Miksi vihreä aalto ei pelaa molempiin ajosuuntiin

Liikennevalojen vihreä aalto on ylivoimaisesti suosituin kysymyksenaihe Helsingin liikennevaloista: "miksi siinä risteyksessä joutuu aina pysähtymään, eikö sitä nyt millään saisi vihreään aaltoon..."
     Yleisesti uskotaan, että liikennevalot saadaan aina toimimaan vihreänä aaltona. Samoin väitetään, että vihreän aallon tökkiminen aiheutuu liikennevalosuunnittelijasta - hän ei joko osaa tai halua suunnitella valoja siten, että liikenne sujuisi ilman pysähdyksiä. Onhan kuitenkin tosiasia, että jokainen pysähdys liikennevaloissa lisää ilman saasteita ja polttoaineen kulutusta. Miksi siis vihreää aaltoa ei saada pelaamaan.
     Vihreän aallon toiminta on  hyvin yksinkertainen asia. Se ei vaadi muuta kuin hiukkasen peruskoulun matematiikkaa. Mutta tästä huolimatta varsin harva on  malttanut siihen paneutua
     Seuraavassa on pikakurssi vihreän aallon periaatteisiin. Jos sen jaksat kahlata läpi, niin ei enää tarvitse ihmetellä, miksi vihreä aalto seuraavan kerran katkeaa. Oikein kiireisiä varten on myös tiivistelmä.

Mikä on vihreä aalto

Vihreä aalto tarkoittaa peräkkäisten liikennevalojen tahdistamista siten, että vihreän aallon suunnassa liikenne voi edetä pysähtymättä risteyksestä toiseen. Käytännössä liikennevalojen keskustietokone synkronoi kunkin risteyksen liikennevalojen ajoituksen siten, että vihreä valo syttyy ja sammuu peräkkäisissä risteyksissä liikenteen etenemisen mukaisessa tahdissa.

Onko vihreä aalto mahdollinen molempiin ajosuuntiin

Liikennevalojen vihreä aalto molempiin ajosuuntiin samanaikaisesti on mahdollinen vain silloin kun 1) liikennevalojen kiertoaika, 2) liikenteen ajonopeus ja 3) liikennevaloristeysten keskimääräinen välimatka ovat sopivat. Seuraavasta taulukosta näet, milloin voi olla vihreä aalto samanaikaisesti molempiin suuntiin.
   

Liikennevalojen vihreä aalto kuvataan viereisen kuvan mukaisella matka-aika -kaaviolla, jossa  vaakasuuntaan kulkee matka ja pystysuuntaan aika.
     Kukin liikennevaloristeys osoitetaan kaaviossa kahdella pystyviivalla. Pystyviivojen väliin merkitään risteyksen liikennevalojen ajoitus.
     Pääkadun vihreä merkitään vihreällä ja sivukadun vihreä punaisella. Väliin jää suoja-aika, jonka aikana molemmille suunnille näytetään turvallisuuden takia punaista valoa.
     Kun yhdistetään pääkadun risteysten vihreiden alkupisteet ja vastaavasti loppupisteet toisiinsa, saadaan vihreän aallon kaavio. Sen kaltevuus kuvaa vihreän aallon nopeutta; mitä loivempi kaavio on, sitä nopeampi on vihreä aalto   ja päinvastoin mitä jyrkempi kaavio on, sitä hitaammin autot joutuvat ajamaan vihreässä aallossa.

Yksisuuntaisella kadulla on aina vihreä aalto

Yksisuuntaisella kadulla liikennevalot voidaan aina saada toimimaan vihreässä aallossa. Helsingissä esimerkiksi Fredrikinkadulla ja Lönnrotinkadulla pääseekin ruuhka-aikoja lukuun ottamatta etenemään varsin juohevasti.

Kaksisuuntaisella kadulla vihreä aalto molempiin suuntiin on  joskus mahdollinen

Sensijaan kaksisuuntaisella kadulla tilanne on jo toinen. Otetaan esimerkki katujaksosta, jossa on kaksi 500 metrin etäisyydellä toisistaan olevaa risteystä. Valitaan liikennevalojen kiertoajaksi 80 s ja jaetaan se siten, että pääkadun vihreä on 40 s ja sivukadun 30 s. Loput 10 s varataan suoja-aikoihin.
     Tällöin liikennevalojen vihreä aalto toteutuu nopeudella 45 km/h eli 12.5 m/s. Käytännössä se merkitsee, että vihreän valon alussa liikkeelle lähtenyt auto ajaa risteysvälin 40 sekunnissa. Huomaa, että tätä esimerkkiä kuten myös kaikkia seuraavia on yksinkertaistettu jättämällä pois kiihdytyksen ja hidastuksen vaikutus; käytännössä se otetaan huomioon esimerkiksi pienellä vihreän aallon nopeuden muutoksella.
     Kaavio osoittaa, että molempiin ajosuuntiin on saatu hyvä vihreä aalto. Aalto vasemmalta oikealle (ykkössuunta) on kuvattu vihreällä ja oikealta vasemmalle (kakkossuunta) harmaalla värillä. Molemmat vihreät aallot ovat katkeamattomia, joten ensimmäisestä risteyksestä vihreällä ajavat autot pääsevät kaikki pysähtymättä jälkimmäisen risteyksen läpi.

