Kuittausilmaisimen ansiosta bussin etuus päättyy
täsmällisesti juuri kun bussi ohittaa pysäytysviivan

Joukkoliikenteen liikennevaloetuudet
- miten ne oikein toimivat

Joukkoliikenteen liikennevaloetuudet on kiistelty puheenaihe. Moni uskoo, ettei bussien tai ratikoiden tarvitse etuuksien ansioista koskaan pysähtyä punaisiin valoihin. Korkeintaan ihmetellään, mitä tapahtuu kun kaksi bussia tulee valoihin yhtä aikaa eri suunnista.

Tavallinen etuus ja pakkoetuus

Joukkoliikenteen etuus on hyvin monimutkainen liikennevalojen erikoistoiminta. Se vaikuttaa valoihin silloin kun ilmaisin havaitsee bussin tai ratikan lähestyvän liikennevaloristeystä. Muutoin liikennevalot toimivat normaaliin tapaan.

Tavallinen joukkoliikenteen etuus käynnistää hallitusti joukkoliikenteelle vihreää valoa näyttävän vaiheen tai ylläpitää sitä. Tämän jälkeen joukkoliikenteen suunnan vihreä valo jatkuu, kunnes bussi tai ratikka on ohittanut risteyksen. Tavallinen joukkoliikenteen etuus ei yleensä jätä muiden suuntien vaiheita väliin ellei etuus kestä kovin pitkään.

Joukkoliikenteen pakkoetuus on voimakkaampi. Se yksinkertaisesti vain katkaisee joukkoliikenteen tulosuuntaa risteävien ajosuuntien ja suojateiden vihreän valon heti kun se on mahdollista ja käynnistää suoja-ajan jälkeen joukkoliikenteen vihreän valon. Näin joukkoliikenne saa vihreän valon mahdollisimman nopeasti. Valot palautuvat takaisin normaaliin toimintaan yleensä ilman erityistä tahdistusta heti kun bussi tai ratikka on ohittanut risteyksen. Tästä syystä pakkoetuus voi joskus jättää jonkin vaiheen välistä pois.

Joukkoliikenteen etuudet ovat yleensä tavallisia etuuksia. Pakkoetuuksia on käytössä verraten vähän, koska ne yleensä sekoittavat liikennevalojen toimintaa enemmän kuin tavalliset etuudet.

Tahdistetut ja yksittäiset liikennevalot

Tahdistetuissa (yhteenkytketyissä) liikennevaloissa kuten Mannerheimintiellä tai Hämeentiellä joukkoliikenteen etuus voi näkyvästi häiritä valojen toimintaa. Tämä johtuu siitä, että valojen ajoitus on sidottu kiinteään kiertoaikaan, jonka kuluessa kukin suunta saa vuorollaan vihreän valon. Jos etuus osuu liikennevalokierron siihen kohtaan, joka tavallisesti näyttää bussille punaista valoa, muiden suuntien vihreä lykkääntyy tai jää joskus jopa kokonaan pois.

Sen sijaan yksittäisesti toimivissa liikennevaloissa, joissa tahdistusta tai kiinteää kiertoaikaa ei käytetä, joukkoliikenteen vihreä vain "sujahtaa" muiden vaiheiden lomaan. Muu liikenne ei joukkoliikenne-etuutta juuri havaitse. Korkeintaan se huomaa, että liikennevalojen kierto pysähtyy hetkeksi, kunnes bussin tulo risteykseen käynnistää kierron uudelleen.

Joukkoliikenteen ilmaisin

Jos joukkoliikenteen ilmaisin on etäällä - vähintään 200-300 metrin päässä risteyksessä, tavanomainen etuus ja pakkoetuus hyödyttävät joukkoliikennettä yhtä paljon. Jos taas ilmaisin on hyvin lähellä, pakkoetuus vähentää joukkoliikenteen odotusaikoja punaisen valon takana selvästi enemmän kuin tavallinen etuus.

Vaihekaavio

Seuraavassa on lyhyt johdatus tavallisten joukkoliikenne-etuuksien toimintaan yhdessä risteyksessä. Alueellisia, samaan aikaan useaan risteykseen vaikuttavia etuuksia kuten SPOT-ohjausta ei käsitellä, koska niitä ei ole Helsingissä käytössä.

Joukkoliikenteen etuudet kuvataan liikennevalojen vaihekaaviolla. Vaihekaavio osoittaa liikennevalojen periaatteellisen toiminnan; vaihekaavioista ei voi esimerkiksi arvioida eri suuntien vihreiden kestoa tai aikaeroja.

