Markku Aarikka 7LHODLWRV 0XXWWXYDQRSHXVUDMRLWXVMlUMHVWHOPl (WLHOOlYlOLOOl6DOR±6XRPXVMlUYL Viking-raportti Turku 1999 TIEHALLINTO Turun tiepiiri VIKING
Markku Aarikka 0XXWWXYDQRSHXVUDMRLWXVMlUMHVWHOPl (WLHOOlYlOLOOl6DOR±6XRPXVMlUYL 7LHODLWRV TIEHALLINTO Turku 1999
-2+'$172 Muuttuvan nopeusrajoituksen tavoitteena on liikenneonnettomuuksien määrän vähentäminen ja niiden seurausten vakavuuden lieventäminen, tienkäyttäjien onnettomuusris kin alentaminen sellaisissa tie- ja liikenneolosuhteissa, joissa riski on suuri, liikenteen sujuvuuden ja välityskyvyn parantaminen sekä nopeuden valinnan mahdollisuuden säilyttäminen kohtuullisena pidettävissä rajoissa. Turun tiepiirin ensimmäinen varsinainen muuttuvalla rajoituksella varustettu tieosuus on E18-tie välillä Salo-Suomusjärvi. Tieosuudelle on asennettuna muuttuvia kuituoptisia nopeusrajoitusmerkkejä. Merkkejä ohjataan tiepiirin toimitalossa Turussa sijaitsevasta lii kennekeskuksesta ja ohjaus toteutetaan aluksi käsinohjauksena. Nopeusrajoituksen ohjauksessa tarvittava tieto tien sää- keliolosuhteista tulee käyttäjälle tiedonsiirtona tien varrelle rakennetuilta tiesääasemilta sekä kelikameroilta. Lisäksi keliä ja käytettävää nopeusrajoitusta arvioidaan tien kunnossapitäjältä, tutkakuvasta, ennusteesta, poliisilta, aluhälytyskeskukselta ja tienkäyttäjiltä saatavia tietoja käyttäen. Myöhemmin ohjaus siirretään automatiikalle. Liikenneolosuhteista tiedotetaan muuttuvien nopeusrajoitusmerkkien lisäksi neljällä infotaululla. Liikennettä ohjataan 37 km:n pituisella tieosiidella 22 muuttuvalla merkillä ja merkeissä on käytettävissä numeroarvot 100, 80 ja 60. Aikaisemmin tieosuudelle eräiden onnettomuusriskiosuuksien kohdalle asetetut kiinteät nopeusrajoitusmerkit 80 km/h ja 60 km/h säilytetään nykytason mukaisina. Merkkien ohjausjärjestelmä on teteutettu käyttämällä pääohjausjärjestelmän ja muuttuvan merkin välisessä tiedonsiirtojärjestelmässä radiomodeemijärjestelmää. Kaikki ohjaukset ja hälytykset toimivat reaaliajassa merkityksettömällä viiveellä. Ohjaus- ja takaisinkytkentätilatietojen välittäminen on jatkuvaa ja jos ohjauslogiikkka ei määrättyyn aikaan anna merkille ohjauskomentoa niin merkki sammuttaa itsensä tai alkaa näyttää ennalta määriteltyä rajoitusta. Muuttuvien nopeusrajoitusmerkkien ohjausjärjestelmän tiedonsiirrossa käytettävä radiomodeemijärjestelmä on samalla tämän ohjaustavan pilotti Suomessa.
Markku Aarikka: 0XXWWXYDQRSHXVUDMRLWXVMlUMHVWHOPl(WLHOOlYlOLOOl6DOR 6XRPXVMlUYL Turku 1999, Tiehallinto 7,,9,67(/0b Tielaitoksen johtokunnan hyväksymän liikenteen hallinnan strategian mukaan valtakunnan oleellisilla päätieverkon osuuksilla käytetään muuttuvaa nopeusrajoitusta. Muuttuvien nopeusrajoitusten avulla on mahdollista toteuttaa ajo-oloihin (sää, keli, valoisuus, liikennemäärä, liikenteen häiriöt) mukautuva nopeusrajoitusjärjestelmä. Ajo-olojen mukaan muuttuvia rajoituksia on Suomessa käytössä lähes 200 tie-kilometrillä. Tienkäyttäjäpalaute on ollut myönteistä, mutta järjestelmien kustannuk-siin, hyötyihin ja tekniseen toteutukseen liittyy vielä epävarmuustekijöitä. Muuttuvan nopeusrajoituksen tavoitteena on liikenneonnettomuuksien määrän vähentäminen ja niiden seurausten vakavuuden lieventäminen, tienkäyttäjien onnettomuusriskin alentaminen sellaisissa tie- ja liikenneolosuhteissa, joissa riski on suuri, liikenteen sujuvuuden ja välityskyvyn parantaminen sekä nopeuden valinnan mahdollisuuden säilyttäminen kohtuullisena pidettävissä rajoissa. Turun tiepiirin ensimmäinen varsinainen muuttuvalla rajoituksella varustettu tieosuus on E18-tie välillä Salo-Suomusjärvi. Tieosuudelle on asennettuna muuttuvia kuitu-optisia nopeusrajoitusmerkkejä. Merkkejä ohjataan tiepiirin toimitalossa Turussa sijaitsevasta liikennekeskuksesta ja ohjaus toteutetaan aluksi käsinohjauksena. Nopeusrajoituksen ohjauksessa tarvittava tieto tien sää- keliolosuhteista tulee käyttäjälle tiedonsiirtona tien varrelle rakennetuilta tiesääasemilta sekä kelikameroilta. Lisäksi keliä ja käytettävää nopeusrajoitusta arvioidaan tien kunnossapitäjältä, tutkakuvasta, ennusteesta, poliisilta, aluehälytyskeskukselta ja tienkäyttäjiltä saatavia tietoja käyttäen. Myöhemmin ohjaus siirretään automatiikalle. Liikenneolosuhteista tiedotetaan muuttuvien nopeusrajoitusmerkkien lisäksi neljällä infotaululla. Liikennettä ohjataan 37 km:n pituisella tieosuudella 22 muuttuvalla merkillä ja merkeissä on käytettävissä numeroarvot 100, 80 ja 60. Aikaisemmin tieosuudelle eräiden onnettomuusriskiosuuksien kohdalle asetetut kiinteät nopeusrajoitusmerkit 80 km/h ja 60 km/h säilytetään nykytason mukaisina. Merkkien ohjausjärjestelmä on toteutettu käyttämällä pääohjausjärjestelmän ja muuttuvan merkin välisessä tiedonsiirtojärjestelmässä radiomodeemijärjestelmää. Kaikki ohjaukset ja hälytykset toimivat reaaliajassa merkityksettömällä viiveellä. Ohjaus- ja takaisinkytkentätilatietojen välittäminen on jatkuvaa ja jos ohjauslogiikka ei määrättyyn aikaan anna merkille ohjauskomentoa niin merkki sammuttaa itsensä tai alkaa näyttää ennalta määriteltyä rajoitusta. Muuttuvien nopeusrajoitusmerkkien ohjausjärjestelmän tiedonsiirrossa käytettävä radiomodeemijärjestelmä on samalla tämän ohjaustavan pilotti Suomessa. Kesällä 1999 on aloitettu tutkimus, joka tuottaa tietoa sekä muuttuvien nopeusrajoitusten ja informaatiotaulujen vaikutuksista liikennekäyttäytymiseen että järjestelmän hyväksynnästä. Tutkimuksessa selvitetään miten sää- ja kelitietojen perusteella käsikäyttöisesti ohjattavat muuttuvat nopeusrajoitukset vaikuttavat nopeuteen ja aikaväleihin sekä minkälaisia ovat kuljettajien käsitykset järjestelmästä.