Kun risteyksiä tulee lisää, niin asia mutkistuu

Lisätään sitten uusi risteys keskelle katujaksoa ja kuvitellaan itsemme sivusuunnasta ruuhka- aikana pääkadulle pyrkiväksi autoilijaksi. Mitä tapahtuu.
     Ensin autoja tulee vihreässä aallossa vasemmalta. Ja kun nämä   ovat menneet, alkaa autoja tulla oikealta. Ja sitten taas vasemmalta. Sellaista hetkeä, jolloin liikennettä ei saavu kummastakaan suunnasta, ei tule. Sivukadulta pääsy risteyksen yli on tästä syystä hankalaa, erityisesti ruuhka-aikoina.
     Niinpä liikennevalojen suunnittelija saa pian puhelinsoiton, jossa valitetaan tilannetta "se on ihan mahdoton paikka, kyllä siihen pitää heti saada liikennevalot". Sivukadun autoilijan kannalta toivomus on toki vilpitön, mutta käytännössä sen toteuttaminen johtaa ojasta allikkoon, ainakin pääkatua ajavan liikenteen näkökulmasta.
     Uudessa risteyksessä sivukadun liikenteelle kuten myös katua ylittävälle jalankululle on varattava riittävästi vihreää aikaa. Tänä aikana pääkadun molemmille ajosuunnille joudutaan näyttämään punaista valoa. Sen seurauksena entinen molempiin suuntiin sujunut vihreä aalto menee kokonaan uusiksi. Näin on käynyt Helsingissä viime vuosina monessa kohteessa kun uusia valo-ohjattuja risteyksiä on rakennettu vihreän aallon kaduille, kuten esimerkiksi Paciuksenkaaren risteys Paciuksenkadulla sekä Tilkanvierron ja Karamzininkatujen risteykset Mannerheimintiellä.

Vihreä aalto onnistuu aina toiseen suuntaan

Jos säilytetään vihreä aalto toiseen suuntaan entisellään kuten oheisessa kuvassa on tehty, niin vastakkaisessa ajosuunnassa on todellinen punainen aalto.
    Oikeanpuoleisesta risteyksestä vihreän alussa lähtevä   liikenne joutuu pysähtymään ensin keskimmäiseen risteykseen ja sitten vielä uudestaan vasemmanpuoleiseen risteykseen.
     Tällainen vastasuunnan punainen aalto on tuttu jokaiselle, joka on joutunut ajamaan aamuruuhkan aikana keskustasta ulospäin. Vaikka liikennettä on vähän, niin matka ei tunnu etenevän lukuisten pysähdysten takia. Vihreä aalto kulkee silloin ruuhkasuunnan mukaan eli keskustaan.

Sovitellaan vihreää aaltoa molempiin ajosuuntiin

Jos taas vihreää aaltoa yritetään sovitella molempiin ajosuuntiin, silloin joudutaan katkaisemaan molemmat aallot. Oheisessa esimerkissä liikenne pääsee molemmissa suunnissa ajamaan yhden risteysvälin pysähtymättä, mutta joutuu sitten pysähtymään seuraavaan risteykseen. Käytännössä vihreän aallon katkaisu on  liikennevalojen suunnittelijan arkipäivää: aallon katkaisukohdat on osattava valita siten, että ne tuntuvat autoilijoista luontevilta kuten esimerkiksi isoihin risteyksiin.
     Aallon katkaisukohta voidaan valita myös siten, että bussit ehtivät käydä pysäkillä. Tällaisia aallon katkaisukohtia moni pitää joukkoliikenteen suosimisena. Toki näin voidaan ajatella, sillä jos vihreä aalto joka tapauksessa joudutaan katkaisemaan johonkin, niin miksi katkaisua ei sitten tehtäisi sellaiseen kohtaan, josta siitä on jotain hyötyäkin.

Entä jos lyhennettäisiin liikennevalojen kiertoaikaa...

