Joukkoliikenteen keskinopeuden merkitys

Tämä on toinen blogi viisiosaisesta blogisarjasta, jossa kiteytän diplomityöni Pikaraitioteiden pikaisuus merkittävimmät havainnot. Tekstiä on lyhennetty ja lähdeviitteet on jätetty ronskisti pois. Jos siis kiinnostaa lukea enemmän lähdeviitteineen, lue ihmeessä koko diplomityö. Jatketaan selvittämällä, mikä on joukkoliikenteen keskinopeuden merkitys.

Palvelunäkökulma

Keskinopeus on suure, joka kertoo annetun matkan matkustamiseen keskimäärin kuluvan ajan, jolloin se on yksi joukkoliikenteen palvelun tasoa kuvaava mittari. Joukkoliikenteen palvelutason mittauksessa on muitakin tekijöitä. Kokenut yhdysvaltalainen joukkoliikennesuunnittelija Jarret Walker määrittelee kirjassaan Human Transit seitsemän vaatimusta hyvälle joukkoliikennepalvelulle:

1. Se vie minut sinne, minne tahdon mennä.
2. Se vie minut silloin, kun tahdon mennä.
3. Se on hyvää ajankäyttöä.
4. Se on hyvää rahankäyttöä.
5. Se kunnioittaa minua.
6. Siihen voi luottaa.
7. Se antaa minulle vapauden muuttaa suunnitelmiani.

Näistä hyvän joukkoliikenteen vaatimuksista vain yksi koskee suoraan keskinopeutta. Joukkoliikenne on hyvää ajankäyttöä silloin, kun matka-ajan voi käyttää hyödyksi ja matka-aika on lyhyt. Mitä suurempi joukkoliikenteen keskinopeus on, sitä lyhyempiä ovat joukkoliikenteen matka-ajat, jolloin nopea joukkoliikenne on hidasta parempaa. Joukkoliikenteen nopeuttaminen ei kuitenkaan ole ainoa tapa lyhentää matka-aikoja. Muita tapoja lyhentää matka-aikoja on lyhentää etäisyyttä, joka tarvitaan annetun matkan tekemiseen, tai järjestää matkojen vaihdot siten, että ne ovat mahdollisimman lyhyitä.

Keskinopeuden merkitys on erilainen eripituisilla matkoilla. Pitkillä matkoilla keskinopeuden merkitys on suuri, koska pienetkin erot keskinopeudessa kertautuvat suuriksi eroiksi eri vaihtoehtojen matka-ajoissa. Lyhyillä matkoilla tilanne on päinvastainen, sillä eri kulkutapojen keskinopeuksien erot eivät ehdi muodostua suuriksi.

Lisäksi joukkoliikenteen keskinopeuden muodostumisella on erilaiset lähtökohdat pitkillä (30–2 000 km) ja lyhyillä (1–10 km) matkoilla. Pitkillä matkoilla joukkoliikenteen keskinopeus riippuu kaluston huippunopeudesta. Lyhyillä matkoilla kaluston kiihdytysten ripeys, pysäkkiväli ja liikennöintiympäristö merkitsevät enemmän.  

Kaupunkiseutujen sisäisessä joukkoliikenteessä joukkoliikenteen keskinopeus ei käänny suoraan matkojen keskinopeudeksi. Joskus matkan keskinopeuteen vaikuttaakin eniten vuoroväli. Suuren keskinopeuden joukkoliikenteestä ei ole hyötyä, jos joukkoliikennelinjojen väliset vaihdot edellyttävät pitkiä kävelymatkoja ja/tai odotusaikoja.

Vaihtojen, odotusaikojen ja kävelymatkojen vaikutusta joukkoliikenteen koettuun keskinopeuteen korostaa niiden rasittavuus. Ihmiset kokevat vaihdollisen matkan rasittavampana kuin vaihdottoman matkan, vaikka matkojen matka-aika olisi sama. Esimerkiksi vuonna 2006 tutkittiin, että tamperelainen joukkoliikennematkustaja valitsee mieluummin vaihdottoman matkan kuin vaihdollisen, vaikka vaihdoton matka olisi yli 10 minuuttia pidempi.