$%675$&7 &KDQJHVWRWKHVSHHGOLPLWV\VWHPRIWKH(EHWZHHQ6DORDQG6XRPXV MlUYL The management board of the Road Administration has approved in accordance with the traffic management strategy, the use of changing speed limits on the principal sections of the main highway network. With the help of changing speed limits it becomes possible to realise a speed limit system that is adapted to driving conditions (weather, road conditions, lighting, amount of traffic, disturbance to traffic flow). Altering the limits according to the driving conditions is in use in Finland on almost 200 kilometres of roads. The response from road users has been favourable, but the system is costly, and the benefit and means for technical realisation of the system associated with are still unclear. The goal in the use of changing speed limits is: to reduce the number of traffic accidents and serious injuries arising from them, to lower the accident risk to road users on those roads and in such traffic conditions where the risk is greatest, and to improve the smoothness and flow of traffic by keeping the speed selection within moderate and acceptable limits. The first road section to be equipped for real change to limits in the Turku Roads District is the part of the E18 between Salo and Suomusjärvi. On this part of the road changing fibre optic speed limit signs are to be installed. These signs will be controlled from a traffic centre of the Roads District tower building situated in Turku and the control will initially be done manually. The information needed about the weather, and the road conditions in the control of the speed limits will be provided to the operator by data transfer from weather stations to be built at the side of the road and from cameras monitoring road conditions. In addition the road conditions and the speed limit to be will be evaluated on the basis of information obtained from road maintenance crews, radar images, traffic forecasts, the police, area alarm centres, and information from road users. Later the control will be automated. In addition to the changing speed limit signs, information on traffic conditions will be given by means of four monitoring boards. Traffic is controlled on a 37 km long road section by means of 22 changing signs which have numerical values of 100, 80 and 60 available on them. The permanent speed limit signs 80 km/h and 60 km/h, which have been placed at certain accident risk points earlier, will be kept at their present values. The traffic sign control system has been built by means of the application of a radio modem system in the transfer of system information between the main control system and the traffic sign to be alerted. All control measures and alarms operate in real time with insignificant delay. The mediation of control and feedback information is continuous, and in the case that the control logic does not give a control instruction to a sign at a given time, the sign will turn itself of, and start to display a speed limit that has been set in advance. The radio modem system used in the information transfer for the control system for changing speed limit sins is also a pilot scheme for this control method in Finland. In the summer of 1999 a study was started which will produce information on the effects of both changing speed limit signs and the information boards on people s traffic behaviour and their acceptance of the system as a whole. The study will investigate how weather and road conditions affect speed and time intervals, and what are the drivers impressions of the system.
6 (26) SISÄLTÖ 1. LÄHTÖKOHDAT... 7 1.1. Nykytila...7 1.2. Tavoitteet...7 2. TEKNINEN KUVAUS... 8 2.1. Yleistä...8 2.2. Esisuunnitelma...9 2.2.1. Esisuunnitelman sisältö...9 2.3. Rakennussuunnitelma...10 2.3.1. Laitehankinnat... 10 2.4. Käyttöönotto...10 2.5. Laitteiden tekninen erittely...10 2.5.1. Valvomo... 10 2.5.2. Keskitinlogiikan laitteet... 11 2.5.3. Merkkien laitteet... 12 2.6. Järjestelmän toimintaselostus...12 2.6.1. Valvomo... 13 2.6.2. Keskitinlogiikka... 16 2.6.3. Merkkien ohjauslogiikat... 17 3. Nopeusrajoitusjärjestelmän käyttö... 17 3.1. Nopeusrajoituksesta päättäminen...18 3.2. Muuttuvien nopeusrajoitusten ohjausperiaatteet...18 3.2.1. Yleistä... 18 3.2.2. Vastuu... 18 3.2.3. Nopeusrajoitusten muuttaminen sään, kelin ja muiden syiden mukaan... 18 3.2.4. Nopeusrajoitusten muutosten dokumentointi... 19 3.2.5. Ilmoitukset teknisissä häiriötilanteissa... 20 3.2.6. Häiriötilanteiden dokumentointi... 20 4. Tekninen jälkiarviointi... 20 4.1. Yleistä...20 4.2. Laitetoimittajat...21 4.3. Käyttöönotto...22 4.4. Ongelmat ja niiden eliminointi...24 5. VAIKUTTAVUUSTUTKIMUS... 26 LIITE 1
7 (26) /b+7g.2+'$7 1\N\WLOD Saatuaan kriittistä palautetta tienkäyttäjiltä talviajan pysyvän nopeusrajoituksen (80 km/h) alhaisuudesta hyvän kelin aikana, Turun tiepiiri teki päätöksen muuttuvan nopeusrajoitusjärjestelmän rakentamiseksi välille Salo - Uudenmaan tiepiirin raja. Kokonaistavoitteena on suunnitella ja rakentaa muuttuvan nopeusrajoituksen verkko ensisijassa koko kaksikaistaiselle E18-tielle välille Paimio - Uusimaa parantamaan liikenteen sujuvuutta ja osaltaan myös liikenneturvallisuutta. Nopeutta säädellään muuttuvien sää- ja keliolosuhteiden mukaan. Hyvällä talviajan kelillä olisi käytössä nopeusrajoitus 100 km/h, normaalilla kelillä 80 km/h ja huonolla kelillä 60 km/h. Nopeusrajoitusjärjestelmää ohjaa liikennekeskus ensin käsiohjauksena ja myöhemmin automaattisena sää- ja keliasemien antamien tietojen perusteella muuttuen. Muuttuvan nopeusrajoituksen järjestelmä on otettu käyttöön 17.2.1999 välillä Salo - Suomusjärvi. Myöhemmin valmistuu muuttuvan nopeusrajoituksen järjestelmä välille Salo - Paimio. 7DYRLWWHHW Tieosuudella Salo - Suomusjärvi on kelivaihtelu huomattavaa. Salpausselän harjun vaikutuksesta Suomusjärven itäisissä osissa on lumisateet toisinaan muuta tieosuutta runsaampia. Muuttuvien nopeusrajoitusten tavoitteena on liikenneonnettomuuksien määrän vähentäminen ja niiden seurausten vakavuuden lieventäminen tienkäyttäjien onnettomuusriskin alentaminen sellaisissa tie- ja liikenneolosuhteissa, joissa riski on suuri liikenteen sujuvuuden ja välityskyvyn parantaminen nopeuden valinnan mahdollisuuden säilyttäminen kohtuullisena pidettävissä rajoissa.
