Pyöräilyn nopeuksien ja matka-aikojen paikkatietopohjainen mallinnus pääkaupunkiseudulla

Kaupunkiliikenteen keskeisiä haasteita ovat kasvavien liikennemäärien synnyttämä ruuhkautuminen ja ympäristöhaitat. Näitä haittoja voidaan pyrkiä vähentämään edistämällä kestäviä liikkumistapoja, kuten pyöräilyä. Pyöräilyn kulkutapaosuuden lisäämiseksi sen tulee olla houkutteleva ja saavutettavuuden näkökulmasta kilpailukykyinen vaihtoehto muihin kulkutapoihin verrattuna. Helsingin yliopiston Digital Geography Lab on kehittänyt keskenään vertailukelpoisia menetelmiä eri kulkutapojen saavutettavuuden mallinnukseen ja vertailuun pääkaupunkiseudulla, mutta pyöräily on puuttunut tarkastelusta, sillä sitä on aiemmin mallinnettu yksinkertaisin oletuksin vakionopeudella ikään kuin nopeutettuna kävelynä. Tämän oletuksen realistisuutta ei ole kuitenkaan aiemmin juuri tutkittu. Tämän työn tavoitteena onkin kehittää aiempaa realistisempi paikkatietomalli pyöräilyn optimaalisten reittien ja matka-aikojen laskentaan pääkaupunkiseudulla huomioiden mallin yleistettävyys ja toteuttamiskelpoisuus. Tämän lisäksi tarkastellaan mitkä tekijät vaikuttavat pyöräilynopeuksiin ja voiko nopeuksiin vaikuttavia ympäristötekijöitä käyttää matka-aikamallin vastuksina, millaisia alueellisia eroja pyöräilynopeuksissa on, ja kuinka realistista pyöräilyn matka-aikojen mallinnus vakionopeudella on seudullisessa mittakaavassa. Kirjallisuuden perusteella pyöräilyyn vaikuttavat useat tekijät, joista tämän työn analyysiin valittiin keskeisiksi ympäristötekijöiksi tunnistetut korkeusvaihtelut, risteykset ja liikennevalot. Niiden vaikutusta pyöräilynopeuksiin pääkaupunkiseudulla tarkasteltiin sekä yksittäisten reittien osalta että koko aineistosta reitti- ja segmenttikohtaisesti lineaarisen regression avulla. Pyöräilyaineistona käytettiin vapaaehtoisten pyöräilijöiden lahjoittamaa urheilusovelluksilla tallennettua GPS-dataa. Pyöräilijöistä kerättiin myös taustatietoja, joita käytettiin henkilökohtaisten tekijöiden vaikutusten tarkastelussa. Mallin tieverkostona käytettiin HSL:n kävelyn ja pyöräilyn reittioppaan verkostoa, johon GPS-aineisto yhdistettiin kehittämällä paikkatietopohjainen menetelmä aiempaa autoilun GPS-aineistolle tarkoitettua menetelmää soveltaen. Reittisegmenteille laskettiin suuntaisuuden huomioiva korkeusgradientti Maanmittauslaitoksen 2 metrin korkeusmallista ja liikennevalotiedot johdettiin Digiroadista. Mallinnuksessa käytetyt python-skriptit ovat saatavilla GitHubissa. Pyöräilynopeuksissa on havaittavissa pyöräilijäkohtaisia eroja muun muassa pyöräilyaktiivisuuden suhteen: lähes joka viikonpäivä pyöräilevien mediaaninopeus on 24 km/h, 3-5 päivänä viikossa pyöräilevien 22 km/h ja muutaman kerran viikossa pyöräilevien 18 km/h. Ylämäet ja liikennevaloristeykset hidastavat ja alamäet kasvattavat pyöräilynopeuksia yksittäisillä reiteillä. Koko aineiston tasolla nopeuden ja korkeusgradientin sekä nopeuden ja eri risteystyyppien välillä on heikko negatiivinen riippuvuussuhde. Seudullisella tasolla liikennevaloristeysten hidastava vaikutus on muita ympäristötekijöitä suurempi, mutta jyrkillä ylämäillä on voimakkain hidastava vaikutus reittikohtaisiin keskinopeuksiin. Regressiomallien selitysasteet ovat kuitenkin heikkoja (R2 ≈ 0,1), joten tieverkolle implementoitiin vakionopeuksiin perustuva matka-aikamalli. Nopeuksina käytettiin edellä mainittuja pyöräilyaktiivisuuteen perustuvia mediaaninopeuksia. Alueellisen tarkastelun perusteella pyöräilynopeudet ovat osissa Helsingin keskustaa 0,8 kertaa alueen muita nopeuksia hitaampia, joten kyseisille osuuksille asetettiin muuta verkostoa hitaammat pyöräilynopeudet. Korkeusvaihteluilla, liikennevaloilla ja muilla risteyksillä on vaikutusta pyöräilynopeuksiin yksilötasolla, muttei seudullisessa mittakaavassa. Validoinnin perusteella vakionopeuden mallin matka-ajat vastaavat hyvin GPS-aineiston todellisia matka-aikoja. Keskustan hidasteen huomioiva malli on marginaalisesti pelkkää vakionopeuden mallia parempi, mutta ero on hyvin pieni ja vaikuttaa vain keskustan kautta kulkevilla reiteillä. Eri vakionopeuksien aiheuttama ero matka-aikoihin on huomattavasti merkittävämpi. Vakionopeutta voidaan siis pitää pätevänä oletuksena pyöräilyn matka-aikojen vertailukelpoiseen mallintamiseen pääkaupunkiseudulla, mutta pyöräilynopeuksien henkilökohtaiset ja alueelliset erot tulee ottaa huomioon.