Teoriassa jokaiselle risteysvälille löytyy sellainen liikennevalojen kiertoaika, jolla vihreä aalto saadaan pelaamaan yhtäaikaa molempiin ajosuuntiin. Esimerkin tapauksessa sopiva kiertoaika olisi 40 sekuntia.
     Näin lyhyt kiertoaika ei kuitenkaan ole käytännössä mahdollinen. Sen tarjoama liikenteen välityskyky on riittämätön. Lisäksi pääkatua ylittävien jalankulkijoiden tulee olla vähintäänkin pikajuoksijoita, koska heille jää vihreää aikaa kadun ylitystä varten vain noin 10 sekuntia.
     Lyhyt kiertoaika, jolla siis teoriassa syntyisi sujuvia vihreitä aaltoja molempiin ajosuuntiin, onkin mahdollinen vain yöliikenteessä ja silloinkin se sopii vain yksinkertaisiin risteyksiin.

..tai hidastettaisiin vihreän aallon nopeutta...

Samoin teoriassa jokaiselle risteysvälille löytyy sellainen ajonopeus, jolla vihreä aalto sujuu molempiin ajosuuntiin. Esimerkin tapauksessa tällaisen vihreän aallon nopeus olisi 22.5 km/h.
     Vaikka liikenteen turvallisuuden kannalta hidas vihreä aalto saattaisi olla jopa suotuisa, niin tuskin monikaan autoilija suostuisi ajamaan näin alhaisella nopeudella.
     Tästä syystä hidas vihreä aalto toimisi käytännössä punaisena aaltona - autoilijat ajaisivat normaalilla nopeudella ja joutuisivat pysähtymään jokaisen risteykseen. On epätodennäköistä, että autoilijat edes aikaa myöten oppisivat kovin hitaan vihreän aallon rytmin ja osaisivat sovittaa nopeutensa sen mukaan. Ehkä hieman nopeampi 30-35 km/h vihreä aalto saattaisi olla vielä opittavissa.

...vai levitettäisiinkö vihreä matto

Liikennevalojen vihreä matto tarkoittaa, että peräkkäisten risteysten liikennevalot ovat kaikki yhtä aikaa vihreinä. Tämä periaate on tuttu jo 30 vuoden takaa, sillä se kuvataan ensimmäisessä suomalaisessa liikennevaloja käsittelevässä oppikirjassa Liikenteen valo-ohjaus (Heikki Salmivaara, 1969), jossa sitä kutsutaan "simultaaniseksi menetelmäksi"
     Vihreän maton soveltuvuudesta esitetään ristiriitaisia mielipiteitä: Usein vihreä matto on liikenteen välityskyvyn takia lähes välttämätön siellä, missä liikennevaloja on hyvin tiheässä. Esimerkiksi Helsingin Kaivokadulla, jossa liikennevalojen keskimääräinen välimatka on vain 75 m, on käytössä vihreä matto.
     Toisaalta liian pitkä vihreä matto houkuttelee autoilijoita ajonopeuden lisäämiseen, koska siten he ehtivät ajaa yhdellä kertaa mahdollisimman monen vihreänä olevan liikennevalon läpi.
     Niin tai näin, joka tapauksessa vihreä matto aiheuttaa eniten toivomuksia siitä, että eikö sitä vihreää voisi nyt millään vähän jatkaa, jotta valoista ehtisi paremmin läpi. Toki näin voitaisiin tehdä, joskin silloin aletaan jo lähestyä sitä hölmöläisten hommaa, jossa peittoa jatkettiin yläpäästä leikkaamalla pala pois alapäästä ...

Osaisiko tietokone ratkaista ongelman

Entä jos annetaan tietokoneen ratkaista ongelma. Se onnnistuu helposti esimerkiksi amerikkalaisella SYNCHRO -ohjelmalla.
     Tietokoneelle syötetään tarvittavat tiedot kuten autojen määrä eri ajosuunnissa, risteysten väliset etäisyydet sekä kuvaus ajokaistoista ja suojateistä. Sen jälkeen SYNCHRO etsii valoille parhaan mahdollisen ajoituksen, joka tuottaa liikenteelle vähiten odotusaikoja ja pysähdyksiä. Tulos on valmis muutamassa sekunnissa.
     Ohessa on SYNCHROn ehdotus vihreän aallon kaaviosta. Kaavio on samanlainen kuin aiemmat kuvat, mutta SYNCHRO on lisännyt siihen vinot viivat kuvaamaan yksittäisten autojen kulkua eri risteysten läpi.
     Minkälaisen vihreän aallon SYNCHRO on sitten löytänyt? Kuvasta nähdään, että ohjelma on valinnut ajosuunnan vasemmalta oikeaan ykkössuunnaksi ja yrittänyt saada sille kohtuullisen hyvän vihreän aallon. Aallon lopusta on kuitenkin katkaistu pois lähes puolet autoista, jotta on saatu aikaa vastakkaisessa suunnassa vihreän aallon kärjessä ajavalle liikenteelle. SYNCHRO- ohjelmakaan ei siis valtavasta laskentakyvystään huolimatta ole löytänyt ongelmaan kunnollista ratkaisua.