8 (26) 7(.1,1(1.89$86 <OHLVWl Heinäkuussa 1997 aloitettiin esisuunnittelu ohjausjärjestelmästä, jolla ohjattaisiin kuituoptisia muuttuvia nopeusrajoitusmerkkejä, sekä led-tekniikalla toteutettuja infomerkkejä. Nopeusrajoitusmerkkejä järjestelmään liittyy yhteensä 22 kpl, ja infomerkkejä 4kpl. Esisuunnitelman jälkeen toteutettiin varsinainen rakennussuunnittelu. Ohjausjärjestelmän perusperiaatteeksi valittiin graafisella käyttäjäliittymällä toteutettu PC-ohjaus, joka ohjaa ohjelmoitavien logiikkalaitteiden välityksellä muuttuvia nopeusrajoitusmerkkejä ja infotauluja. Järjestelmässä ei ole käytössä automaattista sään mukaan vaihtuvaa merkkien ohjausjärjestelmää. Tämä voidaan haluttaessa lisätä järjestelmään. Valvomo-PC on etäkäytettävissä modeemin sekä lähiverkon/intranetin kautta jolloin vika tilanteissa suunnittelijat voivat tarkistaa järjestelmän toimintaa. Etäkäytön avulla järjestelmää voidaan ohjata halutusta valvontapaikasta, sekä tehdä keskitinlogiikkaan ohjelmamuutoksia. Ohjaus-PC yhdistettiin kiinteällä sarjaliikenneyhteydellä laitetilan keskuslogiikkaan. Merkkien ohjausjärjestelmän tiedonsiirron toteutukselle suureksi ongelmaksi muodostui merkkien sijoittuminen harvakseltaan noin 36km matkalle. Esisuunnitteluun kelpuutettiin merkkien tiedonsiirron väyliksi yleinen puhelinverkko ja radiomodeemein toteutettu sarjaliikenneväylä. Jo ennen esisuunnittelua hylättiin kiinteä kupari- tai valokuitukaapeliverkot ratkaisuina, niiden huomattavan paljon suurenpien rakentamiskustannusten johdosta. Lisäksi koko ohjausjärjestelmän kiinteä kaapelointi olisi ollut vaikea toteuttaa, sillä hankala maasto sekä tien molemmille puolille aikaisemmin asennetut telekaapelit olisi vaikeuttaneet toteuttamista huomattavasti. Myös RDS järjestelmään perustuva tiedonsiirron ratkaisu hylättiin sen yksisuuntaisuuden johdosta. Tällöin olisi merkeille täytynyt järjestää jokin takaisinkytkentämahdollisuus (esim. yleinen puhelin verkko), jotta tieto merkkien tiloista olisi voitu varmistamaan. Valitun järjestelmän huomattavaksi eduksi on laskettava myös huomattavasti parempi ilmastollisten ylijännitteiden sieto, kuin muilla ehdolla olleilla järjestelmillä. Radiomodeemein toteutettuun sarjaliikenneväylään päädyttiin sen edullisempien rakennus- ja käyttökustannuksien johdosta. Tällöin järjestelmästä tuli yksinkertaisempi ja nopeampi kuin yleistä puhelinverkkoa käytettäessä. Radiomodeemein toteutetussa järjestelmässä saadaan lähes reaaliaikaista tietoa merkkien tiloista (kuten myös kupari- ja valokaapelitekniikoilla toteutetuissa järjestelmissä). Vastaavaa radiomodeemitekniikkaa on myös aikaisemmin käytetty menestyksekkäästi esim. vesilaitosten pumppaamojen ohjauksissa ja valvonnoissa. Järjestelmä toteutettiin siten, että toisiaan lähekkäin olevat merkit ovat saman radiomodeemin perässä RS485 pohjaisessa sarjaliikenneväylässä (Uni-Telway protokolla) joka on toteutettu kuparikaapeloinnilla (JAMAK ARM). Tällöin jokaisen modeemin RS232 sarjaliikenne on muunnettu RS485 pohjaiseksi Uni-telwayväyläksi, jota järjestelmässä käytetyt Modicon Nano ja Premium logiikat käyttävät liikennöintiprotokollanansa. Alunperin järjestelmässä käytettiin Satel 2AsxF modeemeja, jolloin liikennöintinopeutena keskitinlogiikan ja merkkien välillä oli 2400 baudia, mutta kun myöhemmin modeemit korvattiin radio-osaltaan paremman herkkyyden omaaviin, niin myös liikennöintinopeutta voitiin lisätä 4800 baudiin asti. Koska merkeille siirrettävä ja niiltä luettava tieto ei ole määrältään runsasta, mutta sitä täytyy lukea kuitenkin usein, niin jopa 2400 baudia on riittävä liikennöintinopeus silloin liikennöintiyhteyksien toimiessa moitteettomasti. Tosin käytettäessä suurempaa liikennöintinopeutta ohjaukset ja takaisinkytkennät päivittyvät luonnollisesti nopeammin. Esisuunnitteluvaiheessa esillä ollut 9600 baudin nopeus jäi saavuttamatta, koska kyseiselle alueelle ei ollut mahdollista varata 25 khz kanavia, jotka mahdollistavat kyseisen liikennöintinopeuden. Yleistä puhelinverkkoa käyttävässä ohjausjärjestelmässä olisi ollut muutosten perille meno huomattavasti hitaampaa ja monimutkaisempaa, sillä ohjaus-pc:n olisi täytynyt
9 (26) soittaa jokaiselle (yht. 26 merkkiä) merkille erikseen ohjauksia tehdessä. Myös merkkien olisi tullut silloin olla älykkäämpiä (ja kalliimpia), jotta niiden vikatiedot olisi voitu siirtää ohjaus-pc:lle liikennekeskukseen. Myös tietoliikennekulut olisivat muodostuneet tällöin huomattaviksi, koska merkkien olisi täytynyt tehdä ilmoitus toiminnostaan 15 min välein ohjaus-pc:lle. Tällöin järjestelmän sarjaliikenneväylien tiedonsiirtonopeutena olisi ollut mahdollista käyttää 19200 baudia, mutta sillä ei olisi ollut suurta merkitystä ohjaus ja takaisinkytkentätietojen päivittymisnopeuteen sillä suurin viiveen aiheuttaja olisi edelleenkin ollut yhteyksien muodostumiseen liittyvien modeemien kättelyihin kuluva aika. Järjestelmän tiedonsiirron periaatekaavio (VLVXXQQLWHOPD Esisuunnitelmassa määriteltiin nopeusrajoitusmerkkien ohjausjärjestelmän periaatteet, sekä verrattiin merkkien ja ohjausjärjestelmän välisten tietoliikenteen kommunikointitapojen toteuttamiskelpoiset vaihtoehdot. Esisuunnitelman perusteella parhaiten soveltuvaksi tietoliikenteen kommunikoinnin toteutusvaihtoehdoksi valittiin radioverkko. Nopeusrajoitusmerkkien periaatteeksi valittiin kuituoptiikka ja infotauluille led-tekniikka. Merkkien ohjaustavaksi valittiin PC-tietokone graafisella käyttäjäliittymällä joka ohjaa merkkejä ohjelmoitavien logiikkalaitteiden välityksellä. 2.2.1. Esisuunnitelman sisältö - Järjestelmän yleiskuvaus
10 (26) - Ohjausjärjestelmän periaate - Sähkönsyöttöjen varmennus - Valvomo-ohjelmiston vaatimukset - Arvio valinnaisen puhelinverkon käyttämisestä järjestelmän tietoliikenteen siirtotienä - Arvio radioverkon käyttämisestä järjestelmän tietoliikenteen siirtotienä - Nopeusrajoitusmerkkien periaate - Infotaulujen periaate - Ohjausjärjestelmän ohjelmistojen ja laitteiden määrittely - Merkkien kalustus ja kaapeloinnin määrittely - Kustannusarvio 5DNHQQXVVXXQQLWHOPD Suunnittelujaksossa määriteltiin järjestelmän laitteet, ohjelmistot, sähkönsyötöt, radioverkko, kaapeloinnit ja laitteiden kytkennät sekä suunnittelijat toteutti järjestelmänsovellusohjelmoinnin. Laitesuunnittelu ja radioverkkosuunnittelu tehtiin laitetoimittajien suositusten mukaisilla laitteilla. Telehallintokeskukselta anottiin luvat käytettäville taajuuksille. 2.3.1. Laitehankinnat Ohjausjärjestelmän tietoliikenteen toteutustavaksi valittiin radiomodeemein toteutettu sarjaliikenneverkko. Järjestelmän suunnittelu sisälsi sovellusohjelmoinnin ja laitteiden kytkentäsuunnittelun sekä käyttöönoton. Laitetoimittaja toimitti tarjousten perusteella logiikat ja valvomo-ohjelmiston. Valvomoohjelmana käytetään Monitor OCS NT 4.0 versiota ja keskitin logiikkana Modicon Premium logiikkaa sekä merkkien ohjauslogiikoina Modicon Nano pienoislogiikoita. Modeemien toimittaja valittiin tarjousten perusteella. Antennit modeemien mukana. Antennien valmistaja teki antennilaskelmat tietokonesimulaationa ja toimitti antennit sen perusteella. Kuituoptisten nopeusrajoitusmerkkien ja Infomerkkien toimittajat valittiin tarjousten perusteella..l\ww QRWWR Käyttöönottovaiheessa tehtiin suunnitelmien mukaiset laitehankinnat tarjouspyyntöjen perusteella sekä valittiin urakoija joka asensi laitteet sekä toteutti kaapeloinnin. Suunnittelijat olivat mukana järjestelmän käyttöönotossa testaamassa ohjausjärjestelmän sovellusohjelmia sekä laitteiden toimintaa. Myös laitetoimittajat osallistuivat järjestelmän koekäytössä havaittujen tietoliikenne ongelmien ratkaisuun. Tietoliikenteen saaminen luotettavaksi radioverkossa osoittautui oletettua vaikeammaksi. /DLWWHLGHQWHNQLQHQHULWWHO\ Ohjausjärjestelmän rakentaminen toteutettiin alla luetelluilla laitteilla. Tarkemmat sijoitukset laitteista selviää loppupiirustus sarjan dokumentoinnista. 2.5.1. Valvomo