Monilla pääosin henkilöautolla kulkevilla on sellainen harhakäsitys, että joukkoliikenteen keskinopeus olisi sama asia kuin joukkoliikennematkojen keskinopeus. Autoilijallehan ajoneuvon keskinopeus ja matkan keskinopeus ovat sama asia. Joissakin tapauksissa on mahdollista, että matkanopeus ei vaikuta paljonkaan liikkumisen vapauteen, joka on joukkoliikenteen keskeinen palvelu. Huippunopeuden merkitys joukkoliikennepalvelun laadulle on usein vielä vähäisempi.

Walkerin oppeja soveltamalla voi havaita, että joukkoliikenteen nopeudella on merkitystä hyvän joukkoliikenteen tarjoamisessa, mutta matkojen lyhentyessä sen merkitys laskee ja muut tekijät (erityisesti vuoroväli, luotettavuus ja aikataulujen laajuus) nousevat tärkeämmiksi. Keskittymällä liiaksi joukkoliikenteen nopeuteen on mahdollista eksyä myös toisenlaiselle harhapolulle: pyritäänkö nopealla joukkoliikenteellä tarjoamaan lyhyitä matka-aikoja vai mahdollisimman monta matkakilometriä? Keskinopeus on yksinkertainen suure, mutta sen taakse piiloutuu monenlaista ajattelua.

Mutta missä menee raja, jossa keskinopeus muuttuu merkittäväksi? Tähän työhön haastateltu Helsingin kaupungin raitiotieasiantuntija Lauri Kangas pohtii, että esimerkiksi Helsingin kaupunkiraitioteillä ja Freiburgin (im Breisgrau) raitioteillä raitiovaunujen verrattainen hitaus ei haittaa, koska kaikilla linjoilla matka-ajat linjojen päätepisteiltä kaupungin ytimeen ovat riittävän lyhyitä. Mikä sitten on riittävän lyhyt matka?

Matka-aikabudjettinäkökulma

Ihmiset harvemmin tekevät joukkoliikennematkoja vain matkustaakseen. Matkoja tehdään siksi, että ihmiset tarvitsevat maantieteellisiä siirtymiä eri aktiviteettien välillä: kotona nukutaan, toimistolla työskennellään ja kaupungilla seurustellaan. Matkan pituus on toissijaista: ihmiset eivät pyri maksimoimaan matkustamiensa kilometrien määrää. Sen sijaan he pyrkivät rajoittamaan siirtymisiin käytettävän ajan kohtuulliseksi. Aikaa, jonka ihmiset ovat valmiina käyttämään liikkumiseen, kutsutaan matka-aikabudjetiksi.

Tälle matka-aikabudjetille on olemassa hämmästyttävän selkeä vakiosuuruus: ihminen liikkuu keskimäärin noin tunnin päivässä. Tämä vakio on nimetty italialaisen fyysikon Cesare Marchettin mukaan, vaikka hän itse osoittaa sen Yacov Zahavin ansioksi. Noin tunnin aikabudjetti on nähtävissä ympäri maailman ja läpi historian eri kaupunkiseuduilla. Keskiaikaisten kaupunkien halkaisija ei koskaan ollut yli viittä kilometriä, jolloin 5 km/h kävelyvauhdilla oli mahdollista tehdä kaupungin reuna-alueilta meno-paluu -matka keskustaan tunnissa. Kun 1800-luvulta alkaen kehitettiin motorisoituja tapoja liikkua, se näkyi kaupunkien laajentumisena – mutta edelleen tunnin matka-aikabudjetin rajoissa.

Joukkoliikenteessä voi siis tehdä yksinkertaistuksen: mikäli joukkoliikenne on nopeaa, tämä näkyy siinä, että maantieteellisesti saavutettavissa oleva alue on suurempi kuin hitaammalla joukkoliikenteellä. Nopeampi joukkoliikenne ei pitkällä aikavälillä synnytä ihmisille matka-aikasäästöjä, vaan se kasvattaa ihmisten päivittäistä liikkumisaluetta.

Marchettin vakio ei toki päde aina minuutilleen. Esimerkiksi Helsingin seudun asukkaat tekevät keskimäärin 2,9 matkaa vuorokaudessa ja he käyttävät niihin 82 minuuttia päivässä. Yhden matkan keskimääräinen matka-aika on 28 minuuttia.

