Väylälinjausten optimointiin tarkoitetun ohjelmiston hyödyntäminen Suomessa

Abstract

Väylien suunnittelua tehdään nykyisin yhä enemmän mallintamalla. Kuitenkaan väylälinjauksia ei vielä kaikissa hankkeissa mallinneta alusta alkaen. Tietomallintaminen mahdollistaa vaihtoehtojen vertailun aikaisessa vaiheessa hanketta, jolloin väylähankkeen kustannuksiin pystytään vaikuttamaan paremmin. Väylälinjausten optimointiin soveltuvilla ohjelmistoilla voidaan etsiä mahdollisimman kustannustehokkaita ratkaisuita varhaisessa vaiheessa hanketta sekä tehdä vaihtoehtojen vertailua. Väylälinjausten optimointiohjelmistoista työssä on keskitytty erityisesti Trimble Quantm -ohjelmistoon. Quantmia on hyödynnetty useissa hankkeissa maailmalla, mutta Suomessa sitä on käytetty vasta alkuvuonna 2018 toteutetussa pilottiprojektissa. Pilottiprojektin tulokset antoivat epäilyn aihetta Quantmin soveltumisesta Suomeen. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää Quantmin hyödyntämistä Suomessa.

Työssä on ensin selvitetty teiden ja ratojen suunnittelua Suomessa sekä siihen vaikuttavia tekijöitä. Tämän jälkeen tutkimuksessa perehdyttiin Trimble Quantmiin sekä selvitettiin muita väylälinjausten optimointiin soveltuvia ohjelmistoja. Tutkimuksen aikana löydettiin kaksi muuta optimointiohjelmistoa, joita ovat Autodesk InfraWorks ja Softree Optimal. Näiden ominaisuuksia vertailtiin Trimble Quantmin kanssa. Trimble Quantmin hyödyntämistä tutkittiin referenssikohteiden avulla. Referenssikohteissa keskityttiin erityisesti pohjoismaissa toteutettuihin hankkeisiin, mutta myös muissa maissa toteutettuja hankkeita tarkasteltiin. Trimble Quantmin hyödyntämistä Suomessa tarkasteltiin lisäksi diplomityötä varten tehdyn case-tutkimuksen avulla.

Tutkimus toteutettiin laadullisin keinoin. Kirjallisuustutkimuksessa selvitettiin teiden ja ratojen suunnittelua Suomessa ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Kirjallisuustutkimuksen avulla tutkittiin myös linjausten optimointiin soveltuvia ohjelmistoja, referenssikohteita ja hyödyntämismahdollisuuksia. Haastattelututkimusta varten haastateltiin kuutta alan ammattilaista. Näistä 2 oli suunnittelijapuolelta, 2 tilaajapuolelta ja 2 Trimbleltä. Haastattelututkimuksen tuloksia ei esitetä erillisessä luvussa vaan niitä käsitellään läpi työn. Haastattelututkimuksen avulla saatiin vastauksia niin teiden ja ratojen suunnitteluun, linjausten optimointiin soveltuviin ohjelmistoihin, referenssikohteisiin sekä hyödyntämismahdollisuuksiin liittyen. Case-tutkimuksessa toteutettiin optimointi valtatie 7 linjaukselle Haminan ja Vaalimaan väliselle osuudelle. Case-tutkimuksessa optimoitiin neljä vaihtoehtoista maastokäytävää tieosuudelle sekä vertailtiin näitä yleissuunnitelmasta saatuihin vaihtoehtoihin. Optimoinnin lähtötietona käytettiin pääasiassa avoimesta datasta saatuja lähtöaineistoja. Työssä tarkasteltuihin ohjelmistoihin perehdyttiin kirjallisuus- ja haastattelututkimuksen lisäksi itse ohjelmistoja kokeilemalla ja harjoittelemalla.

Tutkimuksen johtopäätelmänä saatiin, että väylälinjausten optimointiohjelmistolla on mahdollista tehostaa suunnittelua nykyisestä. Trimble Quanmin avulla saadaan tuotettua useita vaihtoehtoisia väylälinjauksia perinteisiä menetelmiä nopeammin, jolloin suunnitteluun kuluva aika vähenee. Lisäksi Trimble Quantmia hyödyntämällä huomioidaan luontonäkökohdat ja taataan kattavat perustelut valituista vaihtoehdoista. Trimble Quantmissa on myös potentiaalia kustannusten minimoimiseen. Trimble Quantmia pystytään hyödyntämään osittain suunnittelussa nykytilassa. Kuitenkin ehdotettujen kehitystoimenpiteiden toteuttamisen jälkeen Quantmia pystytään hyödyntämään Suomessa paremmin.

Nowadays, the design of fairways is increasingly made with the help of modeling. However, modeling is not used in all alignment projects from the beginning. Data modeling enables comparisons between different options at an early stage of the project. By this way the fairway project can be made less expensive. An alignment planning software can find the most cost-effective solutions at an early stage of the project and make a comparison between different alternatives. This thesis focuses on Trimble Quantm software. The Trimble Quantm software has been used in many projects around the world. In Finland it has only been used in a pilot project in early 2018. The results of the pilot project questioned the applicability of the Trimble Quantm software in Finland. The purpose of this thesis was to research how the Trimble Quantm software could be utilized in Finland. The beginning of the thesis clarifies the planning of roads and railways in Finland and factors affecting it. After that, the Trimble Quantm was familiarized and other softwares suitable for alignment planning were searched. During the research, two other alignment planning softwares were found. These two are Autodesk InfraWorks and Softree Optimal. The features of these softwares were compared with the Trimble Quantm. The utilization of the Trimble Quantm was investigated with reference projects. The reference projects focused in the Nordic countries, but projects from other countries were also examined. In addition, the utilization of the Trimble Quantm in Finland was investigated by a case study made for this thesis. The research was implemented by qualitative means. Literature research explored the planning of roads and railways in Finland and the factors affecting it. The literature research also investigated alignment planning softwares, reference projects and utilization possibilities. Six industry professionals were interviewed for interview study. Two of them were designers, two were project buyers and two from Trimble. The results of the interview study are not presented in a separate chapter but are dealt through the work. The interview study provided answers for road and railway design, alignment planning softwares, reference projects and utilization possibilities. The case study examined an optimization of the highway 7 between Hamina and Vaalimaa. In the case study, four alternative road corridors were optimized with the Trimble Quantm. These alternatives were compared with the options in the general plan. Source information for the optimization was mainly based on the open source data. In addition to the literature and the interview research, the softwares were examined by practicing and experimenting with each software. The conclusion of the study was that an alignment planning software may be used to improve the planning process from its current state. The Trimble Quantm enables to generate multiple alignment alternatives faster than it is possible by traditional methods, this reduces the time needed for the planning. In addition, the utilization of the Trimble Quantm takes the nature aspects into account and provides comprehensive reasonings for the selected options. The Trimble Quantm also has the potential to minimize expenses. The Trimble Quantm can be partly utilized in the alignment planning at the current state. However, after the proposed development measures has been taken, the Trimble Quantm can be better utilized in Finland.