannus on noin 3 000 4 000. Tulkki Ohjauskäskyjen muunnosohjelman kustannus on noin 3 000 4 000. Rajapintakuvaukset (LPF004 ja LPF006) ohjausjärjestelmien rajapinnat Suomessa on käytössä pääasiassa kolmen valmistajan (Peek Traffic, Siemens ja Swarco) liikennevalojen ohjausjärjestelmiä. Kunkin näiden valmistajan rajapinta ohjauskäskyjen välittämiseen olisi perusteltua liittää liikennetietokirjastoon. Tällöin rajapinta selvitettäisiin vain yhden kerran kunkin valmistajan osalta eikä tapauskohtaisesti kunkin hankkeen yhteydessä.
Kriittiset tekijät pakkoetuusjärjestelmä hälytysajoneuvoille Operaattori LIVA-ohjausjärjestelmä Valvonta ja ohjaus käsin tarvittaessa LPF008 Ohjauksen määrittely LPF009 LIVAlaite ohjaus Tietyn suunnan virheän esittäminen LPF010 LPF012 Kuittaus tehdystä ohjauksesta LPF011 3 4 pakkoetuisuusjärjestelmän toteuttamiseen liittyy seuraavia kriittisiä tekijöitä 1) Ajoneuvossa toimivien henkilöiden ohjeistus 2) Ajoneuvolaitteen käytettävyys 3) Rahoitus 4) Liikevalojen pakkoetuisuuspyyntöjen huomiointi toteutettaessa pelastustoiminnan hallintajärjestelmiä 5) Ihmisen ajoneuvossa tekemän työn automatisointi Ajoneuvo- laite (VIRVE) LPF004 LPF003 LPF007 LPF006 LPF012 Henkilö Paikan LPF001 LPF002 Etuisuuspyynnön tekeminen päättymisen ilmoittaminen LPF005 1 5 2 Ilmoituksen vastaanotto
Kriittiset tekijät 1. Ajoneuvohenkilöiden ohjeistus Pakkoetuisuuspyyntöjen tekeminen perustuu ajoneuvossa olevan henkilön osaamiseen ja tekemiseen. Henkilön on tiedettävä missä vaiheessa etuisuuspyyntö on tehtävä ja osattava eri liikennevaloliittymien tai ryhmien tunnukset. Etuisuuspyynnöt on tehtävä samaan aikaan muiden hälytysajon tehtävien kanssa. Toimintamallin toteuttaminen vaatii hyviä ohjeita ja koulutusta ajoneuvossa työskenteleville henkilöille. 2. Ajoneuvolaitteen käytettävyys Etuisuuspyyntöjen tekeminen pelkästään Virve puhelimelle vaatii 13 puhelimen näppäimen painallusta ja eri liikennevaloliittymien tai ryhmien tunnuksien ulkoa osaamista. Samaan aikaan muiden hälytysajon tehtävien hoitamisen kanssa tämä on suhteellisen hankalaa ja voi vaikuttaa myös liikenneturvallisuuteen. 3. Rahoitus Rahoituksen löytyminen järjestelmälle on vaikeaa ja eri osapuolien kustannusosuuksista ei vielä ole päätetty. Kustannusosuusjaon periaatteeksi ehdotettiin, että kukin taho vastaisi omaan toimintaansa liittyvistä hankinnoista. Erityisesti pakkoetuisuusjärjestelmien kehityksen alkuvaiheessa rahoitusta olisi tarpeen saada myös sisäasianministeriöstä ja liikenne- ja viestintäministeriöstä. 4. Liikevalojen pakkoetuisuuspyyntöjen huomiointi toteutettaessa pelastustoiminnan hallintajärjestelmiä pakkoetuisuusjärjestelmä on itse asiassa lisäominaisuus pelastustoiminnan hallintajärjestelmissä, joita ollaan toteuttamassa eri puolella maata. Pakkoetuisuuksien lisävaatimukset tulisi huomioida kokonaisjärjestelmää toteutettaessa. Lisävaatimukset kohdistuvat sekä ajoneuvolaitteisiin, että hallinnan keskusjärjestelmään. Kun pakkoetuudet huomioidaan osana kokonaisuutta siitä seuraavat lisäkustannukset jäävät varsin pieniksi ja jälkikäteen tehtäviltä kalliilta erillisinvestoinneilta vältytään. 5. Ihmisen ajoneuvossa tekemän työn automatisointi Ihmisen tekemiin etuisuuspyyntöihin ajoneuvossa liittyy ohjeistus ja käytettävyys ongelmia. Toisaalta nykyteknologia antaa suhteellisen hyviä mahdollisuuksia toteuttaa etuisuuspyyntöjen lähettäminen ajoneuvosta kokonaan automaattisesti. Automaattista toimintamallia tulisi kokeilla. Automaattisen toimintamallit erot käsitteellisessä arkkitehtuurissa on esitetty seuraavassa luvussa.
Automaattisen toiminnan erot pakkoetuusjärjestelmä hälytysajoneuvoille LIVAlaite Operaattori Valvonta ja ohjaus käsin tarvittaessa LPF008 Tietyn suunnan virheän esittäminen LPF010 Kuittaus tehdystä ohjauksesta LPF011 Automaattinen etuuspyyntöjen tekeminen ajoneuvosta eroaa käsin tehtävistä pyynnöistä seuraavasti. Henkilö ajoneuvossa ilmoittaa järjestelmälle hälytysajon alkamisesta ja päättymisestä. Hälytysajon aikana ajoneuvolaitteisto välittää automaattisesti keskusjärjestelmälle tiedon hälytysajossa olevan ajoneuvon paikasta. LIVA-ohjausjärjestelmä Ajoneuvolaite Paikan LPF001 LPF003 Ajoneuvon paikka- ja tilannetiedon LPF006 Ohjauksen määrittely LPF004 LPF0009 LPF005 LPF012 Tilanteen esitys ohjaus Etuustarpeen arviointivastuu on siirretty keskusjärjestelmän tehtäväksi. Hälytysajoneuvon paikkatiedon perusteella keskusjärjestelmä päättelee ajoneuvon lähestyvän liikennevaloliittymää tai ryhmää ja päättää antaa sille pakkoetuuden. Ajoneuvolaite esittää ajoneuvossa järjestelmän tilanteen ja mm. Kuittaukset saaduista etuuksista. Henkilö Ilmoitus hälytysajosta LPF002 Tilanteen seuraaminen