Rautateiden kapasiteetinhallinta
Rautateiden kapasiteetinhallinta tutuksi
Junan lähtöaikaan on vielä vartti aikaa, ja veturinkuljettaja näppäilee junan numeron KUPLA-sovellukseen. Junan aikataulu ja muut ajotiedot ilmestyvät kuljettajan tabletille. Sama aikataulu näkyy liikenneohjaajan LOKI-sovelluksessa ja matkustajainformaatiossa, mutta mitä kaikkea on tapahtunut ennen tätä? Miten aikataulu syntyi ja miten ratakapasiteetti vahvistui junan käytettäväksi?
Varmasti jokainen osaa selittää, mitä sanalla aikataulu tarkoitetaan, mutta harvempi osannee vastata kysymykseen, mitä kaikkea junaliikenteen aikataulujen syntymiseen liittyy ja mitä kaikkea pitää tapahtua ennen kuin aikataulu on vaikkapa matkustajien nähtävillä. Tämä juttu kertoo rautateiden kapasiteetinhallinnasta, siihen liittyvistä prosesseista ja rooleista.
Suomessa junien aikataulut suunnittelevat liikennöitsijät itse toisin kuin esimerkiksi Ruotsissa, missä rataverkon haltija laatii lopulliset aikataulut operaattoreiden antamien hahmotelmien pohjalta.
Kuitenkaan pelkän itse laaditun aikataulun pohjalta ei rataverkolle pääse liikennöimään, vaan junalle pitää hakea rataverkon haltijalta eli Väylävirastolta ratakapasiteettia. Toisin sanoen rataverkolta pitää varata tilaa junan liikkumiselle. Tällä varmistetaan se, että junan reitillä ei ole liikennöintiä estäviä ratatöitä tai muita junia, joiden kanssa aikataulut olisivat päällekkäin. Junan aikataulu vahvistuu, kun junalle on myönnetty liikennöimiseen tarvittava ratakapasiteetti.
Suomessa valtion rataverkolla Väylävirasto vastaa kapasiteetinhallinnan kokonaisuudesta ja siihen liittyvistä prosesseista. Fintraffic Raide Oy tuottaa Väylävirastolle kapasiteettihakemuksien käsittelyn ja yhteensovittamisen sekä vastaa kapasiteetinhallinnan tietojärjestelmistä. Näitä ovat esimerkiksi LIIKE ja SAAGA. Fintrafficin järjestelmistä aikataulutietoja jaetaan myös avoimena datana ulkopuoleisiin järjestelmiin.
Kapasiteetinhaun kolme eri aikajännettä
Junien aikatauluja suunnitellaan ja haetaan kolmessa eri aikajänteessä riippuen siitä, kuinka hyvissä ajoin liikennöintitarve junalle on tiedossa. Alla kuvatut asiat on kuvattu Väyläviraston Verkkoselostuksessa sekä Ratakapasiteetin hakuohjeessa.
Vuosihaku
Kaikista varhaisin vaihe on aikataulukauden vuosihaku, jossa haetaan kapasiteettia koko tulevalle aikataulukaudelle eli joulukuusta seuraavan vuoden joulukuuhun. Nämä hakemukset liikennöitsijöiden tulee jättää huhtikuussa eli jo noin kahdeksan kuukautta ennen liikenteen alkamista koskien ajanjaksoa, joka ulottuu hakuhetkellä jopa 20 kuukauden päähän.
Koska aikaikkuna on näin pitkä, on erityisesti tavaraliikenteessä vielä paljon epävarmuuksia. Vuosihakemus soveltuu parhaiten matkustajaliikenteeseen sekä esimerkiksi sellaisiin teollisuuden kuljetuksiin liittyviin tavarajuniin, joiden liikennöintitarve on hyvin tiedossa etukäteen ja toistuu säännönmukaisena.
Kuitenkin vuosihakemusvaiheessa liikennöitsijät pyrkivät hahmottelemaan kaiken tarvitsemansa kapasiteetin mahdollisimman hyvin, koska vuosihakemusvaiheessa myönnetty kapasiteetti muodostaa pohjan koko tulevan aikataulukauden junaliikenteelle. Myös HSL hakee ratakapasiteettia lähijunaliikenteelleen.
Liikennöitsijöiden jätettyä vuosikapasiteettihakemukset Väylävirasto käynnistää yhteensovitusprosessin, jossa eri liikennöitsijöiden aikataulut sovitetaan yhteen, sillä hakemusvaiheessa liikennöitsijät eivät näe toistensa hakemuksia, vaan he voivat suunnitella aikataulunsa ns. puhtaalta pöydältä. Tästä johtuen konflikteja tulee väkisinkin ratkaistavaksi.