11 (26) PC-tietokone Mikromikko ergo e 661/200 Fujitsu Pentium 200MHz Keskusmuisti 32 Mb RAM Kiintolevy 2.0 Gb CD ROM asema 8x Levykeasema 3,5 1,44 Mt Käyttöjärjestelmä Microsoft Windows NT 4.0 Microsoft SF (service pack 1) Grafiikkanäytin Mikromikko e 212 21 Fujitsu Valvomo-ohjelmisto Monitor 77 OCS Schneider Electric TMXCD46BTV6E (KEHI- TYS JA RUNTIME 1000 TAG) Etäkäyttöohjelma NetOP 5.4 Host Software Explosion Verkkosovitin Modeemi UsRobotics 28k Tietoliikenneyhteys keskitinlogiikkaan 9600 baud, kiinteä Sonera 2.5.2. Keskitinlogiikan laitteet KAAPPI 2000x800x600 VME 200 80 60 ELKAPSLING -JALUSTA 100mm SO 10 80 60 ELKAPSLING -KATTOLEVY TP 80 60 ELKAPSLING LOGIIKKAJÄRJESTELMÄ -POHJALEVY TSX RKY 8 MODICON /SCHNEIDER -TEHONLÄHDE TSX PSY 2600M MODICON /SCHNEIDER -KESKUSYKSIKKÖ TSX P5720 MODICON /SCHNEIDER -SARJALIIKENNEKORTTI TSX SCY 21600 MODICON /SCHNEIDER -TULOMODUULI 16 TU- TSX DEY 16D2 MODICON /SCHNEIDER LOA -RELELÄHTÖMODUULI 16 TSX DSY 16R5 MODICON /SCHNEIDER -PCMCIA KORTTI TSX SCP 111 MODICON /SCHNEIDER -MODEEMI KAAPELI TSX SCP D1030 MODICON /SCHNEIDER RADIOMODEEMI SATELLINE-2AsxF SATEL OY ANTENNI ComAnt420S2 COMPLETECH ANTENNIKAAPELI RG213 SATEL OY ANTENNILIITTIMET TNCu SATEL OY MODEEMI IX35 basic INTERTEX MODEEMIN YLI- 2 : LLE LINJALLE O.H.SANDBERG Oy JÄNN.SUOJA MUUNNIN RS485/RS232 TSX XGS-Z24 TELEM./GROUPE SCHNEIDER JÄNNITELÄHDE S82K-03012 OMRON JÄNNITELÄHDE S82K-03024 OMRON PÄÄKYTKIN OETL63C3 ABB RIVILIITIN KE33 SARJAA ENSTO RIVILIITIN SAK 4 WEIDMULLER
12 (26) RIVILIITIN ASK4 WEIDMULLER LASIPUTKISULAKE 4A LASIPUTKISULAKE 1A AUTOMAATTISULAKE 1~V 6A ABB VIKAVIRTASUOJA 5SZ3222, 25A, 30mA SIEMENS PISTORASIA MAAD.2-OS. PUHELINPISTORASIA PE KISKO N KISKO 2.5.3. Merkkien laitteet LOGIIKKA (infotaulut) TSX 073 12428 MODICON /SCHNEIDER LOGIIKKA (nopeus) TSX 073 11628 MODICON /SCHNEIDER MUUNNIN RS485/RS232 TSX PCX 1130 MODICON /SCHNEIDER JÄNNITELÄHDE S82K-01512 OMRON RADIOMODEEMI SATELLINE-2AsxF SATEL OY ANTENNI ComAnt420S2 COMPLETECH ANTENNI ComAnt420Y COMPLETECH ANTENNI ComAnt420C4 COMPLETECH ANTENNI ComAnt420S4 COMPLETECH ANTENNIKAAPELI RG213 SATEL OY ANTENNILIITTIMET TNCu SATEL OY KAAPPILÄMMITIN SK3105 RITTAL TERMOSTAATTI SK3112 RITTAL D LIITIN D15 UROS TER LIITIN MINI-DIN 8pin UROS PISTORASIA MAAD.2-OS. AUTOMAATTISULAKE 1~V 6A ABB VIKAVIRTASUOJA 5SZ3222, 25A, 30mA SIEMENS PÄÄKYTKIN OETL 25C ABB RIVILIITIN SAK4 WEIDMULLER RIVILIITIN WDU 10 WEIDMULLER -VAIHEL. HARMAA -NOLLAL. SININEN -PE-LIIT. KEVI RIVILIITIN KE33 SARJA ENSTO -VAIHEL. HARMAA -NOLLAL. SININEN -PE-LIIT. KEVI YLIJÄNNITESUOJA VAL-ME 230 PHOENIX Merkkien väliset kaapeloinnit selviävät tarkemmin loppupiirustusaineiston (liite 1) kaapeliluettelosta S-501 sekä laitesijoittelu ja kaapelireittien dokumenteista 1-S-101, 1-S-102. -lumhvwhoplqwrlplqwdvhorvwxv
13 (26) 2.6.1. Valvomo Merkkien tiloja ohjataan Turun liikennekeskuksessa sijaitsevalla valvomo PC:llä, jossa on graafinen käyttäjäliittymä. Valvomo-ohjelmistona käytetään Monitor OCS ohjelmaa, johon on tehty prijektikohtainen sovellusohjelma. PC on liitetty kiinteällä sarjaliikenneyhteydellä laitetilassa sijaitsevaan keskitinlogiikkaan, joka ohjaa sarjaliikenneväylien välityksellä merkeillä sijaitsevia pienoislogiikoita. Valvomo PC:ta on mahdollista etäkäyttää NetOp etäkäyttöohjelman avulla joko verkon kautta TCP/IP yhteydellä tai modeemin välityksellä valinnaista puhelinverkkoa käyttäen. Päivystyksen ollessa Uudenmaan tiepiirin liikennekeskuksella silloin kun Turun liikennekeskus on suljettuna, päivystys suoritetaan Tielaitoksen intranetin välityksellä käyttäen NetOp etäkäyttöohjelmaa. Valvomo-PC:llä on myös keskitinlogiikan ohjelmointiohjelma, jolla voidaan ohjelmoida ja monitoroida keskitinlogiikkaa kiinteää sarjaliikenneyhteyttä käyttäen. Merkkien tilat ja hälytykset näytetään valvomon näytöillä reaaliaikaisina. Käyttäjäliittymästä on pyritty tekemään mahdollisimman helppokäyttöinen. Käyttäjäliittymä on jaettu seuraaviin näyttötyyppeihin: 2.6.1.1. Pääkuva Näytössä esitetään ohjattavan alueen yleiskuva tilatietoineen. Kyseiseltä sivulta ei voi tehdä ohjauksia, mutta siltä voidaan siirtyä valitsemalla näytön ylärivin painikkeista halutun tarkennetun alueen ohjausnäyttöön. Ohjausalueita ovat Salo-Muurla, Muurla-Kitula ja Kitula-Sammatti välit. Myös infotauluille on jokaiselle omat ohjaussivut. Pääkuva näytöltä voidaan siirtyä myös hälytys ja järjestelmänhallinta näyttöihin, sekä asettaa kaikki merkit ryhmäohjaukseen, jolloin kaikille merkeille ohjautuu sama nopeusnäyttö. Merkki symbolien tilat ovat seuraavat: - nopeudet 60, 80, 100 - harmaa, ei takaisinkytkentää - punainen, tietoliikennehäiriö, merkki sammutettu - infotauluilla ylämerkin- ja tekstikentän näyttämä 2.6.1.2. Ohjausnäytöt
14 (26) Tältä esimerkkiohjausnäytöltä voidaan ohjata Salo Muurla välille asennettuja merkkejä. Myös tältä, kuten myös muilta ohjaussivuilta voidaan siirtyä hälytysnäyttöön. Viimeisin aktiivinen tai kuittaamaton hälytys näkyy myös kaikkien näyttöjen alareunan tekstirivillä selväkielisenä. Kyseisen näytön alueella olevat merkit voidaan valita ryhmäohjaukseen. Merkit voidaan myös yksitellen, alueittain tai kokonaisuudessaan poistaa ryhmäohjauksesta. Merkkien symbolien tilat ovat samanlaisia, kuin pääkuvassakin. Ohjausnäyttö Ryhmäohjauksen ohjausikkuna 2.6.1.3. Hälytysnäyttö
15 (26) Hälytysnäyttösivulla näytetään hälytysten tilat. Hälytyksestä kerrotaan sen tuloaika, sekä selitys hälytyksestä. Punaisella tekstillä esitetään aktiivisena oleva kuittaamaton hälytys, keltaisella aktiivinen kuitattu hälytys ja vihreällä poistunut kuittaamaton hälytys. Poistuneet kuitatut hälytykset eivät näy enää hälytyslistalla. Hälytyksiä voidaan selata näytön oikeassa reunassa sijaitsevilla nuolipainikkeilla. Hälytyksistä järjestelmä kerää myös lokitiedostoa Dbase IV formaatissa, jota voidaan lukea tietokantaohjelmilla tai joillakin taulukkolaskentaohjelmilla. Kyseiseen tietokantaan voi käyttäjä kirjoittaa hälytyksistä kommentteja näytössä olevan Alarm Logbook Entry tekstikentän välityksellä. Hälytysnäyttö 2.6.1.4. Järjestelmänhallintanäyttö
16 (26) Järjestelmän hallintasivuilta voidaan tarkkailla valvomo-ohjelman tilaa ja pysäyttää ja käynnistää sen osia. Normaalin käyttäjän ei tarvitse käyttää näiden sivujen ominaisuuksia muutoin, kuin silloin kun halutaan sammuttaa valvomo-ohjelmisto jostain syystä. Järjestelmänhallintanäyttö (User domain 1. Sivu) 2.6.2. Keskitinlogiikka Järjestelmän tietoliikenteen-, ohjausviestien ja takaisinkytkentätietojen hallinta suoritetaan merkin 19/2.1 kohdalla sijaitsevasta keskitinlogiikkalaitteesta. Keskitinlogiikka on asennettu laitetilaan sähkökeskuskaappiin. Keskitinlogiikka ohjaa merkkien pienoislogiikoita valvomosta annettujen ohjauskäskyjen mukaan sekä välittää merkkien tilatiedot valvomolle. Keskitinlogiikan sovellusohjelmassa muodostetaan merkkien tiloista hälytykset valvomolle. Keskitinlogiikkana käytetään laitetta, joka on ohjelmoitavissa valvomo-pc:hen asennetulla TSX Junior v3.1 ohjelmointiohjelmalla. Ohjelmointikielenä on käytetty ladder kieltä. Järjestelmään pystytään liittymään myös laitetilassa käyttämällä keskitinlogiikan ohjelmointiporttia liityntäpintana. Keskitinlogiikka on varustettu viidellä sarjaliikennöintiportilla. Yksi on käytössä kiinteään valvomo yhteyteen ja loput neljä on käytössä merkkien kanssa liikennöintiin. Merkeille kommunikoidaan kolmella eri taajuudella radiomodeemien välityksellä sekä yhdellä kiinteällä kuparikaapeliyhteydellä lähimmille merkeille 19/2.1, 19/3,6 sekä infomerkille 3.
