Meriliikenteen paikkatiedon tilastointi ja hyödyntäminen Suomenlahden meriturvallisuudessa.

Teknillinen korkeakoulu Laivalaboratorio Helsinki University of Technology Ship Laboratory Espoo 2007 M-294 Tommi Arola Risto Jalonen Pentti Kujala Meriliikenteen paikkatiedon tilastointi ja hyödyntäminen Suomenlahden meriturvallisuudessa. TEKNILLINEN KORKEAKOULU HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

M-294 Meriliikenteen paikkatiedon tilastointi ja hyödyntäminen Suomenlahden meriturvallisuudessa. Tommi Arola - Risto Jalonen - Pentti Kujala Kirjallisuuskatsaus, joka on tehty MS GOF tutkimushankkeen esiselvityksenä. Espoossa 29.01.2007 Teknillinen Korkeakoulu Laivalaboratorio Helsinki University of Technology Ship Laboratory Espoo 2007

Distribution: Helsinki University of Technology Ship Laboratory P.O.Box 5300 FIN-02015 TKK, Finland Tel. +358 9 451 3501 Fax +358 9 451 4173 Email: Leila.silonsaari@tkk.fi ISBN 978-951-22-8599-0 ISSN 1456-3045 Picaset Oy Helsinki 2007

Esipuhe Tämä kirjallisuuskatsaus on osa meriturvallisuuden ja -liikenteen tutkimuskeskus Merikotkan MS GOF -projektia. Työssä on tarkoitus kertoa Suomessa tähän mennessä tehdystä meriturvallisuustutkimuksesta sekä laajentaa meriturvallisuuden tutkimuksen kenttää paikkatietonäkökulman suuntaan. Tarkoituksena on selvittää merenkulun tietoteknisten järjestelmien rakennetta ja sisältöä, tarkastella tietojärjestelmien hyödyntämistä merenkulussa sekä erityisesti käsitellä mahdollisuuksia hyödyntää paikkatietoa turvallisuustutkimuksen yhteydessä. MS GOF on meriturvallisuuden tutkimus- ja kehityshanke, jonka tavoitteena on kehittää merenkulun turvallisuutta Suomenlahdella erityisesti talvimerenkulun erityiskysymyksissä. Hanke on jaettu kolmeen työpakettiin, josta ensimmäinen, WP1, on TKK:n Laivalaboratorion vastuulla: talvimerenkulun turvallisuuden tutkimus. Tämä työ palvelee TKK:n osuuden määrittelyä sekä tutkimusnäkökohtien kartoitusta hankkeessa. MS GOF Aiheeseen liittyen huomattiin, että paikkatiedoilla saavutetaan uusia näkökulmia turvallisuuteen liittyvissä tutkimuksissa ja että paikkatiedolla tehtävien analyysien avulla voidaan selittää mm. laivan liikkeisiin liittyviä syitä, säätilanteita, ohjailua ja analysoida tilastollisesti lähes kaikkea laivaliikenteeseen liittyvää tietoa. Tutkimuksissa tulee usein eteen tilanteita, missä pitää tapahtumia tarkastella useassa mittakaavassa ja tämän vuoksi numeerisen tiedon hyödyntäminen on koettu erityisen tärkeäksi. Työssä on tarkoitus mm. havainnollistaa teoriaa sovellusesimerkkejä käyttäen, kuinka voidaan tutkia erilaisia muuttujia, joilla tapahtumien selvittäminen jälkikäteen on mahdollsita. Työssä on lisäksi mukana lyhyt kuvaus Merenkulkulaitoksen T&K-hankkeen AIS-tilastopalvelimesta, jonka kehitysvaiheita olemme tämän hankkeen puitteissa päässeet seuraamaan. Suomenlahden meriliikenteen tutkimuksen, myös turvallisuustutkimuksen, kannalta voitiin havaita merkittäväksi puutteeksi aluetta koskevan liikenteen yksityiskohtaisen kuvauksen puuttuminen. Aikaisemmin on jouduttu laivakohtainen tieto keräämään manuaalisesti kyselyjen perusteella, koska laivakohtaisia paikannustietoja ei ole voitu tallentaa ja käyttää tilastoina laajamittaisesti. Nykyiset paikkatiedon tarjoamat käsittelymahdollisuudet antavat kuitenkin mahdollisuuden tilastojen muodostamiseen ja tietotekniikan avulla tehtävää ongelmanratkaisua voidaan hyödyntää esimerkiksi simulointiin ja mallinnukseen. Paikkatiedot avaavat uuden tutkimuksellisen näkökulman, koska ominaisuuksien tilastollista käyttäytymistä voidaan tutkia eri tieteenaloja kanssa yhdessä jolloin laivaliikenteen kokonaisvaltaisen dynamiikan trendit ja ongelmakohdat voidaan tunnistaa. Tämän kirjallisuuskatsauksen ohessa on yhteenvetoja muutamista merkittävistä tutkimushankkeista, joita on meriturvallisuuden alalla tehty viimeisten 15-vuotisjakson aikana. Näiden hankkeiden johtopäätökset antavat suosituksia nykyaikaisten kehittyvän meriteknologian sovelluksien tutkimusta ja kehittämistä ajatellen. Projektiin osallistuneiden henkilöiden tietoja ja taitoja yhdistämällä saatiin tuotua esiin eräitä tärkeitä huomioita. Eri alojen asiantuntijoiden kanssa käytyjen keskusteluiden kautta syntyi myös uusia ideoita mahdollisten jatkotutkimushankkeitten suuntaamiseksi.

Sisällysluettelo 1 Johdanto...1 1.1 Meriturvallisuustutkimus Suomessa...1 1.2 Suomenlahden erikoisolosuhteet ja tutkimuskohteet...2 1.3 MS GOF-projekti...2 1.3.1 MS GOF WP1...3 1.3.2 MS GOF WP2: Merenkulun turvallisuuteen ja talvimerenkulkuun liittyvän osaamisen kehittäminen...3 1.4 Alusliikenteen taustat...4 1.5 Sääolosuhteet Suomenlahdella...4 1.6 Liikenteen tyypilliset ongelmat Suomenlahdella...6 2 Laajat meriturvallisuushankkeet...8 2.1 Paloturvallinen konehuone...8 2.2 Keulan aaltokuormat...8 2.3 Suomen merikuljetusten turvallisuus...9 2.4 Ehjän laivan vakavuus aallokossa...10 2.5 Karilleajotutkimus...11 2.6 Suomenlahden meriliikenteen riskitekijät...11 2.7 Suomenlahden VTMIS-tutkimus...12 2.8 Talvimerenkulun riskianalyysi...13 2.9 Yhteentörmäystutkimus...14 2.10 Vuodon simulointi...14 2.11 SAFEICE...15 2.12 MARIN-hanke (Kanada)...16 2.13 BaSSy Baltic Sea Safety at Sea...16 3 Riskit, onnettomuudet ja tilastot...18 3.1 Onnettomuudet...18 3.2 Tilastot...18 3.2.1 Säiliöalusonnettomuudet Itämerellä 1960-75...18 3.2.2 Onnettomuusmäärän kehitys...19 3.2.3 Merionnettomuudet Itämerellä...20 3.2.4 Väyläonnettomuudet...20 3.2.5 Merenkulkulaitoksen vuositilastot...21 3.2.6 Merionnettomuustietokannat (DAMA yms.)...21 3.3 Onnettomuustyypit...22 3.3.1 Karilleajot ja pohjakosketukset...23 3.3.2 Yhteentörmäykset...23 3.3.3 Vuodot, kaatumiset, säävahingot jne...23 3.3.4 Tulipalot ja räjähdykset...24 4 Riskinarviointi ja liikennekuvan muodostaminen Suomenlahdella...25 4.1 Yleistä...25 4.2 Suomi ja pohjoismainen merionnettomuustilasto Nordic Dama...26 4.3 Liikennekohtien riskitekijät risteävä liikenne...29 4.3.1 IWRIS-riskinmonitorointityökalu...29 4.3.2 Riski-indikaattorin simulointimalli...30 4.4 MARIN-hankkeen riskianalyysi...31 5 Meriliikenteen tieto- ja turvateknisten järjestelmien käyttö liikennekuvan muodostamisessa...33