Yhteisissä kokouksissa Väyläviraston, Fintrafficin ja liikennöitsijöiden kesken käydään läpi aikatauluissa olevia konflikteja ja etsitään niihin ratkaisuja siten, että rataverkkoa voidaan käyttää tehokkaasti ja junat saadaan sovitettua siten, että aikataulut täyttävät liikennöitsijöiden tarpeet. Fintraffic tekee varsinaista yhteensovitustyötä saatujen tietojen pohjalta ja valmistelee uusia ehdotuksia aikatauluista, kunnes konfliktit on saatu ratkaistua.
Vuosihakemusvaihe on tärkeä, koska siinä koko aikataulurakennetta on mahdollista yhteensovittaa. Yhteensovituksen tukena voidaan tarvittaessa käyttää Väyläviraston määrittelemiä junien prioriteettisääntöjä, mikäli ratkaisujen löytäminen olisi muuten hankalaa. Tähän saakka yhteensovittamista on kuitenkin tehty hyvässä yhteishengessä.
Heinä- ja elokuussa julkaistujen jakoehdotuksen ja jakopäätöksen jälkeen tulevan aikataulukauden säännöllisen liikenteen aikataulut ovat selvillä, kunnes liikenteeseen tulee muutostarpeita, joita hoidetaan kahdella seuraavaksi kuvattavalla tavalla.
Säännöllisen liikenteen muutosajankohdat
Aikataulukauden sisällä on kuusi kertaa vuodessa säännöllisen liikenteen muutosajankohta, jossa vuosihakemuksessa tai edellisissä muutosajankohdissa haettua kapasiteettia on mahdollista muuttaa vastaamaan paremmin tarpeita. Muutokset voivat olla uusia junia, muutoksia aikatauluihin tai junien poistamista kulusta.
Muutosajankohdissa on mahdollista hakea vapaata kapasiteettia. Vuosihakemusvaiheessa ja aiemmissa muutosajankohdissa myönnetty kapasiteetti rajoittaa siis sitä, millaisia muutoksia on mahdollista tehdä. Liikennöitsijät voivat kuitenkin sopia keskenään ennen hakemuksen jättämistä muutoksista, mikäli niiden toteuttaminen edellyttäisi myös toisen liikennöitsijän aikatauluihin muutosta.
Muutosajankohdan hakemukset Fintraffic käsittelee ja varmistaa, että kaksi liikennöitsijää ei ole hakenut aikatauluja samaan kohtaan vapaata kapasiteettia eikä muutoksista aiheudu konflikteja. Tarvittaessa konfliktit ratkaistaan liikennöitsijöiden kanssa.
Säännöllisen liikenteen muutoshakemus jätetään noin seitsemän viikkoa ennen kuin se astuu voimaan. Muutosajankohdan jakopäätös julkaistaan noin kuusi viikkoa ennen voimaantuloa. Muutosajankohtien päivämäärät ja hakuajat on julkaistu Väyläviraston verkkoselostuksessa.
Koska muutosajankohtia on vain noin kahden kuukauden välein, saattaa jonkin säännöllisen liikenteen aikataulun muuttamisessa kestää tämän verran ennen kuin esimerkiksi jokin aikataulussa havaittu muutostarve toteutuu.
Kiireellinen ratakapasiteetti
Sellaiselle liikenteelle, jota ei kyetty ennakoimaan vuosihakemusvaiheessa tai jota ei tiedetä riittävän tarkasti vielä säännöllisen liikenteen muutoshakemuksessakaan, voidaan hakea kiireellistä ratakapasiteettia. Museojunien kapasiteetti samoin kuin ratatyökoneiden aikataulut haetaan aina kiireellisenä kapasiteettina. Kiireellinen ratakapasiteettihakemus on tarpeen myös esimerkiksi, jos tavarajuna halutaan liikkeelle yli puoli tuntia etuajassa, jolloin ohjeistus velvoittaa hakemaan uuden aikataulun junalle. Tarpeita voi tulla myös ratatöiden aiheuttamista muutoksista, mikäli niitä ei ole kaikkia voitu huomioida edellisessä säännöllisen liikenteen muutosajankohdassa.
Kiireellistä kapasiteettia haetaan aina kuluvan muutoskauden sisälle tai alkavalle muutoskaudelle, jonka säännöllisen liikenteen jakopäätös on jo julkaistu. Käytännössä hakuikkuna on siis kuluvasta päivästä noin kaksi kuukautta eteenpäin. Museoliikenteelle kiireellistä kapasiteettia saa kuitenkin lakisääteisesti hakea neljä kuukautta etukäteen.