Helsingin seudun asukkaiden matka-aikabudjetti täsmää kuitenkin Marchettin vakion toisen yleistyksen kanssa: yksittäisen matkan kesto on keskimäärin puoli tuntia. Yhden tunnin matka-aikarajoitteella voi havainnollistaa, miksi aiemmin esitettyjen Kankaan havaintojen mukaisesti alhainen raitioteiden keskinopeus ei ole ongelma Helsingin ja Freiburgin raitioteillä. Linjat ovat riittävän lyhyitä siihen, että matka-aikabudjetti riittää linjoilla matkustamiseen. Kummassakin tapauksessa kaikilla linjoilla pääsee riittävän nopeasti linjojen ääripäistä keskustaan siten, että kävelymatkat mukaan lukien kokonaismatka-aika jää puoleen tuntiin tai sen alle. Mitä tämä kaikki tarkoittaa Helsingin seudun joukkoliikennejärjestelmän näkökulmasta?

Joukkoliikennejärjestelmänäkökulma

Matkustajien matka-aikabudjetti asettaa joukkoliikennejärjestelmälle tiukat reunaehdot. Järjestelmän palvelemalla alueella matkustajille on kyettävä tarjoamaan keskimäärin noin puolen tunnin matka-aika kaupungin eri alueilta sekä sen ytimeen että eri alueiden välille. Jos joukkoliikennejärjestelmä tai tarvittaessa muut liikennejärjestelmän osat eivät pysty tarjoamaan tällaisia liikkumismahdollisuuksia, yhden yhtenäisen kaupunkiseudun sijaan on luontevampaa puhua usean lähekkäisen kaupungin muodostamasta verkostokokonaisuudesta.

Tämän reunaehdon toteutumiseen vaikuttaa pitkälti kaupungin pinta-ala. Keskiaikaiset kaupungit olivat niin pieniä, että kävelyvauhti riitti. 1930-luvun Helsingissä tai nykypäivän Freiburgissa kaupungit olivat/ovat riittävän pieniä siihen, että pelkillä raitioteillä oli mahdollista tarjota koko rakennetun alueen kattava ja tarpeisiin nähden riittävän nopea liikennejärjestelmä. Tätä laajemmilla kaupunkiseuduilla kuitenkin törmätään siihen, että yksi joukkoliikennemuoto ei riitä koko seudun liikennetarpeisiin.

Kaupunkiseutujen laajentuessa reuna-alueiden ja ytimen välisten matkojen pitää nopeutua. Joukkoliikenteen keskinopeutta ei kuitenkaan voi rajattomasti nostaa seudun laajentuessa ilman, että samalla vaikeutetaan saman seudun sisällä tehtäviä lyhyempiä matkoja. Kuten myöhemmissä luvuissa todetaan, yksi suurimmista joukkoliikenteen keskinopeuteen vaikuttavista tekijöistä on pysäkkiväli. Laajentuvan kaupunkiseudun tarvitsema korkeampi joukkoliikenteen keskinopeus saavutetaan siis ainakin osittain pidentämällä pysäkkiväliä. Tietyn rajan jälkeen pysäkkivälien pidennykset tekevät kuitenkin lyhyet matkat hankaliksi.

Joukkoliikenteen tasot

Toisin sanoen laajoilla kaupunkiseuduilla tarvitaan useita erilaisia joukkoliikennemuotoja – nopeampaa joukkoliikennettä pidemmille matkoille ja hitaampaa lyhyemmille matkoille. Yhdysvaltalainen joukkoliikennesuunnittelija Andrew Nash on kiteyttänyt nopeuden ja matkapituuden suhteen siten, että käytännössä nopeus = ”tehokkaasti palveltu” matkapituus. Nashin mukaan tästä luonteva jatkojohtopäätös on, että joukkoliikennejärjestelmän eri osat jaottuvat eri tasoihin nopeutensa mukaan siten, miten eri tasot palvelevat eri pituisia matkoja.

Nashin itse esittämä mallitasoasteikko on kolmiportainen. Ykköstason maan pinnalla kulkeva joukkoliikenne palvelee lyhyitä matkoja. Kolmostason seutujunaliikenne palvelee pitkiä seudullisia matkoja. Kakkostason metromainen joukkoliikenne palvelee niitä matkoja, jotka ovat liian pitkiä ykköstasolle ja liian lyhyitä kolmostasolle.

