The Dynamics of Force Fluctuations in Shear Granular Flows

Tämän työn tavoitteena oli tutkia rakeisen materiaalin kinematiikkaa ja rakentaa koelaitteisto rakeisen materiaalin leikkausjännitysvirtauksien tutkimiseen. Kokeellisessa osassa on keskitytty sisäisiin voimaheilahteluihin ja niiden ymmärtämiseen. Teoriaosassa on käyty läpi rakeisen materiaalin yleisiä ominaisuuksia ja lisäksi on esitetty kaksi eri tapaa mallintaa fysikaalisien ominaisuuksien heilahteluja rakeisessa materiaalissa. Nämä kaksi esitettyä mallinnusmenetelmää ovat skalaarinen q-malli ja simulointi. Skalaarinen q-malli määrittelee jokaiseen yksittäiseen rakeeseen kohdistuvan jännityksen, rakeen ollessa osa 2- tai 3-dimensionaalista asetelmaa. Tämän mallin perusidea on kuvata jännityksien epähomogeenisuutta, joka johtuu rakeiden satunnaisasettelusta. Simulointimallinnus perustuu event-driven algoritmiin, missä systeemin dynamiikkaa kuvataan yksittäisillä partikkelien törmäyksillä. Törmäyksien vaiheet ratkaistiin käyttämällä liikemääräyhtälöitä ja restituution määritelmää. Teoriaosuudessa käytiin vielä pieniltä osin läpi syitä jännitysheilahteluihin ja rakeisen materiaalin lukkiintumiseen. Tutkimuslaitteistolla tutkittiin rakeisen materiaalin käyttäytymistä rengasmaisessa leikkausjännitysvirtauksessa. Tutkimusosuuden päätavoitteena oli mitata partikkelien kosketuksista ja törmäyksistä johtuvia hetkellisiä voimaheilahteluja rengastilavuuden pohjalta. Rakeisena materiaalina tutkimuksessa käytettiin teräskuulia. Jännityssignaali ajan funktiona osoittaa suurta heilahtelua, joka voi olla jopa kertalukua keskiarvosta suurempaa. Tällainen suuren amplitudin omaava heilahtelu on merkittävä haittapuoli yleisesti rakeisissa materiaaleissa käytettyjen jatkuvuusmallien kanssa. Tällainen heilahtelu tekee käytetyt jatkuvuusmallit epäpäteviksi. Yleisellä tasolla jännityksien todennäköisyysjakauma on yhtäpitävä skalaarisen q-mallin tuloksien kanssa. Molemmissa tapauksissa todennäköisyysjakaumalla on eksponentiaalinen muoto.

Suomen ja Venäjän välinen kuorma-autoliikenne 2000-luvulla: nykytilanne ja tulevaisuus

Suomen ja Venäjän välinen kuorma-autoliikenne on jatkuvassa käymistilassa Venäjän tullin ja muiden viranomaisten ongelmallisten uusien määräysten takia. Ongelmista huolimatta Venäjän talouteen ja ulkomaankaupan kuljetuksiin liittyy suuria mahdollisuuksia, joita pyrkivät hyödyntämään Suomen lisäksi myös muut yhteisen rajan Venäjän kanssa jakavat maat. Suomalaisten kuljetusliikkeiden osuus kuljetusmarkkinoista on koko ajan pienentynyt vuodesta 1993 lähtien, venäläisten ottaessa markkinat vähitellen haltuunsa. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää pahimmat Suomen ja Venäjän väliseen liikenteeseen liittyvät ongelmat ja muodostaa toimenpide-ehdotuksia nykytilanteen parantamiseksi. Tutkimuksessa pyrittiin myös visioimaan suomalaisten kuljetusyritysten ja Suomen liikennekäytävän tulevaisuutta Venäjän ulkomaankaupan kuljetuksissa. Tietoa on kerätty suomalaisille kuljetusyhtiöille suunnatulla kyselyllä, asiantuntijoiden haastatteluilla sekä keräämällä havaintoja kuorma-autoyhdistelmän kyydissä reitillä Suomi – Pietari – Moskova. Tutkimuksen perusteella pahimmat ongelmat liittyvät rajanylitykseen. Rajanylitystä voidaan helpottaa kehittämällä rajanylityspaikkojen infrastruktuuria ja tievarsipalveluita, parantamalla rajatilannetiedottamista ja kuljetusten suunnittelua, lisäämällä viranomaisyhteistyötä sekä hyödyntämällä uuden Imatran kansainvälisen rajanylityspaikan tuomia mahdollisuuksia.

