Tekijä: Virpi Halttu

Suurin osa Suomen 450 000 km pituisesta tieverkosta on yleisiä sorateitä, yksityisteitä tai metsäautoteitä. Näitä sorapintaisia teitä voidaan perustellusti pitää elinkeinoelämämme kannalta kriittisenä hiussuonistona. Näitä teitä ei ole kuitenkaan riittävästi arvostettu, mikä näkyy niiden kunnossa.

Vuodesta 1998 lähtien Pohjois-Euroopassa on ollut käynnissä ROADEX-projekti, jonka yhteydessä on tehty paljon sorateiden kunnonhallintaan liittyvää kehitystyötä. Tässä työssä Roadscanners on ollut mukana koko projektin ajan. Vuoden 2023 alussa ROADEX julkaisi myös sähköisen eLearning koulutuspaketin sora- ja metsäautoteistä, joka löytyy linkistä. Pakettiin on kerätty sora- ja metsäautoteiden kunnossapidon kannalta olennainen perustieto ja esitelty myös uusia tutkimusmenetelmiä.

Perinteisesti yksi suurimmista ongelmista sorateiden kunnossapitoon liittyen on ollut se, että niiltä ei ole ollut saatavissa objektiivisiin mittauksiin perustuvaa kuntotietoa. Sen sijaan kuntoa on seurattu silmämääräisesti ja puutteisiin on reagoitu vasta sen jälkeen, kun vakavia puutteita on havaittu. Tämä on johtanut usein esimerkiksi siihen, että samoja ongelmakohteita on käyty lanaamassa tai höyläämässä vuodesta toiseen, kun ei ole ollut tietoa ongelmien toistuvuudesta.

Digitalisaation, sensoriteknologian, paikannusteknologian sekä tietoliikenneyhteyksien nopean kehityksen ansiosta tilanne on kuitenkin muuttumassa. Viime aikoina teiden pintakunnon ja palvelutason seuraaminen on tullut mahdolliseksi jopa reaaliaikaisesti. Roadscanners Oy:n ratkaisu tähän haasteeseen on RDMC- (Road Doctor Maintenance Controller) menetelmä, jossa sorateiden, mutta myös päällystettyjen teiden, pintakuntoa monitoroidaan kiihtyvyysanturin ja digitaalikameran avulla. Mittaukset paikannetaan GPS:n avulla. Tulokset siirtyvät automaattisesti pilvipalveluun, jossa ne ovat heti nähtävissä. Mittaus tapahtuu niin halutessa täysin automaattisesti eikä ajoneuvon kuljettajan tarvitse puuttua siihen. Kaluston asentaminen eri autoihin on nopeaa eikä vaadi erityisosaamista.

Roadscanners Oy on kehittänyt RDMC-konseptia pääosin omissa projekteissaan ja vuodesta 2021 pilottialueilla yhteistyössä Keski-Suomen ELY-keskuksen kanssa. Tavoitteena on ollut tuottaa hoidon urakka-alueiden tieverkoilta reaaliaikaista ja objektiivista tilannekuvaa, joka palvelee sorateiden ja päällystettyjen teiden päivittäistä kunnossapitoa. Kalusto on asennettu maanteiden hoidon projektipäälliköiden ajoneuvoihin, joissa ne mittaavat teiden kuntoa urakan muun päivittäisen seurannan yhteydessä. RDMC-ajoneuvon sensoreilla mitataan eri vuodenaikoina sorateiden kokonaisepätasaisuutta, mutta samalla pyritään kuvaamaan esimerkiksi ”pyykkilautaa”, reikiä, routaheittoja sekä sivukaltevuutta ja sen nopeita muutoksia. Järjestelmään kuuluu halutessaan myös laserkeilain, jolla mitataan uraisuutta ja esimerkiksi reunapalletta.

Kokemukset laitteiston käytöstä ovat olleet erittäin lupaavia. Mittausten perusteella tiestöltä on voitu osoittaa mittauksiin perustuen toistuvat ongelmalliset soratiekohteet. Kokemuksina on saatu myös maailmanlaajuisesti ainutlaatuista mittaustietoa sorateiden tasaisuuden vaihteluista eri vuodenaikoina.

