Kuva: Baliisit ratapölkkyihin asennettuina, Leinelän rautatieasema, Vantaa (kuva Aki Härkönen).
Junakulunvalvontajärjestelmät tavoittelevat junaturmien estämistä
Rautatieliikenteen turvalaitetekniikan junakulunvalvonta näyttäytyy asemalaiturilla junaa odottaville matkustajille ratapölkyille asennettuina keltaisina tai harmaina muovilevyinä, ns. baliiseina, joita on pareittain radalla. Junamatkustaja voi harvoin kokea myös äkkijarrutuksen, kun junakulunvalvontajärjestelmän veturilaite hidastaa junaa sallitun nopeusrajoituksen mukaisesti. Junakulunvalvontajärjestelmä on rata- ja veturilaittein toteutettu matkustajille useimmiten huomaamaton junaturvallisuuden varmistaja.
Nykyinen suomalainen junakulunvalvontajärjestelmä (JKV) rakennettiin kattavasti rataverkollemme vuosina 1995–2009. Ennen laajemman rakentamisen mahdollistanutta rahoituspäätöstä sattui kuitenkin kaksi vakavaa onnettomuutta Jokelassa (1996) ja Jyväskylässä (1998), joissa menehtyi junamatkustajia. Onnettomuustutkinnan mukaan junakulunvalvonta olisi todennäköisesti estänyt nämä onnettomuudet.
Junakulunvalvonnan tarkoituksena on lisätä turvallisuutta ja vähentää inhimillisten virheiden vaikutusta automaatiolla. Veturiin asennettu junakulunvalvontalaite lukee automaattisesti baliiseihin tallennetut nopeusrajoitustiedot, jotka on saatu opastimista tai muista radan nopeusrajoituksista. Tarvittaessa junakulunvalvontalaite puuttuu junan ajamiseen ja pakottaa sen jarruttamaan, mikäli kuljettaja ei noudata radan nopeusrajoituksia tai valo-opastimen antamaa seis-opastetta.
Junakulunvalvonta parantaa siten junaturvallisuutta estämällä inhimillisistä virheistä johtuvat laiminlyönnit ja varmistaen nopeusrajoitusten noudattamisen. Jos rautatieturvalaitteet toimivat junaturvallisuuden 'vyönä', on junakulunvalvonta sen 'henkselit'. Yhdessä ne tarjoavat kattavamman turvallisuuden rautateillä.
Norjan ja Ruotsin rautateille on rakennettu 1970-luvulta peräisin olevaan teknologiaan perustuva junakulunvalvontajärjestelmä (Automatic Train Control, ATC), jonka taustalla on ruotsalaisen Ericssonin ja muutaman muun yrityksen kehittämä rautatieturvalaitetekniikka, joiden ratalaitteita kutsutaan yhteisnimellä KER-baliisit. Tässä tekniikassa radalle asennettujen baliisien lähettämät sanomat tuodaan etäluetusti veturilaitteeseen, jolloin veturin ohjaamo saa tiedon esimerkiksi nopeusrajoituksista.
Suomessa on otettu käyttöön 1990-luvun päivitetty versio tästä järjestelmästä. Uudempi mutta samankaltaisiin baliiseihin perustuva tekniikka mahdollistaa pidemmät sanomat, joiden kautta voidaan välittää suurempi määrä tietoa baliisien avulla.
Suomalainen junakulunvalvontajärjestelmä (JKV) perustui alun perin 1990-luvulla Alstom Transport -yhtiön EBICAB 900 -tuoteperheeseen. 2000-luvulta lähtien Suomessa on käytetty myös Hitachi Rail -yhtiön harmaita JKV-baliiseja. Tämän teknologian neutraali, laitetoimittajasta riippumaton nimi kansainvälisesti on ATP-VR/RHK (Automatic Train Protection, VR eli Valtion Rautatiet, ja RHK eli Ratahallintokeskus). Järjestelmässä hyödynnetään KER-baliiseihin pohjautuvaa luotettavaa tekniikkaa, jota sovelletaan myös eurooppalaisiin, yhteentoimiviin junakulunvalvonnan eurobaliiseihin.
