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

Dunia Kereta - Dual Power Locomotive - Part 1

Pada artikel kali ini akan kita pelajari bersama tentang Dual Power (DP) locomotive atau lokomotif dengan memakai dua sumber energy. Lokomotif DP berbeda dengan lokomotif hybrid karena pada lokomotif hybrid memungkinkan penggunaan sumber energy secara bersamaan, sedangkan pada system DP energy digunakan bergantian. Meskipun pada saat pergantian kedua energy sempat digunakan bersamaan agar lokomotif tidak usah berhenti ketika penggantian sumber energy.

Pada pembahasan lokomotif DP ini kita akan mengambil contoh pada salah satu lokomotif produk Bombardier yaitu ALP-45DP. Lokomotif ini memiliki sumber energy dari mesin diesel dan dari listrik. Pada pengoperasian diesel lokomotif memiliki tenaga sebesar 4200hp sedangkan pada saat mode listrik lokomotif memiliki tenaga sebesar 5360hp. Lokomotif ALP-45DP diluncurkan pada tahun 2010 dan sekarang dioperasikan di Montreal, Kanada.

Gambar 1 Lokomotif dual power ALP-45DP

Alasan utama dibuat lokomotif dengan system DP adalah pada lintasan jarak jauh, belum semua lintasan kereta api ter-elektrifikasi. Sebelumnya jika terjadi perpindahan lintas dari yang sudah ter-elektrifikasi dan belum, maka penumpang harus berpindah kereta. Meskipun kebanyakan perpindahan dilakukan di stasiun, tapi cukup memakan waktu. Dengan adanya terobosan lokomotif DP, maka ketika terjadi perpindahan lintas yang ter-elektrifikasi dan belum, penumpang tidak perlu repot – repot berpindah kereta api.

Bukankan kereta yang memiliki sumber energy diesel bisa saja melintas di lintasan ter-elektrifikasi cukup dengan tenaga diesel saja? Benar, seperti yang ada di stasiun Gambir misalnya, ketika lokomotif melintas jalur yang ada LAA nya. Akan tetapi, jika dianalisa lebih lanjut, ketika lokomotif bisa memanfaatkan LAA sebagai sumber energy maka akan lebih menguntungkan. Selain bisa menghemat BBM dan mengurangi polusi, lokomotif mode listrik akan memiliki tenaga yang lebih besar. ALP-45DP memiliki kecepatan maksimum 100 km/jam pada mode diesel dan 125 km/jam pada mode listrik. Selain itu dalam mode listrik maka lokomotif tidak menimbulkan suara yang bising.

ALP-45DP sendiri pada saat mode listrik bisa dipakai pada tiga jenis tegangan listrik yang berbeda yaitu: 25 kV 60Hz, 12,5 kV 60 Hz dan 12 kV 25 Hz (semua jenis LAA AC). Sedangkan untuk mesin dieselnya, dipakai dua mesin diesel Caterpillar 3512.

Gambar 2. Komponen dalam ALP-45DP

Gambar 2 menunjukkan komponen yang ada dalam lokomotif ALP-45DP. Seperti dapat dilihat, kelemahan dari lokomotif ini adalah cabin masinis hanya ada satu. Hal ini karena keterbatasan space yang ada. Dengan dua engine, trafo, converter yang ada. Komponen – komponen pada lokomotif ini dibuat dengan system modular seperi dapat dilihat pada Gambar 3. Hal ini bertujuan agar penggantian komponen ketika terjadi kerusakan lebih mudah dan murah karena hanya mengganti modul tertentu saja tidak ke seluruh bagian kereta. Selanjutnya Part 2.

Gambar 3. Komponen modular pada ALP-45DP

Referensi:

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

Read More

Dunia Kereta - Kereta Masa Depan SNCF

Saat ini persaingan perusahaan kereta api baik itu industry maupun operator semakin ketat. Era revolusi industry 4.0 ini semakin terasa dengan pemanfaatan teknologi digital termasuk pada sector kereta api. Berkembangnya bidang kecerdasan buatan atau artificial intelegence (AI) dan juga energy storage system seperti teknologi baterai akan memperngaruhi pula perkembagan teknologi kereta api masa depan. Untuk merespon perkambangan zaman ini, salah satu operator kereta api besar yaitu SNCF melakukan tiga inovasi yaitu: Connected, Driverless dan Emission free. Lebih jelas, baca artikel ini sampai selesai.

Connected Train

Connected train atau kereta yang terkoneksi maksudnya adalah kereta api terkoneksi secara real time dengan stasiun pengendali. Kemudian semua data yang ada di kereta baik itu mengenai komponen maupun trafik dipantau secara online. Selain itu data-data tadi juga di kelola menjadi sebuah data yang besar atau dikenal dengan big data. Big data ini kemudian diolah untuk memprediksi kapan perawatan komponen harus dilakukan sehingga dapat mencegah kegagalan komponen ketika kereta beroprasi. Selain itu biaya perawatan juga bisa ditekan karena perawatan dilakukan benar-benar pada waktu yang diperlukan sesuai hasil analisa data.

Selain untuk keperluan maintenance, connected train juga diperlukan untuk pensinyalan dengan metode moving block. Beberapa teknologi pensinyalan modern sudah memanfaatkan teknologi ini sehingga posisi kereta secara real time bisa diketahui. Kemudian jumlah traffic kereta di lintas dapat dioptimalkan. Contoh system pensinyalan yang sudah menerapkan teknologi connected train adalah ETCS di Eropa dan ATC di Jepang.