Liikennevalojen vaihekaavio

Ylläolevassa kuvassa on liikennevalojen vaihekaavio. Vaihe 1 on pääkadun vaihe, vaihe 2 on sivukadun vaihe ja vaihe 3 pääkadun vasemmalle kääntyvän liikenteen vaihe. Vaihe 4 on lisävaihe, joka toteutuu vain joukkoliikenteen pyynnöstä.

Valoja lähestyvä bussi havaitaan pyyntöilmaisimella 425B, joka on noin 250 metrin päässä risteyksestä. Vastaavasti kuittausilmaisin 400B havaitsee bussin päässeen risteyksen läpi.

Bussi ilman etuutta

Bussin tulo valoihin kuvataan alla olevan kuvan matka-aikakaaviolla. Kuvassa risteys on esitetty pystypalkilla, johon on merkitty bussin tulosuunnan punainen ja vihreä valo. Kuvaan on merkitty myös bussi-ilmaisimet: pyyntöilmaisin 250 metrin päässä risteyksestä ja kuittausilmaisin heti risteyksen jälkeen.

Liikennevalojen perustoiminta - bussi ilman etuutta

Bussi saapuu risteykseen hetki sen jälkeen kun valo on ehtinyt vaihtua punaiseksi ja joutuu siten pysähtymään. Bussi pääsee liikkeelle vasta kun valo on vaihtunut uudelleen vihreäksi. Kuvaan on merkitty bussille valoista aiheutuva viivytys eli aika, jonka bussi joutuu odottamaan punaisen valon takana.

Bussin kannalta kuvan tilanne on mahdollisimman epäedullinen: jos bussi olisi tullut valoihin muutama sekunti aikaisemmin, se olisi ehtinyt ajaa valoista perusvihreällä, jos taas myöhemmin, odotusaika olisi ollut lyhyempi. Käytännössä bussi voi tulla valoihin millä hetkellä tahansa, koska sen kulku risteysten välillä on pysäkkiaikojen vaihtelun takia on epäsäännöllisempää kuin muulla liikenteellä.

Tässä ja seuraavissa kuvissa ei yksinkertaisuuden vuoksi oteta huomioon muuta liikennettä vaan on oletettu, ettei bussin edessä ole autoja. Muun liikenteen huomioonottaminen ei muuttaisi tilannetta vaan ainoastaan lisäisi bussin odotusaikoja.

Vihreän pidennys

Vihreän pidennys on yleisin etuustoiminto. Pidennys jatkaa bussin vihreää valoa tavallista pitempään, jolloin bussi ei joudu pysähtymään valoihin vaan sen matka-aika lyhenee.

Alla olevassa kuvassa pyyntöilmaisin havaitsee violetin bussin juuri ennen perusvihreän päättymistä. Pidennys jatkuu kuittausilmaisuun asti, jonka jälkeen vihreä päättyy. Sininen bussi sen sijaan ei tarvitse etuutta, koska se ehti valojen läpi juuri ennen perusvihreän päättymistä.

Joukkoliikenteen etuus - vihreän pidennys

Etuuksissa tulisi aina käyttää kahta bussi-ilmaisinta, pyyntöilmaisinta ja kuittausilmaisinta. Kuittausilmaisimella voidaan vihreän pituutta säätää tarkemmin silloin, kun bussin ajonopeus vaihtelee huonon kelin tai ruuhkan takia. Lisäksi etuus päättyy aina heti kun bussi on ohittanut risteyksen eikä etuus aiheuta muulle liikenteelle turhia viivytyksiä.

Vihreän aiennus

Vihreän aiennus on toinen yleinen joukkoliikenteen etuus. Aiennus aloittaa bussin vihreän valon tavallista aikaisemmin, jolloin bussi pääsee nopeammin valojen läpi ja sen matka-aika lyhenee.

Alla olevassa kuvassa pyyntöilmaisin havaitsee bussin vasta perusvihreän päättymisen jälkeen eli liian myöhään, jotta bussi saisi vihreän pidennyksen. Sen sijaan bussi-ilmaisu käynnistää vihreän aiennuksen.

Joukkoliikenteen etuus - vihreän aiennus

Vihreän aiennus ei ole aivan ongelmaton etuustoiminto, koska se lopettaa käynnissä olevan vihreän valon. Etuus ei kuitenkaan katkaise muiden suuntien minimivihreää tai takuuvihreää, joten esimerksi jalankulkija ehtii aina etuudesta huolimatta normaalisti kadun ylitse. Etuus ei myöskään lyhennä vihreää valoa alle autoliikenteen takuuvihreän, jolloin vihreä valo ei jää liikenneturvallisuuden näkökulmasta liian lyhyeksi.

