Helmin järjestelmäkaavio
HELMIN järjestelmäkaavio oli aikanaan laajalti käytetty esimerkki älykkäästä joukkoliikenneliikennepalvelusta.

HELMIN alkuhistoria

HELMI - Helsingin joukkoliikenteen liikennevaloetuudet ja matkustainformaatio oli käynnistyessään vuonna 1999 edistyksellinen älykäs liikennepalvelu. Sen toiminta perustui radioviestintään ja satelliittinavigointiin, mikä tuolloin ei vielä ollut aivan tavallista.

HELMI on ollut käytössä jo yli 20 vuotta. Miten se käynnistyi ja minkälainen se oli alkuaan. Lopussa vielä hieman jälkiarviointia HELMISTÄ ja sen vaiheista.

Taustaa

Helsingin ensimmäiset joukkoliikenteen liikennevaloetuudet tulivat käyttöön jo 1970-luvulla. Niiden heikkoutena olivat ilmaisimet: ratikat ilmaistiin ajojohdoissa olevilla lähestymiskytkimillä ja bussit isokokoisilla ajorataan asennetuilla silmukkailmaisimilla.

Molemmat ilmaisintyypit toimivat epävarmasti ja vaativat säännöllistä ylläpitoa. Ne eivät ilmaisseet ajoneuvon linjanumeroa tai vuoroa ja tästä syystä niitä ei voitu käyttää älykkäisiin liikennepalveluihin kuten matkustajainformaatioon tai kulunohjaukseen.

Radioviestitekniikka

Liikennelaitos ja liikennesuunnitteluosasto selvittelivät 1990-luvun puolivälissä markkinoilla olevia joukkoliikenteen älykkäitä liikennepalveluja tai - kuten siihen aikaan sanottiin - liikennetelematiikkajärjestelmiä. Esillä oli kuusi toimittajaa, joista kaksi oli yli ylitse muiden: ruotsalainen Thoreb ja tamperelainen Insrumentointi.

Molempien toimittajien järjestelmät perustuivat radioviestintään. Valinta kohdistui Thorebiin. Keskeinen peruste oli se, että Thorebilla oli tuolloin käytössä Ruotsissa muutaman bussilinjan toimiva järjestelmä kun taas Instrumentoinnille toimitus olisi ollut ensimmäinen. Instrumentoinnin järjestemästä todettiin, että "siinä on todennäköisesti enemmän potentiaalia", mutta toisaalta tilaaja halusi järjestelmän käyttöönsä mahdollisimman pikaisesti, jolloin Thoreb nousi hankintakilpailun voittajaksi.

Instrumentoinnin laitteistot tulivat aikanaan Espoon Länsiväylän ELMI-järjestelmään ja Tampereen PARAS-järjestelmään. Ainakin Helsingin horisontista katsoen kumpikaan näistä ei oikein koskaan noussut siivilleen. ELMI oli käytössä vuosina 20xx-20xx ja PARAS vuosina 20xx-20xx.

Sekä Thorebin että Instrumentoinnin järjestelmissä radiomodemit olivat suomalaista tekoa. Thorebin järjestelmän modemit toimitti salolainen Satel kun taas Instrumentoinnin järjestelmän modemitoimittaja oli oululainen Ultracom.

Ratikka kolmen sepän aukiolla
HELMIN ajantasainen pysäkkiaikataulu
ja ratikka Kolmen sepän aukiolla
Bussi Rautatieaseman pysäkillä
HELMI-bussi päätepysäkillään Rautatientorilla

Aluksi oli 423

Järjestelmän toteutus käynnistyi vuonna 1999 ratikkalinjalla 4 ja bussilinjalla 23, siitä hankkeen alkuperäinen nimi 423-projekti. Järjestelmään kuului useita joukkoliikenteen älykkäitä liikennepalvekuja kuten

  • ajantasainen matkustajainformaatio,
  • joukkoliikenteen liikennevaloetuudet,
  • aikatauluseuranta sekä mahdollisuus
  • joukkoliikenteen kulunohjaukseen.
Hankkeen vetäjä oli Erkki Nickul. Hänen jäädessä eläkkeelle vetovastuu siirtyi Jari Seppäselle, molemmat liikennelaitokselta. Liikennesuunnitteluosastolla keskeinen asiantuntija oli Lennart Långström.