Information and Material Flows in Project Business

Tavoitteena diplomityössä oli kuvata projektiliiketoimintaa harjoittavan yrityksen informaatio- ja materiaalivirrat toimitusprojekteissa. Selvitys haluttiin tehdä tulevia kehitysprojekteja varten. Diplomityö toteutettiin kahessa osassa: laatimalla aiheeseen liittyvä teoriakatsaus ja kartoittamalla todellinen tilanne yrityksen sisällä.Teoriaosassa kuvattiin tarkastelualue ja projektiliiketoiminnan erityispiirteitä sekä käsiteltiin tietojärjestelmiä ja materiaalivirran hallintaan liittyviä asioita. Yrityksen informaatio- ja materiaalivirtojen nykytila kartoitettiin laatimalla vuokaaviot kolmen esimerkkituotteen toimitusprojekteista. Kaaviot laadittiin yrityksen sisäisten dokumenttien ja kvalitatiivisten haastattelujen pohjalta. Kaavioiden sisältöä täydennettiin taulukoimalla kaavioissa esiintyvien dokumettien sisältöä. Työn tuloksena muodostui kuva tiedonkäsittelyn nykytilasta myynti- ja toimitusprojekteissa, pelkistetty visio tulevaisuuden tietojärjestelmien rooleista sekä ehdotuksia tulevia kehitysprojekteja varten.

Roundwood shipping in the Baltic Sea region

Itämeren liikenteen on ennustettu kasvavan voimakkaasti tulevaisuudessa. Metsäteollisuus toimialana on kuitenkin syklinen. Tällä hetkellä raakapuun tuonti Suomeen on hienoisessa nousussa, kun taas Ruotsissa tuonnin alamäki jatkuu. Tämän diplomityön tavoitteena oli kuvata ja arvioida raakapuun merikuljetuksia Itämeren alueella. Tutkimuksessa esitetään keskeisimmät raakapuun materiaalivirrat Itämerellä ja kuvataan satamatekniikan ja alustyypin valinnan vaikutusta, kun tavoitteena on saavuttaa tehokas raakapuun kuljetusketju. Tutkimuksen merkittävin tulos on teoreettinen edestakaisen matkan laskentamalli, jonka on tarkoitus kuvata aluskohtaista kustannustehokkuutta sekä kapasiteettia tietyllä laivausreitillä. Malli sopii käytettäväksi varsinaisen linjaliikenteen reittisuunnittelun perustana.

Managing material flows and improving performance in a component supplier’s internal supply chain

Tämä diplomityö tehtiin osana Componenta Cast Componentsin kolmivuotista toimitusketjujen kehitysprojektia. Työn tavoitteena oli kuvata tyypillinen yrityksen sisäinen toimitusketjuprosessi ja tehdä alustava suorituskykyanalyysi valimon ja konepajan väliseen logistiseen prosessiin liittyen. Tarkoituksena oli myös löytää kehityskohteita materiaali- ja tietovirtojen hallinnassa näiden tuotantoyksiköiden välillä. Logistiikkaan, toimitusketjujen hallintaan ja toimitusketjun suorituskyvyn mittaamiseen liittyvän kirjallisuustutkimuksen sekä käytännön perusteella valittiin sopivat analyysimenetelmät. Näitä menetelmiä hyödynnettiin tilaustoimitus – prosessin kuvaamisessa sekä suorituskyvyn analysoinnissa yrityksen sisäisessä toimitusketjussa. Luonnollisena jatkona kehitettiin ja pantiin käytäntöön toimitusketjua synkronoiva imutyyppinen tuotannon- ja materiaalinohjausmenetelmä. Diplomityöprojektin aikana kehitettiin myös apuvälineet käyttöönotetun menetelmän asianmukaista hyödyntämistä varten. Diplomityöprojektissa otettiin ensimmäiset askeleet kohti integroitua sisäistä toimitusketjua. Uuden tuotannon- ja materiaalinohjausmenetelmän standardisointi muihin menetelmiin yhdistettynä, sekä toimitusketjun avainmittarien jatkokehitys on jo alkanut. Läpimenoaikoja lyhentämällä ja synkronoidun, läpinäkyvän kysyntä-tarjontaketjun avulla integroitumisen astetta voidaan nostaa edelleen. Poikkiorganisatorinen kehitys ja johtaminen toimitusketjussa on avainedellytys menestykseen.