Lisävaihe

Lisävaihe on ylimääräinen ajomahdollisuus kahden joukkoliikenteelle punaista valoa näyttävän vaiheen välissä. Kuvan bussi saapuu pyyntöilmaisimelle liian myöhään saadakseen vihreän pidennyksen. Sen sijaan se saa lisävaiheen.

Joukkoliikenteen etuus - lisävaihe

Lisävaihe on yleensä lyhyt, jolloin tahdistetuissa valoissa se sopii hyvin omilla kaistoilla kulkeville raitiovaunuille ja busseille. Sen sijaan yksittäisiinvaloihin lisävaihe sopii aina riippumatta siitä, onko joukkoliikenteellä omaa kaistaa tai ei.

Lisävaihe näkyy selvästi liikennevalojen kierrossa. Esimerkiksi Mannerheimintien ja Runeberginkadun risteyksessä linjan 3 ratikat saavat vihreän valon kahdesti kierron aikana, ennen ja jälkeen Mannerheimintien vaihetta ja toistamiseen sen jälkeen.

Jos lisävaiheen aikana myös muu liikenne saa ajoluvan kuten esimerkiksi bussien lisävaiheessa Savonkadun ja Viipurinkadun risteyksessä, sivusuunnan autoilija saattaa epäillä valojen toimivan väärin. Nuo saivat jo toistamiseen vihreän valon, hän ajattelee eikä tule huomanneeksi, että poikkeuksellinen vaihejärjestys aiheutui bussista ja että hänelle koitunut lisäviivytys korvautui bussin siivellä ajaneiden autojen viivytysten vähentymisenä.

Kierron nopeutus

Kierron nopeutus korvaa lisävaiheen tahdistetuissa valoissa silloin kun valokiertoon ei mahdu ylimääräistä vaihetta.

Joukkoliikenteen etuus - kierron nopeutus

Kierron nopeutus toimii siten, että bussi-ilmaisun jälkeen kaikki vaiheet toteutuvat mahdollisimman lyhyinä, jolloin niiden jälkeen tuleva bussille vihreää valoa näyttävä vaihe saadaan käyttöön mahdollisimman nopeasti.

Vihreän rotaatio

Vihreän rotaatio on lisävaihetta korvaava etuus erityisesti nelivaiheisissa tahdistetuissa valoissa. Rotaatiossa kaksi vaihetta vaihtavat keskenään paikkaa siten, että joukkoliikenteelle vihreää valoa näyttävä vaihe toteutuu poikkeuksellisesti ensin.

Joukkoliikenteen etuus - vihreän rotaatio

Etuusikkunat

Kuten edellä on osoitettu etuudet toteutuvat sen mukaan, miten pyyntöilmaisin havaitsee bussit. Pyyntöilmaisimen kohdalle voidaan kuvitella ikkuna, jonka aikana tullut ilmaisu valitsee bussille sopivan etuuden.

Joukkoliikenteen etuusikkunat

Etuusikkunan sulkeutumishetken jälkeen bussi ei enää ehdi risteykseen edes etuuden avulla. Esimerkiksi vihreän pidennyksen ikkuna, joka oheiseen kuvaan on merkitty vaalealla sinisellä, sulkeutuu bussin ajoajan verran ennen vihreän pidennyksen viimeistä mahdollista päättymistä tai jo perusvihreän lopussa sen mukaan kumpi näistä kahdesta hetkestä on aikaisemmin. Kaavio osoittaa myös, että osa busseista ei tarvitse etuuksia lainkaan, koska ne pääsevät ajamaan valojen läpi perusvihreän aikana.

Jos pyyntöilmaisin sijoitetaan riittävän etäälle risteyksestä ja käyttämällä joustavasti eri etuuksia, saadaan bussille järjestettyä vihreä valo aina ennenkuin se tulee risteykseen. Käytännössä tämä ei useinkaan ole mahdollista, koska pyyntöilmaisinta ei saada aina vietyä riittävän etäälle risteyksestä pysäkkien ja edellisten liikennevaloristeysten takia.

Ilmaisuesto

Jos bussi etuudesta huolimatta ei tule ehtimään risteyksen läpi vihreällä valolla, etuus on ohitettava ilmaisuestolla.