17 (26) Radioverkon periaate selviää järjestelmän tiedonsiirron periaatekaavio kuvasta kohdasta 1.0. Radiomodeemeina käytetään SATELLINE-2AsxE mallia. Keskitinlogiikassa on myös käytössä digitaaliset tulot, joilla valvotaan laitetilan ovikytkintä antaen hälytyksen murtotapauksissa. Keskitinlogiikkaan liittyvät laitteet on lueteltu yksilöidysti kohdassa 5.2 2.6.3. Merkkien ohjauslogiikat Merkkien oman ohjauselektroniikan ohjaus- ja tilatietojen tulkinta suoritetaan pienoislogiikan ja merkin ohjausyksikön koskettimien välityksellä alla olevan kuvan mukaisesti. Esimerkki kuvassa on nopeusrajoitusmerkin kytkentä. Merkkien syötöt on varustettu ylijännitesuojilla. Pienoislogiikat kommunikoivat sarjaliikenteellä keskitinlogiikkaan järjestelmän tiedonsiirron periaatekaavion (kohta 1.0) mukaisesti. Osalla merkeistä on oma radiomodeemi ja osalle on sarjaliikenneväylä tuotu toiselta radiomodeemin sisältämältä merkiltä kaapeloimalla. Nopeusrajoitusmerkeiltä saadaan kosketintietoina hälytykset lamppuhälytyksistä ja ylijännitesuojasta. Ohjelmallisesti merkeiltä muodostetaan hälytykset ohjauksien ja takaisinkytkentöjen ristiriidoista. Merkkien liikennöinnin tarkkailu on luonnollisesti muodostettu keskitinlogiikan ohjelmassa. Infotauluilta saadaan kosketintietoina hälytykset ylämerkin lamppuhälytyksistä ja ylijännitesuojasta sekä viallisista näyttöpisteistä, tuuletin/lämmitin viasta sekä merkin itsediagnostiikasta. 123(865$-2,786-b5-(67(/0b1.b<77g
18 (26) 1RSHXVUDMRLWXNVHVWDSllWWlPLQHQ Liikennekeskus päättää muuttuvien nopeusrajoitusmerkkien numeroarvosta tiepiirissä laadittujen ohjausperiaatteiden mukaisesti 0XXWWXYLHQQRSHXVUDMRLWXVWHQRKMDXVSHULDDWWHHW 3.2.1. Yleistä Valtatie 1 eli E18-tie välillä Suomusjärvi Salo kuuluu muuttuvilla nopeusrajoitusmerkeillä ohjattavien teiden piiriin. Liikennettä ohjataan 37 km:n pituisella tieosuudella 22 muuttuvalla nopeusrajoitusmerkillä ja merkeissä on käytettävissä numeroarvot 100, 80 ja 60. Aikaisemmin tieosuudelle eräiden onnettomuusriskiosuuksien kohdalle asetetut kiinteät 80km/h ja 60km/h nopeusrajoitusmerkit säilytetään nykytason mukaisesti. Ainoastaan Kruusilan liittymän ja ohituskaistan kohdalla oleva nykyinen nopeusrajoitus 80km/h poistetaan. Tieosuuden nopeusrajoitusmerkkejä ohjataan Turun tiepiirin liikennekeskuksesta Nl VLQRKMDXNVHQD 3.2.2. Vastuu Muuttuvien nopeusrajoitusten järjestelmän ohjausperiaatteista ja järjestelmäkokonaisuuden toimivuudesta sekä kehittämisestä vastaa Turun tiepiirin liikenteen palvelupäällikkö. Nopeusrajoitusten toiminnan seuraamisesta ja muuttamisesta tie-, liikenne- ja keliolosuhteiden mukaan vastaa Turun tiepiirin liikennekeskus ja sen kulloinkin vuorossa oleva liikennepäivystäjä. Samoin liikennepäivystäjien vastuulla on ilmoittaa ohjausjärjestelmässä ilmenevistä vioista ja hankkia paikalle mahdollisesti tarvittavat tilapäiset ohjausmerkit. 3.2.3. Nopeusrajoitusten muuttaminen sään, kelin ja muiden syiden mukaan Muuttuvia nopeusrajoitusmerkkejä ohjataan sään, kelin ja liikennettä haittaavien muiden syiden perusteella käsiohjauksella liikennekeskuksesta käsin. Nopeusrajoitusarvoja vaihdetaan seuraavien periaatteiden mukaan: keliluokka A (hyvä) keliluokka B (normaali) keliluokka C (huono) pimeä tai hämärä onnettomuus liikennettä häiritsevät kunnossapito- tai tietyöt liikennettä häiritsevä erikoiskuljetus muu häiriötilanne Hyvällä kelillä (keliluokka A) NDLNNL seuraavat ehdot täyttyvät: keli on kuiva tai kostea ei ole kohtalaista tai runsasta sadetta
19 (26) tiesääasema ei ilmoita varoituksia tien rungon lämpötila ei ole yli yhtä astetta kylmempi kuin tien pinta, kun lämpötilat ovat alle 0 astetta näkyvyys on yli 300 metriä tuulen keskinopeus on alle 12 m/s Huonolla kelillä (keliluokka C) MRNLQ seuraavista ehdoista täyttyy: tiellä on lunta tai jäätä sekä tienpinnan lämpötila on alle + 2 astetta tai tienpinta on märkä sekä on runsasta sadetta tai tienpinta on märkä ja suolainen sekä on runsasta sadetta tai näkyvyys on alle 200 metriä tai tuulen keskinopeus on suurempi tai yhtä suuri kuin 17 m/s Kelikuokka D (erittäin huono ) Erittäin huonolla kelillä MRNLQseuraavista ehdoista täyttyy: näkyvyys on alle 100 metriä sataa alijäähtynyttä vettä liikenneolosuhteet ovat muutoin poikkeuksellisen huonot Muut tilanteet kuuluvat keliluokkaan QRUPDDOLNHOL (keliluokka B) Edellä mainittuja kriteereitä hyväksikäyttäen NHOLl arvioidaan seuraavien tietojen perusteella: lähimpien tiesääasemien tiedot kelikameran kuva kelikeskuksesta saatavat tiedot tien kunnossapitäjältä saatavat tiedot tutkakuvat ennusteet poliisilta ja tienkäyttäjiltä saatavat tiedot.holqolvlnvl rajoituksiin vaikuttavista tekijöistä saadaan tieto: poliisilta tienkäyttäjiltä aluehälytyskeskuksilta erikoiskuljetuslupakäsittelijältä/kuljetuksen suorittajalta Muuttuvien nopeusrajoitusten tulee mahdollisimman tarkoin vastata tiellä ja liikenteessä vallitsevia olosuhteita. Tämän vuoksi olosuhteiden muutoksia tulee jatkuvasti seurata ja tarvittaessa muuttaa nopeusrajoitusarvoja. Alemman rajoituksen käyttö tulee pyrkiä ennakoimaan, koska esim. liukkaan kelin alkamishetki on vaarallisin. Toisaalta nopeusrajoitus tulee palauttaa heti ylempään arvoon, kun olosuhteet sen sallivat. 3.2.4. Nopeusrajoitusten muutosten dokumentointi Kaikki liikennekeskuksesta käsin toteutetut ohjaustoimenpiteet ja syyt rajoitusten muutoksiin kirjataan liikennekeskuksen päiväkirjaan. Nopeusrajoituksien muutokset kirjataan lisäksi kerran vuorokaudessa verkkolevyasemalle, josta nopeusrajoitusten voimassaolo on tarkistettavissa myöhemmin
