Autonomisista kiskopyöräkaivureista tehoa ja turvaa ratatöihin

Rautatiealan henkilöstö Euroopassa ikääntyy, ja fyysisesti raskas ja vaarallinenkin työ vaatii veronsa. Rautateiden kunnossapidossa työn laatu riippuu siitä, kuinka huolellisia, kokeneita ja osaavia yksittäiset työntekijät ovat. Tarkkuutta vaativa työ rasittaa ratakoneiden ohjaajia myös kognitiivisesti.
– Yksi ratkaisu rautatiealan haasteisiin on robotiikkateknologia. Teollisuusautomaation tapaan se voi parantaa laatua ja lisätä tuottavuutta, jolloin radanhuoltokatkot lyhenevät. Lisäksi robotiikka kohentaa turvallisuutta vähentämällä inhimillisistä virheistä johtuvia vakavia onnettomuuksia, sanoo professori Jouni Mattila Tampereen yliopistosta.
Tampereen yliopisto ja suomalainen Novatron oy kehittivät autonomisen kiskopyöräkaivurin Europe’s Rail -konsortion ja Euroopan Unionin H2020-ohjelman rahoittamassa Smart Tools for Railway work safEty and performAnce iMprovement (STREAM) -tutkimusprojektissa. Novatron on erikoistunut infrarakentamisen digitalisaatioon ja BIM-mallipohjaisiin koneohjausjärjestelmiin.
Kehitetyn autonomisen kiskopyöräkaivurin tehtäviä voivat esimerkiksi olla radan sorapohjan uudistaminen, BIM-mallipohjainen lumenluonti sekä uusien ratapölkkyjen ja -kiskojen asennus. Autonominen ohjausjärjestelmä ja sensoriteknologia mahdollistavat koneen liikkumisen rautatieverkostossa itsenäisesti ja tarkasti. Kaivuri on varustettu monipuolisilla antureilla, jotka tunnistavat esteet ja vaaratilanteet sekä mahdollistavat niihin reagoinnin reaaliajassa.
Autonomista kaivuutyötä turvastandardeja noudattaen
Lukuisat EN-ratatyöstandardit sekä niistä johdetut Väylän ratapidon turvallisuusohjeet (TURO) määrittävät tarkasti erilaisia ratatyöturvallisuusvaatimuksia, joita on noudatettava radalla tapahtuvissa kunnossapito- ja uudistustöissä. Tämä helpottaa ratatyötehtävien automatisointia, koska huomioitavat asiat on yksiselitteisesti määritelty alan standardeissa. Tallaisia ovat esimerkiksi kiskopyöräkaivurin suurin sallittu kiskopyörän normaalivoima ratakiskoon ja erilaiset turvaetäisyydet sähköjohtoihin ja viereisiin ratoihin.
Turvallisuussäädöksiin liittyen STREAM-tutkimusprojektissa kehitettiin muun muassa kauhankäytön aikaisten kiskopyörien normaalivoimien laskenta ja rajoitus, sekä GNSS-RTK paikannukseen ja rataympäristön BIM-tietomalliin perustuva ajonaikaisesti päivittyvä turva-alue, joka estää kaivurinpuomin törmäykset ratainfraan, voimalinjoihin ja viereisellä radalla kulkevaan liikenteeseen. Molemmat ovat yleispäteviä menetelmiä raskaille työkoneille, ja esimerkiksi ajonaikaista voimien laskentaa on jo käytetty hyvällä menestyksellä muidenkin työkoneiden ajonaikaiseen vakautukseen.
Autonomisen kiskopyöräkaivurin toimintaa ja ominaisuuksia esitelläänyleisölle projektin loppudemossa Espanjan Tarragonassa kesäkuussa. Aiemmin tänä keväänä Suomessa suoritetussa demossa kaivuri poistaa viereisen ratakiskon alla sijaitsevan 18 metriä pitkän sepelikerroksen täysin itsenäisesti ilman kuljettajaa. Tähän vaaditaan sekä automaattisia kauhan liikkeitä että kaivurivaunun itsenäistä liikkumista.
– Tämä tarkoittaa sitä, että kiskopyöräkaivuri pystyy itsenäisesti työskentelemään BIM-mallipohjaisesti ja samalla monitoroi, ettei törmäyksiä ratainfraan tapahdu eikä sallitut enimmäiskiskopyörävoimat ylity. Uskon, että demonstraatio osoittaa kehittämämme teknologian soveltuvuuden rautatiealan käyttöön uusissa käyttötapauksissa, Mattila sanoo.
Suomi edelläkävijänä ratatöiden automatisoinnissa
Suomi on edelläkävijä ratainfran digitalisoinnissa, mistä esimerkkinä Meeri-mittausvaunu, joka laserskannaa pääradat läpi säännöllisesti kunnontarkastusmielessä. Digitaalisiin BIM-malleihin perustuvat robotisoitujen kiskopyöräkaivurien käyttöönotto rautatiealalla on vasta alkuvaiheessa, mutta projektin tulokset ovat lupaavia.