Automaattista reaaliaikaista sorateiden RDMC-mittausta voidaan käyttää rutiininomaisissa urakoiden seurannoissa tai esimerkiksi vuosittaisessa yksityisteiden kunnon kartoituksessa ja seurannassa. Tekniikalla on useita etuja verrattuna silmämääräisiin ja muistinvaraisiin havaintoihin:

• Kaikki tiedot tallennetaan ajon aikana automaattisesti pilvipalveluun koordinaatteineen, joten erilliselle tallennusnapin painamiselle ei ole tarvetta.
• Mitatut, objektiiviset tulokset tien kunnosta mahdollistavat urakoitsijan päivittäisen seurannan vertailun erityisesti sorateillä, mutta myös päällystetyillä teillä.
• Mittauksia voidaan tehdä kaikkina vuodenaikoina, myös talviolosuhteissa.
• Yksityisteillä voidaan seurata teiden kunnon kehitystä pitkällä aikavälillä. Samalla nähdään ovatko ongelmakohteet aina samoissa paikoissa, jolloin korjaaminen on helpompaa ja halvempaa.
• Järjestelmän avulla voidaan mitata jopa pieniä muutoksia kunnostustöiden jälkeen ja tuoda esiin mahdollisia ongelmia kohteen takuuajan aikana. Menetelmä mahdollistaa myös oppimiskokemuksen erityyppisten korjaustoimenpiteiden toimivuudesta.
• Päivittäisen kunnossapidon urakoitsijoille voidaan antaa palautetta objektiivisten tutkimustietojen perusteella.
• Yksityisteiden tiekunnille ja tienkäyttäjille voidaan osoittaa tien todellinen kunto tiettynä ajankohtana. Palautteeseen on helpompi vastata ja reagoida, kun uusimmat tulokset ja valokuvat tietyistä tieosuuksista ovat nähtävissä tietokoneen tai matkapuhelimen näytöltä.

Järjestelmän etuina ovat myös kohtuullinen kustannusrakenne sekä helppokäyttöisyys, sillä mittaaminen tapahtuu muun ajon yhteydessä.

Lisätietoja: toimitusjohtaja Annele Matintupa GSM 040 154 4011

DI Annele Matintupa aloittaa Roadscanners Oy:n toimitusjohtajana 1.8.2022. Hän toiminut 1.3.2021 alkaen yhtiön varatoimitusjohtajana ja työskennellyt yhtiössä jo vuodesta 2007 lähtien erilaisissa työtehtävissä. Matintuvalle on kertynyt 15 vuoden Roadscanners työuran aikana monipuolinen kokemus liikenneinfran, etenkin teiden ja katujen, diagnostiikasta ja korjaussuunnittelusta sekä omaisuudenhallinnasta ja niihin liittyvistä tutkimusprojekteista.

“Tunnen yhtiön ja sen vahvuudet erittäin hyvin pitkän työhistoriani kautta. Vahvuutemme on henkilöstön osaaminen sekä ohjelmisto- ja laitetuotteet, joiden avulla voimme vastata liikenneinfran tulevaisuuden haasteisiin sekä Suomessa että maailmalla. On hienoa päästä jatkamaan Roadscannersin tarinaa Timo Saarenkedon hyvin luomalle perustalle”, Matintupa kertoo.

Nykyinen toimitusjohtaja Timo Saarenketo, yksi yhtiön perustajista, siirtyy 24 toimitusjohtajavuoden jälkeen Roadscanners Oy:n hallituksen puheenjohtajaksi. Hän jatkaa asiantuntijana erilaisissa kotimaisissa ja kansainvälisissä tutkimusprojekteissa sekä koulutustehtävissä.

”Lähes neljännesvuosisata Roadscanners Oy:n peräsimessä on ollut opettavaista ja antoisaa aikaa. Olemme onnistuneet saamaan maailmalla arvostetun aseman liikenneväylien diagnostiikan ja omaisuudenhallinnan alalla, mutta töitä riittää uusien haasteiden edessä. Annele Matintupa on osoittanut vuosien varrella kykynsä vetää vaativia projekteja ja hänen johdollaan Roadscanners tulee jatkamaan vahvalle t&k työlle pohjautuvaa kasvuaan, toteaa Saarenketo ”