20 (26) 3.2.5. Ilmoitukset teknisissä häiriötilanteissa Vikailmoitus annetaan välittömästi Turun liikennekeskuksen päivystäjälle p. 0204 44 4707, joka ilmoittaa viasta edelleen korjauksesta vastuussa oleville henkilöille. Lisäksi päivystäjä tilaa tuotannolta normaalit liikennemerkit silloin, kun häiriö ei ole pikaisesti poistettavissa. 3.2.6. Häiriötilanteiden dokumentointi Kaikki häiriötilanteet kirjataan liikennekeskuksen päiväkirjaan. - ohjaus liikennekeskuksesta Rajoitusten nopeusarvoja ohjataan Turun liikennekeskuksesta arkipäivinäma - pe klo 05.00-20.00. Muuna aikana rajoituksia ohjataan Uudenmaan liikennekeskuksesta. Ohjaustoimenpiteet tehdään toistaiseksi manuaalisesti. Käyttökokemukset - käyttöönotto Muuttuva nopeusrajoitusjärjestelmä otettiin käyttöön E18-tiellä välillä Salo - Uudenmaan tiepiirin raja puolivuotta kestäneen koekäytön jälkeen 17.2.1999. Siitä lähtien muuttuva rajoitus on ollut käytössä. - kokemukset käytöstä Manuaalinen ohjaustapa on edellyttänyt liikennekeskukselta jatkuvaa sää- ja keliolosuhteiden seurantaa. Pimeän ja hämärän aikana käytetään talviaikana enintään nopeusrajoitusta 80 km/h. Lisäksi rajoitusmuutoksia on tehty tietöiden ja liikenneonnettomuustapausten sitä edellyttäessä. Rajoitusmuutoksia on tehty talviaikana lähes joka kolmannen vuorokauden aikana. Asiakaspalautteita kos-kien muuttuvia rajoituksia on tullut erityisesti alkutalven aikana päivittäin. Asiakaspalautteissa pyydettiin yksipuolisesti rajoitusarvon korottamista. 7(.1,1(1-b/.,$59,2,17, <OHLVWl Heinäkuussa 1997 aloitettiin esisuunnittelu ohjausjärjestelmästä, jolla ohjattaisiin kuituoptisia muuttuvia nopeusrajoitusmerkkejä, sekä led-tekniikalla toteutettuja infomerkkejä. Nopeusrajoitusmerkkejä järjestelmään liittyy yhteensä 22 kpl, ja infomerkkejä 4kpl. Ohjausjärjestelmän perusperiaatteeksi tuli graafinen PC-ohjaus, jolla ohjataan ohjelmoitavia logiikkalaitteita, jotka ohjaavat merkkejä. Järjestelmässä ei ole automaattista sään mukaan vaihtuvaa merkkien ohjaus järjestelmää. Tämä voidaan haluttaessa lisätä järjestelmään. Valvomo-PC on etäkäytettävissä modeemin sekä lähiverkon/intranetin kautta jolloin vikatilanteissa suunnittelijat voivat tarkistaa järjestelmän toimintaa. Etäkäytön avulla järjestelmää voidaan ohjata halutusta valvontapaikasta, sekä tehdä keskitinlogiikkaan ohjelma muutoksia. Ohjaus-PC yhdistettiin kiinteällä sarjaliikenneyhteydellä laitetilan keskuslogiikkaan. Käyttöjärjestelmäksi valittiin Windows NT 4.0, sillä se on huomattavasti vakaampi kuin Windows 95, eikä uuteen järjestelmään enää haluttu OS/2 käyttöjärjestelmää, jonka kehittäminen on lopetettu, sekä teknisen tuen saaminen siihen on vaikeaa.
21 (26) Merkkien ohjausjärjestelmän tiedonsiirron toteutukselle suureksi ongelmaksi muodostui merkkien sijoittuminen harvakseltaan noin 36km matkalle. Esisuunnitteluun kelpuutettiin merkkien tiedonsiirron väyliksi yleinen puhelinverkko ja radiomodeemein toteutettu sarjaliikenneväylä. Jo ennen esisuunnittelua hylättiin kiinteä kupari- tai valokuitukaapeliverkot ratkaisuina, niiden huomattavan paljon suurenpien rakentamiskustannusten johdosta. Lisäksi koko ohjausjärjestelmän kiinteä kaapelointi olisi ollut vaikea toteuttaa, sillä hankala maasto sekä tien molemmille puolille aikaisemmin asennetut telekaapelit olisi vaikeuttaneet toteuttamista huomattavasti. Myös RDS järjestelmään perustuva tiedonsiirron ratkaisu hylättiin sen yksisuuntaisuuden johdosta. Tällöin olisi merkeille täytynyt järjestää jokin takaisinkytkentä mahdollisuus (esim. yleinen puhelin verkko), jotta tieto merkkien tiloista olisi voitu varmistamaan. Valitun järjestelmän huomattavaksi eduksi on laskettava myös huomattavasti parempi ilmastollisten ylijännitteiden sieto, kuin muilla ehdolla olleilla järjestelmillä. Radiomodeemein toteutettuun sarjaliikenneväylään päädyttiin sen edullisempien rakennus- ja käyttökustannuksien johdosta. Tällöin järjestelmästä tuli yksinkertaisempi ja nopeampi kuin yleistä puhelinverkkoa käytettäessä. Radiomodeemein toteutetussa järjestelmässä saadaan lähes reaaliaikaista tietoa merkkien tiloista (kuten myös kupari- ja valokaapelitekniikoilla toteutetuissa järjestelmissä). Vastaavaa radiomodeemitekniikkaa on myös aikaisemmin käytetty menestyksekkäästi esim. vesilaitosten pumppaamojen ohjauksissa ja valvonnoissa. Järjestelmä toteutettiin siten, että toisiaan lähekkäin olevat merkit ovat saman radiomodeemin perässä RS485 pohjaisessa sarjaliikenneväylässä (Uni-Telway protokolla) joka on toteutettu kuparikaapeloinnilla (JAMAK ARM). Tällöin jokaisen modeemin RS232 sarjaliikenne on muunnettu RS485 pohjaiseksi Uni-telwayväyläksi, jota järjestelmässä käytetyt Modicon Nano ja Premium logiikat käyttävät liikennöintiprotokollanansa. Alunperin järjestelmässä käytettiin Satel 2AsxF modeemeja, jolloin liikennöintinopeutena keskitinlogiikan ja merkkien välillä oli 2400 baudia, mutta kun myöhemmin modeemit korvattiin radio-osaltaan paremman herkkyyden omaaviin, niin myös liikennöintinopeutta voitiin lisätä 4800 baudiin asti. Koska merkeille siirrettävä ja niiltä luettava tieto ei ole määrältään runsasta, mutta sitä täytyy lukea kuitenkin usein, niin jopa 2400 baudia on riittävä liikennöintinopeus silloin liikennöintiyhteyksien toimiessa moitteettomasti. Tosin käytettäessä suurempaa liikennöintinopeutta ohjaukset ja takaisinkytkennät päivittyvät luonnollisesti nopeammin. Esisuunnitteluvaiheessa esillä ollut 9600 baudin nopeus jäi saavuttamatta, koska kyseiselle alueelle ei ollut mahdollista varata 25 khz kanavia, jotka mahdollistavat kyseisen liikennöintinopeuden. Yleistä puhelinverkkoa käyttävässä ohjausjärjestelmässä olisi ollut muutosten perille meno huomattavasti hitaampaa ja monimutkaisempaa, sillä ohjaus-pc:n olisi täytynyt soittaa jokaiselle (yht. 26 merkkiä) merkille erikseen ohjauksia tehdessä. Myös merkkien olisi tullut silloin olla älykkäämpiä (ja kalliimpia), jotta niiden vikatiedot olisi voitu siirtää ohjaus-pc:lle liikennekeskukseen. Myös tietoliikennekulut olisivat muodostuneet tällöin huomattaviksi, koska merkkien olisi täytynyt tehdä ilmoitus toiminnostaan 15 min välein ohjaus-pc:lle. Tällöin järjestelmän sarjaliikenneväylien tiedonsiirtonopeutena olisi ollut mahdollista käyttää 19200 baudia, mutta sillä ei olisi ollut suurta merkitystä ohjaus- ja takaisinkytkentätietojen päivittymisnopeuteen sillä suurin viiveen aiheuttaja olisi edelleenkin ollut yhteyksien muodostumiseen liittyvien modeemien kättelyihin kuluva aika. /DLWHWRLPLWWDMDW Ohjausjärjestelmän suunnittelun toteutti Tielaitos ja YSP-Yleinen Sähköpalvelu Oy yhdessä, jolloin tietoliikenteen toteutustavaksi valittiin radiomodeemein toteutettu sarjaliikenneverkko. Järjestelmän sovellusohjelmoinnin ja laiteiden kytkentäsuunnittelun sekä käyttöönoton toteutti YSP Oy.
