meriliikenne

Itsestään liikkuvien autojen lisäksi meriliikenteen nykyistäkin laajempaa automatisointia tutkitaan koko ajan. Esimerkiksi Suomessa autonomista merenkulkua tutkiva Rolls-Royce aikoo saada tällaiset uudenlaiset laivat käyttöön vielä ennen vuosikymmenen loppua.

Nyt Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus ja Aalto-yliopiston tutkijat yhdessä Fleetrange Oy:n ja Tallinkin kanssa tutkivat yhdessä koneoppimisen ja tekoälyn käyttöä Tallinnan ja Helsingin välillä sahaavalla Megastarilla.

Tutkimuksen tarkoitus on yhdistää eri lähteistä saatua aineistoa, niin kuvaa, ääntä, tutka- ja lasermittauksia, satelliittipaikannusta kuin muiden aluksien sijaintitietoja. Tätä varten Megastarille asennetaan erilaisia antureita, joista saadun aineiston käsittelyssä hyödynnetään tekoälyä ja koneoppimista.

”Yksittäinen anturi ei ole koskaan riittävä antamaan luotettavaa kuvaa turvallisuuden kannalta kriittisistä tekijöistä. Miehistö hyödyntää aina useamman laitteen antamaa päällekkäistä tietoa, jolloin yksittäisen laitteen mahdollisesti antama virheellinen tieto on helposti havaittavissa ja hylättävissä. Autonomisen navigointijärjestelmän tulisi toimia samalla periaatteella”, toteaa tutkimuspäällikkö Sarang Thombre Paikkatietokeskuksesta.

Tavoitteena automaattinen tunnistus

Tavoitteena on erilaisten kohteiden, kuten merimerkkien sekä toisten alusten automaattinen tunnistus ja tarkemman tilannekuvan muodostaminen useiden erilaisten sensorien välittämän aineiston pohjalta.

”Kun tällaista tietoa yhdistetään olemassa olevien navigointisäännösten kanssa, mahdollistetaan aluksen suunnistus mahdollisimman vähäisellä ihmisohjauksella, jopa Itämeren kaltaisilla, vilkkaasti liikennöidyillä vesiväylillä”, Thombre jatkaa.

”Megastarin valinta tutkimusalukseksi oli helppo valinta ja olemmekin erittäin tyytyväisiä saatuamme Tallink Gruppin tuen projektille. Tallink Grupp on uusien innovatiivisten ratkaisujen edelläkävijä ja Megastar on tämän alueen kehittynein ja ympäristöystävällisin alus. Tallinnan ja Helsingin välillä on vilkas kaupallisten ja vapaa-ajan alusten liikenne ja siksi se toimii erittäin hyvin tutkimiemme uusien tekniikoiden testialueena”, sanoo kapteeni Henrik Ramm-Schmidt, Fleetrange Oy:n toimitusjohtaja ja perustaja.

”Viimeaikainen kehitys tekoälyn ja koneoppimisen alalla antaa uusia mahdollisuuksia oppia tunnistamaan ja ennustamaan alusten liikkeitä. Näillä uusilla menetelmillä voidaan saavuttaa ennennäkemätön tarkkuus”, lisää vielä professori Simo Särkkä Aalto-yliopistosta.

*

Juttu on Paikkatietokeskuksen tiedote hieman editoituna.

Mediassa – kuten Tiedetuubissakin – on aika usein juttuja tulevaisuuden miehittämättömistä autoista ja lentolaitteista, mutta itse asiassa eräs kätevimmin automatisoitavista liikennemuodoista olisi meriliikenne.

Laivat seilaavat yleensä varsin monotonisesti samoja reittejään ja etenkin kun nykyisinkin ne jo toimivat varsin automaattisesti satelliittipaikannuksen avustamana, ei askel täysin ilman miehistöä oleviin rahtilaivoihin ole suuri. Matkustaja-aluksilla miehistöä tarvitaan kuitenkin jatkossakin – ainakin matkustajien palveluun.

Norjalaisyhtiö Yara International on ottanut merkittävän askeleen kohti automaattista merenkulkua tilaamalla reitilleen ensimmäisenä täysin robottiohjatun rahtialuksen. Erityisen kiinnostavan aluksesta tekee se, että uusi Yara Birkeland -laiva on myös sähkökäyttöinen.

Se, että laiva toimii sähköllä, voi olla jopa tärkeämpää sen tekemisessä. Laivojen päästöt ovat ovat jopa suurempia kuin lentoliikenteen, sillä vuonna 2007 maailman meriliikenne tuotti 3,2 kaikista hiilidioksidipäästöistä, kun lentoliikenteen osuus oli 2,1%*. Syynä ei ole vain laivaliikenteen määrä, vaan myös se, että alusten moottorit eivät ole yleensä kovin ekologisia, vaan tupruttavat toisinaan jopa epätäydellisesti palaneen dieselin katkua suodattamattomana ilmaan.