Sovitustiedonsiirtomoduuli STM ja pohjoismainen yhteistyö
Euroopan unionin liikennepolitiikassa pyritään siirtymään yhteentoimivaan eurooppalaiseen junakulunvalvontajärjestelmään (European Train Control System, ETCS), jota kutsutaan luokan A järjestelmäksi. Kansalliset, keskenään epäyhteensopivat ratkaisut luokitellaan puolestaan luokan B järjestelmiksi. Siirtymistarve harmonisoituun eurooppalaiseen järjestelmään määriteltiin jo joulukuussa 1989, kun eurooppalaiset liikenneministerit kokoontuivat Berliinin muurin murtumisen jälkeen tavoittelemaan sujuvampaa rajat ylittävää rautatieliikennettä.
Yli 20 vuotta sitten pohjoismaiset radanpitoviranomaiset aloittivat keskustelut tulevan eurooppalaisen rautatieliikenteen hallintajärjestelmän (European Rail Traffic Management System, ERTMS) ja siihen sisältyvän eurooppalaisen junakulunvalvontajärjestelmän ETCS käyttöönotosta. Keskusteluissa pohdittiin, miten EU-liikennepolitiikan ajamaan harmonisoituun junakulunvalvontaan siirtyminen olisi parasta toteuttaa. Siirtymäajalla rataverkoilla niiden eri rataosilla on samanaikaisesti käytössä joko kansalliset järjestelmät tai harmonisoitu eurooppalainen järjestelmä.
Pohjoismaiden radanpitoviranomaiset valmistautuivat 2000-luvun alussa siirtymään kansallisista järjestelmistä yhteentoimivaan eurooppalaiseen junakulunvalvontaan (luokka A). Tämän vuoksi Norja, Ruotsi ja Suomi järjestivät yhteisen kilpailutuksen etsiäkseen ratkaisun, joka mahdollistaisi vetureiden kaksoisvarustelun sekä kansallisilla että eurooppalaisilla järjestelmillä.
Näin radanpitoviranomaiset voisivat välttää kahden eri ratalaitejärjestelmän ylläpidon siirtymäkauden aikana. Samoin rautatieyritykset saisivat valmiiksi kehitetyn luotettavan ratkaisun, jolla rautatieliikennettä voi harjoittaa sujuvasti ylitse kahden eri junakulunvalvontajärjestelmän tasonvaihtojen. Ratkaisu on myös rautatieyrityksille kokonaistaloudellisesti edullinen.
Kaksoisvarustelu vetureissa, ei radalla, perustuu sovitustiedonsiirtomoduuliin (Specific Transmission Module, STM), joka ERTMS/ETCS-veturilaitteeseen liitettävänä kansallisena veturilaitteena mahdollistaa junakulunvalvontalaitteiden toiminnan sekä kansallisessa että eurooppalaisessa järjestelmässä. Kilpailutuksen voitti tukholmalainen Hitachi Rail STS Sweden AB, joka sopimusten mukaisesti kehitti kaksi STM-tuoteversiota: STM ATC2 Norjaan ja Ruotsiin sekä STM JKV Suomeen.
Kuva: STM-laite junassa, kuva ohjejulkaisusta ”Väyläviraston ohjeita 32/2023, ”Junakulunvalvontajärjestelmän veturilaite sovitustiedonsiirtomoduuli STM JKV - Kansallinen vaatimuseritelmä ERTMS/ETCS-perusversioon 3” (kuva Terhi Koskinen).
Sovitustiedonsiirtomoduulin kehitysprojekti mukautui muuttuvaan eurooppalaiseen lainsäädäntöön, kun uudet tekniset vaatimukset tuotiin osaksi tuotetta projektin aikana. STM-tuotteen valmistuminen ajoissa oli tärkeä etappi, sillä se mahdollisti suomalaisen rautatieliikenteen valmistautumisen eurooppalaisen junakulunvalvontajärjestelmän (ERTMS/ETCS) käyttöönottoon VR-Yhtymä Oy Sr3-sähköveturihankinnassa.
Vuonna 2014 suomalainen rautatieyritys VR-Yhtymä Oy tilasi Siemens Mobilityn ERTMS/ETCS-veturilaitteilla ja Hitachi Railin STM-tuotteilla varustettuja Sr3-sähkövetureita, joita on vuoden 2024 loppuun mennessä käytössä yhteensä 67 kappaletta (VR 66 ja Fenniarail 1). Lisäksi VR-Yhtymä Oy:llä on nyt jo 21 Stadler Railin toimittamaa Dr19-dieselveturia, joissa on Hitachi Railin ERTMS/ETCS+STM-veturilaitevarustelu.
