Digiradan junat vievät Suomen 2030-luvulle

Suomi parantaa junien kulunvalvontaa kunnianhimoisella EU-johtoisella digiratahankkeella. Hanke käynnistyi jo vuonna 2019, mutta seuraavat kaksi vuotta ovat tärkeitä.

Suomi tuo ratojen digitalisointiin omaa erityisosaamistaankin, sillä junien kulkua ohjataan ja valvotaan radioverkolla ja paikannetaan satelliittiteknologialla.

Todellisten digiratojen käyttöön siirrytään asteittain vuosien 2028–2040 välillä. Jättihanke maksaa valtiolle arviolta 1,4 miljardia euroa ja lisäksi junaoperaattoreille noin 300 miljoonaa euroa.

Digirataa vauhditetaan Suomessa kolmella erillisellä kehityshankkeella. Yksi on Kouvola-Kotka-välille rakennettava testirata ja Kouvolassa jo toimivan digiradan testauslaboratorion hyödyntäminen.

Toinen on digiradan satelliittipaikannusteknologiaan perustuvan järjestelmän testaus VR:n Sr2-veturiin asennetulla testilaitteistolla.

Kolmas on varsinaisten digiratojen rakentaminen. Ensimmäinen digirata tulee välille Tampere-Rauma-Pori. Projektin valmistelu on jo käynnissä.

Nykyinen kulunvalvonnan järjestelmä vanhenee

EU on käynnistänyt ERTMS (European Rail Traffic Management System) -kulunvalvontajärjestelmän uusimisen ja velvoittaa jäsenmaansa siirtymään siihen. Suomi ei ole ollut ERTMS-järjestelmässä eli hyppäämme kerralla kulunvalvonnan uusimpaan digiaikaan ilman vanhan teknologian painolasteja.

”Digirata on Suomelle oikeastaan korvausinvestointi, kun Suomen pitkälle yksiraiteisen 5900 km pitkän rataverkon junaliikenteen sujuvuutta ja turvallisuutta valvova JKV-kulunvalvontajärjestelmä korvataan EU-maissa käytettävällä ERTMS-kulunvalvontajärjestelmällä. JKV:n käyttöikä päättyy 2030-luvulla”, sanoo Väylävirastossa työskentelevä Suomen ERTMS-ohjelman projektipäällikkö Juha Lehtola.

ERTMS mahdollistaa junan siirtymisen vaikkapa Ruotsista Tanskan kautta Saksaan. Järjestelmässä digitalisoidaan junan paikannus ja automaattinen operointi, kapasiteetti- ja aikataulutietojen päivitys sekä liikenteen hallinta.

”Suomi aikoo nousta kolmiportaisessa ETCS-järjestelmässä (European Trail Control System) suoraan tasolle kolme. Euroopassa on 2-tason ratoja monessa maassa, mutta tasolla kolme ei ole vielä yksikään maa”, Lehtola sanoo.

Suomen verrokkimaista Norja, Tanska, Itävalta ja Sveitsi ovat siirtymässä tasolle kaksi. Ruotsi ja Saksa investoivat osin vielä myös tason yksi järjestelmään.   

Euroopassa on Fintrafficin hankejohtaja Jari Pylvänäisen mukaan rakennettu ETCS 2 -tason ratoja jo kymmenisen vuotta. Tanska on ollut yksi edelläkävijöistä. Belgiassa rautateistä on 2-tason ratoja jo puolet. Saksa ja Norja ovat myös aloittaneet niiden rakentamisen.

ETCS-järjestelmässä junien kulkuluvat aiotaan Suomessa antaa vetureille radioverkon kautta ja ilman kiinteitä näkyviä opastimia. Näin junat voisivat vilkkailla rataosuuksilla kulkea lähempänä toisiaan ja ratakapasiteetti kasvaisi.

ETCS 3 -tasolla tiedonsiirron lisäksi paikantaminen tapahtuu jatkuvatoimisesti ja liikenteen hallinta pohjautuu junien reaaliaikaiseen esimerkiksi satelliittipaikannukseen perustuvaan paikka-, etäisyys- ja nopeustietoihin. Samaa teknologiaa käytetään esimerkiksi metroissa.

FRMCS on Suomen erityisosaamista

Suomi liittää ERTMS-järjestelmään radioverkon junan ja ratainfran väliseen viestintään. Suomi kehittää oikeastaan Euroopan kärkimaana radioverkkopohjaista 5G:tä hyödyntävää FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) -järjestelmää, joka käyttää kaupallisten operaattorien verkkoja.

Useimmissa EU-maissa rautateillä junien ohjaus hoidetaan GSM-R-erillisverkoilla. Niiden ylläpito on kuitenkin kallista ja teknologia vanhenee nopeasti. Kun monet maat ovat rakentaneet kalliin erillisverkon, aikovat ne Lehtolan mukaan myös jatkaa niiden käyttöä.

”Toisaalta kaupallisten operaattorien radioverkkojen käyttö on alkanut viimeisen vuoden aikana kiinnostaa nyt muitakin maita”, hän sanoo.

Satelliittipaikannuksella tapahtuvan teknologian testaaminen alkoi Suomessa viime marraskuussa. Testilaitteisto on asennettu VR:n kaupallisessa liikenteessä olevaan Sr2-veturiin. Veturin etu- ja takapäätyihin asennetaan tutkat ja katolle lisätään antennit. Lisäksi konetilaan asennetaan tietokone ja verkkolevy sekä monikanavareititin.

”Sensoripaketti sisältää RTK-avustetun satelliittipaikannusteknologian (Real-Time Kinematics eli reaaliaikainen kinemaattinen mittaus), jonka avulla mittauksissa voidaan saada reaaliajassa senttimetriluokan paikannustarkkuus. Tämä uusi järjestelmä tulee olemaan erillään ja erilliskäytössä veturin muista nykyisistä järjestelmistä”, sanoo VR FleetCaren projektipäällikkö Ville Väisänen.

Sr2-veturilla ajetaan Tampereen, Jyväskylän sekä Oulun alueilla. Kiertojen aikana pyritään testaamaan, miten paikannus toimii erityisesti alueilla, joissa on metsää, peltoja, tunneleita, kallionleikkauksia tai ratapihaa.

Testiajot kestävät ensimmäisessä vaiheessa muutaman kuukauden. Testauksessa talviajan kokemukset ovat olennaisia. Testauksissa saatujen tulosten arvioinnin jälkeen testiajoja voidaan tarvittaessa myös jatkaa.