Driverless Train

Driverless train atau kereta tanpa masinis terbukti memberikan performa yang lebih baik dibanding kereta dengan masinis. Hal ini karena kecepatan, traffic dan penggunaan lintas bisa lebih dioptimalkan karena diatur oleh control center. Untuk yang satu ini SNCF sendiri sudah melakukan kerjasama dengan Technology Research Institute (IRT) dengan empat focus riset yaitu:

1.   .    Obstacle detection, deteksi objek di depan arah gerak kereta
2.   .    Signal reading, pembacaan sinyal secara otomatis
3.   .    Remote driving, pengendalian kereta jarak jauh
4.   .    Autonomous, system driverless itu sendiri

Zero Emission

Penguranan emisi sudah dilakukan dengan menggunakan teknologi kereta listrik. Bersumber dari Global Railway Review Magazine, penggunaan kereta listrik oleh SNCF telah mengurangi emisi sebesar 80 % dibanding kereta diesel. SNCF ingin menekan lagi tingkat emisi yang ada. Cara yang dilakukan yaitu dengan memakai energy storage system seperti baterai. Jadi, listrik yang ada di LAA diminimalkan, tetapi ketika kereta perlu energy lebih untuk akselerasi, maka energy diambil dari baterai. Selain itu kereta berbahan bakar hydrogen juga menjadi opsi.

Referensi:

www.globalrailwayreview.com/article/77742/sncf-sustainable-connected-rolling-stock/

Read More

Dunia Kereta - Maglev

Maglev atau Magnetic Levitation adalah salah satu jenis kereta api yang memanfaatkan gaya magnet dan dapat bergerak dengan laju yang sangat cepat (diatas 500 km/ jam). Ada dua jenis magnet yang dipakai, magnet pertama untuk mengangkat kereta sehingga antara badan kereta dan rel mengambang atau levitation, magnet yang kedua adalah untuk menggerakkan kereta yaitu dengan motor linier.

Sampai saat ini hanya ada tiga negara yang mengoperasikan maglev secara komersial yaitu Jepang, Korea Selatan dan China. Perkembangangan maglev di Jepang dimulai pada tahun 1969. Ada dua jenis maglev yang beroprasi di Jepang yakni SCMaglev (Super Conducting Maglev) yang dioperasikan oleh Central Capan Railway Company(JR Central) dan HSST(High Speed Surface Transport) yang dioperasikan oleh Japan Airlaines yang melayani rute bandara. Rekor kecepatan yang pernah dipecahkan SCMaglev adalah 603 km/jam pada 21 April 2015 dengan kereta tipe L0 series.

Gambar. Maglev Jepang L0 series

Korea Selatan mulai mengembangkan maglev pada tahun 1993, kemudian mulai dioperasikan pada 2016 di bandara Incheon. Hal ini membuat Korea Selatan masuk dalam daftar empat besar negara yang mengembangkan sendiri dan mengoperasikan maglev setelah Inggris, German, dan Jepang. Menghubungkan bandara ke stasiun kereta api, maglev ini hanya memiliki jarak tempuh 6.1 km dengan kecepatan operasi 110 km/jam. Kereta ini menghubungkan Incheon International Airport dengan Stasiun Yongyu.

Gambar. Incheon Airport Maglev

Sedangkan di China terdapat Shanghai Maglev Train (SMT) yang mana kereta maglev dibeli dari Transrapid Jerman. Saat ini, kereta maglev ini menjadi kereta tercepat yang beroprasi secara komersial. Maglev ini menempuh jarak 30.5 km dengan kecepatan 431 km/ jam hanya dalam 7 atau 8 menit. Menghubungkan Shanghai Pudong International Airport dan Pudong Central. Selain itu China juga memiliki sistem maglev lain dengan kecepatan rendah yaitu Changsa Maglev dengan kecepatan operasi 160 km/ jam dan Beijing S1 Line dengan kecepatan operasi 100 km/ jam.

Gambar. Shanghai Maglev Train

Teknologi maglev sendiri secara umum ada dua yaitu Electromagnetism suspension (EMS) dan Electrodynamic suspension (EDS). Pada EMS, kereta melayang diatas rel sedangkan coil electromagnet berada pada kereta. Warna merah adalah plat rel sedangkan warna hijau adalah kumparan electromagnet. Magnet sisi bawah berfungsi untuk mengagkat body kereta (levitation) sedangkan magnet sisi samping untuk menggerakkan kereta (propulsi). Sistem ini memiliki keuntungan untuk bisa dioperasikan pada semua rentang kecepatan. Kelemahan sistem ini adalah pengaturan jarak layang antara body kereta dan rel yang perlu dijaga konstan. Teknologi ini dipakai oleh Transrapid Jerman. 

Gambar. EMS sistem

Pada sistem EDS, coil electromagnet ada pada kereta maupun lintas seperti dapat dilihat pada dibawah. Perbedaan dengan sistem EMS adalah pada cara levitation. Kalau pada EMS coil electromagnet untuk mengangkat kereta ada disisi bawah, pada EDS coil electromagnet pengangkat ada di samping. Kelebihan sistem ini adalah tidak perlu ada kontrol untuk menjaga jarak layang kereta dan rel karena gaya angkat yang ada di samping lebih stabil. Akan tetapi, tipe ini pada kecepatan rendah tidak mampu mengagkat kereta sehingga perlu adanya tambahan roda. Sedangkan dari segi propulsinya sama yakni menggunakan motor linier. Teknologi ini dipakai oleh JR-Maglev Jepang.

Gambar. EDS sistem

Read More