Viimeistään tämä osoittaa, että tietyllä risteysvälillä ja tietyllä liikennevalojen kiertoajalla ei ole mahdollista aikaansaada vihreää aaltoa samanaikaisesti molempiin ajosuuntiin: kyse on siis geometrisesta ongelmasta, johon ei ole löydettävissä haluttua ratkaisua kuten alussa oleva taulukko ja siihen liittyvä kaava osoittivat.

Vihreä aalto saadaan kyllä väkisin, mutta mihin hintaan

Monet ulkomailla ajaneet  kuitenkin usein kertovat, että kyllä vihreä aalto pelaa molempiin ajosuuntiin vaikka liikennevaloja on yhtä tiuhassa kuin Helsingissä.
     He ovat oikeassa, joskin he tarkastelevat ongelmaa puhtaasti pääkatua ajavan liikenteen näkökulmasta ja unohtavat sivusuunnan liikenteen sekä pääkadun ylittävän jalankulun.
     Jos esimerkin keskimmäisessä risteyksessä  sivusuunnasta tuleva liikenne pakotetaan kääntymään vain oikeaan ja pääkadun ylittävä jalankulku ohjataan keskikorokkeen avulla kadun ylitse kahdessa vaiheessa, niin - simsalabim - koko ongelma on ratkaistu. Vihreä aalto saadaan kuin saadaankin sujumaan molempiin ajosuuntiin samanaikaisesti.
    Mutta onko liikenteen sujuvuudesta silloin maksettu liian kova hinta. Jo pakollinen oikealle kääntyminen lisää autoilijoiden ajomatkoja ja samalla polttoaineen kulutusta. Suurempi ongelma liittyy kuitenkin jalankulkijoihin, jotka jouduttaisiin ohjaamaan kadun ylitse kahdessa vaiheessa.
      Jalankulkija ylittäisi ensin toisen ajoradan puoliskon ja sitten hän joutuisi odottamaan välikorokkeella  noin puolet kiertoajasta eli noin 40 sekuntia ennenkuin pääsisi toisen ajoradan puoliskon ylitse. Se jos mikä houkuttelee kulkemaan vasten punaista valoa - erityisesti syksyisin ja talvisin, jolloin rapa roiskuu ja kastelee korokkeella odottavat jalankulkijat. Jo tämän takia järjestely huonontaa risteyksen turvallisuutta.

 Kokeile itse

Tämä ei ollut puolustuspuhe siitä, miksi liikennevalojen vihreä aalto tökkii. Ei, se halusi vain muistuttaa vihreän aallon suunnittelussa vallitsevista geometrisista lainalaisuuksita, jotka ovat kuin luonnonlakeja. Niiden edessä  taitavinkin suunnittelija on voimaton.
    Lisäksi tämä oli vain pintaraapaisu liikennevalojen ajoittamisen ongelmiin. Asian yksinkertaistamiseksi tässä ei käsitelty lainkaan kolmi- ja useampivaiheisten valojen sovittamista vihreään aaltoon eikä myöskään liikennevalojen ajoittamisen tärkeintä kysymystä: koska liikennevalot ylipäänsä kannattaa kytkeä yhteen vihreäksi aalloksi. Samoin joukkoliikenteen etuuksien aiheuttamat vihreän aallon rokotukset on jätetty tämän tarkastelun ulkopuolelle. Näistä asioista lisää toisella kerralla.
     Jos nyt kuitenkin  haluaisit kokeilla, miten saisit Mannerheimintien eteläosan liikenteen sujumaan vihreässä aallossa molempiin suuntiin, niin ole hyvä. Viereiseen kuvaan on piirretty hyvä vihreä aalto Lasipalatsilta Erottajalle.
      Piirrä Sinä vuorostasi siihen yhtä hyvä vihreä aalto vastakkaiseen suuntaan. Mutta muista, kymmenet tuhannet jalankulkijat haluavat päästä kerralla Mannerheimintien ylitse. Samoin autoilijat haluavat yhä ajaa Pohjois-Espalta Lönnrotinkadulle kuten myös Kaivokadulta Simonkadulle ja päinvastoin /kjs.