5.1 Perusjärjestelmät...33 5.1.1 AIS-järjestelmä...33 5.1.2 VTS-toiminta...34 5.1.3 GOFREP-Ilmoittautumisjärjestelmä...35 5.1.4 PortNet ja PilotNet...36 5.2 Paikkatieto...37 5.2.1 Paikkatietojärjestelmät...39 5.2.2 Paikkatiedon laatunäkökulma...41 5.2.3 AIS paikkatietona...44 5.2.4 Paikkatiedon laatu AIS:n näkökulmasta...45 5.3 AIS ja liikennekuvan muodostaminen...46 5.3.1 AIS-liikennetilastointin hyödyt ja alusturvallisuuden seuranta...47 5.4 AIS merenkulussa...49 5.4.1 AIS aluksilla...49 5.4.2 AIS ja IBPLOTT jäänmurtotoiminnassa...50 5.4.3 AIS VTS-keskuksissa...51 5.4.4 Merenkulkulaitoksen AIS-tilastopalvelin...52 5.5 Tiedonkäsittely ja paikkatietotyökalut...52 5.5.1 Paikkatietotyökalut...52 5.5.2 Spatiaalilaskenta ja spatiotilastolliset työkalut...53 5.6 AIS-tiedon analysoinnissa kohdattavat ongelmat...54 6 Yhteenveto ja jatkotutkimustarpeet...55 7 Kiitokset...57 8 Lähdeluettelo...58 9 Liitteet...62 Liite 1. Talven 2003 lämpötila- ja tuulikehitys Suursaaressa...63 Liite 2. HELCOM AIS-tietojen avulla saatu liikennejakauma Suomenlahdelta...65 Liite 3. HELCOM Maris-työkalulla tehty liikennearvio vuodelle 2015...66 Liite 4. Luettelo AIS-viestin tiestosisällöstä...67 Liite 5. AIS-maalit IALA-suositusten mukaan...69

Lyhenteet AFRAMAX = Öljyä kuljettavien säiliöalusten epävirallinen kokoluokitus, jolla tarkoitetaan kantavuudeltaan 80 000 120 000 tonnin aluksia AIS = Laivojen automaattinen tunnistusjärjestelmä (Automatic Identification System) brt. = Bruttorekisteritonni, laivan rungon tilavuus COG = Parhaillaan käytössä oleva hetkellinen kulkusuunta pohjan suhteen (Course over ground) DGPS = Radioteitse korjattu GPS-paikannussignaali (Differential Global Positioning System) dwt = aluksen kantavuus eli aluksen lastin, polttoaineen, vesivarastojen, tarvikkeiden ja henkilöiden suurin yhteispaino ECAREG = Viestijärjestelmä Atlantilla (Eastern Canada Traffic Regulating System) ECDIS = Elektroninen merikarttanäyttö (Electronic Chart Display) EDI = Standardisoitu organisaatioiden välinen tiedonsiirto (Electronic Data Interchange) Erotuskyky = Pienin kohteen koko, joka voidaan kuvata erillisenä. FEM = Finite Element Method FSA = Formal Safety Assessment GIS = Paikkatietojärjestelmä (Geographic Information System) GT = Bruttovetoisuus (Aluksen koko vetoisuutta osoittava luku; Gross tonnage) HELCOM = Itämeren merellisen ympäristön suojelukomissio (Helsinki Comission) HELCOM AIS = HELCOM:n AIS-tietopankki IALA = International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities IHO = Kansainvälinen merikarttajärjestö (International Hydrographic Organisation) IMDG = Koko maailmassa kansainvälisissä merikuljetuksissa ja satama-alueilla sovellettava vaarallisten aineiden kuljetusten määräyskokoelma (International Maritime Dangerous Goods Code) IMO = Kansainvälinen merenkulkujärjestö (International Maritime Organization) ISPS-määräys = Ohjeistus, jonka tarkoitus on lisätä meriturvallisuutta satamissa ja laivoilla. (International Ship and Port facility Security Code.) ITU = Kansainvälinen televiestintäliitto (International Telecommunication Union) MKL = Merenkulkulaitos MMSI = Laivakohtainen radiotunnistenumero (Maritime Mobile Service Identity) RCO= Riskinhallintakeino (Risk Control Option) RoRo = Laiva, johon kuormaus tapahtuu aluksen sivusta, perästä tai keulasta rullaten (roll on roll off) ROPAX = Rahti-matkustajalautta (RoRo + passenger) S57 = Digitaalinen vektorimerikarttastandardi

SOAP = Tietoliikenneprotokolla jonka pääasiallisena tehtävänä on mahdollistaa proseduurien etäkutsu (Simple Object Access Protocol) SOG = Parhaillaan käytössä oleva nopeus pohjan suhteen kulkusuunnassa (Speed over ground) SOLAS = Merenkulun turvallisuuden yleissopimus (Safety of Life at Sea) VTMIS = Liikenteen ohjaus- ja informaatiopalvelujärjestelmä (Vessel Traffic Management and Information Systems) VHF = Nimitys radiotaajuuskaistalle 30Mhz-300MHz (Very High Frequency) TDMA = Tietoliikennekanavan aikajako (Time Division Multiple Access) VTS = Alusliikennepalvelu (Vessel Traffic Service)

1 Johdanto 1.1 Meriturvallisuustutkimus Suomessa Meriturvallisuutta on Suomessa tutkittu sekä kokonaisuutena että osa-alueittain. Aihepiiriin liittyvää tutkimustyötä ovat tehneet mm. yliopistot, korkeakoulut ja tutkimuslaitokset. Tutkimusta viime vuosien aikana tehty osin laajoissa tutkimushankkeissa ja projekteissa, toisaalta suppeammissa selvityksissä. Toimeksiantajina/rahoittajina ovat toimineet mm. viranomaiset, telakat ja varustamot. Toteutus on tapahtunut melko usein myös opinnäytetöiden yhteydessä. Tutkimusten suuren lukumäärän ja niiden kattaman laajan kentän vuoksi on alalla tapahtunutta tutkimustoimintaa syytä kartoittaa tarkemmin. Meriturvallisuus voidaan jakaa alusturvallisuuteen, eli laivan tekniseen turvallisuuteen, ja operatiiviseen turvallisuuteen, jolla tarkoitetaan lähinnä laivan käyttöturvallisuutta. Näiden kahden osa-alueen raja ei ole täysin yksikäsitteinen. Monet, esimerkiksi ergonomiaan liittyvät kysymykset sijoittuvat ao. jaottelun raja-alueelle. Meriliikenteen turvallisuus, jonka piiriin kuuluu esimerkiksi väyläturvallisuus, sisältää sekin elementtejä, jotka riippuvat osin aluksen teknillisistä ominaispiirteistä, esim. päämittasuhteista ja konetehosta, osin aluksen turvallisesta operoinnista. Omana teemanaan voidaan nostaa esiin talvimerenkulun turvallisuus, johon liittyy paljon operatiivisia samoin kuin teknillisiäkin tekijöitä. Edelläkuvattuun jaotteluun liittyvien, mahdollisten päällekkäisyyksien takia on tässä selvityksessä päädytty esittämään aiemmin tehdyt tutkimukset kronologisessa, lähinnä hankekohtaisessa järjestyksessä. Meriturvallisuustutkimus on keskittynyt varsin vahvasti Otaniemeen, missä sijaitsevat sekä Teknillisen korkeakoulun laivalaboratorio, VTT:n laiva-alaan ja meriliikenteeseen liittyvät yksiköt sekä Meriturva. Alan aiheista on tutkimusta tehty TKK:n piirissä jo Raholan ja Kostilaisen ajoista alkaen, mutta erityisesti Estonian onnettomuus aikaansai merkittävän lisäyksen turvallisuustutkimuksen määrään vuodesta 1994 alkaen. Meriturvallisuutta edistävää tutkimustyötä tehtiin Suomessa toki jo ennen Estonian v. 1994 sattunutta onnettomuutta, vaikka viimeksimainittu olikin merkittävä aktiviteetin lisääjä alalla, niin meillä Suomessa kuin muuallakin. Jaakko Raholan 1930-luvulla suorittama tutkimustyö sai laajaa kansainvälistä huomiota vaikuttaen mm. jopa vakavuusmääräysten kansainvälisen normiston kehittymiseen. Jääluokkamääräysten kehitykseen useimpien luokituslaitosten piirissä ja harmonisoidusti on Suomessa tehdyllä tutkimustyöllä ollut erittän tärkeä vaikutus. Professori Kostilaisen johdolla kerättiin 1960-1970 lukujen vaihteessa ja vielä 1980-luvun alkupuolelle saakka merkittävää tilastollista aineistoa tärkeimpien onnettomuustekijöiden kartoittamiseksi Itämeren merionnettomuuksissa. Edellälueteltujen virstanpylväiden ohella on maassamme suoritettu lisäksi lukuisia muita turvallisuuteen liittyviä tutkimuksia, joiden merkitystä ei ole syytä väheksyä. Tarkemmat kuvaukset viime aikojen tutkimuksista on esitetty jäljempänä. Monasti on tutkimusten suoritus tapahtunut opinnäytetöiden yhteydessä, jolloin on voitu paremmin varmistaa tekijän työrauha. Suomessa ovat mm. Merenkulkulaitos ja TEKES tukeneet alan tutkimusta merkittävällä tavalla, mikä on osaltaan auttanut varmistamaan tutkimustyön edellyttämää pitkäjänteistä työskentelytapaa. Meriteollisuus, telakat, suunnittelutoimistot ja varustamot ovat niin ikään tukeneet alan tutkimusta, työskennellen luonnollisesti osin itsekin aiheeseen liittyvien kysymysten parissa. 1990-luvulla ja sen jälkeen ovat merkillepantavaksi vaihtoehdoksi osoittau- 1

