Dunia Kereta - 3 Cara Optimalkan Regenerative Braking pada Kereta Api

Apa itu regenerative braking? Pasti semua sudah tahu karena sudah sering kita bahas. Sekedar pengingat saja, regenerative braking adalah salah satu jenis pengereman elektrik dengan cara mengubah motor traksi menjadi generator sehingga menghasilkan listrik yang dapat dimanfaatkan lagi. Bagaimana caranya motor traksi bisa jadi generator? Mudah, yaitu dengan cara mengubah kutub medan magnet di dalam motor traksi. Ini semua sudah dikendalikan oleh train controller.

Pada artikel ini akan kita bahas bagaimana cara mengoptimalkan metode regenerative braking untuk melakukan penghematan energi pada kereta. Listrik hasil regenerative braking dapat dimanfaatkan sehingga dapat mengurangi konsumsi energi total kereta. Akan tetapi, beberapa kereta tidak memanfaatkannya dan hanya membuangnya ke brake resistor menjadi panas. Sebelum pembahasan lebih lanjut, ingat ya, kalua pengereman ini hanya dapat dilakukan pada kereta yang memiliki motor traksi seperti KRDE, KRL, dan LRT serta MRT.

Ada tiga cara yang sudah umum dipakai dibidang kereta api di seluruh dunia dalam memanfaatkan listrik hasil regenerative braking untuk melakukan penghematan energi yaitu pertama optimalisasi penjadwalan, kedua penggunaan ESS, dan yang terakhir reversible substasion. Tambah bingung! Mari kita bahas satu demi satu.

Optimalisasi penjadwalan dapat dilakukan untuk mengoptimalkan energi hasil regenerative braking untuk penghematan energi. Fase gerak kereta secara umum ada empat yaitu acceleration (percepatan awal gerak kereta), cruising (kondisi kecepatan konstan), coasting (kondisi kereta berjalan meluncur ketika listrik ke motor diputus), dan deceleration (kondisi pengereman). Dari keempat kondisi tadi, jelas acceleration memerlukan energi paling banyak. Sedangkan regenerative braking dilakukan pada saat coasting dan deceleration. Akan tetapi, energi paling banyak pasti saat pengereman atau deceleration. Optimalisasi penjadwalan dilakukan dengan membuat kondisi dimana ketika kereta A hendak masuk ke stasiun 1 dan malakukan pengereman (kondisi deceleration dan menghasilkan energi dari regenerative braking) maka kereta B mulai bergerak dari stasiun B. Sehingga kebutuhan energi kereta B saat acceleration dapat dibantu oleh energi yang dihasilkan kereta A saat deceleration. Metode ini dapat menghemat konsumsi energi hingga 34,5 %.

Cara kedua adalah dengan munggunakan ESS(Energy Storage System) atau piranti penyimpan energi. Jenis ESS yang banyak dipakai adalah baterai, flywheel, dan super-capacitor. Baterai paling banyak dimanfaatkan kerena teknologinya sudah matang. Selanjunya super-capasitor kerena memiliki berat yang ringan hamper sama dengan baterai. Akan tetapi, keunggulan dari super-capacitor adalah mampu melakukan charging dan discharging (pengisian dan penggunaan energi) dalam jumlah besar pada waktu yang singkat. Sedangkan flywheel masih jarang dipakai karena bobotnya yang berat. Selanjutnya ESS dapat dipasang di samping lintas (track side) maupun di kereta (on-board). Penggunaan ESS diklain dapat menurunkan konsumsi energi hingga 30%.

Terakhir dengan menggunakan reversible sustasiun. Mungkin masih asing dengan istilah ini. Maksut dari reversible substation adalah penggunaan converter pada substation yang dapat bekerjad dua arah (reversible). Jika substation menggunakan listrik AC, kemudian masuk ke converter dan disalurkan ke LAA dalam bentuk listrik DC. Maka reversible converter ini mampu mengubah listrik DC menjadi listrik AC dan disalurkan ke substation untuk dimassukkan ke jaringan listrik umum. Dengan metode ini, energi hasil regenerative braking dikembalikan ke jaringan listrik. Dengan demikian, apabila konsumsi listrik kereta 100 MW dan regenerative braking mampu menghasilkan 20 MW, maka pajak yang harus dibayar bisa berkurang menjadi 80 MW saja. Catatan: tergantung kebijakan masing – masing negara/ perusahaan.

Demikian pembahasan tentang cara pemanfaatan listrik hasil regenerative braking untuk meghemat konsumsi energi. Semoga bermanfaat. #railwayforbetterindonesia

Baca juga: Regenerative Braking dan ESS

Referensi:

M. Khodaparastan, A. A. Mohamed and W. Brandauer, "Recuperation of Regenerative Braking Energy in Electric Rail Transit Systems," in IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 20, no. 8, pp. 2831-2847, Aug. 2019.