Lentoaseman terminaalirakennuksen energiankäyttö ja sisäilmasto

Diplomityössä tarkasteltiin lentoaseman terminaalirakennuksen energia- ja ainevirtoja sekä sisäilman ominaisuuksia. Esimerkkikohteena oli Helsinki-Vantaan lentoaseman keskiterminaalirakennus, jonka 1. ja 2. rakennusvaiheen ulkovaippa muodosti taserajan. Taseen ulkopuolisista tekijöistä tarkasteltiin jäähdytysenergian tuotantoa ja ulkoilman laatua. Työn yhtenä tavoitteena oli muodostaa rakennukselle energiatase. Taseen avulla saatiin tietoa energian jakautumisesta eri toimintoihin ja löydettiin tekijät, joita suunnittelussa tulee painottaa. Terminaalin lähiympäristössä tutkittiin ulkoilman laatua mittausten avulla. Mittaustietoja käytetään apuna tulevaisuuden ilmanottosuunnittelussa. Työssä tarkasteltiin energia- ja ainevirtoina lämpö-, jäähdytys- ja sähköenergian sekä veden ostoa, tuotantoa ja kulutusta sekä prosessointia. Terminaalin lämpötarpeesta hieman yli puolet katettiin kaukolämmöllä. Loput noin 45 % lämpöenergiasta saatiin ns. ilmaisenergioista. Näistä merkittävimmäksi havaittiin sähkölaitteiden luovuttama lämpömäärä. Lämpöhäviöiden kannalta merkittäviä energiavirtoja olivat ilmanvaihdon ja vuotoilmojen kautta siirtyvät energiavirrat, joiden osuuden todettiin olevan noin 80 % terminaalin kokonaislämpöhäviöistä. Vaipan lämmöneristyskyky ja kyky absorboida auringon säteilyä todettiin hyviksi. Tulevaisuudessa tärkeitä suunnittelunäkökohtia tulevat olemaan ilmanvaihdon ja vuotoilman kautta siirtyvien energiavirtojen hallinta sekä sähköenergian ominaiskulutuksen pienentäminen. Ulkoilma todettiin mittauksin hyvätasoiseksi. Lento- ja maaliikenteen päästöarvot olivat lähellä toisiaan ja selvästi ohjearvoja alemmalla tasolla. Päästöjen sijaintiin vaikuttivat liikennemääriä enemmän tuuliolosuhteet. Tulevaisuudessa tuloilma voidaan johtaa terminaaliin yhtä hyvin joko lento- tai maaliikenteen puolelta.

Are traffic violators criminals? Searching for answers in experiences of European countries

The connection between road traffic safety and criminal behavior has recently become a topic of interest in the literature, although little emphasis placed on the relationship with road accidents. Evidence worldwide shows that people who commit other offences characteristic of antisocial attitudes, are more prone to suffer road traffic accidents and infringe traffic laws. Here we examine the records of the 28 current member states of the European Union over the period 1999 - 2010. Our aim is to test the hypothesis that crime rates (and specifically, motor vehicle-related crimes) may be considered as predictors of fatal road traffic accidents. If they may, this could justify, at least prima facie, the tendency in several countries to consider traffic offences as crimes in their penal codes and to toughen the punishment imposed on those who commit them. We also analyze the effect of the severity of the legal system applied to traffic offences. Our results reveal that road traffic fatality rates are higher in countries whose inhabitants have more aggressive behavior, while the rates are lower in countries with more severe penal systems.

Are traffic violators criminals? Searching for answers in experiences of European countries

The connection between road traffic safety and criminal behavior has recently become a topic of interest in the literature, although little emphasis placed on the relationship with road accidents. Evidence worldwide shows that people who commit other offences characteristic of antisocial attitudes, are more prone to suffer road traffic accidents and infringe traffic laws. Here we examine the records of the 28 current member states of the European Union over the period 1999 - 2010. Our aim is to test the hypothesis that crime rates (and specifically, motor vehicle-related crimes) may be considered as predictors of fatal road traffic accidents. If they may, this could justify, at least prima facie, the tendency in several countries to consider traffic offences as crimes in their penal codes and to toughen the punishment imposed on those who commit them. We also analyze the effect of the severity of the legal system applied to traffic offences. Our results reveal that road traffic fatality rates are higher in countries whose inhabitants have more aggressive behavior, while the rates are lower in countries with more severe penal systems.