HELMI - Helsingin liikennevaloetuus- ja matkustajainformaatio - nimen hanke sai jo seuraavana vuonna samalla kun tehtiin päätökset sen laajentamisesta uusille ratikkalinjoille. Tuolloin otettiin käyttöön myös Marjut Palosaaren suunnittelema HELMI-tunnus.

HELMI-tunnus
HELMIN tunnus

HELMIN tunnuksessa on kuvattu linjan 4 ratikka ja linjan 23 bussi muistoksi järjestelmän ensimmäisistä linjoista. Taustalla näkyvän pallon vihreä väri kuvaa liikennevaloetuuksia ja kristallipallomaisuus pysäkille saapumisajan ennustamista.

Liikennesuunnitteluosasto käytti tunnusta laajalti HELMI-tiedotuksessa kun taas liikennelaitos ei koskaan oikein innostunut tunnuksesta.

HELMI vuonna 2000

Vuonna 2000 HELMIN laajentamisesta tehtiin päätös kaupunkisuunnittelulautakunnassa (9.11.2000) ja joukkoliikennelautakunnassa (16.11.2000). Seuraava teksti perustuu samana vuonna julkaistuun HELMIÄ koskevaan internetsivuun. Sen tekstiä on tyylillisesti korjailtu ja terminologiaa nykyaikaistettu.

HUOM. HELMIIN myöhemmin tehtyjä muutoksia ei ole tekstiin päivitetty. Nykyinen HELMI on siis monella tavalla erilainen kuin tässä kuvattu alkuperäinen vuoden 2000 HELMI.

Toimintaperiaatteet

Bussien ja ratikoiden paikannus on HELMIN keskeisin ominaisuus. Se tapahtuu kolmessa vaiheessa:
  • GPS-satelliittinavigointi määrittää vaunun sijainnin pysäkin tarkkuudella
  • Oven avaus pysäkillä määrittää vaunun täsmällisen sijainnin metrin tarkkuudella
  • Reitin varrella vaunun sijainti lasketaan tarkkuusmatkamittarilla (ödometrilla). Sijainti lasketaan metreinä edelliseltä pysäkiltä
Järjestelmä päivittää vaunun sijainnin keskimäärin kerran kymmenessä sekunnissa keskustietokoneelle.

Aikatauluseuranta perustuu vaunun todellisen sijainnin ja aikataulun mukaan lasketun sijainnin vertailuun.

Kuljettajan näppäimistö ja näyttö
HELMI: Kuljettajan näppäimistö ja näyttö
Kuljettajan aikataulunäyttö
HELMI: Kuljettajan aikataulunäyttö

Aikataulusta poikkeaminen päivittyy kuljettajan näyttöön kerran sekunnissa. Sama tieto välittyy liikennekeskukseen kymmenen sekunnin välein. Keskus voi myös lähettää kuljettajalle viestejä esimerkiksi liikennehäiriöistä tai muista matkan tekoa haittaavista esteistä.

HELMI-liikennäinnin seurantanäyttö
HELMI: Raitiolinjan 4 liikennöinnin seurantanäyttö

Oikealla on raitiolinjan 4 liikennöinnin seurantanäyttö. Linjan pysäkkien nimet ovat riveittäin keskellä. Linjalla parhaillaan liikennöivät ratikat on merkitty vuoronumerollaan kaavion oikeanpuoleiseen ja vasemmanpuoleiseen sarakkeeseen.

Ratikka, jonka vuoronumero on 49, on Oopperan pysäkillä tai ohittanut sen. Vuoronumeron oikealla puolella oleva musta numero kertoo, että ratikka on aikataulussaan.

Ratikkavuoro 41 on Senaatintorin pysäkillä tai ohittanut sen. Punainen numero +1 sen kohdalla osoittaa, että se on noin minuutin edellä aikataulustaan.

Ratikkavuoro 145 on vastaavasti Ylioppilastalon pysäkillä tai ohittanut sen. Sininen numero -1 osoittaa, että se on noin minuutin jäljessä aikataulustaan.

Seuraavan pysäkin näyttö on bussin tai ratikan etuosassa kuljettajan takana. Se kertoo seuraavan pysäkin nimen vuorotellen suomeksi ja ruotsiksi. Pysäkillä seistäessä näytetään linjanumero ja päätepysäkki.