Rovaniemellä 1.8.2022

Roadscanners Oy

Roadscannersin 3D-maatutkaus, laserkeilaus ja muut mittausmenetelmät mahdollistavat tierakenteen digitaalisen kaksosen mallintamisen. Tämän avulla tieverkon ongelmakohtien, kuten nopeasti urautuvien jaksojen syyt ja selittävät tekijät voidaan analysoida tarkasti. Mallintamisessa yhdistetään pinnanalaiset, maatutka-aineistosta tulkitut rakennetiedot laserkeilaimella mitattuun tienpinnan ja sen ympäristön muotoon. Kun rakenteesta on malli, voidaan korjaustoimenpiteet tehdä oikein ja myös hoidon toimenpiteillä jopa ennakoivasti huolehtia kohteen mahdollisista erityistarpeista esimerkiksi kuivatuksen osalta.

Roadscanners tekee tieverkon mittauksia Doctor Survey Van (RDSV) -mittausajoneuvolla, johon on asennettu laserkeilain, 3D-kiihtyvyysanturi epätasaisuuden mittaamiseen, kaksi videokameraa kuvaamaan sekä tien pintaa että ojaa ja sen ympäristöä, sekä GPS + inertiayksikkö (IMU) tarkkaan paikantamiseen. Maatutkalaitteistona voidaan käyttää perinteisen 2D-laitteiston ohella 3D-maatutkaa. 3D-maatutka-antenni mahdollistaa tien rakennekerrosten selvittämisen lähes kahden metrin leveydeltä ja jo muutamalla mittauslinjalla voidaan kattaa tie koko leveydeltään.

Yleisesti maatutka-aineistosta erottuvat tierakenteen erilaiset materiaalirajapinnat, kuten päällysteen alapinta, erilaisten murskeiden rajapinnat ja tierakenteen alapinnan raja pohjamaahan. Kun maatutkaus tehdään 3D-maatutkalla, jolla saadaan mitattua useita rinnakkaisia pituussuuntaisia linjoja kerralla, pystytään helposti saamaan aikaan laaja poikkileikkauksen suuntainen maatutka-aineisto, jolla voidaan kattaa jopa koko tien leveys. Laserkeilainaineistosta puolestaan voidaan laskea useita parametreja tien poikkileikkauksesta ja ympäristöstä: mm. tien urasyvyydet ja urien muoto, tien pinnan sivukaltevuudet, sivuojien syvyys suhteessa tien pintaan sekä ojien luiskakaltevuudet.

3D-maatutkaus antaa hyvää lisätietoa tien rakennekerroksista, erityisesti ongelmallisilla kohdilla. Aineiston yhdistäminen laserkeilaimella mitattuun poikkileikkaukseen antaa erittäin hyvän visuaalisen kuvan tien muodosta ja todellisista pinnan alla olevista kerroksista sekä mahdollisista muodonmuutoksista. Erityisesti vanhoilla teillä tien rakenteessa saattaa olla muutoksia poikkisuunnassa tien leventämisten tai vaiheittaisen rakentamisen jäljiltä.

Teiden proaktiivisessa kunnossapidossa seurantaan teiden kuntotilaa säännöllisesti ja pyritään aina puuttumaan kasvaviin kuntopuutteisiin ennen kuin ne muuttuvat teiden vaurioiksi. Yksi tällaisen prosessin mahdollistavista uusista tekniikoista on 3D-kiihtyvyysanturitekniikka, jota Roadscanners on käyttänyt Road Doctor Survey Van (RDSV) ja Road Doctor Maintenance Controller (RDMC) mittauskalustoissaan jo kymmenen vuoden ajan.
Moderneilla 3D kiihtyvysantureilla on teiden tasaisuustutkimuksissa useita etuja. Ensinnäkin auton akseleihin kiinnitetyn kiihtyvyysanturien avulla voidaan mitata suoraan ajomukavuuteen ja ajoturvallisuuteen vaikuttavia tärinöitä X,Y,Z suunnissa. Kun anturissa on myös liitettynä GPS laite, saadaan mittaustulokset paikannettua riittävän tarkasti. Kiihtyvyysanturin mittaustulokset voidaan muuntaa myös tasaisuuttaa kuvaavaksi International Roughness Index (IRI) arvoiksi.