tuneet myös EU:n rahoittamat laajat tutkimushankkeet. Näissä on yliopistolla usein ollut varsin keskeinen rooli. VTT:n rooli on painottunut luontaisesti enemmän soveltavan tutkimuksen ja konsulttitoimeksiantojen alueelle. Toisaalta, VTT on myös ollut vetäjänä eräissä, lähinnä kansallisiksi hankkeiksi luonnehdittavissa, TKK:n tuella toteutetuissa turvallisuustutkimuksissa: Suomen merikuljetusten turvallisuus ja Suomenlahden meriliikenteen riskitekijät. VTT:n suorittamia tutkimuksia ovat olleet mm. selvitys Suomenlahden öljyterminaalien ja -kuljetusten kehitysnäkymistä, Meriliikenteen häiriön hallinta, Suomenlahden risteävän liikenteen riski-indikaattorin kehittäminen, Kökarin väyläsuunnitelman riskianalyysi ja nestemäisten irtolastien kuljetukset Itämerellä. Viimeksimainituihin hankkeisiin TKK ei osallistunut. 1.2 Suomenlahden erikoisolosuhteet ja tutkimuskohteet Edellä esiteltyjen tutkimuskohteiden valossa voidaan todeta, että meriturvallisuus nykypäivänä on saanut lisää elementtejä. Puhutaan yleisesti ympäristön vaatimista turvallisuustekijöistä, joista hyvänä esimerkkinä on Suomenlahden itäosat. Siellä on jouduttu joka talvi operoimaan jääolosuhteissa, jotka vaihtelevat vaikeudeltaan lämpötilan ja tuulien mukaan hyvin paljon. Kovana talvena kaikki Suomenlahden satamat jäätyvät. Leutoina talvina etelän satamat pysyvät avoimina ja tuulet työntävät jäätä itään päin. Suomenlahden itäosien satamiin kulkevat laivat joutuvat kulkemaan pakkautuneiden jääkenttien läpi, mikä aiheuttaa merkittäviä turvallisuusriskejä. Säiden kanssa samaan aikaan turvallisuusriskiä nostaa alati kasvava liikenne koko alueella, joka aiheuttaa paineita satamalogistiikalle ja liikenteeseen vaikuttaviin toimintoihin, kuten liikenteenohjaukseen. 1.3 MS GOF-projekti MS GOF -tutkimushankkeessa on tarkoituksena parantaa merenkulun turvallisuutta erityisesti talvimerenkulun kysymyksissä. Jääolosuhteet aiheuttavat erityisvaatimuksia aluksille ja erityiskoulutustarpeita operatiiviselle henkilökunnalle aluksilla. Hankkeessa pyritään parantamaan myös varautumista öljy- tai kemikaalionnettomuuteen. Onnettomuuden vakavuuteen vaikuttavat useat tekijät, erityisesti vuodenaika. Jääolosuhteet aikaansaavat avomeriympäristöstä poikkeavan tilanteen öljyonnettomuuden torjunnassa. Hankkeessa tutkitaan ja kehitetään meriliikennettä ja panostetaan meriliikenteen turvallisuusriskien tutkimukseen ja riskien hallintaan. Hanke tukee ja on mukana käynnistämässä Merikotka-tutkimuskeskuksen toimintaa. Tarkoitus on vahvistaa meriturvallisuuden tutkimusta Suomessa. Merenkulun turvallisuutta kehitetään tutkimuksen, kehityksen ja koulutuksen avulla. Lisäksi edistetään yhteistyötä ja meriturvallisuuteen liittyvää tiedonvaihtoa Suomen ja Venäjän välillä. Merenkulun turvallisuutta edistetään hankkeessa tutkimuksella, joka kohdistuu seuraavien, kehitystä vaativien aihepiirien alueelta valittaviin kohteisiin: Operatiivinen turvallisuus, tekninen turvallisuus ja ympäristöturvallisuus talvimerenkulussa Meriliikenneturvallisuus & laivaturvallisuus Merikuljetusten kokonaisriskin arviointi Itämerellä (erityisesti itäisellä Suomenlahdella) Talvimerenkulun turvallisuus (ml. jäänmurtaja-avustus, jääluokka ja liikennerajoitukset) 2

Suomenlahden meriliikenteessä tapahtuvien muutosten vaikutukset onnettomuusriskiin Meriturvallisuus & Kehittyvä teknologia Väyläturvallisuus AIS-, VTS- ja VTMIS järjestelmät ja muut kehittyneet informaatiojärjestelmät Onnettomuusanalyysi & vähältä-piti-tapausten analyysi Järjestelmällinen turvallisuusanalyysi Riskianalyysi & simulointimenetelmät Hankkeessa toteutetaan kolme työpakettia: WP 1: Talvimerenkulun turvallisuuden tutkimus WP 2: Merenkulun turvallisuuteen ja talvimerenkulkuun liittyvän osaamisen kehittäminen WP 3: Meripelastus Itäisellä Suomenlahdella Näistä Teknillisen korkeakoulun Laivalaboratorion osaprojektiin kuuluu työpaketti WP1 sekä osia työpaketti WP2:sta Kymenlaakson ammattikorkeakoulun kanssa erikseen sovittavan työnjaon mukaisesti. Tähän liittyen euroopan parlamentti on antanut ehdotuksen 2000/0325 (COD), jossa suositellaan meriliikennettä koskevan yhteistyön kehittämistä seuranta-, valvonta- ja tietojärjestelmän perustamisessa. Tavoitteet saavutetaan laajentamalla alusten ilmoitusvelvollisuutta ennen kuin ne tulevat jäsenvaltioiden vesille, käyttämällä automaattista tiedonsiirtoa (EDI) ja alusten automaattista tunnistusjärjestelmää (AIS), lisäämällä jäsenvaltioiden välistä yhteistyötä sekä seuraamalla tarkemmin sellaisia aluksia, jotaka ovat erityisen riskialttiita meriturvallisuuden ja ympäristön kannalta. 1.3.1 MS GOF WP1 Hankkeen työpaketissa WP1 tutkitaan yhdessä venäläisten yhteistyökumppaneiden kanssa edellytyksiä parantaa talvimerenkulun turvallisuutta erityisesti Itäisellä Suomenlahdella. Osaprojekti toteutetaan Teknillisen korkeakoulun tutkijoiden toimesta. Tarkemmat työpaketissa toteutettavat tutkimuskohteet valitaan esiselvityksen perusteella. Tämän raportin loppuosa muodostaa ao. esiselvityksen. 1.3.2 MS GOF WP2: Merenkulun turvallisuuteen ja talvimerenkulkuun liittyvän osaamisen kehittäminen Talviset olosuhteet Itämerellä ja Suomenlahdella aikaansaavat vaativat toimintaolosuhteet merenkulkijoille. Merenkulkijoiden profiili Itämerellä on muuttunut ja monikansallisten miehistöjen kokemus jääoloissa operoinnista voi olla hyvinkin rajallista. Laivojen miehistöjen koulutusta Suomenlahden ympäristön erikoisolosuhteiden suhteen voidaan parantaa tarjoamalla merenkulun toimijoille räätälöityjä koulutuspaketteja. Alan koulutukselle on tarvetta Suomessa sekä kansainvälisesti. Työpaketissa WP2 kehitetään merenkulun turvallisuuteen liittyviä opetuspaketteja erityisesti talvinavigoinnin erityispiirteisiin ja jäänavigointikoulutukseen. Suunnittelussa toimitaan yhteistyössä venäläisten partnereiden kanssa. Koulutukseen voi liittyä jäissä kulkevien alusten tarkastaminen ja muu viranomaistoiminta. Työpaketissa tehdään tarvekartoitus ja suunnitellaan talvimerenkulun erityiskoulutus yhdessä sidosryhmien ja yhteistyökumppaneiden kanssa. Opetuspaketteja tarjotaan merenkulun toimijoille kansallisesti ja kansainvälisesti. 3