Mattilan mukaan tutkimusprojekti osoitti, että autonomiset kiskopyöräkaivurit voivat tehdä työtä tarkemmin, tehokkaammin ja turvallisemmin kuin ihmiskäyttöiset kaivurit. Lisäksi suoritettu työ kiskopyöräkaivurilla voidaan päivittää suoraan muutoksena ratainfran BIM-malliin, jolloin perinteinen maamittaustyö laadunvarmistukseen poistuu.
Rautatiealalla on vielä paljon automatisointipotentiaalia, johon BIM-pohjaiset kuljettajaa avustavat koneohjausjärjestelmät sekä työkonerobotiikkatutkimus voivat avata uusia markkinoita. Esimerkiksi kaivurin GNSS-RTK paikannus yhdistettynä BIM-mallipohjaiseen ohjaukseen voi estää törmäykset kalliisiin ratainfrakomponentteihin, jotka ovat lumen alla tai muuten vaikeasti havaittavissa.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Jouni Mattila
040 849 0244
jouni.mattila@tuni.fi
Kuvat

Linkit
Tietoja julkaisijasta
Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 22 000 opiskelijaa ja henkilöstöä yli 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto
Tampereen yliopistoon valittiin lähes 3700 uutta opiskelijaa1.7.2025 10:55:00 EEST | Tiedote
Tampereen yliopiston suomenkielisiin koulutuksiin on valittu yhteensä lähes 3700 uutta opiskelijaa yhteishaun, avoimen väylän haun ja siirtohaun kautta. Hakijamäärä ja hyväksyttyjen määrä kasvoivat edellisvuodesta. Tampereen yliopisto oli Suomen toiseksi suosituin yliopisto ensisijaisten hakemusten perusteella.
Rasvan kantasolut muistavat lihavuuden – kyky hillitä tulehduksia palautuu vasta vuosien päästä painonpudotuksesta25.6.2025 08:45:00 EEST | Tiedote
Lääketieteellisiin syihin perustuvassa painonpudotuksessa huomio kiinnittyy usein sen positiivisiin terveysvaikutuksiin. Uusin tutkimus kuitenkin osoittaa, että lihavuuden aiheuttamasta yleisestä tulehdustilasta palautuminen voi kestää vuosia.
290 000 viestiä vihapuheesta – tutkimus selvitti, millaista on keskustelu vihapuheesta somessa24.6.2025 09:15:00 EEST | Tiedote
Tutkijat ovat julkaisseet ensimmäisen vihapuhetta metatasolla käsittelevän, laajaan keskusteluaineistoon pohjautuvan tutkimusartikkelin. Tutkimuksen mukaan vihapuheen käsitteen avulla käydään kamppailua tiedosta, totuudesta ja yhteiskunnallisista valta-asetelmista. Keskusteluissa vihapuhetta normalisoitiin ja oikeutettiin samalla väheksyen sen vaikutuksia sekä yhteiskuntaan että vihapuheen kohteisiin.
Väitös: Koulun keskustelukulttuuri ja sosiaalinen pääoma vahvistavat ruotsinkielisten nuorten luottamusta poliittisiin kykyihinsä19.6.2025 10:21:48 EEST | Tiedote
Valtiotieteen maisteri Venla Hannuksela selvittää väitöskirjassaan, miksi ruotsinkieliseen vähemmistöön kuuluvat suomalaisnuoret luottavat kykyihinsä ymmärtää politiikkaa ja vaikuttaa siihen enemmän kuin suomenkieliset nuoret. Tutkimus tunnistaa kaksi selitystä: ruotsinkielisten koulujen avoimemman poliittisen keskusteluilmapiirin ja ruotsinkielisten vahvemman sosiaalisen yhteisön. Vaikka vähemmistöasema osaltaan selittää ruotsinkielisten tilannetta, koulujen poliittiseen keskusteluun ja nuorten yksinäisyyden torjumiseen panostamalla voidaan vahvistaa kaikkien nuorten poliittisen osallistumisen edellytyksiä.
Doktorsavhandling: Skolans diskussionskultur och socialt kapital stärker svenskspråkiga ungdomars förtroende för sin politiska förmåga19.6.2025 10:20:10 EEST | Tiedote
Politices magister Venla Hannuksela undersöker i sin doktorsavhandling varför finländska ungdomar som tillhör den svenskspråkiga minoriteten har större tilltro till sin förmåga att förstå och påverka politik än finskspråkiga ungdomar. Forskningen identifierar två förklaringar: ett öppnare politiskt diskussionsklimat i svenskspråkiga skolor och starkare sociala gemenskaper bland svenskspråkiga. Även om minoritetsstatus delvis förklarar situationen för svenskspråkiga ungdomar, kan satsningar på politiska diskussioner i skolor och på att motverka ungas ensamhet stärka alla ungdomars möjligheter till politiskt deltagande.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme