Dunia Kereta - Energi Meter: Bantu Berikan Solusi Energi Pada Kereta

Pada kesempatan kali ini akan kita bahas bagaimana data hasil pengukuran performa kereta api dapat dipakai untuk penentuan strategi penghematan energi pada operasional kereta api. Konsumsi energi pada kereta api dapat diamati dengan akurat menggunakan energi meter. Energi meter dapat dipakai untuk mengukur energi yang dikonsumsi kereta maupun energi yang dihasilkan kereta melalui regenerative braking. Dengan demikian, di beberapa negara, pajak konsumsi energi kereta adalah selisih antara enegi yang dipakai dan energi yang dihasilkan kereta api.

Penasaran seperti apakah kira-kira energi meter kereta itu? Contoh sederhana energi meter yang sering kita jumpai adalah kWh meter atau meteran listrik rumah. Meteran listrik rumah kita dapat mencatat konsumsi energi listrik dari pemakaian listrik dirumah. Sedangkan energy meter kereta api tentunya dilengkapi logger atau pencatat kejadian (event) pada kereta, misalnya kecepatan kereta, gaya traksi dan masih banyak lagi.

Salah satu contoh pemakaian energy meter dilakukan oleh operator kereta api Jerman, Deutsche Bahn (DB), pada tahun 2000. Setelah dievaluasi ternyata data menunjukkan bahwa konsumsi energi berbeda hampir 20% satu hari dengan hari lainnya. Dengan trafik (penjadwalan) yang sama hal ini tidak dapat diprediksi melalui simulasi. Hal ini menunjukkan pentingnya data performa atau data riil pengamatan konsumsi energi yang dapat merekan konsumsi energi dan kejadian selama operasi kereta api. Melalui data tersebut dapat dicari alternative penghematan energi yang terbaik. Misalnya dengan memperbaiki penjadwalan pada waktu – waktu tertentu atau dengan memperbaiki pola operasi dan memperbanyak regenerative braking pada posisi lintasan tertentu.

Pada era revolusi industry 4.0 ini, semua terkoneksi dengan internet, tidak terlepas dengan mesin dan sensor yang disebut dengan istilah Internet of Things (IoT). Melalui teknologi IoT konsumsi energi kereta yang diukur melalui energy meter dapat dikirimkan ke server dan dipantau secara real time. Tidak hanya konsumsi energi, bahkan komponen – komponen penting kereta, seperti suhu bearing, kondisi mesin dan system propulsi juga bisa diamati secara langsung dengan mangaplikasikan IoT.

English title: Energy Meter: Offers solution for reducing energy consumption

Artikel terkait:

Rangkaian FleksibelPerbaiki Load Factor dan Konsumsi Energi Kereta Effisiensi Hemat Energi denganPengaturan Pola Operasi Kereta Api

Reff: www.railway-energy.com, https://www.secheron.com

Read More

Dunia Listrik - Data Logger Mudah dengan Excel-PLX dan Arduino

PLX - DAQ atau Parallax Data Acquisition merupakan add-ons data logger atau data akuisisi pada Excel yang dikembangkan oleh Parallax. Dengan menggunakan add-ons ini semua data dari plant yang dibutuhkan user dapat terekam secara real-time.

Berikut step demi stepnya:

1.    Menginstal

Langkah pertama, mendownload ZIP PLX-DAQ pada link berikut https://www.parallax.com/downloads/plx-daq, kemudian mengikuti langkah instalasi hingga selesai. Selanjutnya akan muncul ikon PLX-DAQ Spreadsheet pada desktop.

2.    Konfigurasi

Membuka aplikasi PLX-DAQ yang telah terinstal dan membuka book baru. Untuk menjalakan PLX-DAQ, Macros pada Ms. Excel harus diaktifkan, namun dengan catatan harus berhati-hati jika mengaktifkan macros tanpa mengetahui sumber add-ons yang akan dijalankan. Langkah untuk mengaktifkan macros adalah sebagai berikut,

a.    Membuka tab File.

b.    Klik Options.

c.    Klik Customize the Ribbon dan pada bagian Main Tabs, menceklis bagian Developer dan klik OK.

d.    Setelah itu, Main Tab Developer akan muncul, pada tab tersebut klik Macro Security  kemudian pada  Macro Settings memilih “enable all macros” seperti gambar dibawah lalu klik OK.