Koulutuksen ja opetuspakettien suunnittelu tapahtuu työpaketissa koulutussuunnittelijan toimesta yhteistyössä tutkijoiden ja alan toimijoiden kanssa. 1.4 Alusliikenteen taustat Suomen ulkomaankaupan kuljetuksista yli 80 prosenttia tapahtuu meritse. Suomella on noin 1500 kilometriä rannikkoa ja noin 60 satamaa, joista 23 pidetään auki ympäri vuoden. Merikuljetusten tärkeys ja pohjoisen Itämeren vaikeat olosuhteet asettavat kuljetusketjun toimivuudelle erityiset vaatimukset. Itämeri on merellinen moottoritie EU:n ja Venäjän välillä, joten sen taloudellinen merkitys on erittäin merkityksellinen. Sillä on erittäin suuri painoarvo taloudellisen- ja kaupan kehittymisen kannalta koko Itämeren alueen valtioiden välillä ja tämä näkyy suoraan alueen alusliikenteessä. Kun kauppa vilkastuu niin se näkyy suoraan kasvavana trendinä laivaliikenteessä. Suomenlahdella satamat ovat kehittyneet huomattavaa vauhtia heti Neuvostoliiton hajoamisen jälkeen. Erityisesti Baltian maat ovat kehittäneet omia satamiaan ja niistä onkin tullut yksi merkittävä kilpailija esimerkiksi Suomelle halvempien kustannuksien kautta. Laivaliikenteen kannalta Primorskin öljysatamalla on erittäin merkittävä rooli Suomenlahden merikuljetuksista, koska lisääntynyt öljyntarve lisää liikennettä jatkuvasti ja tässä tapauksessa etenkin itä-länsi suunnassa. [7] Suomenlahti on sijainniltaan portti itämerelle. Se on väylä erittäin suurelle liikennevolyymille Venäjälle, Suomeen ja Viroon laivaliikenteen koostuessa matkustaja-aluksista, rahtialuksista, tankkereista, kalastusaluksista ja nykypäivänä myös suurista huviveneistä. Liikenteen kuva on erittäin dynaaminen ja liikenteen tekee monipuoliseksi poikittaiset matkustajareitit Tallinnan ja Helsingin välillä risteävän itä-länsisuuntaisen liikenteen kanssa keskellä Suomenlahtea. Suomenlahden ympärysvaltiot aloittavat uusia satamahankkeita samaan aikaan, kun vanhoja pyritään kehittää infranstruktuuriltaan vastaamaan nykyaikaisia vaatimuksia. Tällä hetkellä Suomessa on käynnissä Vuosaaren suuri rahtisatamahanke sekä Venäjä on rakentamassa Ost- Lugan satamaan useita uusia terminaaleja lähinnä keski-euroopan tuonnille ja viennille. Viro on mielenkiintoinen monelle toimijalle Euroopassa, koska työvoima on halpaa ja toisaalta kuljetuskustannukset laivoilla on alhaiset isoilla volyymeilla. 1.5 Sääolosuhteet Suomenlahdella Suomenlahden pituus on noin 400 kilometriä ja leveys on 48-135 km:n välillä tuottaen kokonaispintalaa vajaa 30 000 neliökilometriä. Merenpohjan topografia vaihtelee paljon ja Suomenlahti on vesialueena varsin matalaa sekä kivikkoista. Merivesi alueella virtaa vastapäivään ja Suomen rannikolla idästä länteen. Talviliikennekausi on määritelty yleisesti Itämerellä joulukuun ja huhtikuun välille. Se on keskimääräinen aika minkä aikana Itämerellä jäätä esiintyy. Jääpeite ulottuu kaikkina talvina Perämerellä pohjoisesta vähintään Merenkurkun tasalle, useimpina siitä etelämmäksikin. Suomenlahti jäätyy useimpina talvina itäosiltaan ainakin Helsinkiin saakka. Sääolojen puolesta liikenteeseen tulee lisää muuttujia turvallisuuden kannalta, kun talviliikennekausi jää- ja säävaihteluineen alkaa. Tasaista jääpeitettä suurempi este liikenteen sujumiselle on jään kasautuminen ahtojäävalleiksi. Tilastojen valossa voidaan todeta, että alueella vallitseva lounaistuuli (ks. Liite 1) pakkaa jäitä juuri Suomen satamien suulle ja satamatoimintojen turvaamiseksi jäänmurtajien apu on usein välttämätöntä. Jääkenttien liikkuminen tuulten mukana on myös selkeä uhka talvisaikaan meriliikenteelle. Tuuli voi puristaa jääkenttiä yhteen siten, että niiden puristukseen jäävä alus voi olla todellisessa uppoamisvaarassa 4