Fiber flows in global paper and pulp industry. A panel data approach.

The purpose of this thesis is to study factors that explain the bilateral fiber trade flows. This is done by analyzing bilateral trade flows during 1990-2006. It will be studied also, whether there are differences between fiber types. This thesis uses a gravity model approach to study the trade flows. Gravity model is mostly used to study the aggregate data between trading countries. In this thesis the gravity model is applied to single fibers. This model is then applied to panel data set. Results from the regression show clearly that there are benefits in studying different fibers in separate. The effects differ considerably from each other. Furthermore, this thesis speaks for the existence of Linder’s effect in certain fiber types.

Present and future methodology for the implementation of decision support systems for traffic management

Real-time predictions are an indispensable requirement for traffic management in order to be able to evaluate the effects of different available strategies or policies. The combination of predicting the state of the network and the evaluation of different traffic management strategies in the short term future allows system managers to anticipate the effects of traffic control strategies ahead of time in order to mitigate the effect of congestion. This paper presents the current framework of decision support systems for traffic management based on short and medium-term predictions and includes some reflections on their likely evolution, based on current scientific research and the evolution of the availability of new types of data and their associated methodologies.

Framework for Traffic Pattern Identification: Required Step for Short-term Forecasting

In the world of transport management, the term ‘anticipation’ is gradually replacing ‘reaction’. Indeed, the ability to forecast traffic evolution in a network should ideally form the basis for many traffic management strategies and multiple ITS applications. Real-time prediction capabilities are therefore becoming a concrete need for the management of networks, both for urban and interurban environments, and today’s road operator has increasingly complex and exacting requirements. Recognising temporal patterns in traffic or the manner in which sequential traffic events evolve over time have been important considerations in short-term traffic forecasting. However, little work has been conducted in the area of identifying or associating traffic pattern occurrence with prevailing traffic conditions. This paper presents a framework for detection pattern identification based on finite mixture models using the EM algorithm for parameter estimation. The computation results have been conducted taking into account the traffic data available in an urban network.