3.    Coding pada Arduino

Secara singkatnya, PLX-DAQ ini seakan-akan memindahkan tampilan serial monitor dan serial print pada arduino ke Ms.Excel. PLX-DAQ ini tetap menggunakan serial komunikasi UART sehingga code pada arduinonya tetap menggunakan Serial.print();

Berikut adalah contoh sederhana bagaimana coding PLX pada Arduino, dimana program ini akan menampilkan waktu komputer, waktu sampling dan tegangan dari pin A0.

4.    Running PLX dengan Ms. Excel

Setelah sketch pada Arduino IDE dibuat lalu sketch tersebut diupload ke board arduino. Langkah berikutnya untuk menjalankan PLX, hanya perlu masuk ke aplikasi PLX-DAQ spreadsheet, lalu Ms. Excel secara otomatis akan memberikan notifikasi bahwa terdapat Macro Active-X yang akan dijalankan, maka klik OK dan kemudian akan muncul tampilan seperti berikut.

Pada kotak dialog PLX disini hal yang harus dilakukan adalah memilih Port (Arduino) dan Baud Rate yang sesuai dengan sketch arduino yang telah dibuat sebelumnya, jika sudah terdapat kesesuaian maka klik Connect.

Dari script yang dibuat pada sketch arduino tadi, akan menghasilkan sebuah tabel log data secara real time seperti yang dapat dilihat pada gambar dibawah. Jika akan mengakhiri prosesi pengambilan data maka klik Disconnect.

Ditulis oleh: Ryoki TE15.

Sumber penulisan :

https://medium.com/@islamnegm/quick-start-to-simple-daq-system-using-plx-daq-excel-arduino-d2457773384b

https://lax.com/downloads/plx-daq 

Read More

Dunia Kereta - Adopsi Teknologi Kapal, Mobil F1, dan Pesawat untuk Kereta Api

Teknologi kereta api sudah berkembang pesat sehingga keselamatan transportasi ini pun makin terjamin. Penelitian di bidang kereta api pun terus dilakukan untuk meningkatkan keamanan dan kenyaman penumpang dan tentu saja peningkatan effisiensi. Salah satu komponen penting kereta api yang terus dilakukan riset adalah roda dan bogie.

Kemudian muncul pertanyaan, kenapa tidak mengadopsi teknologi transportasi lain untuk kereta api? Untuk bisa mengadopsi teknologi kendaraan lain maka catatan pertama yang harus diperhatikan adalah keamanannya. Selanjutnya, masa pakai kereta adalah 30-50 tahun sehingga juga harus diperhatikan. Salah satu lembaga penelitian tentang kereta api yang ada di inggris telah berinisiatif untuk melakukan penelitian ini, lembaga tersebuat adalah RSSB (Rail Safety and Standart Board).

Pada penelitian yang dilakukan RSSB seperti dikutip dari Global Railway Review Edisi Juli 2019 ada tiga mode transportasi yang diadopsi teknologinya untuk kereta apai yaitu: kapal, mobil balap F1, dan pesawat. Berikut pembahasannya, silakan baca sampai selesai.

Adopsi Teknologi Kapal

Kapal memiliki berat yang lebih ringan karena sebagian besar bahannya adalah carbon fibre. Untuk itu, telah dilakukan penelitian untuk memakai carbon fibre sebagai bogie frame. Bogie frame dengan bahan carbon fibre ini memiliki berat 35 kali lebih ringan dibandingkan dengan bogie dengan bahan besi. Bayangkan jika disatu kereta saja ada dua bogie dan satu rangkaian ada sepuluh kereta, total ada 20 bogie. Jika satu bogie material besi berat 40 ton, maka bogie carbon fiber ini hanya memiliki berat 1,15 ton. Jelas penurunan yang drastic. Apa pengaruhnya? Semakin ringan kereta maka daya traksi yang dibutuhkan semakin kecil. Semakin kecil daya traksi maka dapat semakin hemat BBM/ listrik. Pada penelitian ini, komponen bogie lainya seperti axle box masih terbuat dari besi, sehingga penelitian lebih lanjut masih dilakukan. Bogie prototype dari bahan carbon fiber telah sukses uji lab dan sekarang berada di University of Huddersfield dan rencananya akan dilakukan pengujian lapangan di akhir tahun 2019.

Gambar. Bogie carbon fiber

Adopsi Teknologi Mobil Balap F1

Teknologi yang diadopsi dari mobil balap F1 adalah suspensinya. Mobil F1 memakai inerter sebagai komponen suspensinya. Pengertian inerter diambil dari Wikipedia adalah “an inerter is a two-terminal device in which the forces applied at the terminals are equal, opposite, and proportional to relative acceleration between the nodes.” Lebih jelas silakan lihat gambar inerter dibawah ini.

Gambar. Inerter

Inerter terbukti bisa memperbaiki kontak antara ban dan jalan pada mobil F1. Penggunaan inerter pada kereta diharapkan dapat memperbaiki kontak antara roda dan rel sehingga lebih awet dan dapat mengurangi biaya maintenance.

Adopsi Teknologi Pesawat

Jika pada mobil F1 diadopsi bahan suspensinya, maka pada pesawat diadopsi cara kontrol suspensinya yaitu dengan menggunakan active suspension atau disebut ARSS(Active Radial Suspension System). Apa itu active suspension (suspense aktif)? Jika ada suspensi aktif maka ada suspensi pasif. Suspensi pasif adalah suspensi yang tanpa pelu diatur misalnya yang banyak dipakai seperti spring dan karet. Sedangkan pada suspensi aktif bisa diatur, contoh suspensi aktif adalah air suspension dimana tinggi air suspension bisa diatur berdasar berat kereta. Bahkan yang lebih canggih, sebagai ilustrasi sederhana, ketika melewati jalan berlobang, mobil dengan aktif suspension bisa diatur berapa lama lonjakan yang terjadi. Sedangkan pada pasif suspension lamanya lonjakan penumpang tidak bisa diatur dan berhenti secara alami sesuai getaran spring suspensinya. Teknologi aktif suspensi pada pesawat yang diadopsi adalah dengan electro-hydraulic yang diharapkan dapat memperhalus kontak antara roda dan rel ketika terjadi lonjakan missal di wesel.

Gambar. ARSS

Referensi:

www.globalrailwayreview.com

https://scarbsf1.wordpress.com/2011/11/29/lotus-renault-gp-fluid-inerter/

ttps://www.hud.ac.uk

hydraulic--1.blogspot.com

Read More

Dunia Kereta - DAS Tingkatkan Efektivitas Perawatan Lintas Rel

Perawatan lintas rel merupakan hal yang penting dan krusial karena rel yang kondisinya sudah tidak baik dapat menimbulkan suara bising atau bahkan kecelakaan kereta. Akan tetapi, perawatan ini perlu dilakukan dalam waktu yang tepat, jika terlalu sering maka akan mengganggu operasional dan jika terlalu jarang maka akan berisiko. Untuk itu, seorang manager perawatan memerlukan data yang cukup untuk mengambil keputusan apakah akan dilakukan perawatan disatu lintas tertentu.

Gambar 1. Teknologi DAS

Untuk mendapatkan data tadi biasanya diperoleh dari kereta ukur (measurement car) atau dari sensor yang dipasang ditempat tertentu. Penggunaan kereta ukur tidak bisa terus menerus sehingga data yang diperoleh hanya periodic. Sedangkan pemasangan sensor tidak bisa dilakukan di sepanjang jalur lintas karena akan sangat mahal. Peneliti dari Technical University Graz Austria mengusulkan penggunaan fiber optic untuk mengetahui kondisi rel berdasarkan suara yang dihasilkan kereta ketika melewati lintas. Jadi fiber optic disini berperan sebagai sensor suara (akustik) kemudian dikirimkan ke pusat kendali untuk diidentifikasi dan mengetahui kondisi lintas. Dengan demikian kondisi lintas bisa diketahui setiap waktu. Dan karena harga fiber optic lebih murah dibanding sensor konvensional yang dipakai sehingga bisa dipasang sepanjang lintas. Teknologi ini dikenal dengan DAS (Distributed Acoustic System).

Gambar 2. Contoh data DAS

Selain itu sensor fiber optic ini juga dapat dipakai untuk mengetehui lokasi kereta karena dipasang sepanjang lintas dan juga untuk mendeteksi adanya kerusakan pada roda kereta. Karena roda yang cacat (flat) akan menghasilkan suara yang berbeda ketika melintas di rel. Gambar 2 di bawah ini menunjukkan hasil deteksi sensor suara dari fiber optic. Berdasarkan gambar tersebut terlihat jelas bahwa pada bagian-bagian tertentu memiliki nilai spectrum frekuensi yang lebih tinggi, dan disitulah roda kereta atau axle berada. Kondisi ini dibandingkan dengan kondisi normal yang ada di data base. Jika ada perbedaan maka itu adalah indikasi kerusakan yang perlu dilihat, sedangkan lokasinya juga telah terpantau dari sensor fiber optic untuk dengan mudah diobservasi lapangan.

Referensi:

http://www.btobrail.com

www.globalrailwayreview.com

Read More

Dunia Kereta - Rangkaian Fleksibel Perbaiki Load Factor dan Konsumsi Energi Kereta

Pada artikel kali ini akan kita lanjutkan pembahasan tentang cara – cara melakukan penghematan energy pada operasional kereta api. Salah satu cara yang bisa dilakukan  untuk penghematan konsumsi energy ini adalah dengan menggunakan rangkaian fleksibel. Apa itu rangkaian fleksibel? Yaitu rangkaian kereta yang dapat dipasang dengan jumlah kereta (car) yang banyak dan sedikit berdasarkan jumlah penumpang yang ada. Hal ini akan memperbaiki load factor, yaitu perbandingan jumlah penumpang dan jumlah kursi yang ada. Semakin banyak penumpang atau kursi yang terpakai maka energy yang dikeluarkan dapat terfungsikan dengan baik.

Mari kita bahas lebih dalam pada kereta penumpang maupun kereta barang. Pada kereta penumpang ada dua tipe yaitu kereta yang ditarik lokomotif dan kereta berpenggerak (multiple unit – MU). Pada kereta tipe pertama jika jumlah kereta dalam satu rangkaian dapat dipadatkan sesuai jumlah penumpang yang ada maka secara tinjauan konsumsi energy pasti akan lebih hemat. Misalkan rangkaian dengan sepuluh kereta untuk berjalan dengan kecepatan 100 km/jam memerlukan total energy 500 kJ, maka jika jumlah penumpang sedikit, rangkaian dapat dipadatkan menjadi 8 kereta hal ini akan mengurangi konsumsi menjadi, katakana, 450 kJ. Hal ini karena energy diperoleh dari formula W=P*t sedangkan daya (P) diperoleh dari rumus P=F.v artinya dengan kecepatan yang sama, jika F kecil maka P kecil dan dantinya W juga kecil. Sedangkan F kita tahu sendiri sebanding dengan massa kereta dimana F=Ma, massa kali percepatan kereta api.

Sedangkan untuk kereta tipe MU biasanya berbentuk train set dan sulit untuk dipisahkan antar keretanya. Maka solusi rangkian fleksibel pada MU adalah dengan membuat rangkaian trainset yang tidak terlalu panjang. Misal, satu set MU awalnya terdiri dari enam kereta dipecah menjadi dua set dengan masing – masing set hanya tiga kereta.Cara ini akan meningkatkan fleksibilitas rangkaian. Dimana ketika full load kereta dapat disatukan, sebaliknya ketika penumpang sepi kereta dapat dipisahkan menjadi dua dan bisa melayani rute yang berbeda.