runkoon aiheutuvien suurien paineiden vuoksi. Tällöin tarvitaan kiireellisesti jäänmurtajan apua aluksen irtileikkaamiseksi. Suomen ja Ruotsin satamiin talvella saapuvilta tai lähteviltä aluksilta vaaditaan jääluokitus, joka kertoo niiden jäissäliikkumiskyvyn. Jääluokkarajoitusten takana ovat laivojen jäävaurioiden välttäminen ja sujuvan talviliikenteen takaaminen. Suomen ja Ruotsin merenkulkuviranomaiset ovat vuodesta 1971 lähiten määritelleet yhteiset jääsäännöt. Laivat jaetaan sääntöjen mukaisesti jääluokkiin IA Super (IAS), IA, IB, IC, II ja III. IA Super luokka on vahvimmille ja tehokkaimmille laivoille ja II sekä III ovat niille laivoille joita ei ole vahvistettu lainkaan jäissäkulkuun. Jääsääntöihin liittyy lisäksi laivan konetehovaatimus, rungon rakenteelliset suunnittelu- ja lujuusvaatimukset sekä eri vetolaitteisiin liittyvät ominaisuudet. Sääntöjä on uusittu pitkin niiden olemassaoloaikaa teknisten vaatimusten muuttuessa, mutta perusperiaatteeltaan sen tarkoitus on säilynyt muuttumattomana: Jääluokkajako ei ole kauppalaivan kyky selviytyä itsenäisesti hankalista jääolosuhteista vaan kyky seurata avustavaa jäänmurtajaa sujuvasti sekä pystyä itsenäisesti liikkumaan kiintojäähän muurretussa jäärännissä. [3][19] Jäät rajoittavat laivojen liikennealuetta Itämerellä merkittävästi talvisaikaan. Laivoille joudutaan ajamaan jäänmurtajalla rännit liikenteen sujumiseksi, joissa talvimerenkulkuun sopivat laivat voivat liikkua tarkoituksen mukaisesti. Rännissäajo nostaa yhteentörmäysriskiä huomattavasti kun kohtaamiset sekä ohitukset tapahtuu vain rajoitetulla kaistalla ja väistäminen käy vaikeammaksi kapeiden rännien vuoksi. Jäänmurtajan tekemä ränni kestää kovilla pakkasilla vain muutaman päivän auki liikennöitävässä kunnossa, kunnes se on taas aukaistava uudestaan. Tämän vuoksi talvella avainasemassa on kunkin maan hyvin koordinoitu jäänmurtotoiminta, joka ohjaa liikennettä omalla toiminta-alueellaan. Jäänmurtajat avustavat aluksia näiden määränpääsatamiin ja niistä pois. Eri maiden talviliikenne ja jäänmurtajien tarjoama avustus perustuu erilaisiin käytäntöihin. Suomella ja Ruotsilla on periaatteena, että kaikille suomalaisiin ja ruotsalaisiin talvisatamiin menossa tai tulossa oleville aluksille annetaan jäänmurtaja-avustusta. Tämä avustus on kuitenkin rajoitettu aluksiin, jotka täyttävät liikennerajoitusten määräämät ehdot. Liikennerajoitus sisältää usein vaatimuksen jääluokasta ja aluksen lastinottokyvystä. Monesti jäänmurtotoiminta edellyttää varsinkin hinaustapahtumassa tietynlaisen kiinnityssysteemin olemassaoloa. Rajoitusten taustalla on liikenteen sujuvuus ja turvallisuus. Suomessa jäänmurrosta ja avustustoiminnasta vastaa Merenkulkulaitos, joka nykyisessä eriytetyssä toimintamallissa tilaa mainitut palvelut esim. varustamoliikelaitokselta. Jäänmurtaja-avustus on aluksille maksutonta ja tavoitteena onkin Suomen ja Ruotsin talvimerenkulkusysteemissä sujuvan kauppamerenkulun turvaaminen ja talvimerenkulun kokonaiskustannusten alentaminen. [3][7][49] Venäjän merihallinto vastaa koko valtion jäänmurtotoiminnoista. Merihallinto on valtuuttanut Pietarin sataman merihallinnon vastaamaan jäänmurtotoiminnasta Suomenlahden alueella. Pietarin sataman merihallinto perii aluksilta jäämaksua, jolla rahoitetaan jäänmurtotoiminta itäisen Suomenlahden alueella. Venäjän talviliikennöintisysteemi itäisellä Suomenlahdella eroaa hieman Suomen vastaavasta, sillä Venäjän merenkulkuviranomaiset asettavat tarvittavan jääluokan sekä tarvittavan konetehon ja tämän perusteella päätetään laivoille tarjottava jäänmurataja-avustus. Jäänmurtaja-avustus toimii siten, että laivoille annetaan odotuspaikka, josta jäänmurtaja kerää yhden saattueen. Saattue avustetaan sinne asti kuin tarve vaatii, yleensä saattueen heikkotehoisimman mukaan. Avustustapa kasvattaa aluksien odotusaikaa, mutta vähentää samalla murtajien työkuormitusta. [7][11] 5

1.6 Liikenteen tyypilliset ongelmat Suomenlahdella Suomenlahden liikennettä on tähän asti pyritty selvittämään materiaalivirtojen avulla sekä puhelintiedusteluin ympärysmaiden satamapäälliköille. Kattavaa tietoa ei ole aikaisemmin ollut saatavilla siitä, millaisia aluksia Suomenlahdella liikkuu, millaista vaihtelua liikenteessä on ja millaiset alukset kuljettavat aina tietynlaista materiaalia. Näiden tunnistaminen on ensiarvoisen tärkeää liikennekuvaan vaikuttavien muuttujien selvittämisessä ja sitäkautta riskimallin kehittämisessä. HELCOM AIS on Itämeren valtioiden yhteinen AIS-tietokanta, johon kerätään kaikkien maiden alusliikennetietoja koko vuoden ajalta. Tietokannan kautta on saatavilla karkea tieto eri liikennetyypeistä Suomenlahdella (ks. Liite 2). Sen sisältämien tietojen mukaan on Suomenlahdella liikkunut muista Itämeren maista kesäkuun 2005 ja kesäkuun 2006 välisenä aikana yli 37 000 alusta. Näistä noin 60-70% on rahtialuksia, 20% matkustajaaluksia ja noin 17-25% tankkereita. HELCOM:n mukaan Itämerellä on minä tahansa ajanhetkenä vajaa 2000 erilaista alusta liikenteessä mikä osoittaa konkreettisesti sitä, että liikenne vaatii jäjestelmällistä hallinnointia ja eri maiden välistä saumatonta yhteistyötä riskien vähentämiseksi. Suomenlahden liikennekuvan suuren riskitekijän muodostaa poikittainen liikenne Helsingin ja Tallinnan välillä (avovesikaudella jopa n. 60 vuoroa päivittäin) ja Suomenlahden ympärysmaiden väliset rahtikuljetukset. Merikuljetusten turvallisuuden kannalta Suomenlahdella on muutamia kohtia, jotka maantieteellisen sijaintinsa tai normaalin liikennejaon vuoksi aiheuttavat tilanteita missä riski on normaalia suurempi. Näistä yksi on pohjois-etelä ja itä-länsi suuntaisen liikenteen kohtauspaikka, missä pitkittäinen liikenne Tallinnan ja Helsingin välillä kohtaa. Liite 3 HELCOMtilastojen mukaan vuoteen 2015 mennessä Tallinnaan kohdistuva alusliikenne nousee yli 9000:een käytiin ja Helsinkiin kohdistuva liikenne yli 7000 aluskäyntiin. Tämä on tulevaisuuden kannalta paikka, johon joudutaan kiinnittämään entistä enemmän huomiota. Toinen ongelmakohta on Suursaaren pohjoispuoleinen ympäristö Kotkan edustalla, joka on kansainvälisillä vesialueilla. Tämä kohta on erityisen vaikea talvisaikaan, koska jäiden pakkautuessa Suursaaren eteläpuolelle pohjoistuulen ja korkean pakkassumman vaikutuksesta jäänmurtajan tekemät rännit menevät tukkoon ja jäätyvät sillä seurauksella, että liikenne alkaa jäänmurtajien johtamana kulkea Suursaaren pohjoispuolen kautta. Suursaaren pohjoispuolella on eteläpuolta enemmän matalikkoja ja alue on erittäin lähellä Suomen aluevesirajaa. Tämä on koettu suurena ympäristöriskinä, etenkin kun kyseessä on öljykuljetukset Primorskista ja alueella on todettu vaara joutua alttiiksi puristavan jään vaikutuksille. Ongelma on tiedostettu ja alueen talviliikenteen seuraaminen on aloitettu tekemällä ehdotus, että Suursaaren pohjoispuolen kansainvälinen vesialue liitettäisiin GOFREP:iin. Tarkkaan ei tiedetä kuinka laajaa liikenne on laajimmillaan ollut, mutta siihen alettiin kiinnittämään huomiota VTS-keskuksissa vuonna 2003 vaikeiden jääolosuhteiden aikaan. 6