Maritime transportation in the Gulf of Finland in 2007 and in 2015

The Gulf of Finland is said to be one of the densest operated sea areas in the world. It is a shallow and economically vulnerable sea area with dense passenger and cargo traffic of which petroleum transports have a share of over 50 %. The winter conditions add to the risks of maritime traffic in the Gulf of Finland. It is widely believed that the growth of maritime transportation will continue also in the future. The Gulf of Finland is surrounded by three very different national economies with, different maritime transportation structures. Finland is a country of high GDP/per capita with a diversified economic structure. The number of ports is large and the maritime transportation consists of many types of cargoes: raw materials, industrial products, consumer goods, coal and petroleum products, and the Russian transit traffic of e.g. new cars and consumer goods. Russia is a large country with huge growth potential; in recent years, the expansion of petroleum exports has lead to a strong economic growth, which is also apparent in the growth of maritime transports. Russia has been expanding its port activities in the Gulf of Finland and it is officially aiming to transport its own imports and exports through the Russian ports in the future; now they are being transported to great extend through the Finnish, Estonian and other Baltic ports. Russia has five ports in the Gulf of Finland. Estonia has also experienced fast economic growth, but the growth has been slowing down already during the past couples of years. The size of its economy is small compared to Russia, which means the transported tonnes cannot be very massive. However, relatively large amounts of the Russian petroleum exports have been transported through the Estonian ports. The future of the Russian transit traffic in Estonia looks nevertheless uncertain and it remains to be seen how it will develop and if Estonia is able to find replacing cargoes if the Russian transit traffic will come to an end in the Estonian ports. Estonia’s own import and export consists of forestry products, metals or other raw materials and consumer goods. Estonia has many ports on the shores of the Gulf of Finland, but the port of Tallinn dominates the cargo volumes. In 2007, 263 M tonnes of cargoes were transported in the maritime traffic in the Gulf of Finland, of which the share of petroleum products was 56 %. 23 % of the cargoes were loaded or unloaded in the Finnish ports, 60 % in the Russian ports and 17 % in the Estonian ports. The largest ports were Primorsk (74.2 M tonnes) St. Petersburg (59.5 M tonnes), Tallinn (35.9 M tonnes), Sköldvik (19.8 M tonnes), Vysotsk (16.5 M tonnes) and Helsinki (13.4 M) tonnes. Approximately 53 600 ship calls were made in the ports of the Gulf of Finland. The densest traffic was found in the ports of St. Petersburg (14 651 ship calls), Helsinki (11 727 ship calls) and Tallinn (10 614 ship calls) in 2007. The transportation scenarios are usually based on the assumption that the amount of transports follows the development of the economy, although also other factors influence the development of transportation, e.g. government policy, environmental aspects, and social and behavioural trends. The relationship between the development of transportation and the economy is usually analyzed in terms of the development of GDP and trade. When the GDP grows to a certain level, especially the international transports increase because countries of high GDP produce, consume and thus transport more. An effective transportation system is also a precondition for the economic development. In this study, the following factors were taken into consideration when formulating the future scenarios: maritime transportation in the Gulf of Finland 2007, economic development, development of key industries, development of infrastructure and environmental aspects in relation to maritime transportation. The basic starting points for the three alternative scenarios were: • the slow growth scenario: economic recession • the average growth scenario: economy will recover quickly from current instability • the strong growth scenario: the most optimistic views on development will realize According to the slow growth scenario, the total tonnes for the maritime transportation in the Gulf of Finland would be 322.4 M tonnes in 2015, which would mean a growth of 23 % compared to 2007. In the average growth scenario, the total tonnes were estimated to be 431.6 M tonnes – a growth of 64 %, and in the strong growth scenario 507.2 M tonnes – a growth of 93%. These tonnes were further divided into petroleum products and other cargoes by country, into export, import and domestic traffic by country, and between the ports. For petroleum products, the share of crude oil and oil products was estimated and the number of tanker calls in 2015 was calculated for each scenario. However, the future development of maritime transportation in the GoF is dependent on so many societal and economic variables that it is not realistic to predict one exact point estimate value for the cargo tonnes for a certain scenario. Plenty of uncertainty is related both to the degree in which the scenario will come true as well as to the cause-effect relations between the different variables. For these reasons, probability distributions for each scenario were formulated by an expert group. As a result, a range for the total tonnes of each scenario was formulated and they are as follows: the slow growth scenario: 280.8 – 363 M tonnes (expectation value 322.4 M tonnes)

Pienen mittakaavan CHP-laitokset osana hiilineutraalia maaseutuyhteiskuntaa

Maapallon ilmasto lämpenee koko ajan kasvihuonekaasujen määrän lisääntyessä ilmakehässä. Merkittävin ihmisten aiheuttama päästöjen lähde on fossiilisten polttoaineiden käyttö energiantuotannossa ja liikenteessä, jonka vuoksi on tärkeää lisätä uusiutuvien energialähteiden käyttöä. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää esimerkkialueena olevan maaseutuyhteiskunnan mahdollisuutta olla energiaomavarainen ja materiaalikierroiltaan suljettu, jos alueen tarvitsema sähkö ja lämpö tuotettaisiin paikallisilla biomassavaroilla kahdella rinnakkaisella pienen mittakaavan CHP-laitoksella. Tarkastellut laitokset olivat anaerobisen mädätyksen ja polttokennojen yhdistelmä sekä termisen käsittelyn ja ORC-prosessin yhdistelmä. Työssä tehdyt laskelmat osoittivat, että esimerkkialue saisi tuotettua omilla biomassavaroillaan tarvitsemastaan sähköstä 75 % ja lämmöstä 90 % esimerkkilaitosten avulla. Laskelmissa ei kuitenkaan huomioitu kesä- ja talvikuukausien välistä eroa lämmön kulutuksessa, jonka vuoksi molemmat laitokset eivät voisi toimia koko ajan täydellä teholla. Lisäksi tuotetun lämmön hyötykäyttöä rajoittaa riittävän laajan kaukolämpöverkon puuttuminen esimerkkialueelta. Nykyisen kaukolämpöverkon avulla saataisiin hyödynnettyä vain kolmasosa ORC-prosessilla tuotetusta lämpöenergiasta. Laskelmat osoittivat myös, että alueen kasvihuonekaasupäästöt pienenisivät 21 % eli noin 6 000 hiilidioksidiekvivalenttitonnia vuodessa, jos suurin osa energiasta tuotettaisiin omista biomassavaroista CHP-laitosten avulla ja mädätyksen seurauksena syntyvä reaktorijäännös korvaisi kemiallisten lannoitteiden käytön.