Bagaimana kasusnya untuk kereta barang? Mari kita diskusikan bersama, coba tuliskan pendapat Anda di kolom komentar.

English title: Flexible train help reduce energy consumption

Artikel terkait:

Regenerative braking dan ESS pada Kereta Api

Kereta Api Ramah Lingkungan

Reff: www.railway-energy.com, http://www.railway-technical.com

Read More

Dunia Listrik - Cara Kerja kWh Meter Digital

Setelah sebelumnya dibahas tentang cara kerja kWh meter analog, mari kita pelajari bersama cara kerja kWh meter digital. Seperti telah dijelaskan pada artikel kWh meter analog bahwa prinsip kerja kWh meter adalah mengukur konsumsi daya setiap jam (kilo watt hour) yang dilakukan dengan mengukur arus dan tegangan kemudian mengalikan arus dan tegangan untuk mendapatkan besaran daya. Jika pada kWh meter analog pengukuran arus dan tegangan melalui prinsip induksi kumparan, pada kWh meter digital telah memanfaatkan sensor untuk pengukurannya.

  

Gambar 1. Rangkaian sederhana kWh meter digital

Rangkaian sederhana dari kWh meter digital ditunjukkan pada Gambar 1. Dimulai dari sensor arus dan tegangan kemudian output sensor masuk ke modul ADE7757 untuk menghitung nilai kWh yang digunakan. Setelah itu masuk ke mikrokontroller. Mikrokontroller terkoneksi ke LCD untuk menampilkan status konsumsi listrik (kWh) dan untuk menampilkan token ketika isi pulsa. Keypad dipakai untuk memasukkan token pulsa. Terakhir relay bertugas untuk memutus listrik apabila pulsa habis. Jadi cara kerjanya adalah, mikrokontroller menerima perhitungan daya oleh modul ADE7757 kemudian mengurangi saldo kWh yang ada. Jika saldo kWh sudah mencapai nol, maka relay diperintahkan untuk memutus aliran listrik.

Gambar 2. Bagian – bagian kWh meter digital

Gambar 2 menunjukkan bagian – bagian pada kWh meter digital. Nameplate dengan meter seri menunjukkan seri kWh meter. Led hijau dan merah sebagai indicator nominal yang masih. LCD untuk menampilkan status misalnya kWh yang tersisa dari pulsa yang dibeli. Keypad untuk memasukkan token listrik. Terminal block untuk koneksi kabel ke kWh meter. Label wiring menunjukkan bagaimana cara koneksi kabelnya. Terminal cover untuk menlindungi kabel agar tidak tersentuh. Lubang MCB untuk pemasangan MCB.

Gambar 3. Pemasangan kWh meter digital

Cara pemasangan kWh meter digital ditunjukkan pada Gambar 3. Kabel fasa warna merah, netral warna biru, dan ground warna kuning. Kabel fasa masuk ke kWh kemudian outpunya ke MCB dulu sebelum ke peralatan listrik rumah. MCB disini sebagai pengaman misalnya ketika ada beban lebih maka akan trip. Kabel netral masuk kWh dan output dari kabel netral langsung ke beban listrik. Ground diambil dari kabel yang ditanam ke tanah kemudian masuk ke kWh meter dan diparalel langsung untuk ke beban listrik, seperti ditunjukkan pada Gambar.3. MCB kedua pada kotak rumah pelanggan adalah opsional.

Demikian sedikit penjelasan tantang cara kerja kWh meter digital. Jika ingin tahu cara kerja kWh meter analog, silakan baca: Cara Kerja kWh Meter Analog.

Referensi:

Abid Ashar Khoirudin, kWh meter digital prabayar untuk skala rumah tangga dengan menggunakan system voucher, repo.pens.ac.id.