Teiden proaktiivisessa kunnossapidossa erittäin hyödylliseksi menetelmäksi on osoittautunut kiihtyvyysanturitulosten taajuusanalyysit, joissa kiihtyvyyksistä lasketaan erilaisia aallonpituuskomponentteja. Tämä mahdollistaa määrittämään onko tasaisuusongelman syynä esimerkiksi lyhytaaltoinen poikkihalkeama, keskipitkäaaltoinen routaheitto tai pitkäaaltoinen painuma. Kun mittauksia tehdään säännöllisin väliajoin, saadaan selville kohteet, joissa on kasvavia vaurioita ja puuttua niiden syihin, ennen kuin ne vaurioittavat tietä niin pahasti, että sen korjaaminen on kallista. Kuvassa 1. on esimerkki kantatieltä 83 epätasaisuuden kehittymisestä eri aallonpituuksilla vuodesta 2015 alkaen. Siitä nähdään, että liittymän puutteellinen kuivatus aiheuttaa aluksi routanousun aiheuttamaa epätasaisuutta talvella, mikä tasaantuu kesällä. Ongelman paheneminen voidaan hyvin estää, tai ainakin merkittävästi hidastaa, korjaamalla liittymän kuivatus kuntoon.

Kiihtyvyysantureiden suurena etuna on myös se, että ne toimivat myös talviolosuhteissa ja pölyävillä sorateillä, mikä ei ole mahdollista laserpohjaisilla tasaisuusmittareilla. Kuvassa 2 on esitetty mielenkiintoinen vertailu soratieltä 13771, jossa DI Anssi Hiekkalahden diplomityössä vuonna 2012 mitattua aineistoa verrattiin syksyllä 2020 mitattuun aineistoon. Siitä nähdään, että tällä soratiellä on etenkin alkuosalla edelleen ongelmallisia kohteita, jotka olivat siellä jo 2012. Toisaalta tiejakson loppuosan ongelmat ovat nyt poistuneet ja uusia ongelmakohteita on syntynyt vain yksi. Tulos osoittaa, että tekniikalla voidaan osoittaa ongelmakohteet, jotka aiheuttavat mm höyläämistarpeen ja syihin puuttumalla saadaan ne poistumaan. Mutta jos niihin ei puututa, ne tulevat toistumaan vuodesta toiseen.

Roadscannersin kunnossapidon seurantaan kehittämällä RDMC tekniikalla voidaan myös lähettää mittaustulos 4G verkon kautta Road Data Center -pilvipalveluun noin kahden sekunnin viiveellä, mikä mahdollistaa tien kunnon reaaliaikaisien seurannan ja raportoinnin. RDMC kalusto voidaan asentaa mihin tahansa ajoneuvoon.

Kuva 1. 3D kiihtyvyysanturin mittausdatan aallonpituusanalyysit vuodesta 2015 alkaen kantatiellä 83 Sinettä – Pello. Kuvassa on esitetty myös mittaustulokset talvilta 2018 ja 2019. Epätasaisuuden näkyminen myös pidemmillä aallonpituuksilla osoittaa, että kyseessä on routimiseen liittyvä ongelma, kun taas muut anomaliat liittyvät selvästi rakenteeseen syntyvään poikkihalkeamaan.

Kuva 2. Kiihtyvyysanturin mittaustulokset kesältä 2012 ja alimpana mittaustulos 11.9.2020. Kiihtyvyyden tasot ovat muuttuneet, johtuen uudemmista ja tarkemmista antureista, mutta reikiintymisestä johtuvat paikalliset epätasaisuudet tulevat selville molemmilla mittauskerroilla.

Lisätietoja: Annele Matintupa, annele.matintupa@roadscanners.com

Kuluvana vuonna tulee kuluneeksi 20 vuotta, kun ensimmäinen Percoasema asennettiin Roadscannersin toimesta maantielle 9421 Rovaniemen Koskenkylään. Kaluston on suunnitellut ja valmistanut Tiit Plakk virolaisesta Adek OU:sta. Asennus tehtiin osittain EU:n rahoittaman ROADEX-projektin tutkimusten yhteydessä ja tavoitteena oli mitata tierakenteen ja pohjamaan kosteuden sekä mekaanisten ominaisuuksien vaihteluita eri vuodenaikoina. Erityinen kiinnostuksen kohde oli kosteusvaihteluiden kehitys keväällä roudan sulaessa, koska tiedettiin, että noin 80% kaikista teiden päällystevaurioista syntyy lyhyenä aikana keväällä kun routa sulaa. Perinteisesti tätä aikaa on kutsuttu Suomessa kelirikkokaudeksi.

