Tavoitteena maailman paras, autonominen raitiovaunu – LUT luo kontaktimallin vaunun pyörän ja kiskon välille

LUT kehittää ympäristöä havainnoivaa, autonomista raitiovaunua osana Skoda Transtechin johtamaa SmartTram-ekosysteemiä. Ekosysteemi on yhdessä toimiva joukko, joka tuottaa raitiovaunujen turvallisuutta ja joustavuutta lisääviä ratkaisuja. Tavoitteena on edetä kohti autonomista liikennettä ja vahvistaa suomalaisen liikenneosaamisen vientiä.

Kasvavan liikenteen, kaupungistumisen ja ilmastonmuutoksen haasteita ratkotaan digitalisaatiolla, teknologialla, ihmiskeskeisellä suunnittelulla ja uusilla toimintamalleilla. SmartTram-ekosysteemi kokoaa kotimaisen tutkimus- ja yrityssektorin luomaan maailman parhaita raitiovaunuliikenteen ratkaisuja yhteistyössä kaupunkien kanssa. Ekosysteemin projektipäällikkö Kai Hermonen Skoda Transtech Oy:stä kertoo, että tavoitteena on tulla kansainvälisten markkinoiden houkuttelevimmaksi raitiovaunuun integroitujen toimintojen ja palveluiden tuottajaksi.

"Kaupunkiympäristöt tähtäävät kestävään ja käyttäjäkeskeiseen liikennejärjestelmään. Teknologisena fokuksenamme on toteuttaa matkustaja- ja elinkaaripalveluiden osalta maailman paras raitiovaunu", Hermonen sanoo.

LUTin tehtävänä kontaktin matemaattinen mallinnus

Ekosysteemin toimijat keskittyvät ensimmäisessä vaiheessa raitiovaunun automatisointiratkaisuihin ja tietojärjestelmiin, suunnittelua ja mallinnusta tukeviin simulointeihin sekä ekosysteemipohjaiseen liiketoimintaan.

LUTin tutkimustehtävä on luoda laskentatehokas ja fysiikkapohjainen kontaktimallinnus raitiovaunun pyörän ja kiskon välille. Tutkimusta tehdään kansainvälisessä yhteistyössä professori José Escalonan tutkimusryhmän kanssa.

"Teemme kiskon ja pyörän välille reaaliaikaisen kontaktimallin, joka kykenee huomioimaan raiteen ja pyörän epäideaalisuudet sekä niiden vaikutukset raitiovaunun dynaamiseen vasteeseen", akatemiatutkija Marko Matikainen LUT-yliopistosta kertoo.

Fysiikkapohjainen ja reaaliaikaisuuteen pystyvä kontaktimallinnus on hyödyksi raitiovaunujen suunnittelutyössä. Se mahdollistaa erilaisten rakenteiden testaamisen jo suunnitteluvaiheessa ja virtuaalisesti, kuten kisko-pyöräparin geometrioiden tutkimisen. Tämä mahdollistaa esimerkiksi soveltuvimman pyöräprofiilin valinnan aiotulle radalle ja vaunulle.

"Yleisesti raitiovaunujen simulointimalli mahdollistaa ohjausalgoritmien optimoinnin, millä pystytään pitkällä tähtäimellä kasvattamaan raitiovaunujen autonomisuutta. Autonomisuus mahdollistaa muun muassa raitiovaunun liikuttamisen varikkoalueella ilman kuljettajaa", Matikainen sanoo.

Tampereen Raitiotie Oy ja Helsingin kaupungin liikennelaitos mahdollistavat erilaisten ratkaisujen kokeilut alueillaan.

Entistä parempi, digitaalisempi liikenne-ekosysteemi

Lisäksi LUT tutkii ekosysteemissä olevien yritysten liiketoiminta- ja ansaintamalleja. Liikenteestä on tulossa datatalouden merkittävin kehitysala liikennevälineiden kytkeytyessä osaksi tieto- ja energiaverkkoja. Liikennejärjestelmä tulee automatisoitumaan, sähköistymään ja palvelullistumaan.

LUT-yliopiston tutkijatohtori Antero Kutvonen kertoo, että tavoite on yhdistää raitiovaunuliikenteen parissa toimivat tahot kokonaisvaltaiseksi liiketoimintaekosysteemiksi. Siirtyminen perinteisestä konepajateollisuudesta yhdessä tekemiseen tuottaa jatkossakin teknologisesti maailman kehittyneimmän raitiovaunun ja paremman matkustuskokemuksen asiakkaille. Tavoitteeseen pyritään automaatioasteen kasvattamisella, etäohjauksella sekä lisätyn ja virtuaalitodellisuuden avulla.

"Liiketoiminnallinen tutkimus luo teknologian päälle kestäviä liiketoimintamalleja, jotta teknologiasta saadaan täysi hyöty niin asiakkaille kuin tuottaville yrityksillekin kuormittamatta ympäristöä ja yhteiskuntaa. Erityisesti ekosysteemeissä tehtävä voi olla haastava johtuen monimutkaisista yhteistyösuhteista, jolloin kestävyyteen kuuluu myös reilu arvon jako ekosysteemin kumppaneiden kesken", Kutvonen sanoo.

SmartTramin toinen innovaatiovaihe käynnistyy loppuvuonna 2019 pääteemoina ennakoiva tilannetietoisuus, käyttäjäkeskeiset ratkaisut ja vaikuttavuus. Raitiovaunuihin kytkeytyviin liikenne- ja liikkumispalveluihin pureutuva kolmas innovaatiovaihe käynnistyy vuonna 2020.

SmartTram on avoin kasvava ekosysteemi, jonka ensimmäinen innovaatiovaihe hankkeineen käynnistettiin Business Finlandin tukemana alkuvuodesta 2019 yhteistyössä LUT-yliopiston, VTT:n, Skoda Transtechin, Mevean, Mipron, 3D Talon, Tampereen Raitiotien, Business Tampereen, Tampereen kaupungin, Helsingin kaupungin liikennelaitoksen ja Kajaanin ammattikorkeakoulun kanssa.

Tutustu myös:

Koneensuunnittelun tutkimusryhmä

Innovaatiojohtamisen tutkimusryhmä