22 (26) Laitetoimittajaksi valittiin tarjousten perusteella logiikoiden ja valvomo-ohjelmiston osalta Schneider Electric Oy, jonka edustamamia laitteita (Modicon/Telemecanique) on käytetty myös muissa tielaitoksen merkkiohjauksissa mm. VT-7:llä, VT-5:lla ja monissa läppäsilta- ja raja-asema ohjauksissa. Valvomo-ohjelmana käytetään Monitor OCS NT 4.0 versiota ja keskitinlogiikkana Modicon Premium logiikkaa sekä merkkien ohjauslogiikkoina Modicon Nano pienoislogiikoita. Modeemien toimittajaksi valittiin tarjousten perusteella Salolainen Satel Oy, joka itse valmistaa toimittamansa modeemit. Satel Oy:n Satelline modeemeja on käytetty yhdessä Modicon/Telemecanique laitteiden kanssa menestyksekkäästi mm. vesilaitosten pumppaamo- ohjauksissa. Myös valmistajan toimipisteen sijainti Salossa vaikutti valintaan. Completech Oy:n valmistamat antennit toimitti Satel Oy modeemien mukana. Completech teki antennilaskelmat tietokonesimulaationa ja toimitti antennit sen perusteella. Kuituoptisten nopeusrajoitusmerkkien toimittajaksi valittiin tarjousten perusteella Peak traffic, joka on toimittanut merkkejä mm. VT-5:lle ja Infomerkkien toimittajaksi Sabik Oy joka on toimittanut infomerkkejä mm. VT-7:lle. Järjestelmän urakoitsijana toimi ABB Installaatiot Paimiosta, joka huolehti kaikista sähkö- ja radiomodeemeihin liittyvistä asennuksista, mukaan lukien antennien asennukset..l\ww QRWWR Nopeusrajoitus- ja infomerkit testattiin toimittajien tiloissa ennen kentälle asennusta siinä laajuudessa kuin se oli mahdollista. Nopeusrajoitusmerkeistä ei ollut toimittajalla kuin yksi valmiina testattaessa, joten varsinainen testaus on niiden osalta tehty vasta kentällä. Myös infomerkkien tekstit testattiin yhdellä merkillä toimittajan tiloissa ennen niiden toimittamista kentälle. Ohjausjärjestelmän käyttöönotto aloitettiin Tammi/helmikuun vaihteessa 98, kun nopeusrajoitusmerkit oltiin saatu asennettua paikalleen. Merkkien asennukset maastoon viivästyivät alkuperäisestä aikataulusta. Heti tietoliikenneyhteyksien käyttöönoton alkaessa havaittiin, että radioteitse toteutetun ohjausjärjestelmän tietoliikenneyhteydet eivät toimineet halutulla tavalla. Ainoastaan keskuslogiikan (laitetilan) läheisimpien merkkien radiodataliikennöinti toimi, sekä niiden merkkien liikennöinti, jotka oli kaapeloitu suoraa laitetilasta. Havaintojen jälkeen antenneja lisättiin huomattavasti, jolloin yhteydet saatiin toimimaan epävakaasti. Antennien sijoitusta ja niiden mitoituksen riittävyyttä epäiltiin jo rakentamisvaiheessa ennen varsinaista käyttöönottoa, mutta antennien valmistaja vakuutti niiden toimivan varmasti riittävällä varmuudella useasti niistä kysyttäessä. Siten luotimme antennitoimittajan laskelmaan ja vakuutteluihin siinä vaiheessa. Myöhemmin ilmeni, että antennitoimittaja oli todennäköisesti käyttänyt laskennoissaan 10 db suurempaa herkkyyttä radiomodeemeille, kuin mitä niillä todellisuudessa oli. Tämä luonnollisesti aiheutti sen, että tavoiteltu 10dB:n varmuusmarginaali puuttui, ja järjestelmä olisi todennäköisesti voinut toimia kyseisillä antenneilla ainoastaan optimiolosuhteissa. Valvomo-PC:n ja laitetilan välinen liikennöinti toteutettiin Soneran toimittamalla kiinteällä yhteydellä, jonka toteuttaminen viivästyi maaliskuulle 98, johtuen Soneran toimitusvaikeuksista. Linjan käyttöönoton onnistuttua sen toiminta on ollut vakaata, muutamaa lyhyttä (muutamia tunteja) katkoa lukuunottamatta. Yhteyden liikennöintinopeus 9600 baudia riittää hyvin kyseisen sovelluksen tiedonsiirtonopeudeksi. Linjan nopeus on myös mahdollista muuttaa nopeuteen 19200 baudia, jos järjestelmän tiedonsiirtokapasiteetti kasvaa huomattavasti. Seuraavaksi käyttöönotossa havaittiin logiikkalaitteiden liikennöintikorteissa ongelmia, jotka aiheuttivat korttien jumiintumisen, jolloin keskuslogiikka ei saanut enää yhteyttä
23 (26) merkkeihin. Kyseiset liikennöintikortit päivitettiin heinä- ja elokuun aikana uudella käyttöjärjestelmäohjelmalla varustettuihin kortteihin, jotka Schneider Electric toimitti. Tämä ei poistanut ongelmaa täysin, mutta lisäsi liikennöinnin varmuutta huomattavasti. Koska korttien jumiintumista esiintyi edelleen, YSP teki sovellusohjelmaan ohjelmaosuuden, joka tarkkailee korttien jumiintumista, ja katkaisee hetkeksi keskuslogiikan jännitesyötön, joka saa aikaan korttien elpymisen. Kyseisestä resetoinnista ei ole haittaa järjestelmän toiminnalle muutoin, koska merkit ovat älykkäitä ja siten sietävät lyhyitä kommunikointikatkoksia. Lisäksi merkeillä olevat Nano-logiikat ovat menivät muutaman kerran itsestään STOP-tilaan, sekä lopettivat kommunikoinnin keskuslogiikkaan päin. Kyseiset Nano-logiikoiden häiriöt ovat liittyneet mahdollisesti ilmastollisiin ylijännitteisiin, sekä/tai taajuuksien ylikuulumiseen, jolloin datalinjoissa on ollut paljon virheellistä dataa. Ongelmia aiheutti myös RS232/485 muuntimien jumiintuminen. Myös tämä aiheutui edellä mainituista syistä. Myöskään Nano-logiikat eivät pystyneet syöttämään teknisissä ominaisuuksissa mainittua 150 ma:n 24 VDC apujännitettä RS232/485 muuntimille, vaan ne menivät välillä epämääräiseen stop tilaan apujännitettä käytettäessä. Ongelma poistui, kun merkeille lisättiin erilliset 24 VDC:n jännitelähteet. Erillinen RS232/485 muunnin havaittiin käyttöönotossa sitä helpottavana laitteena verrattuna kaapelissa olleisiin muuntimiin, jotka ottavat käyttöjännitteensä Nano-logiikan ohjelmointiportista, koska muuntimissa on kommunikointia havainnollistavat led merkkilamput joiden perusteella pystyi havaitsemaan liikennöinnin toimivuutta. Nano logiikoiden liityntärasioissa ilmeni myös vikoja asennusvaiheessa (alun perin viallisia laitteita) ja myöhemmin ne osoittautuivat erittäin vikaantumisherkiksi ilmastollisille ylijännitteille. Peek trafficin toimittamissa nopeusrajoitusmerkeissä havaittiin kevään lumisateiden aikaan, että