Joukkoliikenteen ilmaisuesto

Yllä olevan kuvan sininen bussi A ehtii ajaa vihreän pidennyksen avulla risteyksen läpi. Sen sijaan perässä tuleva violetti bussi B ei enää tule ehtimään risteyksen läpi vihreällä, vaikka vihreän jatkuisi niin pitkään kuin mahdollista eli vaaleansinisen pystyviivan yläosaan asti. Tästä syystä etuusikkuna suljetaan violetilta bussilta (violetti pystyviiva), jolloin vihreän pidennys päättyy heti kun sininen bussi on ehtinyt valoista.

Ilmaisuestolla voidaan vähentää etuuksista muulle liikenteelle aiheutuvia haittoja. Turha etuus haittaa myös joukkoliikennettä itseään lykkäämällä seuraavien etuuksien toteutusmahdollisuutta.

Etuuksien samanaikaisuus

Nykyaikaisessaa SYVARI-liikennevalo-ohjauksessa voi saman kierron aikana olla useita eri ajosuuntien bussien etuuksia. Etuudet toteutuvat silloin vuorollaan niin kauan kunnes viimeinen bussi ja ratikka on ohittanut risteyksen, jonka jälkeen valot palautuvat takaisin normaaliin toimintaan. Alussa mainittu tilanne, jossa bussi tulee valoihin samaan aikaan kahdesta suunnasta, ratkeaa siten helposti: etuudet toteutuvat vaihejärjestyksen mukaisessa järjestyksessä, mikä ei aina välttämättä ole sama kuin bussien tulojärjestys risteykseen.

Vanhemmat joukkoliikenteen etuusjärjestelmät eivät toteuta useita etuuksia jos liikennevalojen kierto tahdistetuissa valoissa oli etuuden takia jäänyt liikaa jälkeen valojen normaalista kierrosta. Esimerkiksi täysmittaisen vihreän pidennyksen jälkeen ei seuraavan suunnan pidennystä ei enää "ehdi" toteutua ennenkuin valo-ohjaus on riittävästi tahdistunut normaaliin kiertoon. Tästä syystä esimerkiksi bussinkuljettajan on helppo kuvitella, ettei etuus toimi vaikka syy olikin jo kulman taakse ehtineessä ratikassa - sitä varten vihreää oli pidennetty edellisellä kierrolla niin pitkään, ettei bussin etuuteen enää ollut aikaa jäljellä.

Kierron tahdistuminen

Valo-ohjauksen tahdistuminen eli palautuminen normaaliin toimintaan etuuden jälkeen on etuuksien suunnittelu keskeisimpiä asioita. SYVARI-ohjauksessa tahdistuminen voi tapahtua kahdella tavalla:

• Kierron etenemistä nopeutetaan kunnes normaali valo-ohjaus on ajettu kiinni. Tahdistumisen aikana eri suuntien vihreät toteutuvat normaalia lyhyempinä, mutta jokainen vihreä totetutuu vuorollaan.
• Kierron etenemistä hidastetaan kunnes normaali valo-ohjaus on ajanut etuuden jälkeisen valo-ohjauksen kiinni. Tahdistumisen aikana eri suuntien vihreät toteutuvat normaalia pidempinä, mutta toisaalta yksi liikennevalokierto tai sen osa on voinut jäädä väliin eli toteutumatta.

Liikennevalojen tahdistuminen etuuden jälkeen

Tahdistumistapa on pitkälti riippuvainen paikallisista olosuhteista. Yleensä aiennuksen tai lyhyen pidennyksen jälkeen tahdistus kannattaa tehdä kiertoa nopeuttamalla. Sen sijaan pitkän pidennyksen tai lisävaiheen jälkeen tahdistuminen kiertoa hidastamalla, erityisesti ruuhka-aikoina on usein edullisempi tapa huolimatta siitä, että jonkin suunnan tai joidenkin suuntien vihreä voi jäädä kerran väliin.

Vanhemmissa joukkoliikenteen etuusjärjestelyissä tahdituminen tapahtuu aina kiertoa nopeuttamalla. Silloin on tärkeää, että tahdistuminen tapahtuu riittävän hitasti, etteivihreän lyhennys kohdistu vain etuuden jälkeen tulevaan vaiheeseen.