Seuraavan pysäkin näyttö
HELMI: Seuraavan pysäkin näyttötaulu

Järjestelmä voi myös kuuluttaa seuraavan pysäkin ja sen läheisyydessä olevat merkittävät matkailukohteet kuten terminaalit ja yleisötilaisuuksien pitopaikat.

Ajantasainen pysäkkiaikataulu kertoo, monenko minuutin kuluttua kunkin linjan seuraava bussi tai ratikka saapuu pysäkille.

Ajantasainen pysäkkiaikataulu
HELMI: Ajantasainen pysäkkiaikataulu

Liikennekeskus voi myös kirjoittaa tauluun lyhyen tiedotteen liikennehäiriöistä tai vastaavista tilanteista, jolloin joukkoliikenteen säännöllinen kulku on estynyt.

Pysäkin ajantasaisen aikataulutiedon voi lukea myös internetistä. Valittuaan pysäkin käyttäjä saa ruudulle tiedon seuraavan ja sitä seuraavan vaunun tulosta pysäkille. Sama tieto voidaan saada myös matkapuhelimeen.

Internet-sovellus on toistaiseksi käytössä vasta kaupungin sisäisessä Intranet-verkossa. Matkapuhelinsovellusta kehitetään yhdessä Helsingin Puhelimen (nykyisin Elisa) kanssa.

Radioviesti bussista liikennevalojen ohjauskojeelle
HELMI: Bussi lähettää ilmaisun radioteitse suoraan liikennevalojen ohjauskojeelle

Liikennevaloetuudet perustuvat radioviesteihin, jotka liikennevaloja lähestyvä bussi tai ratikka lähettää matalatehoisella radiomodemilla suoraan liikennevalojen ohjauskojeelle.

Viestin perusteella liikennevalojen ohjauskoje aikaistaa vihreän valon alkua tai pidentää vihreän valon kestoa siten, että vaunu pääsee risteyksen läpi pysähtymättä tai mahdollisimman vähin viivytyksin.

Ohitettuaan risteyksen vaunu lähettää kuittausviestin, jonka jälkeen valot palautuvat takaisin normaaliin toimintaan.

Liikennevaloetuutta ei anneta vaunuille, jotka ovat aikataulusta edellä.

Radioverkko

HELMIN radioverkon tukiasema Ruskeasuolla
HELMI: Radioverkon tukiasema Ruskeasuon voimalan piipussa

Järjestelmä käyttää kaupungin omaa HELMIÄ varten rakennettua radioverkkoa. Verkon tukiasemat ovat Hanasaaren, Salmisaaren sekä Ruskeasuon voimaloiden piipuissa.

Kolme kanavaa verkosta on varattu bussien ja ratikoiden paikannukseen, yksi kanava liikennevaloetuuksiin, yksi pysäkkitaulujen ohjaukseen sekä yksi järjestelmän tietojen ylläpitoon varikoilla. Radioverkko on mitoitettu 300 bussille ja raitiovaunulle.

Jokaisessa järjestelmään liitetyssä bussissa ja ratikassa on tietokone ja radiomodeemi, jolloin tiedonsiirto keskuslaitteen, pysäkkiaikataulujen, liikennevalojen sekä bussien ja ratikoiden välillä tapahtuu radioteitse.

Radioteitse tapahtuva tiedonsiirto on merkittävä kustannusetu verrattuna kaapelipohjaisiin järjestelmiin. Ainoastaan tukiasemien ja keskuksen välillä tarvitaan kaapeliyhteys.

Liikennevaloissa bussien ja ratikoiden lähettämät viestit vastaanotetaan liikennevalojen ohjauskojeiden katolla olevalla huomaamattomalla lautasantennilla.

Laitetoimittajat ja kustannukset

Järjestelmän keskeiset laitteet - ajoneuvotietokoneet ja radioverkkojärjestelmä ohjelmistoineen sekä liikennevalojen sovitinlaitteet on toimittanut ruotsalainen Thoreb-IT Mobile, jota edustaa Suomessa Ajodata. Järjestelmän radiomodeemit on valmistanut salolainen Satel. Pysäkeille tulevat näyttötaulut niihin liittyvine ohjelmistoineen on valmistanut forssalainen Mitron. Helmin radioverkon laajennusten suunnittelusta on vastannut Completech.