Vuodenaikaisvaihteluita seurattiin mittaamalla eri syvyyksille asennetuilla antureilla materiaalien dielektrisyyttä, sähköjohtokykyä sekä lämpötilaa. Näitä tuloksia analysoimalla voitiin arvioida materiaalien vesipitoisuutta ja deformaatioherkkyyttä sekä arvioida esimerkiksi kehittyykö jollekin syvyydelle talven aikana jäälinssejä vai onko materiaali massiivisessa jäässä. Tutkimukset tehtiin läheisessä yhteistyössä Tampereen Teknillisen Korkeakoulun tutkimusryhmän kanssa ja tällöin voitiin seurata myös raskaiden ajoneuvojen vaikutusta materiaalien muodonmuutosominaisuuksiin. Jo ensimmäisinä vuosina havaittiin, että keväällä roudan sulamisen aikaan korkean vesipitoisuuden omaavat materiaalit eivät käyttäydy täysin elastisesti, vaan voi kestää pitkään ennen kuin tierakenne toipuu raskaan rekan ylityksestä.

Rovaniemen Koskenkylän aseman lupaavien tulosten rohkaisemana vastaavia asemia asennettiin muualle sorateille ja päällystetyille teille eri puolille Suomea sekä Ruotsiin ja Skotlantiin, jolloin erilaisten teiden vuodenaikaisvaihteluista Euroopan pohjoisilla alueilla saatiin kattavampi kuva.  Näiden tutkimusten keskeisiä tuloksia raportoitiin ROADEX-projektin raportissa Managing Spring Thaw Weakening on Low Volume Roads   https://www.roadex.org/wp-content/uploads/2014/01/2_3-Spring_Thaw_Weakening_l.pdf

ROADEX-projektin jälkeen Percoasemia on käytetty routa- ja kelirikkoseurannassa Lapin ja Keski-Suomen ELY-keskusten alueilla. Tämän tekniikan etuna perinteisiin lämpötilamittauksiin perustuvissa routaseurannassa on se, että lämpötilan lisäksi tuloksista nähdään kuinka märkiä ja deformaatioherkkiä tien eri rakenteet, kun lämpötilaseurannan avulla voidaan vain päätellä, onko materiaali sula. Kuitenkin jo nyt tiedetään, että 0^oC yläpuolella olevissa lämpötiloissa voi rakenteessa vielä olla jäätä.

Routa- ja kelirikkoseurannan lisäksi Percoasemien mittausteknikkaa on hyödynnetty useissa tutkimuksissa, joissa on selvitetty erilaisten raskaiden HCT-rekkojen kuormitusvaikutusta tierakenteisiin. Näitä tutkimuksia on tehty yhteistyössä nykyisen Tampereen Yliopiston Terra-tutkimusyksikön kanssa. Lisäksi kaksi Percoasemaa on asennettu Muonioon vt21-älytietutkimuskohteelle, jossa ne tuottavat tukevia mittaustuloksia siirtymä, venymä ja jännitystilamittauksille.

Jatkossa Percoasemien käyttöä on tarkoitus laajentaa myös luiskien stabiliteettiseurantaa, jolloin kosteusmittausten lisäksi inklinometrillä mitataan siirtymiä samassa rakenteessa. Digitalisaation myötä laitteistojen hinnat ovat myös pudonneet.

Kuvateksti: Kittilän Percoaseman tulokset vaikeana kelirikkokeväänä 2018 kun tien pinnan vesipitoisuus (dielektrisyysarvot) olivat yli hälytysrajan lähes kuukauden ajan huhti-toukokuussa

Kuvateksti: Percoasema Muoniossa

Suomenkieliset nettisivumme ovat julkaistu.

Toivottavasti löydätte niiltä mielenkiintoista ja informatiivista asiaa.

Ollaan yhteydessä !

ROADEX-verkosto toimii vähäliikenteisten teiden kunnon hallinnan asialla. ROADEX-sivustolla on paljon asiaa ja koulutusmateriaalia hyödynnettävissä täysin ilmaiseksi.

Projektin johtava osapuoli on Swedish Road Administration ja Roadscanners toimii projektin pääkonsulttina.

Lisätietoja: https://www.roadex.org/