Y. Jiang, J. Liu, W. Tian, M. Shahidehpour and M. Krishnamurthy, "Energy Harvesting for the Electrification of Railway Stations: Getting a charge from the regenerative braking of trains.A," in IEEE Electrification Magazine, vol. 2, no. 3, pp. 39-48, Sept. 2014.

Read More

Dunia Kereta - Flywheel: Solusi Efisiensi Energi Kereta Listrik

Seperti telah kita pelajari bersama pada Sistem Propulsi Kereta Rel Listrik (KRL) bahwa pada KRL memungkinkan tiga jenis pengereman yaitu pneumatic brake, rheostatic brake, dan regenerative brake. Sedikit kita ulang. Pneumatic brake adalah rem udara yang memanfaatkan udara bertekanan. Rheostatic brake dan regenerative brake adalah pengereman dinamik dimana motor traksi diubah menjadi generator. Perbedaan keduanya adalah, jika pada rheostatic brake, energi listrik hasil pengereman ini dibuang menjadi panas di resistor, maka pada regenarive brake, energi listrik hasil pengereman dimanfaatkan kembali.

Energi hasil regenerative ini cukup besar dan dapat dipakai sebagai sumber listrik. Biasanya energi hasil regenerative ini disalurkan ke LAA dan dimanfaatkan kereta lain atau disimpan pada media penyimpan energi. Jika keduanya tidak ada, tidak ada kereta lain yang berdekatan untuk menerima energi atau tidak adanya media penyimpan energi, biasanya energi ini dibuang juga ke resistor menjadi rheostatic brake karena jika tidak dibuang akan menyebabkan LAA overvoltage ( kelebihan tegangan). Kenapa overvoltage dicegah? Karena kabel LAA memiliki batasan daya hantar listrik, jika melebihi maka kawat kabel LAA bisa terbakar.

Gambar 1. Pemanfaatan energi hasil regenerative brake

Setiap tahun, ribuah kWh energi hasil regenerative brake terbuang. Untuk itu, pada pembahasan kali ini akan kita pelajari secara umum tentang penggunaan salah satu media penyimpan energi yang nantinya dapat dipakai untuk menyimpan energi hasil regenerative ini. Ada tiga komponen utama jika kita mempelajari sistem penyimpanan energi hasil regenerative yaitu: media penyimpan, converter, dan kontrol. Media penyimpan merupakan komponen paling mahal disini. Ada tiga alternatif untuk media penyimpan energi yaitu: baterai, supercapasitor dan flywheel.

Baterai secara sistem harganya mahal. Terlebih, teknologi baterai Lithium sekarang tidak dapat melakukan charge dan discharge secara cepat sesuai pola operasi KRL/ metro yang cepat ( hanya berhenti 2-3 menit). Selain itu penggunaan baterai harus mempertimbangkan ruang terkait ukuran baterai, penggantian secara berkala karena lifetime yang terbatas cycle charge ( jumlah ngecas) dan juga perlu kontrol ketat terkait isu lingkungan.

Supercapasitor mampu melakukan charge dan discharge yang cepat yang sesuai pola operasi KRL/ metro. Selain itu supercapasitor juga lebih murah dan memiliki ukuran yang lebih kecil jika dibanding baterai pada kapasitas penyimpanan yang sama. Akan tetapi, supercapasitor ini memiliki lifetime yang cepat dan seiring penggunaan kemampuan penyimpanannya berkurang. Jadi harus dilakukan penggantian hampir setiap tahun.

Flywheel adalah media penyimpan energi dimana energi disimpan dalam bentuk energi kinetik yakni putaran roda, ini kenapa disebut flywheel. Apabila kita memutar roda sepeda, pasti akan kita lihat roda berhenti berputar meskipun kitasudah tidak memutarnya, ini akibat moment inersia dan energi kinetik yang tersimpan, begitulah prinsip kerja flywheel. Flywheel mampu mengatasi masalah charge dan discharge yang cepat tanpa mempengaruhi lifetimenya sehingga sangat cocok dengan pola operasi KRL/ metro. Pada study LAA DC, ketika terjadi regenerative brake, energi ini disalurkan ke flywhel melalui converter yang mengubah listrik DC menjadi AC 3 phasa, yang kemudian menggerakkan motor, dari motor inilah flywheel diputar, dicharge. Proses discharge dilakukan dengan menyambungkan flywheel dengan motor yang kini berubah fungsi menjadi generator. Putaran flywheel diubah menjadi listrik oleh generator, kemudian listrik AC dari generator dijadikan listrik DC untuk dapat masuk LAA oleh converter. Selain itu harga dan perawatannya juga lebih murah.