Järjestelmän hankinnan kustannukset ovat olleet 5.5 Mmk (0.95 M€). Tähän sisältyvät radioverkko, tietokoneet 20 bussiin ja 24 raitiovaunuun, pysäkkiaikataulut 15 pysäkille, liikennevalojen vaatimat liitäntälaitteet 50 risteykseen sekä asennustyöt. Sen sijaan kustannuksiin ei sisälly liikennelaitoksen eikä liikennesuunnitteluosaston henkilökunnan työpanosta joka on useita miestyövuosia.

Tulevaisuus

Liikennelaitos on päättänyt, että vuoden 2000 aikana HELMI laajennetaan raitiovaunulinjoille 3B, 3T, 7A, 7B ja 10, jolloin raitiovaunujen säännöllisyys paranee ja matkanopeus kasvaa. Myöhemmin HELMI laajennetaan useille bussilinjoille.

Järjestelmän vaikutuksia raitiovaunulinjan 4 ja bussilinjan 23 liikennöintiin selvitetään ennen-jälkeen -tutkimuksin. Niihin kuuluu matka-aika- ja viivytysmittauksia sekä matkustajalaskentoja.



Jälkiarvointia vuonna 2012

HELMI herätti käynnistyessään runsasti mielenkiintoa, erityisesti syystä, että sen tiedonsiirto perustui täysin radioverkkoon. Eräät olivatkin sitä mieltä, ettei tällainen järjestelmä tule koskaan toimimaan. Näiltä pessimisteiltä taisi silloin jäädä huomaamatta samaan aikaan käynnissä ollut matkapuhelimien voittokulku, joka oli täydellisesti uudistamassa henkilökohtaista viestintää. HELMIN tekniikka oli tätä taustaa vasten katsottuna oikealla uralla.

Oma radioverkko osoittautui erääksi HELMIN menestystekijäksi. Sen käyttökustannukset kaupallisiin verkkoihin verrattuna olivat vähäiset ja luotettavuus hyvä. Myöhemmin HELMIN radioverkko uudistettiin, jolloin aikakoodattu verkon käyttö vaihtui tapahtumakohtaiseksi. Muutos paransi verkon käytettävyyttä huomattavasti.

Radioverkkoa suunniteltaessa Telehallintokeskus (nykyinen Viestintävirasto) suhtautui HELMIIN hyvin myönteisesti. HELMILLE varattiin riittävästi taajuuskaistaa tulevaisuuden tarpeisiin, koska jo silloin ennakoitiin, että HELMI tai sen seuraaja voisi tarjota älykkäitä liikennepalveluja pääkaupunkiseudun kaikelle joukkoliikenteelle.

HELMI: liikennöinnin seuranta
HELMI: liikennöinnin seurantaa 9.2.2005. Kukin sarake vastaa yhtä linjaa ja sarakkeessa oleva vaakapalkki yhtä vuoroa. Punainen palkki kertoo, että vuoro on edellä aikataulusta ja sininen palkki myöhässä. Mitä pitempi palkki on, sitä enemmän vuoro on edellä tai myöhässä. Violetti palkki kertoo, ettei vaunussa ole vielä HELMI-laitteita. Esimerkiksi linja 550 Jokeri (oikeanpuoleisin sarake) ei tuolloin vielä liikennöinnyt,

HELMIN bussi- ja raitiovaujen ilmaisutekniikka oli iso parannus vallinneeseen tilanteeseen. Ilmaisutarkkuutta ei edes haitannut tuolloin GPS-paikannukseen liittynyt häirintä, joka huononsi paikannustarkkuuden 20 - 50 metriin. HELMILLE tämä riitti mainiosti, sillä HELMI paikansi vaunut vain niiden ollessa pysäkillä ja pysäkkien paikka taas tunnettiin tarkkaan. Pysäkkien välillä paikannus perustui tarkkkuusmatkamittariin.