Kiireellisellä kapasiteettihakemuksella voidaan hakea sellaista ratakapasiteettia, joka on jäänyt vuosihaun ja säännöllisen liikenteen muutoshaun jälkeen vielä vapaaksi, eikä siihen ole myöskään suunniteltu ratatöitä. Kapasiteettia myönnetään siinä järjestyksessä kuin sitä haetaan.
Hakemuksista noin 30 prosenttia koskee liikennettä, joka lähtee saman päivän aikana. Näitä ovat erilaiset veturi- ja kalustosiirrot, ratatyökoneet ja muut erittäin lyhyellä aikajänteellä tulevat liikennöintitarpeet. Loput hakemukset koskevat tyypillisesti muutamien viikkojen päähän ulottuvaa liikennettä.
Kiireellisiä kapasiteettihakemuksia – toisin kuin muita kapasiteettihakemuksia – käsitellään vuorokauden ympäri vuoden jokaisena päivänä. Toimistoaikaan käsittelyä hoitaa Fintrafficin kaksi kapasiteettiasiantuntijaa ja muuna aikana rataliikennekeskus. Ratatyökoneiden hakemukset käsitellään kuitenkin aina rataliikennekeskuksessa. Rataliikennekeskus käsittelee toimistoajan ulkopuolella vain sellaisia hakemuksia, joita ei ehdittäisi enää käsitellä seuraavan toimistoajan alkaessa. Hakemuksia käsitellään viikossa n. 1800 kappaletta, joten mistään ihan pienestä määrästä ei ole kyse.
Junien peruminen
Haettua ratakapasiteettia on mahdollista myös perua yksittäisille päiville tai halutulle ajanjaksolle joko kokonaan tai osittain, ja liikennöitsijöiden velvollisuus onkin perua tarpeettomaksi jäänyt ratakapasiteetti heti, jos tarve sille on poistunut. Näin vapautunutta kapasiteettia voidaan hyödyntää muiden junien ajamiseen tai ratatöihin. Junien peruminen ei edellytä muuta kuin liikennöitsijän järjestelmään kirjaaman ilmoituksen perumisesta.
Hyvän aikataulun resepti
Jotta junaliikenne toimisi operatiivisessa tilanteessa mahdollisimman hyvin, on olennaista, että junien aikataulut on suunniteltu huolellisesti. Pelkän halutun kulkuajan lisäksi täytyy huomioida turvalaitejärjestelmien asettamat rajoitteet, kuinka lähekkäin junat voivat ajaa peräkkäin, missä junat voivat kohdata toisensa, montako junaa ja kuinka pitkiä junia mahtuu liikennepaikan sivuraiteille, onko jokin kohtauspaikka toista parempi esimerkiksi radan jyrkkien nousujen vuoksi jne.
Aikataulun suunniteltu keskinopeus täytyy olla realistinen, jotta juna pystyy kulkemaan aikataulussaan. Siinä pitää huomioida myös junan jarruttamiseen ja kiihdyttämiseen kuluva aika, mikä on olennaista esimerkiksi junakohtauksien suunnittelussa, jotta sivuun väistävä juna ehtii kohtauspaikalle ajoissa hidastamatta vastaantulevaa junaa.
Yksi haaste kuitenkin on, että hakemusvaiheessa ei esimerkiksi vielä tavarajunan kokoonpanoa tiedetä kovinkaan tarkasti, joten junan kulkua on vaikea suunnitella täsmällisesti, mikäli esimerkiksi sen paino voi vaihdella päivittäin paljon. Hakemukseen kirjataan junan maksimipituus, jolla se mahtuu suunniteltujen kohtauspaikkojen sivuraiteille.
Aikataulujen suunnittelu ja hakemuksien käsittely, jota tehdään valtakunnallisesti, edellyttää huomattavan laajaa tuntemusta rataverkosta, sen turvalaitteista, rataosakohtaisista erityispiirteistä ja muista junien kulkuun vaikuttavista asioista.
Tällä hetkellä käytössä olevat järjestelmät eivät kykene juurikaan automaattisesti tunnistamaan yllä kuvattuihin asioihin liittyviä ongelmia, vaan niiden varmistaminen on ensisijaisesti aikataulusuunnittelijan vastuulla. Näihin liittyvää tietoa esitetään kuitenkin hakemuksien laadintaan käytettävässä LIIKE-järjestelmässä kohtalaisen paljon aikataulujen suunnittelun tueksi.