Nashin mallissa joukkoliikenteen keskinopeus ja joukkoliikennejärjestelmän tarpeet ovat toisistaan riippuvaisia. Suurin järjestelmältä vaadittu keskinopeus on kaupunkiseudun pinta-alan funktio. Suurimman vaaditun keskinopeuden ja kävelynopeuden väliin tarvitaan riittävä määrä eri tasoja, jotta kaiken pituiset matkat tulevat ”tehokkaasti palvelluiksi”.

Nashin tasoajattelua voi luonnollisesti soveltaa Helsingin joukkoliikennejärjestelmään. Lauri Rädyn tulkinnan mukaan Nashin ykköstaso muistuttaa Helsingin keskustan katutason joukkoliikennettä, jonka keskinopeus on alle 20 km/h. Näiden linjojen ei ole tarkoituskaan viedä kovin kauas. Nashin kakkostasolle sopivat Helsingissä osittain metro ja esikaupunkien bussit, joilla pitäisi saada tehtyä puolessa tunnissa noin kymmenen kilometrin matka. Kolmannelle tasolle yltävät toisaalta metro ja ennen kaikkea rautatiet, joilla voi matkustaa puolessa tunnissa 15–20 km.

Helsinkiläisten pikaraitioteiden luokitus Nashin tasoilla on hankalampaa. Kantakaupungissa pikaraitioteiden keskinopeus ei eroa muusta ykköstason joukkoliikenteestä, kun taas esikaupungeissa pikaraitioteistä pyritään rakentamaan selvästi ykköstasoa nopeampaa joukkoliikennettä. Nashin ajatusten pohjalta Räty johtaa pikaraitioteille nopeusvaatimuksen: jotta pikaraitiotiet olisivat uskottavasti kakkostason joukkoliikennettä, niiden keskinopeuden tulee olla selvästi korkeampi kuin ykköstason.

Keskinopeuden vaikutus matkojen pituuteen

Nashin tasoajattelua keskinopeuden ja matkan pituuden suhteesta voi tutkia tarkastelemalla matkojen pituutta. Työn seuraavissa osissa matkalla tarkoitetaan yhdellä liikennevälineellä taitettua matkaa nousun ja poistumisen välillä. Alla on HSL:n lippulajitutkimuksien tuloksia, joita käytetään tässä sellaisinaan, vaikka kaikki tutkimukset on tehty ennen HSL:n vyöhykeuudistusta ja raitioliikenteen linjasto on muuttunut. Alla on lisäksi kerätty eri pikaraitiotiehankkeista kerätyt tiedot matkojen keskipituuksista. Nämä tiedot on esitetty kootusti taulukossa 1 ja tarkemmin taulukossa 2. Pikaraitioteiden tiedot ovat peräisin yleissuunnitelmien nopeusarvioista ja matkustajamääräennusteista, joissa on toisinaan suuria epävarmuuksia.

Joukkoliikennemuoto	Matkojen keskimääräinen pituus
Kaupunkiraitiotiet	2,2 km
Runkolinjat 550 ja 560	4 km
Pikaraitiotiet	3,2–5 km
Metro	7,9 km
Kaupunkijunaliikenne (I, P, K, E, U)	10–14 km
VR:n lähijunaliikenne (R & Z)	Yli 30 km

Jos näiden linjojen keskinopeuksia vertaa matkojen keskipituuksiin, kahden muuttujan välinen korrelaatio osoittautuu tilastollisesti merkittäväksi (R² > 0,95) lineaariseksi suhteeksi, jos suljemme vertailusta pois VR:n lähijunaliikenteen. Tiedot esitetään kuvassa alla. Korrelaatio tukee Nashin teoriaa ja korostaa matka-aikarajoitteen vaikutusta.

Kuvassa esitetyistä linjoista suurin osa asettuu tarkasti trendiviivan lähelle. Jäljelle jäävät poikkeustapaukset on mahdollista selittää linjojen erityisolosuhteilla. Linja A on nopeuteensa nähden lyhyt, jolloin matkojen keskipituus ei yllä nopeustasoa vastaavaksi. Metrolla keskiarvoa painavat alaspäin lyhyet keskustassa tehtävät matkat, joihin ei tässä tarkastelussa lasketa mukaan matkoja pidentäviä siirtymiä maan pinnan ja syvällä sijaitsevien asemien välillä. Voidaan olettaa, että jos matkojen keskipituutta tutkittaisiin pituuden sijaan ajassa, myös metro asettuisi trendiviivalle.