Kuva 1 : Reittimahdollisuudet talvisaikaan Suomenlahdella Asiantuntijahaastattelun [8] mukaan noin 90% Suomenlahdella tapahtuvista alusten välisistä törmäyksistä on peräänajoja. AIS-tietoja analysoimalla on mahdollista selvittää sellaisia paikkoja väylillä missä riski on suurin. Meriliikenteen riskikohtien löytämiseksi olisi tärkeätä pystyä selvittämään esimerkiksi paikat missä laivat ajavat liian lähellä toisiaan. Tilanne voi johtua tiedostamattomasta ongelmasta ja tälläisen potentiaalisen riskipaikan tunnistaminen antaisi aiheen tulevalle väyläsuunnittelulle ja pohjatietoa liikennerajoituksia määrättäessä. Matalilla väylillä on huomattu, että laivat ilmoittavat toisinaan syväyksensä liian pieneksi ja rikkovat syväysvaatimuksia. Syväysrikkomukset voivat olla jopa niin räikeitä, että AISperustietoihin on muutettu todellisuutta pienempi syväys, joka aiheuttaa ongelmia VTSoperaattorille ja toisaalta erilaiset automaattiset varoitusjärjestelmät eivät varoita oikein. Joskus tilanne on myös inhimillinen, kun syväys on asetettu vahingossa väärin ja VTSkeskuksen operaattori joutuu puuttumaan tähän estääkseen vaaratilanteita. Toinen Suomenlahdella olevista ongelmista on jääluokkarajoitusten rikkominen, etenkin laivoilla, jotka suuntaavat Venäjälle kansainvälisiä vesialueita pitkin. Viranomaisten asettamien jääluokkarajoitusten takana ovat laivojen jäävaurioiden välttäminen ja sujuvan talviliikenteen takaaminen. Tilanteet, etenkin talvisaikaan, muuttuvat erittäin nopeasti ja ne ajavat laivoja tekemään poikkeusratkaisuja suunnitellulta reitiltä. Jäätilanteiden kehityksellä on yleensä tietty samankaltaisuus ja syntynyt jäätilanne on yleensä samanlaisten muuttujien tulosta (tuuli- ja pakkassumma). Näihin vaikuttaa paitsi vesi- ja ilmavirtaukset, mutta myös saarten sijoittuminen ja rantaviivan muodot. Yleensä vasta jälkeenpäin voidaan huomata, että samankaltainen jäätilanne toistuu ja syntyneisiin ongelmakohtiin ei voida puuttua tarpeeksi ajoissa. Kun nämä asiat on tiedossa jo etukäteen, voidaan muodostaa poikkeusreittejä ja toimintapoja riskien pienentämiseksi sekä samalla parannetaan liikenteen sujuvuutta. 7

2 Laajat meriturvallisuushankkeet 2.1 Paloturvallinen konehuone Paloturvallinen konehuone oli TKK:n tutkimushanke [70], jossa tutkittiin laivapaloja matkustaja- ja RoRo-aluksien dieselkoneistoissa. Vakavista laivatulipaloista suurin osa on konehuonepaloja ja laivojen paloturvallisuuden osakseen saama huomio oli kasvanut 1960- luvulta lähtien. Laivojen tulipalot tunnetaan hyvin, mutta kokonaisvaltaista laivapalojen tarkastelua ei oltu tehty aikaisemmin suomen kielellä. IMO:ssa on oma paloalakomitea, jonka tarkoitus on pitää yllä laivapalojen ja niihin liittyvien turvallisuusasioiden käsittelyä. Kansallisten määräysten ja kansainvälisten sopimusten ansioista laivojen paloturvallisuus on merkittävästi parantunut. Tutkimushankkeen pääpainot jaettiin viiteen eri kokonaisuuteen: konehuone (laitteet ja rakenteet), ihmisrooli, tekniset ja rakenteelliset keinot tavoitteiden saavuttamiseksi, koneiston vaurioiden korjattavuus palon jatkuessa ja sammutuksen jälkeen (tilanteen palauttaminen paloa edeltävään tilanteeseen). Konehuonepalojen tilastollinen syttymistodennäköisyys tunnetaan raportoinnin ansiosta ja tilastoista käy ilmi, että palot vaativat harvoin ihmisuhreja, mutta uhkia on kuitenkin ollut. Useimmat syttymissyyt ovat moottorien polttoainelaitteisto ja pakoputkisto sekä polttoaineiden päiväsäiliöt, missä ihmisten toimenpiteet ja eri roolit ovat erittäin keskeisiä syttymis- ja sammuttamisvaiheissa. Määräysten mukaiset rakenteet, paloilmaisimien parantaminen ja palon kehittyminen sekä leviäminen ovat vaikeita mallintaa, koska niiden konkreettinen suorittaminen on erittäin kallista. Näin ollen joudutaan paljon oppimaan jo tapahtuneista paloista ja tutkimaan niitä mahdollisimman monesta näkökulmasta. Palojen aiheuttamista kustannuksista välilliset kustannukset ovat huomattavan korkeita. Hankkeen tutkimustuloksena voitiin todeta, että laivan navigointikyky ja sähkön tuotanto on pyrittävä säilyttämään palon sattuessa. Tämän vuoksi huomiota on kiinnitettävä mm. laivan toimintoja palvelevien osien sijoittelutekniikkaan ja ihmisen toimintaympäristöön konehuoneessa. Laitteiden ja passiivisten rakenteiden toimintaa palon sytyttäjänä tai levittäjänä tulee arvioida. Ihmisten toimintaedellytykset ja -rajoitukset palotilanteessa ovat merkittävä osa koko tapahtumaketjua ja sen vuoksi ne on otetettava huomioon suunniteltaessa koneistoa, jonka syttymistodennäköisyys on alhainen ja jonka sammutus onnistuu yleensä melko varmasti ja nopeasti. Rakenteiden osalta esimerkiksi palonkestävät muovit ja maalit koettiin rakenteissa tärkeiksi sekä konehuoneen ergonomia ns. ihminen konehuoneessa -lähestymistavalla. Saavutettavuus on tärkeää kriittisten toimintojen ylläpitämiseksi, etenkin matkustaja-aluksissa. Hyvin suunnitellun tilasijoittelun avulla saavutetaan edellisen ohella myös parempaa savunhallintaa matkustustiloissa ja näin estetään palossa syntyvien myrkyllisten kaasujen aiheuttamia vammoja, kuten PASOK-tutkimusprojektista [71] käy ilmi. 2.2 Keulan aaltokuormat Aaltoiskukuormat ovat yleisesti ongelmana jäänmurtamiseen tarkoitetuilla aluksilla. Keulan aaltokuormia on tutkittu TKK:n laivanrakennusopin yhteydessä tehdyissä diplomitöissä [74] ja [75], joissa käytettiin tunnettua liikemäärämenetelmää laskemiseen. Liikemäärämenetelmä perustuu kaarileikkaukseen kohdistuvien aaltovoimien laskemiseen aluksen ja vedenpinnan 8

suhteellisen liikkeen sekä lisätyn massan ja vaimennuksen avulla. Näistä päästään kokonaisvoiman sekä iskunpaineeseen säännöllisessä aallokossa. Laskennallisia arvoja piti päästä vertaamaan laskettuihin arvoihin ja näin jouduttiin tekemään mallikoesarja. Mallikokeissa käytettiin arktisen rahtialuksen mallia, jossa keularakenteisiin kohdistuvia kuormia mitattiin mm. voima- ja paineantureilla. Vertailussa tarkasteltiin kuormien vastaavuutta sekä verrattiin maksimiarvoja laskennallisiin arvoihin. Viimeksimainittuja taas tarkasteltiin eri parametrien funktiona, jotta saataisiin selville niiden suhde kuormiin ja arvio liikemäärämenetelmän luotettavuudesta. Voimien osalta todettiin laskentatulosten vastaavaan saatuja mittausarvoja, mikä kertoi laskentamenetelmän oikeellisuudesta. Painearvot olivat ainoat mitkä poikkesivat merkittävästi (22,3% liian pieninä) laskennallisista tuloksista. Mallien geometria osoittautui parametrina merkittäväksi, kuten myös aallokon kohtaamistaajuus. Liikemäärämenetelmä osoittautui käyttökelpoiseksi ja keulan kolmiulotteisuuden vuoksi menetelmä sopii mittaustulosten mukaan paremmin kaksidimensionaalisille puolisegmenteille. Kuormat ovat karkeasti verrannollisia suhteellisen nopeuden neliöön. Kun aallonkorkeus kasvaa kohtaamistaajuuden kanssa, aiheuttaa se voimien pienenemiseen laskettujen suureiden kasvaessa edelleen. Aallonpituuden ollessa hyvin suuri tai pieni ovat kuormat pieniä, koska suhteellinen nopeus jää pieneksi. Nopeuden kasvaessa tietyn rajan yli pienenee mitatut arvot jyrkästi, joka johtuu mm. iskualueen ympäristöön muodostuvasta ilmataskusta. 2.3 Suomen merikuljetusten turvallisuus Suomen merikuljetusten turvallisuus oli vuonna 1996-1998 käynnissä ollut laaja tutkimusohjelma [60], jonka taustalla olivat wräät tuhoisat onnettomuustapaukset, jotka olivat saaneet valtiovallan Suomessa kiinnittämään erityistä huomiota mahdollisuuksiin edistää turvallisuutta merikuljetusten eri osa-alueilla. Hankkeen lähtötilanteessa pyrittiin kartoittamaan merenkulun ominaispiirteet, joiden avulla päästäisiin käsiksi käytössä olevaan kuljetuskalustoon ja liikennekuvaan. Maantieteellisesti Suomelle on ominaista pitkät rannikkoväylästöt ja harva liikenne, mikä tekee taloudellisen merenkulun infrastruktuurin hoidon vaikeaksi erityisesti talviolosuhteissa. Lisäksi paikalliset olosuhteet vaihtuvat ja vaikuttavat osaltaan onnettomuusriskeihin. Merenkulun kokonaisriskin muodostuminen suomalaisessa merenkulussa alkoi turvallisuustason (tuolloisen) nykytilan kartoittamisesta. Merenkulkulaitoksen vuositilastoihin perustuen voitiin todeta selvää laskua vuotuisessa merionnettomuuksien esiintymistaajuudessa sekä henkilömenetyksissä. Karilleajot ja pohjakosketukset olivat (ja ovat edelleen) yleisin onnettomuustyyppi merenkulussamme ja sitä kautta seuraukset ovat pääosin alusvaurioita ja mahdollisia öljypäästöjä sekä niiden ympäristövahinkoja. Yhteentörmäykset ja alusten uppoamiset ovat olleet suurimpia yksittäisiä henkilövahinkojen tuottajia merenkulun aikanamme. Tulipalot on yleensä pystytty sammuttamaan. Paloista aiheutuvia haittoja, kuten savu ja myrkkykaasut, pyritään vähentämään ja sitä kautta saadaan laivat turvallisemmiksi matkustajien kannalta. Suoritetussa osatutkimuksessa, ks. lähde [70], havainnollistettiin kokonaisriskin muodostumista laatimalla henkilömenetyksiä kuvaava riskimalli, jossa oli mukana tapahtuneet laivapalot karkean alustyyppijaon mukaan. 9