Taas uusi jättilaiva on valmistunut Turun Pernon telakalta. Paikka on sama, mistä valmistuivat aikanaan vuosina 2009 ja 2010 maailman suurimmat risteilyalukset M/S Allure of the Seas ja M/S Oasis of the Seas. 

Nyttemmin ranskalaistelakalla tehty niiden sisaralus M/S Harmony of the Seas on pari metriä pitempi; siinä missä Merten harmonia on noin 362 metriä pitkä, olivat sen edeltäjät 360-metrisiä.

Nyt valmistunut saksalaiselle TUI Cruises -varustamolle menevä Mein Schiff 1 on 315 metriä pitkä. 

Alus on eräänlainen lentokoneen ja laivan välimuoto. Siinä on laivamainen runko ja tukevatekoiset, lyhyet siivet, jotka nostavat aluksen hieman meren pinnan yläpuolelle. Kone siis lentää, mutta ei nouse varsinaisesti ilmaan, vaan käyttää hyväkseen maaefektiä, juuri lähellä pintaa lennettäessä olevaa ilmiötä, missä siiven noste lisääntyy ja ilmanvastus vähenee.

Lentokoneet käyttävät tätä hyväkseen ja historiassa on suunniteltu useitakin aluksia, jotka olisivat käyttäneet tätä maaefektiä hyväkseen juuri tähän tapaan meren pinnan päällä lentämiseen.

Kuuluisin näistä on Neuvostoliitossa 1960-luvulla tehty "Kaspianmeren hirviö", kahdeksalla suihkumoottorilla varustettu satametrinen kone, joka olisi kyennyt kuljettamaan yli 500-tonnisen lastin laivan tapaan, mutta lentokoneen nopeudella.

Neuvostoliitossa ja Venäjällä on kehitetty senkin jälkeen eri kokoisia ja näköisiä maaefektialuksia, joita kutsutaan ekranoplaaneiksi. Rutiiniliikenteeseen ne eivät ole kuitenkaan toistaiseksi päässeet.

Uusin yrittäjä on Nižni Novgorodissa majaansa pitävä RDC Aqualines, jonka uusi alus on vasta suunnitteilla, mutta nähtävästi toteutumassa. Virolaisten tekemä tilaus lienee ensimmäinen yhtiön saama kauppa alukselleen ja siten merkittävä päänavaus ulkomaisille markkinoille.

Liikenteeseen alus tuskin tukee vielä ensi kesäksi, sillä vaikka alus luokitellaan lentokoneen sijaan laivaksi, täytyy sitä testata tavallista paattia paremmin ja tarkemmin.

Historiassa maaefektialuksilla on ollut ikävä taipumus pyörähtää yllättäen ympäri, mikä selittänee osaltaan aluksen suurikokoisen ja tehokkaan näköiset vakaajat perässä.

Postmeehen artikkelin mukaan virolaisyhtiön Tanel Jõeäär toteaakin, että tavoitteena on aloittaa liikenne aluksilla Helsingin ja Tallinnan välillä ensi syksynä, mutta alusten saamiseen voi mennä kaksikin vuotta. 

Aluksiin on tulossa 12 matkustajapaikkaa ja niillä matka Suomenlahden yli kestäisi puoli tuntia.

Kauppahinta on 750 000 euroa, mistä Sea Wolf Express on maksanut jo RDC Aqualinesille 200 000 euroa ennakkoa.

Lippujen hinnat tulevat varmasti olemaan tavallisia pikalaivalippuja korkeampia, koska aluksilla tavoitellaan ennen kaikkea liikematkustajia ja muita, jotka edelleen kaipaavat helikopteriyhteyttä kaupunkien välille.

"Hinnat ovat kuitenkin lentolippuja edullisempia", lupaa Jõeäär jutussa.

Tiedetuubi käy varmasti ottamassa tyypit tästä omituisesta aluksesta heti kun se on mahdollista!

Vaikka Suomessa vallitsee parhaillaan taloudellinen ja henkinen lama, on avaruusalalla maassamme yhtiö, joka paitsi laajenee, niin myös katsoo varsin luottavaisena tulevaisuuteen.

Tosin Pekka Laurila,  Iceye-yhtiön toinen perustajista, katsoo syyskuussa haastattelua tehtäessä Otaniemessä olevia tilojaan varsin väsynein silmin, sillä takana on pikamatka Kaliforniaan ja yhtä nopea kääntö Brysselissä. Ja myös hektinen vuosi, sillä vielä keväällä yhtiöllä oli tili tyhjänä mutta oli pakko vuokrata jäänmurtaja ja lentokone uuden, upean tutkalaitteiston prototyypi testaamista varten.