Havainto joukkoliikenteen keskinopeuden ja sillä tehtyjen matkojen keskipituuden läheisestä yhteydestä mahdollistaa muutamien mielenkiintoisten yleistyksien tekemisen. Jos linjojen keskinopeuden ja matkan keskipituuden kertoo keskenään, voi havaita, että matkustajat viettävät yhdessä joukkoliikennevälineessä keskimäärin 9–16 minuuttia. Jakamalla keskimatkan pituus keskimääräisellä pysäkkivälillä voi havaita, että linjoilla matkustetaan keskimäärin 5–6 pysäkkiväliä. Tunnusluvut on esitetty taulukossa 2.

Linja	Keskinopeus	Matkan keskipituus	Keskimääräinen pysäkkiväli	Keskimääräinen matkustusaika	Keskimatkan pituus pysäkkiväleinä
Kaupunkiraitiotiet	14,2*	2,2 km	350 m	9 min	6,3 pys
Vihdintie	20*	3,26 km	525 m	10 min	6,2 pys
Viima	23	5,0 km	800 m	13 min	6,3 pys
Raide-Jokeri	24*	4 km	742 m	10 min	5,4 pys
Vantaa	24*	4 km	772 m	9,8 min	5,2 pys
Bussi 550	27*	6,1 km	710 m	14 min	8,6 pys
Bussi 560	26	5,0 km	757 m	12 min	6,6 pys
A	40	6,7 km	1 556 m	10 min	4,3 pys
E	49	12,2 km	2 360 m	15 min	5,2 pys
U	54	14,3 km	2 629 m	16 min	5,5 pys
I/P	48	10,8 km	2 012 m	13 min	5,3 pys
K	50	11,3 km	2 034 m	14 min	5,6 pys
Metro	44	7,9 km	1 420 m	11 min	5,6 pys

Keskiarvoista keskustellessa on hyvä muistaa, että ne voivat piilottaa monenlaisia pituusjakaumia. Esimerkiksi seuraavassa kuvassa on esitetty metrolla tehtyjen matkojen keskipituudet asemittain. Kuvassa on myös asemien etäisyys Rautatientorilta, mikä on yksi selittävä tekijä matkojen keskipituuden vaihtelulle. Tästä ei kuitenkaan pitäisi tehdä sitä johtopäätöstä, että metron päissä tehtäisiin ajallisesti pidempiä matkoja kuin keskustassa. Pikemminkin kauempaa tulevat käyttävät matka-aikabudjetistaan suuremman osan metrolla liikkumiseen kuin kantakaupungissa liikkuvat.

Edellä mainitut joukkoliikennevälineet on koottu Nashia mukaillen neljään tasoon seuraavassa kuvassa. Joukkoliikenteen lisäksi kuvaan on tuotu tiedot kävely- ja pyöräilymatkojen pituuksista Helsingissä vuoden 2016 Henkilöliikennetutkimuksesta. Kullakin tasolla tehty keskimääräinen matka on pidempi kuin arviolta 90 % alemman tason matkoista. Neljää tasoa olisi siten hankala yhdistää Nashin tapaan kolmeksi.

Yhteenveto

Tässä bogissa oli tarkoituksena vastata kysymykseen mikä on joukkoliikenteen keskinopeuden merkitys? Eri näkökulmien tarkastelun jälkeen kysymykseen voisi vastata seuraavasti: Joukkoliikenteen keskinopeus on yksi joukkoliikenteen palvelutasoa kuvaava ominaisuus. Keskinopeus mitoittaa joukkoliikenteen sopivuuden eripituisille matkoille siten, että pidemmille matkoille vaaditaan korkeaa keskinopeutta ja lyhyemmille matkoille riittää alhaisempi keskinopeus. Joukkoliikennejärjestelmän on syytä rakentua riittävän monipuolisesti keskinopeudeltaan eroavien joukkoliikennetasojen limittäiseksi verkostoksi, jotta kaiken pituiset matkat tulevat hyvin palvelluiksi. Toisaalta järjestelmän on syytä pysyä sekä selkeänä että tila- ja kustannustehokkaana.

PS. Haluatko kuulla aina ensimmäisenä tulevista blogeistani? Kirjoittamalla sähköpostiosoitteesi alla olevaan kenttään saat aina ilmoituksen viimeisimmistä blogeistani. Halutessasi tilauksen voi myöhemmin perua jokaisen ilmoituksen yhteydessä näpsäkästi.