Tutkimushankkeen ensimmäisen vaiheen toisena tutkimuksena toteutettiin systemaattinen merionnettomuusanalyysi, jossa käytiin läpi suurehko joukko merionnettomuuksien tutkintaselostuksia. Analyysin pohjalta esitettiin yhteenveto. Pohjoismaiden ja anglosaksisten maiden ulkopuolelta onnettomuusselostuksia ei juurikaan ollut tuolloin saatavilla. Onnettomuuksien tutkintaa koskevan lainsäädännön tarkistuksia kaivattiin, jotta onnettomuustutkinta voisi palvella merenkulkua kattavasti. Tutkimusohjelman toisessa vaiheessa paneuduttiin sellaisiin hankkeisiin, jotka kohdentuvat ensimmäisessä vaiheessa havaittuihin ongelma-alueisiin. Toisen vaiheen tärkeimpiä ja laajimpia tutkimuskohteita oli järjestelmällisen turvallisuuden arviointimenettelyn (FSA) soveltaminen ROPAX-aluksen turvallisuuteen ja etenkin vaarallisiin IMDG-lastikuljetuksiin. Työn tuloksena todettiin, että IMDG-paloissa oleva riski ROPAX-alusten matkustajien hengenmenetyksille on asiaankuuluvia määräyksiä noudattaen pieni. FSA tuotti päätöksentekijöille systemaattiseen tarkasteluun perustuvaa tietoa riskeistä ja erilasten vaihtoehtoisten riskien hallintakeinojen kustannustehokkuudesta. Satamien kannalta kuljetukset ovat keskittyneet melko voimakkaasti ja toisaalta laivojen sekä lastiyksiköiden osalta kuljetusmäärien keskiarvot kuvaavat vain pientä osaa monimuotoisesta logistiikasta. Laivan komentosiltatyöskentely ja siellä tehtävät päätökset vaativat kaikkien merenkulkusysteemiin liittyvien toimintojen (luotsaus, VTMIS, satamat jne.) tukea onnistuakseen kaikissa olosuhteissa. Komentosiltayhteistyö ja reittisuunnitelmat päällystön kanssa ovat ennen luotsauksen aloittamista erittäin tärkeitä. Päällikön ja luotsin tulisikin käyttää toisiaan varmistavia informaatiolähteitä päätöksenteon tukena. Kokonaisuutena kehittyvän teknologian vaikutukset meriturvallisuuteen ovat pääosin positiivisia ja ne ovat parantaneet toiminnan tarkkuutta olennaisesti. Uusia järjestelmiä kehitettäessä on huolehdittava riittävästä merenkulkijoiden koulutuksesta ja tarvittavista lisäohjeista, joita järjestelmän käyttöönotossa nousee esiin. 2.4 Ehjän laivan vakavuus aallokossa Nykyaikaisten nopeiden matkustaja- ja RoRo-alusten suosion voimakas kasvu on johtanut alusten kokonaisvastusta pienentävien runkomuotojen kehittymiseen. Useimmiten tämän tyyppisissä aluksissa on kaksi potkuria, jolloin parhaaksi runkomuodoksi jää niin sanottu avoin alavirtausperä, jossa aluksen perään saakka ja potkureille tuleva virtaus tulee aluksen alta. Aluksen poikittainen vakavuus voi heikentyä myötäaallokossa voimaasti, kun aallon ja aluksen nopeuserosta johtuen esiintyy voimakkaita vesiviivapinta-alojen muutoksia. Poikittainen vakavuus voi heikentyä, kun aallot lyövät aluksen pituisella aallonpituudella tai vastaavasti, jos aluksen saavuttaa aaltoja myötäaallokossa, jossa aaltojen periodi on puolet laivan keinumisen ominaisperiodista. Tilanteet ovat yllättäviä ja hankalia, koska kallistavan momentin ei tarvitse olla suuri, kun se jo voi aiheuttaa merkittävän kallistuman. Monien teknisten ratkaisujen puntaroiti on vaikeaa ja siksi usein viimeinen keino varmistaa aluksen riittävä turvallisuus on ohjeistaa aluksen päällystöä välttämään ajamista olosuhteissa, joissa aluksen vakavuus saattaa vaarantua. Lähteessä [50] tehtiin laaja mallikoesarja, jossa tutkittiin uppouma-aluksen käyttäytymistä myötäaallokossa laajalla nopeusalueella. Tavoitteena oli selvittää missä tilanteissa ja millä painopisteen korkeuden (GM) arvoilla alus menettää vakavuutensa ja kaatuu, tai saa voimakkaita kallistumia epäsäännöllisessä ja säännöllisessä aallokossa. Kun kokeessa ollut malli eteni aallon vaihenopeudella, se ei pysynyt riitävän pitkään aallonharjalla joutuen voimakkaaseen kiihtyilyliikkeeseen muotovakavuuden kasvaessa ja aikaansaaden voimakkaita kallistumia. Kokeissa tuli myös ilmi, että aallonpituuden pitäisi olla yli puolet aluksen pituudesta, jotta parametrinen resonanssi voisi esiintyä. Painopiste vaikutti kaikissa tapauksissa 10