Kapasiteettiasiantuntija tarkastaa lisäksi aikataulun toteuttamiskelpoisuuden vielä ennen kuin junan kapasiteetti myönnetään. Tarvittaessa aikatauluun ehdotetaan muutoksia, tai se hylätään kokonaan, jolloin liikennöitsijä voi suunnitella sen uudelleen ottaen huomioon käsittelijän antaman palautteen aikataulussa olleista ongelmista. Haetusta kiireellisestä kapasiteetista tilastollisesti noin kaksi prosenttia hylätään, koska niissä on konflikteja tai muita ongelmia, jotka estäisivät aikataulun toteutumisen haetulla tavalla aiheuttaen samalla mahdollisesti myös myöhästymisiä tai hankaluuksia muille junille.
Suunnitteilla olevan LIIKE-järjestelmän korvaavan uuden kapasiteetinhallintajärjestelmän on tarkoitus antaa uusia työkaluja niin hakijalle kuin käsittelijälle konfliktien tunnistamiseen, nykyistä parempaan ajoajan laskentaan sekä mahdollisuuteen pyytää järjestelmästä valmiiksi suunniteltuja aikatauluja halutuilla reunaehdoilla sekä myös käsitellä hakemuksia automaattisesti.
Sekä aikataulusuunnittelijan että hakemuksen käsittelevän kapasiteettiasiantuntijan tärkein työkalu on tällä hetkellä järjestelmän tuottama graafinen aikataulu, johon on piirretty koko junan reitin liikenne ja ratatyöt (ks. kuva).
Graafisesta aikataulusta nähdään mihin aikaan rataverkolla on tilaa, missä kohdissa täytyy väistää vastaantulevaa junaliikennettä jne. Graafisen aikataulun kautta kyetään havaitsemaan myös aikataulun mahdolliset konfliktitilanteet muiden junien tai ratatöiden kanssa.
Koska aikataulu kuitenkin suunnitellaan aina siihen liikennetilanteeseen, joka hakemishetkellä on ollut voimassa, on sen jälkeen saattanut kuitenkin esimeriksi joitain junia peruuntua. Jos junalle jää tästä syystä aikatauluun esimerkiksi ylimääräinen junakohtauspysähdys, koska jokin toinen juna on peruttu, voi aikataulu sen toteutumishetkellä vaikuttaa kuljettajan näkökulmasta oudolta, kun liikenneohjaaja ohjaakin junan liikennepaikan läpi pysähtymättä.
On myös mahdollista, että säännöllisen liikenteen junien junakohtaus on tarpeellinen vain joinain viikonpäivinä, mutta tällaisia viikonpäiväkohtaisia eroja ei käytännössä huomioida, vaan junakohtauspysähdys on junan aikataulussa sen kaikkina kulkupäivinä.
Operatiivisessa hetkessä on niin paljon muuttuvia tekijöitä, että suunniteltujen aikataulujen toteutuminen minuutintarkasti etenkään tavaraliikenteen osalta ei välttämättä toteudu, vaan liikenneohjaajat tekevät mahdollisimman hyviä päätöksiä kulloisenkin liikennetilanteen mukaisesti. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että hyvin tehty aikataulusuunnittelu olisi turhaa, sillä hyvä suunnitelma antaa aina parhaat lähtökohdat häiriöttömälle liikenteelle.
Mikäli myönnetyssä kapasiteetissa havaitaan ongelmia, liikenteenohjaus tekee niistä kirjauksia Fintrafficin vuoropäiväkirjasovellukseen jatkokäsittelyä varten. Kapasiteettiasiantuntijat koostavat näitä havaintoja ja lähettävät ne liikennöitsijöille, jotta esimerkiksi säännöllisen liikenteen aikataulussa havaittu ongelma voidaan korjata seuraavassa muutosajankohdassa.
Kapasiteettia liikennepaikkojen välille ja liikennepaikoille
Edellä on kuvattu junan aikataulun suunnittelua siitä näkökulmasta, miten juna liikkuu aikataulunmukaisesti liikennepaikalta toiselle. Kuitenkin myös junan liikennepaikalla käyttämien raiteiden suunnittelu korostuu erityisesti matkustajajunilla ja tavaraliikenteessäkin entistä enemmän.
Matkustajaliikenteen osalta VR suunnittelee suurimpien liikennepaikkojen raiteet ja Fintraffic muiden paikkojen raiteistonkäytön. Matkustajainformaation tuottamiseksi matkustajajunan jokaiselle matkustajia palvelevalle kaupalliselle pysähdykselle tulee olla määriteltynä junan suunniteltu raide.