Ruotsin, Norjan ja Suomen radanpitoviranomaiset ennakoivat varhain vetureiden kaksoisvarustelun tarpeen ja rahoittivat STM-veturilaitteiden kehitystä, saaden siihen myös EU-tukea (Suomeen 2,5 miljoonaa euroa). Valmistus, toimitus ja takuut ovat kuitenkin laitetoimittajien vastuulla ja määritellään kaupallisissa sopimuksissa. Tällä hetkellä ainoastaan Hitachi Rail STS Sweden AB valmistaa Suomen junakulunvalvontavaatimusten mukaisia STM-laitteita, vaikka potentiaalisia valmistajia ovat myös Alstom Transport ja Siemens Mobility. STM-tuotteiden markkinoiden rajallisuus ja kehityskustannusten suuruus vähentävät laitetoimittajien välistä kilpailua Suomessa.
STM-tuotteet integroidaan aina ERTMS/ETCS-järjestelmän arkkitehtuuriin. Tämä vaatii ohjelmistojen yhteensovittamista STM-tuotteen ja ERTMS/ETCS-veturilaitteen valmistajien välillä, vaikka rajapintamäärittelyt on harmonisoitu.
Kuva: Sovitustiedonsiirtomoduuli STM osana ERTMS/ETCS-järjestelmäarkkitehtuuria (SUBSET-026 System Requirements Specification Chapter 2 Basic System Description) Kuva ERA, UNISIG, EEIG ERTMS USERS GROUP.
STM-tuotteita tarvitaan pitkällä siirtymäkaudella vuosina 2020–2040, kun Digirata-hankkeessa otetaan käyttöön ERTMS/ETCS-junakulunvalvonta, mutta JKV-järjestelmää hyödynnetään yhä. Siksi Väylävirasto on tehnyt tahdonilmaisun Hitachi Railin kanssa, jotta STM-tuotteen hintatiedot olisivat avoimesti saatavilla hankintojen läpinäkyvyyden lisäämiseksi. Alkuperäisen STM-sopimuksen ehdot umpeutuivat vuonna 2023, eikä Väylävirasto voi määritellä markkinahintoja; hinnat perustuvat laitetoimittajien ja rautatieyritysten välisiin kaupallisiin sopimuksiin.
Väyläviraston rooli junakulunvalvontajärjestelmissä ja veturilaitteiden sovitustiedonsiirtomoduuleissa rajoittuu ratalaitteisiin ja teknisiin vaatimuksiin. Rautatiesektorilla toimivien yritysten, jotka haluavat liikennöidä sekä JKV- että ETCS-junakulunvalvonnalla, on itse hankittava ja rahoitettava ERTMS/ETCS+STM-veturilaitteet kaupallisina hankintoina.
Rautatieyritykset ovat aiemminkin rahoittaneet JKV-veturilaitteensa omalla kustannuksellaan, eikä tämä EU-liikennepolitiikan mukainen rahoitustapa muutu ERTMS/ETCS+STM-veturilaitteiden myötä. Euroopan unionin liikennepolitiikka kieltää radanpidon rahoituksen käytön rautatieliikennöinnin suoraan tukemiseen.
Tarve veturilaitteiden STM-tuotteelle tai muille kahden junakulunvalvontajärjestelmän käytön mahdollistaville ratkaisuille jatkuu pitkällä siirtymäajalla 2040-luvun alkuun, kun eri puolilla rataverkkoa on käytössä joko JKV- tai ERTMS/ETCS-ratalaitteet. Tämä veturilaitteiden kaksoisvarustelun tarve pysyy voimassa, kunnes Digirata-hanke on toteuttanut ERTMS/ETCS-junakulunvalvonnan ratalaitteet koko valtion rataverkolle ja JKV-järjestelmää ei enää käytetä missään osassa rataverkkoa.
Teksti: Aki Härkönen
Lisätietoja:
Aki Härkönen
Matkapuhelin +358 40 749 4934
Sähköposti: etunimi.sukunimi(at)vayla.fi