Laurilan ja hänen kanssaan Iceyen perustaneen Rafal Modrzewskin ideana on tuottaa avaruudesta Maan pintaa öin ja päivin pilvienkin läpi kuvaavan mikroaaltotutkan avulla kaukokartoitustietoa, jonka avulla esimerkiksi meriliikenne voi saada ajantasaista tietoa jäästä ja liikkua siten tehokkaammin ja turvallisemmin. Mutta tekniikka sopii moneen muuhunkin, mihin avaruusalan isot toimijat käyttävät nyt mikroaaltotutkia: luonnononnettomuuksien seurantaan, öljypäästöjen paljastamiseen, kalastuksen seurantaan ja moneen muuhun.

Iceye aikoo vain tehdä samaa, mutta paljon edullisemmin ja siten, että tieto on lähes kaikkien saatavilla.

“Kevät oli rankkaa, mutta siitä selvittiin pienellä luovuudella tekniikassa ja liiketoimissa”, kertoo Laurila, joka käyttää titteliä ‘rahoitusjohtaja’.

“Ja nyt olemme aivan loppusuoralla uudessa rahoitusjärjestelyssämme, jonka avulla päästään kunnolla toimeen. Nyt on hyvä olo.”

Eräs Slushin tähdistä

Tänään Slush-tapahtumassa julkistetussa 2,5 miljoonan euron pääomasijoituskierroksessa ovat mukana yhdysvaltalaiset True Ventures ja Founder.org, sekä suomalainen Lifeline Ventures. Tekes antaa rahoitukselle 1,7 miljoonan lisävivun tuotekehityslainan muodossa Arktiset Meret –ohjelmassa.

Jo aiemmin syyskuussa yritys sai tuotekehitykseensä myös merkittävän rahoituksen Euroopan komission Horisontti 2020 –puiteohjelman avaruusteknologiaohjelmassa. Projektin koko on 3,4 miljoonaa euroa, josta tuki Iceyelle on 2,5 miljoonaa.

Tämä on aika hyvin kurssiprojektina alkaneelle, kahden opintonsa ainakin toistaiseksi keskeyttäneen teekkarin yhtiölle.

Titanic oli vuonna 1912 sisarlaivojensa Olympicin ja Britannicin ohella aikansa suurin ja mahtavin matkustajalaiva. Sen suurin pituus oli huimat 269,8 metriä, leveys 28,9 metriä ja suurin syväys 10,5 metriä. Bruttovetoisuus oli 46 328 tonnia ja uppouma valtavat 52 310 tonnia.

Voimanlähteinään sillä oli kaksi nelisylinteristä mäntähöyrykonetta sekä matalapaineinen Parsons-höyryturpiini, joiden teho oli 49 MW. Nekin olivat maailman suurimmat.

Potkureita oli kolme ja ankkureita viisi, ja sata tonnia painava peräsin oli kooltaan 23,98 m korkea ja 4,65 m pitkä. Sitä käänneltiin omien höyrykoneiden avulla.

Paikkoja hyteissä oli 3 547 matkustajalle ja miehistön jäsenelle, joita aikansa ylpeys kiidätti valtamerellä parhaimmillaan 43 kilometriä tunnissa.

Mutta verrattuna suurimpaan nykyisin liikenteessä olevaan risteilyalukseen, suomalaistekoiseen Oasis of the Seas -alukseen (tai sen sisarlaivaan Allure of the Seas), ei Titanic olekaan mitenkään suuri. Päivän kuvana olevassa kuvakollaasissa laivat on laitettu peräkkäin samassa mittakaavassa, ja siitä näkee hyvin, kuinka Oasiksen sisään mahtuisi monta Titanicia.

Myös numerot puhuvat puolestaan: Oasis of the Seas on 361,6 metriä pitkä ja sen leveys on 60,5 metriä. Korkeus meren pinnan yläpuolella on 72 metriä ja syväys 9,3 metriä – Titanic ui siis hieman syvemmällä, mutta sen rungon muoto oli myös tyystin erilainen.

Voimaa Oasikselle tuottaa kolme 13 860 kW:n ja toiset kolme 18 480 kW Wärtsilä-dieselmoottoria; yhteisteho on noin 97 MW. Tätä ei kuitenkaan voi suoraan verrata Titanicin tehoon, koska moottoreilla tuotetaan "vain" sähköä, jota käytetään paitsi laivalla kaikkeen mihin sähköä yleensä käytetään, niin myös potkureiden pyörittämiseen.