merkkien päälle kertynyt lumi sulaessaan valui merkkien sisään, jolloin sisällä ollut ohjauselektroniikka oli vaarassa kastua. Alkuun epäiltiin, että merkkien etulevyt eivät olisi olleet tiiviysluokkavaatimusten mukaisia, mutta myöhemmin tuli ilmi, että merkkien yläosassa olleet kiinnitysruuvit kiristämällä merkit tulivat tiiviiksi. Myöhemmin yhdellä merkillä on ollut ukkosvaurio jonka johdosta merkin ohjauskortit on täytynyt vaihtaa. Muutamalta merkiltä tulee satunnaisesti hälytyksiä ylijännitesuojista ja lamppuvioista, mutta ne poistuvat itsestään. Vika on merkin ohjauskorteilla ja vaatii näin ollen Peek traffikilta toimia vian selvittämiseksi. Sabik Oy:n toimittamat infomerkit toimivat normaaleiden käyttöönottotoimenpiteiden jälkeen moitteetta, lukuun ottamatta muutamia tietoliikennehäiriöitä. Infot toimitettiin kentälle viikon 28 aikana. Ilmastolliset ylijännitteet aiheuttivat myös käyttöönoton ongelmia. Kesä 98 oli myös muualla erityisen ongelmallinen runsaiden ukkosilmojen aiheuttamien vikojen muodossa. Koekäyttö ja käyttöönottovaiheen aikana tuhoutui useita Nano pienoislogiikoita, RS232/485 muuntimia sekä radiomodeemeja. Laitevauriot aiheuttaneet jännitepiikit tulivat laitteisiin tietoliikennekuparikaapeleita pitkin joissa ei ollut ylijännitesuojia. Ylijännitesuojat oli alun perin jätetty pois, koska niiden hankintakustannukset olisivat olleet lähes suojattavien laitteiden luokkaa (RS232/485 muuntimet n.500,- ja Nano pienoislogiikat n.900,- kpl/alv 0%). Koska järjestelmässä tuhoutui myös radiomodeemeja, jotka ovat yksikköhinnaltaan n. 5900.- (alv 0%), päätettiin että ylijännitesuojia lisättäisiin vaikeimpiin kohtiin, jossa kuparikaapelin pituus ja sijainti aiheuttaa ongelmia. Erityisen vaikea kohta alueella on heti laitetilan viereinen Hintanmäki, jossa kaikki modeemien laitevauriot aiheutuivat. Merkkien ja muiden laitekoteloiden syöttöjännitteet oli ylijännitesuojattu jo alunperinkin. Seuraavana parannuksena (kesä, heinä- ja elokuun aikana) järjestelmään vaihdettiin ongelmapaikkoihin uudempia Satel E-tyypin modeemeja. Lisäksi Valkjärven releoinnin kahden kanavan ylikuulumisen johdosta merkkien 21/2.2 ja 21/2.5 modeemien ohjelmiin tehtiin muutos, jolla estetään releoinnin kahden modeemin yhtäaikainen lähetys. Kyseiset muutokset paransivat radioverkon toimivuuden lähes riittäväksi, mutta säävaihtelut aiheuttivat edelleen joitain liikennöintihäiriöitä. Lokakuussa 98 vaihdettiin kaikki modee-
24 (26) mit uudentyyppisiin, jolloin niiden herkkyys ja datasiirtonopeus parani. Telehallintokeskukselta jouduttiin silloin anomaan muutokset radiolupiin. Samalla mitattiin yhteysvälien vaimentumat, ja siirrettiin Lahnajärvellä olevan releoinnin antennimasto mittausten perusteella paikkaan jossa vaimennus oli hyväksyttävä. Myös laitetilan taajuuden f3 antennia nostettiin ylemmäksi, jolloin yhteys edellä mainittuun releointiasemaan parantui oleellisesti. Muutoksista huolimatta liikennöinnissä esiintyi edelleen ongelmia, jotka aiheutuivat taajuuksien ylikuulumisista sekä liikennöintinopeuden nostosta. Näiden eliminoimiseksi päätettiin laitetilan mastoon asentaa suodatin, joka vaimentaa taajuuksien ylikuulumisen joka aiheuttaa häiriötä muilla taajuuksilla tapahtuvaan tiedon siirtoon. Suodattimen vaikutus järjestelmään ei kuitenkaan ollut riittävän tehokas, vaan merkkien keskinäiset ylikuuluvuudet aiheuttivat edelleen ongelmia. Keväällä 99 tehtiin logiikoiden ohjelmiin vielä muutoksia, joilla estettiin taajuuksien yhtäaikaiset lähetykset. Tämä osoittautui tehokkaimmaksi keinoksi eliminoida merkkien keskinäiset ylikuulumiset. Ongelmia aiheutti ainoastaan logiikan liikennöintikorttien jumiintuminen silloin, kun kentällä oli useiden tuntien mittaisia sähkökatkoksia. Nykyisellään järjestelmän toimivuus on ollut jo varsin hyvä, vaikkakin Schneider electric tutkii vieläkin korttiensa jumiintumiseen liittyvää ongelmaa. 2QJHOPDWMDQLLGHQHOLPLQRLQWL Vaikeudet radioverkon toimintakuntoon saamiseksi ovat olleet huomattavasti odotettua suurempia. Projektin edetessä on tehty seuraavia havaintoja asioista jotka olisi pitänyt tehdä toisin. Antennisuunnitelma Alkuperäinen antennisuunnitelma, joka oli tehty ohjelmallisesti simuloimalla osoittautui heti alkuun riittämättömäksi. Suunnitelman laatija vakuutti suunnitteluvaiheessa, että antennien määrät olivat riittäviä ja niiden sijainnit eivät aiheuttaisi ongelmia. Asiasta kysyttiin suunnittelu- ja käyttöönottovaiheessa useasti, mutta antennitoimittaja vakuutti aina antennien sijoituksen ja määrän olevan riittävä. Käytännössä kuitenkin antennien määrää täytyi lisätä huomattavasti, jotta yhteydet saatiin ylipäätä toimimaan. Käytäntö osoitti myös, että antennit kannattaa ehdottomasti sijoittaa siten, että niiden välillä ei ole fyysisiä esteitä (mäkiä, kallioita yms.) Antennisuunnitelmaa tehtäessä tulisi jatkossa aina tehdä vaimeneman mittaukset ennen varsinaisten antennien sijoituspaikkojen määrittelyä. Antennit tulisi sijoittaa siten, ettei niiden välillä olisi fyysisiä esteitä, vaan niiden välille saataisiin suora yhteys. Näin rakennetussa radioverkossa voitaisiin käyttää myös suuntaavampia antenneja, jolloin eri taajuuksien lähetykset eivät häiritsisi toisiaan. Myös vaihtelemalla vaaka- ja pystypolarisaatiota saadaan vähennettyä ylikuulumisen aiheuttamia häiriöitä. Tosin kyseisessä kohteessa oli ainoastaan muutamia paikkoja, joissa tällä tavoin voitiin toimia. Antennit voidaan sijoittaa maksimissaan 1200m etäisyydelle merkistä, jos dataliikenne muutetaan RS232:sta RS485 muotoon antennimaston yhteyteen sijoitettavassa muuntimessa. Tällöin tosin tarvitaan oma sähköliittymä muunninta ja radiomodeemia varten. Tällöin antennit voidaan sijoittaa varmasti sellaisiin paikkoihin, jotta niiden välillä ei ole esteitä. Antennien väliset jännevälien tulisi olla korkeintaan 10km Radiomodeemit