Vihreän aallon häiriöt

Joukkoliikenteen etuudet vaikuttavat aina muuhun liikenteeseen. Yksittäisissä valoissa etuuksilla ei ole suurta merkitystä, sillä niiden vaikutus Helsingissä tehdyn tutkimuksen mukaan ruuhka-aikoina ne hidastavat muuta liikennettä enimmillään 2 % ja muina aikoina enintään 0.5-1 %

Sen sijaan tahdistetuissa valoissa etuuksien vaikutus on monimutkaisempi. Alla olevassa kuvassa on kuvitteellinen esimerkki seitsemän peräkkäisen risteyksen liikennevalojen tahdistuksesta. Kaavioon on piirretty toisen ajosuunnan vihreä aalto sekä sinisellä bussin kulku.

Etuuksien aiheuttamat vihreän aallon häiriöt

Bussi ajaa muun liikenteen mukana kahden ensimmäisen risteyksen läpi ja pysähtyy risteyksen 2 ja 3 välissä olevalle pysäkille. Pysäkiltä lähtevä bussi saa risteyksissä 3, 4 ja 5 vihreän pidennyksen. Se pitää bussin mukana vihreässä aallossa seuraavalle pysäkille asti. Samalla vihreä aalto hetkellisesti leventyy, jolloin bussin edellä ajavat autoilijat saattavat kuvitella ajavansa vihreässä aallossa. Bussi pysähtyy pysäkille risteyksen 5 jälkeen, jolloin vihreän pidennys ei enää jatku pysäkin jälkeisissä valoissa. Vihreä aalto katkeaa ja bussin siivellä ajanut muu liikenne pysähtyy risteykseen 6.

Risteyksessä 3 toteutunut joukkoliikenteen etuus vaikuttaa myös seuraavaankin vihreään aaltoon. Edellisellä kierrolla sivusuunnan vihreä myöhästyi edellä olleen joukkoliikenteen vihreän pidennyksen takia ja tämä vuorostaan myöhästytti pääsuunnan vihreän aloitusta. Seuraavaa vihreää aaltoa ajavan kuljettajan näkökulmasta vihreä aalto hidastuu ja osa aallon kärjessä ajavasta liikenteestä joutuu pysähtymään risteykseen 3.

Entä tulevaisuus

Liikennevalojen joukkoliikenne-etuuksien vaikutus muun liikenteen sujuvuuteen on hyvin monisyinen asia. Joukkoliikenteen suuntaisesta liikenteestä osa voi kärsiä vihreän aallon hetkellisistä hidastuksista ja katkeamisista, mutta toisaalta se saa joukkoliikenteen siivellä enemmän vihreää aikaa, joka taas vähentää viivytyksiä.

Sivusuunnasta tulevan joukkoliikenteen etuudet hidastavat pääsuunnan liikennettä, mutta toisaalta taas vähentävät sivusuunnan muun liikenteen viivytyksiä.Tilanne mutkistuu entisestään, jos kuvitellaan edellisen esimerkin tapahtumien toistuvan myös vastakkaisessa ajosuunnassa.

Joukkoliikenteen etuuksien kehittämisessä on kaksi etenemispolkua. Toinen on uusi joukkoliikenteen etuusjärjestelmä SYVARI. Sen kehittäminen oli yksi kansallisen älyliikenteen strategiaan sisältyneen joukkoliikenteen palvelut ohjelman kärkihanke. Hankkeessa nimeltään JENKA oli mukana Suomen kahdeksan suurinta kaupunkia.

SYVARI antaa liikennevalosuunnittelijalle erinomaiset mahdollisuudet suunnitella tehokkaita joukkoliikenteen etuuksia erityisesti silloin kun joukkoliikenteen määrä on kohtuullinen ja liikennevaloristeysket ovat kohtuullisen kaukana toisistaan - eli olosuhteisiin, jotka vallitsevat useimmissa Suomen kaupungeissa.

Toinen lähestymistapa on alueellisten joukkoliikenne-etuuksien kehittäminen. Tällaiset järjestelmät kuten Tampereella käytetty SPOT toteuttavat etuudet usean risteyksen kokonaisuuksina, jolloin etuuksista muulle liikenteelle koituvien haittojen uskotaan jäävän vähäisemmiksi. Toisaalta SPOT etuuksista koituva hyöty joukkoliikenteelle saattaa jäädä vähäisemmiksi, koska etuudet perustuvat enemmän matemaattiseen optimointiin kuin liikennesuunnittelun tavoitteellisuuteen.

Bussin lisävaihe käynnistyy vasta kun bussi on saapumassa valoihin,
jolloin muulle liikenteelle koituva haitta jää mahdollisimman vähäiseksi