Potkureina on kolme 20 MW:n ABB Azipod -potkurilaitteistoa sekä neljä pienempää ohjauspotkuria.

Aluksen huippunopeus on 41,9 kilometriä tunnissa, mutta nopeus on nykyisin vähemmän tärkeä suoritusarvo, koska laivan tärkein tehtävä on lipua hiljalleen paikasta toiseen. Matkustajia ja miehistöä mahtuu mukaan maksimissaan 6 296 henkilöä.

Ikäeroa näillä kahdella laivalla on lähes sata vuotta, sillä Titanic laskettiin vesille vuonna 1911 ja Oasis of the Seas valmistui vuonna 2009.

Jos palataan vielä alusten kokoihin, niin toisaalta Titanic oli kyllä aika iso: alla laiva on verrattuna esimerkiksi ihmiseen tai Airbus A380 -lentokoneeseen. 

Suomenlahti on yksi maailman vilkkaimmin liikennöidyistä merialueista. Erityisesti öljytankkeriliikenne Venäjälle on jatkanut kasvuaan kehnoista talousnäkymistä huolimatta. Suomenlahti on tunnetusti hankala alue liikennöidä sen mataluuden, kapeuden sekä Suomen rannikon saaristoisuuden vuoksi. Talviajan pimeys ja jääpeite vaikeuttavat alusten ohjailua entisestään.

"Öljyonnettomuuden todennäköisyys Suomenlahdella on keskimääräistä korkeampi", sanoo tutkija Annukka Lehikoinen Helsingin yliopiston ympäristötieteiden laitokselta. "On suoranainen ihme, ettei isompia havereita ole vielä sattunut".

Lehikoinen on osa Kotkassa toimivan Meriturvallisuuden ja -liikenteen tutkimuskeskus Merikotkan poikkitieteellistä tutkijaryhmää. Ryhmä on selvittänyt todennäköisyyksiä sille, millaisin väliajoin Suomenlahdella voisi teoriassa sattua tankkerikolareita ja kuinka usein tällainen kolari johtaisi öljyvuotoon. Tulokset on julkaistu Environmental Science and Technology -lehdessä viime perjantaina.

Tulosten mukaan alusten yhteentörmäyksestä aiheutuvan öljyonnettomuuden riski voisi jakson 2007–2008 liikennemäärien mukaiseen tasoon verrattuna kasvaa lähitulevaisuudessa jopa nelinkertaiseksi. Tällöin onnettomuuksia sattuisi odotusarvoisesti 24 vuoden välein. Luvut eivät kuitenkaan sisällä karilleajoja. Karilleajo on Suomenlahdella yhteentörmäyksiä yleisempi onnettomuustyyppi, joskin suurimmat öljyvuodot syntyvät yleensä yhteentörmäysten seurauksena.

"Suomenlahdella seilaavien tankkereiden kokojakauman huomioiden todennäköisin yksittäinen öljyvuoto olisi 1 000 – 5 000 tonnia. Yli 30 000 tonnin vuoto sattuisi tulosten mukaan kuudessa prosentissa tapauksista. Näissä laskelmissa ei ole kuitenkaan vielä huomioitu viime vuosina Suomenlahdelle ilmaantuneita jättitankkereita."

Tutkijaryhmän esittämät onnettomuustiheydet perustuvat havaittuihin ja ennustettuihin liikennemääriin Suomenlahdella, niistä simuloituihin kohtaamis- ja ohitustilanteiden määriin sekä inhimillisen virheen sattumista väistötilanteissa ennustavaan malliin.

"Onnettomuudet ovat kuitenkin aina yksittäistapauksia ja muodostuvat tapahtumaketjuista, joissa useita asioita menee samalla kertaa pieleen", Lehikoinen toteaa. 

"Lisäksi mukana on useita ulkoisia satunnaistekijöitä. Olemme huomioineet näitä seikkoja kattavasti, mutta taustalla vaikuttaa vielä monia seikkoja, joiden olemassaoloa ja merkitystä vasta selvitellään".

Annukka Lehikoinen myöntää, että öljyonnettomuusrikin arviointi on aiheen abstraktiudesta johtuen hankalaa.

"Tällaisen mallin merkittävin lisäarvo onkin mielestäni se, että sen avulla voidaan vertailla erilaisten tapahtumien ja toimenpiteiden synnyttämiä muutoksia riskitasoon. Nyt julkaistua mallia tullaan jatkokehittämään erilaisten riskinhallinnallisten toimenpidekokonaisuuksien tarkasteluun ja sitä kautta kustannustehokkaimpien ratkaisujen haarukointiin."

Teksti on Helsingin yliopiston lähettämä tiedote.
Kuva: Meriturvallisuuden ja -liikenteen tutkimuskeskus Merikotka.