Read More

Dunia Kereta - Dual Power Locomotive - Part 2

Artikel ini merupakan pembahasan lanjutan dari artikel Dual Power Locomotive – Part 1. Silakan baca part 1 untuk lebih jelasnya.

Gambar 4. Skema kelistrikan utama

Gambar 4 menunjukkan skema kelistrikan utama pada lokomotif ALP-45DP. Dimana skema tersebut menunjukkan adanya sebuah trafo dengan dua buah belitan sekunder yang masing – masing terhubung dengan dua buah blok converter. Ada juga dua engine dan dua alternator yang tercouple dan masing – masing terhubung ke salah satu block converter. Blok converter adalah tempat untuk mengolah daya listrik dari sumber baik itu LAA melalui trafo maupun dari mesin diesel melalui alternator menjadi daya listrik yang mempu menggerakkan motor traksi dan mensuplay system auxiliary.

Masing – masing block converter ini terdapat 4QC (Quadrand Converter), Chopper, Brake resistor, Traction inverter dan auxiliary inverter. 4QC disini berfungsi sebagai rectifier yang mengubah listrik AC dari trafo maupun alternator menjadi listrik DC. Listrik DC kemudian masuk ke traction inverter untuk diolah menjadi listrik AC 3 phase variable untuk mengatur gerak motor traksi, pada jalur ini juga terkoneksi chopper yang berfungsi untuk membuang energy hasil dynamical braking menuju resistor. Sedangkan listrik DC dari 4QC satunya langsung masuk ke auxiliary inverter untuk mensuply system auxiliary.

Masing – masing motor traksi disuply secara individual dengan satu traction inverter, sehingga total ada empat traction inverter. Sedangkan auxiliary inverter ada dua, satu di masing – masing converter box. Pada kondisi normal, hanya satu auxiliary inverter yang mensuplay beban auxiliary karena sudah mencukupi, sedangkan yang satunya berfungsi sebagai back up. Sedangkan jika ada salah satu traction inverter rusak, maka tenaga kereta berkurang yang berimbas pada kecepatan kereta yang berkurang.

Selanjutnya akan kita bahas bagaimana cara perpindahan sumber energinya dilakukan dari diesel ke listrik dan sebaliknya. Pada perubahan dari mode diesel ke listrik dilakukan sebagai berikut. Pada kondisi normal dua engine menyala, kemudian salah satu engine dimatikan (missal engine 2). Pada kondisi ini converter 2 masih mendapatkan supply dari engine satu dengan adanya koneksi pada DC link. Kemudian pantograph naik dan mensupply listrik ke trafo, bagian sekunder trafo mensuplay 4QC. Ketika output 4QC sudah sama dengan kondisi DC link maka listrik DC dari sumber LAA bisa dikoneksikan secara parallel dengan DC-link, satu dari diesel, satu dari LAA. Kemudian engine 1 mulai dimatikan dan trafo sekunder pada sisi converter satu disambungkan. Selanjutnya kereta disupply full secara elektrik dari LAA. Perpindahan dari mode elektrik ke mode diesel dilakukan dengan cara yang sama.

Gambar 5. Sisi dalam cabin lokomotif ALP-45DP

Pada saat perpindahan mode dari diesel ke elektrik dan sebaliknya, listrik pada DC link masih tetap ada sehingga system auxiliary kereta masih bisa menyala demikian pula system propulsinya. Akan tetapi, pada desain awal kereta ini, perpindahan mode dilakukan pada saat kereta berhenti atau tidak ada daya ke system propulsi.

Demikian pembahasan sekilas tentang lokomotif dual power, ALP-45DP semoga bisa menambah wawasan kita tentang teknologi yang ada pada kereta api. Simak dan ikuti terus keretalistrik untuk mendapat update terkini mengenai teknologi perkeretaapian. Selain itu, jangan lupa follow instagram kami ya di @keretalistrik2007. Terima kasih.

Referensi:

Mark Hooley, James Martin, Gaetan Roy, The ALP-45 Dual Power Locomotive.

Read More