paljon. Lisäksi tarvitaan riittävän monta peräkkäistä, samanlaista ja sopivaa aaltoa, jotta parametrinen resonanssi voisi herätä. Kokeet osoittivat, että kun varmistetaan aluksen riittävän suuri alkuvaihtokeskuskorkeuden arvo, niin alus ei menetä vakavuutta myötäaallokossa. 2.5 Karilleajotutkimus Karilleajo on merionnettomuuksista yleisin. Karilleajossa syntyvät aluksen runkoon kohdistuvat kuormitukset voivat vaarantaa aluksen vesitiiveyden, samalla kertaa koko aluksen ja sen ympäristönkin turvallisuuden. Tutkimuksissa, ks. lähteet [55] ja [56], sovellettiin FEMlaskelmia eri kaksoispohjaversioillemallinnettiin karilleajotapahtumia sekä tutkittiin aluksen karilleajon jälkeistä vuotovakavuutta. FEM eli Finite Element Method on ns. elementtimenetelmä äärellisille alkioille, joka on tärkein rakenneanalyysin keino. Sen avulla monimutkaisetkin geometriat pystytään mallintamaan halutulla tarkkuudella. Reunaehtojen ja kuormitusten rajoituksia ei ole ja menetelmää voidaan siksi käyttää virtauksien ja esimerkiksi painejakaumien mallinnukseen. Elementtimenetelmän avulla saatuja tuloksia pystyttiin hyödyntämään riskianalyysiin kokeiluluontoisesti ROPAX-aluksen karilleajotilanteessa. Karilleajotapahtuma mallinnettiin sekä kvasistaattisesti (neljän vapausasteen laskentamenetelmä) että dynaamisesti (kuuden vapausasteen menetelmä). Kvasistaattisen laskentamenettelyn verifioinnin yhteydessä todettiin sen antavan mallikoetuloksiin nähden vertailukelpoisia tuloksia. Ympäristövahinkojen mallinnus perustui pohjalaidoituksen repeämän sijaintiin ja pituuteen. Tutkimuksen yhteydessä tutkittiin myös karilleajotilastoja. Kyseisen aineiston pohjalta valittiin 20 karilleajoa, joista kerättiin kiinteässä yhteistyössä osallistuvien varustamojen kanssa hyvin yksityiskohtaiset tiedot karilleajaotapahtumista ja syntyneistä vaurioista. Karilleajojen tutkimiseen mallimittakaavassa kehitettiin kansainvälisestikin ainulaatuinen koetekniikka, jossa mallin puinen pohja korvattiin pehmeällä, mutta hauraalla uretaanilla. Tämän menetelmän avulla voitiin karilleajossa esiintyvät voimat ja vaurion syvyydet skaalata mallimittakaavaan realistisia tuloksia tuottavalla tavalla. Valittuja, kaksoispohjan rakenteeseen tehtäviä, kohtuullisen kustannustason riskinhallintakeinoja käyttäen on ROPAX-aluksen karilleajon henkilövahinkoriski pudotettavissa jopa alle puoleen. Tehokkaimmat riskinhallintakeinot olivat kaksoispohjan korkeuden ja pohjalevyn paksuuden muutokset. Aluksen nopeuden alentamisella havaittiin lisäksi olevan merkittävän suotuisa (pienentävä) vaikutus karilleajoriskiin. 2.6 Suomenlahden meriliikenteen riskitekijät Suomenlahden meriliikenteen riskitekijät hanke [59] oli looginen seuraus edellä, kappaleessa 2.3 kuvatulle hankkeelle. Kyseisessä tutkimuksessa todetut jatkotutkimustarpeet muodostivat selkeän aluemäärittelyn myös tämän tutkimuksen riskitekijöille. Ideana oli useamman alalla tehdyn tutkimuksen yhteenliittäminen, koska tutkimustulokset ja faktapohja olivat hajallaan merenkulun riskejä tutkivien organisaatioiden (TKK, VTT) tahoilla. Itämeren meriturvallisuuden parantamiseksi on Estonia-onnettomuuden jälkeen tehty paljon tutkimustyötä, jossa matkustaja-alusten turvallisuuden lisäksi on noussut uusia tekijöitä, kuten ympäristöriskit lisääntyneestä tankkeriliikenteestä johtuen. Hankkeen aikana tuli selväksi, että merenkulun kokonaisriskimallia on kehitettävää, erityisesti riskien jäsentelyn ja riskien arvioinnin saralla. Eri turvallisuusmuuttujien löytämiseen tarvitaan tietoa tapahtuneista onnetto- 11

muuksista. Ongelmaksi nousivat onnettomuustilastot sekä niiden hajallaan olevat tiedot luotettavuuskysymyksineen. Yleisesti Itämeren alueella on ollut trendinä järjestelmällisen turvallisuuden arviointimenetelmän (FSA) käytön kehittäminen ja laajentaminen, jonka ohella myös koulutus ja ohjeistus nostettiin tämän hankkeen sisällä eri toimijoiden keskuudessa tärkeäksi. Kaikki nämä laatukäsitteineen ovat iso osa meriturvallisuutta ja vaikuttavat sitä kautta etenkin riskitekijöiden syntymiseen, kuten jo kappaleessa 2.3 esitelty hanke osoitti. Näin ollen laivojen laitekohtaista käyttökoulutusta sekä kattavuutta on kehitettävä ja meriliikenteen ohjauksen parantamista varten suunnitellun VTS-toiminnan kehittämiseksi on luotava yhtenäiset toimintatavat ja sitovat operointiproseduurit. Kaikki merionnettomuudet tulisi käydä järjestelmällisesti läpi ja kerätä luotettavat ja riittävät tiedot IMO:n tietokantaan. Suomen osalta on tärkeätä perustaa luottamuksellinen tietokanta merillä sattuvista läheltä piti - tapahtumista, koska maantieteellisesti alueemme on kuitenkin yksilöllinen. Etenkin komentosiltatoimintojen ja luotsauksen osalta tulee päästä yhteisesti sovittuun ja tarkentuvaan reittisuunnitteluun sekä aukottomaan viestintään eri osapuolien välillä. Laivalaitteistojen kokonaisvaltainen integrointi ja ohjeistus vähentävät käyttövirheiden mahdollisuutta ja tarkoituksenmukainen laitteistosuunnittelu käyttäjän näkökulmasta tuottaa paremmin käytettäviä järjestelmiä. Varsinaiset onnettomuustapaukset ovat vähentyneet parin vuosikymmenen takaisista arvoista ja nykyään esiintyykin nk. "läheltä piti" tapauksia runsaasti. Näitä ei kuitenkaan tule yhtä runsaasti viranomaisten tai tilastoja pitävien tahojen tietokantoihin. Incident-järjestelmän etuna olisi, että se kykenee tilanteiden järjestelmälliseen analysointiin ja laajennettuna muiden maiden vastaaviin järjestelmiin saataisiin kattavaa kokonaisvaltaista tietoa esimerkiksi EU:n käyttökohteisiin. Pitkän tähtäimen hankkeena ehdotettiin FSA-analyysin tekoa jokaiselle öljykuljetusreitille, öljysatamalle ja terminaalille sekä vilkkaille liikennejakoalueille. FSAanalyysin avulla olisi mahdollista löytää priorisoidut keinot parantaa turvallisuutta ko. Liikennealueilla ja pienentää mahdollisia onnettomuusriskejä. Näin voitaisiin priorisoida kustannustehokkaasti välttämättömät riskien pienennyskeinot ja kehittää turvallisuusresursseja olennaisiin tekijöihin. Tutkimuksissa painotettiin valvonnan tehostaminen liikenteenjakovyöhykkeillä ja reittijakojärjestelmissä, jotka sijaitsevat kansainvälisillä merialueilla. Liikenteen ohjaamiseksi ja koordinoimiseksi rantavaltioita kehotettiin luomaan liikenteen seurantaan soveltuvia järjestelmiä erityisesti vilkkaille meriliikennealueille eri valtioiden välillä. Huomion painopistettä tuli siirtää vilkkaasti liikennöidyille alueille sekä ns. separaatiokaistojen suunnitteluun tarpeettomien kohtaamisten minimoimiseksi. Näin ollen olemassa olevan VTMIS-järjestelmän kehitystarve kohdentuisi eri tietojen yhteensovittamiseen ja yhteisten tietokantojen sekä telemaattisten rakenteiden tutkimisesen ja luomiseen. 2.7 Suomenlahden VTMIS-tutkimus Primorskissa 2001 aloittaneen öljyterminaalin aiheuttaman liikenteen kasvun myötä jouduttiin entistä enemmän kiinnittämään huomiota alusliikenneajoitukseen ja ohjailuun. Tämä näkyi tietysti ensimmäisenä eri Suomenlahdella toimivissa VTS-alusliikennekeskuksissa. VTMISkeskus eli Vessel Traffic Management and Information Services vastaa meriliikenteen ohjailusta sekä välittää meriliikennettä palvelevaa informaatiota sille määrätyllä alueella. Tutkimus 12