Pienemmillä liikennepaikoilla järjestelmä kykenee määrittelemään raiteen automaattisesti junan kulkusuunnan perusteella, mutta esimerkiksi Helsingin aseman raiteistonkäyttö on huomattavasti monimutkaisempi palapeli, jossa pitää huomioida myös kaluston kiertäminen junasta toiseen sekä kaluston seisominen aseman raiteella ennen seuraavan junan lähtöä.
Tavaraliikenteessä ei tällä hetkellä suunnitella varsinaisesti niiden käyttämiä raiteita etukäteen, vaan liikennöitsijät ilmoittavat järjestelmien kautta riittävän ajoissa liikenteenohjaukseen, miltä raiteelta juna lähtee lähtöpaikalta tai mille raiteelle sen halutaan määräpaikalla saapuvan. Liikenteenohjaus pyrkii ohjaamaan tavarajunat näiden ennalta saatujen tietojen perusteella halutuille raiteille.
Tulevaisuudessa aikatauluihin suunnitellaan junan tarkempi reitti jo hakuvaiheessa, jolloin tästä saatavaa lähtötietoa voidaan hyödyntää konfliktien tunnistamisessa sekä kauko-ohjausjärjestelmien reittiautomatiikassa.
Oma lukunsa on operatiivisessa hetkessä toimiva Fintrafficin kapasiteettiohjaustoiminto, joka alkoi Helsingin ja Ilmalan ratapihoilta marraskuussa 2020. Kapasiteettiohjaajien tehtävänä on hallinnoida SAAGA-järjestelmällä yksittäisten ratapihojen raiteistonkäyttöä niillä paikoilla, joilla toiminto on käytössä.
Esimerkiksi Helsingin asemalla kapasiteettiohjaus varmistaa häiriötilanteissa, että raiteistonkäytön suunnitelma on ajan tasalla ja liikenteenohjauksen tiedossa sekä huolehtii oikeista raiteista yhdessä VR:n kalustonkäytön ohjauksen kanssa.
Kapasiteettiohjaustoiminto varmistaa myös tavaraliikenteen osalta ratapihojen tasapuolisen käytön ja käsittelee ratapihojen raiteisiin liittyviä varauspyyntöjä. Toimintamalli on ollut käytössä jo Kouvolan ratapihalla keväästä 2023 alkaen ja on laajentunut vuoden 2023 lopulla mm. Lauritsalaan ja Kotkaan. Vuoden 2024 aikana toiminto laajenee useille uusille tavaraliikenteen ratapihoille.
Kapasiteettiohjaajan ja kapasiteettiasiantuntijan tehtäväkenttä on siis hyvin erilainen. Kapasiteettiasiantuntijat käsittelevät junien aikatauluja liikennepaikalta toiselle pidemmälläkin aikajänteellä ja kapasiteettiohjaajat huolehtivat yksittäisten liikennepaikkojen raiteistokäytöstä lähellä kuluvaa ajanhetkeä.
Kapasiteetinhallinnan asiantuntijat tavoitat sähköpostitse osoitteesta:
kapasiteetinhallinta(at)fintraffic.fi
Kuva 1. Esimerkki graafisesta aikataulusta LIIKE-järjestelmässä Savon radalta Selänpään ja Hiirolan väliltä. Yksiraiteisella radalla junien pitää kohdata toisensa liikennepaikoilla, jotka esitetään vaakaviivoin. Aika kulkee vasemmalta oikealle ja junat kulkusuunnan mukaan ylä- tai alaoikealle. Junan aikatauluaika kullakin paikalla nähdään asemaviivan ja junaviivan risteyskohdasta vaakasuunnan asteikosta. Erityyppiset junat esitetään eri väreillä ja perutut junat harmaalla. Punaiset laatikot ovat ratatyölle varattua kapasiteettia.
Aikataulusuunnittelijan pitää tähän hämähäkinseittiin hahmotella uusi aikatauluviiva vielä vapaaseen kohtaan ja kapasiteettiasiantuntijan tarkastaa, että aikatauluviivassa ei ole konflikteja muiden junien tai ratatöiden kanssa.
Kuva 2. Graafisessa aikataulussa näkyvän tavarajunan 2220 aikataulua kuljettajan ajotulosteen kaltaisessa muodossa. Aikataulussa näkyvät Otavan ja Mäntyharjun ei-kaupalliset pysähdykset junakohtausta ja matkustajajunan ohipäästöä varten.
Teksti ja kuvat:
Teemu Sirkiä, sovelluspäällikkö
Timo Kovanen, kapasiteettiasiantuntija
Jarno Siitari, kapasiteettiasiantuntija
Artikkeli julkaistu RAU-lehdessä 1/2024