HELMIN hankinnan yhteydessä keskusteltiin myös differentiaalisesta GPS:stä (dGPS), joka korjasi GPS:n paikannusvirheen tunnetun radioaseman sijainnin avulla. Differentiaalisen GPS:n tarkkuuden sanottiin olevan vain muutamia metrejä. Hankinnassa esillä olleen toisen toimittajan, Instrumentoinnin radiomodemit perustuivatkin dGPS-tekniikkaan. Muutamia vuosia myöhemmin GPS:n häirintä poistui, jolloin asialla ei enää ollut merkitystä.

Vaikka bussien ja ratikoiden ilmaisutekniikka oli kunnossa, niin pohjana ollut tietohallinta ei aina pelannut. Ongelmia syntyi erityisesti aikataulujen muuttuessa, jolloin järjestelmän tiedot oli yön aikana päivitettävä jokaiseen bussiin ja ratikkaan. Tiedoissa oli paljon virheitä tai osa tiedoista ei mennyt perille. Seurauksena pysäkkiaikataulut näyttivät vääriä tuloaikoja ja liikennevaloetuuksia pyydettiin vääristä paikoista. Virheitä jouduttiin sitten etsimään ja korjaamaan muutamia päiviä, joskus viikkoja, mikä aiheutti paljon turhaa työtä ja vaivaa.

Tietohallinnan puutteita lukuunottamatta HELMI toimi luotettavasti: esimerkiksi liikennevaloilmaisujen tarkkuuden saattoi itse kukin todeta liikennevalojen valopilkusta. Valopilkkun vilkkuminen päättyi kuittausilmaisuun, joka tuli lähes poikkeuksetta heti kun vaunu oli päässyt liikennevaloista läpi.

Myös pysäkkiaikataulujen luotettavuus oli matkustajien mielestä hyvä, varsinkin sen jälkeen kun toimittaja muutti ennusteen koskemaan pysäkille tuloa. Alunperin järjestelmä ennusti pysäkiltä lähdon, jolloin vilkkailla pysäkeillä ratikka näytti matkustajien mielestä saapuvan pysäkille liian aikaisin, vaikka sillä näytön mukaan oli vielä minuutin verran matkaa jäljellä.

Muutaman vuoden kuluttua suunniteltiin uusi pysäkkaikataulu. Se integroitiin onnistuneesti Juha Leiviskän suunnittelemaan pysäkkikatokseen - näin HELMI-taulu asettui lopullisesti osaksi Helsingin joukkoliikenteen katukuvaa. Myöhemmin käyttöön tulleet pienet akkukäyttöiset HELMI-taulut laajensivat ajantasaisen pysäkki-informaation vähitellen eri puolille kaupunkia.

HELMIN ajantasainen pysäkkiaikataulu Jokeripysäkillä
HELMIN pysäkkiaikataulu Jokeripysäkillä
HELMIN ajantasainen pysäkkiaikataulu Aleksilla
HELMIN pysäkkiaikataulu Aleksilla

HELMIN alkuvaiheessa pysäkkien aikataulutietoja uskottiin voitavan jakaa myös matkapuhelimen kautta. Palvelun valmistuminen kesti kuitenkin paljon pitempään kuin kuviteltiin, ainakin sellaiseen malliin, että palvelu oli helppokäytettöistä. Vasta pysäkki-informaation liittäminen liikennelaitoksen omat lähdöt -palvelukonseptiin ja sen avoimien rajapintojen valmistuminen löivät tämän alykkään liikennepalvelun lopullisesti läpi.

Pysäkki-informaatioon liittyi myös hauska tapahtuma vuonna 2000. Zurichissa ilmestyvä suuri sanomalehti Neue Zurcher Zeitungen tuli Helsinkiin tekemään juttua HELMISTÄ

Lehden toimittajat olivat saaneet filminpätkän pikkupojista katsomassa kännyköistään, koska ratikka tulee ja sitten oikealla hetkellä ryntäämässä ulos lumilinnastaan ja heittämässä muutaman lumipallon kohti lähestyvää ratikkaa. Toimittajat kuvasivat myös HELMIN toimintaa ja lopuksi haastattelivat raitiovaununkuljettajaa, joka kertoi, ettei enää tarvitse kelloa vaan pysyy aikataulussa yksinomaan HELMIN opasteiden mukaan.

Juttu oli herättänyt lehden lukijoissa runsaasti kiinnostusta ja eittämättä vahvisti mielikuvaa Suomesta osaavana tietoyhteiskuntana.