Gambar 2. Koneksi sistem flywheel dengan LAA

Selanjutnya dimanakah media penyimpan energi ini diletakkan? Media penyimpan energi ini bisa diletakkan di kereta maupun di stasiun. Apabila diletakkan di kereta maka perlu ditinjau ukuran, berat, dan kapasitas simpannya. Selain itu jika diletakkan di kereta, maka energi yang disimpan hanya dapat dimaanfaatkan oleh kereta itu sendiri. Lain halnya jika media penyimpan energi ini diletakkan di stasiun, maka semua kereta yang melakukan regenrative braking bisa memakainya, dan juga energi ini dapat dimanfaatkan oleh kereta lain bahkan untuk konsumsi listrik di stasiun.

Salah satu contoh sistem KRL/ metro yang sudah memanfaatkan flywheel sebagai media penyimpan energi dan diletakkan di stasiun adalah Los Angles Metro. Los Angles Metro telah meng-instal empat flywheel modul(FWM) produk Vycon, dimana setiap modul terdapat empat flywheel unit (FWU) dengan total daya 2MW. Pada pemasangan ini diperoleh saving energi 10 - 18 %. Energi yang disimpan rata - rata 1,6 MWh setiap hari.

Gambar 3. Flywheel modul di Los Angles Metro

Reff:

http://www.railjournal.com/index.php/technology/flywheel-technology-generates-energy-efficiencies-for-metros.html

https://www.calnetix.com/applications/energy-recycling/rail

http://thesource.metro.net/2014/10/03/71489/

Read More

Dunia Kereta - Mengenal Vacuum Brake

Pada kesempatan kali ini, setelah kita bahas beberapa jenis sitem pengereman pada kereta api, akan kita pelajari bersama vacuum brake atau rem vakum. Dari namanya saja sudah bisa ditebak, prinsip pengereman yang dipakai adalah dengan memanfaatkan tekanan ruang vakum udara. Untuk lebih jelasnya, baca hingga selesai artikel ini.

Rem vakum pertama kali diperkenalkan pada tahun 1870, hampir bersamaan dengan diperkenalkannya air brake. Prinsip kerja rem ini mirip dengan air brake. Rem vakum dikontrol melalui pipa rem yang terhubung dengan valve/ tuas rem di kabin daan peralatan rem yang ada disetiap car (kereta/gerbong). Udara vakum dibuat melalui suatu exhaust dimana ketika kondisi vakum penuh( full vacuum) maka brake akan release ( sepatu rem terlepas dari roda). Sebaliknya, ketika tekanan dalam pipa rem normal ( tekanan atmosfer) maka sepatu rem akan menempel penuh di roda (full brake).

Tekanan atmosfer didefinisikan sebesar 1 bar atau sekitar 14.5 lbs/inch kuadrat ( satuan inggris). Ketika tekanan atmosfer 0 lbs/ inch kuadrat berarti kondisi vakum penuh dan dinyatakan dalam 30 inch gas mercury atau 30 Hg. Di inggris biasanya vacuum brake broprasi pada 21 Hg.

Berikut ilustrasi sistem vakum brake beserta komponen – komponennya:

1) Driver brake valve. Adalah tuas kendali rem vakum yang ada di kabin masinis.

2) Exhauster. Alat yang dipaai untuk membuat kondisi vakum udara pada pipa rem.

3) Brake pipe. Pipa rem yang berfungsi untuk meneruskan perintah rem dari drive brake valve menuju sepatu rem.

4) Dummy Coupling. Terletak pada kereta paling ujung, berfungsi untuk menutup pipa rem.

5) Hoses. Persambungan pipa rem antar car.

6) Brake cylinder. Sebagai penerus gaya pengereman dari pipa rem menuju sepatu rem.

7) Vacuum reservoir. Berfungsi untuk membantu menggerakkan brake cylinder.

8) Brake blok. Sepatu rem itu sendiri.

9) Brake rigging. Suatu sistem yang membagi gaya pengereman dari brake cylinder menuju ke beberapa sepatu rem. Sistem ini dipakai karena ada car yang hanya memiliki satu brake sylinder tetapi memiliki empat atau lebih sepatu rem, sehingga untuk menyebar gaya pengereman diperlukan brake rigging. Pada penggantian sepatu rem, sistem ini perlu dicek untuk memastikan gaya pengereman pada tiap – tiap sepatu rem adalah sama.

10) Ball valve. Valve penghubung dan penutup antara vacuum reservoir dengan pipa rem.

Berikut uraian lebih jelas tentang cara kerja rem vakum:

a. Brake release

Brake release adalah kondisi dimana sepatu rem terlepas dari mecengkeram roda. Ketika tekanan udara pada brake pipe dibuat vakum, maka piston dan ball valve akan tertarik kebawah. Hal ini mengakibatkan sepatu rem terlepas dari roda dan ball valve menutup koneksi antara vacuum reservoir dengan pipa rem. Lebih jelas bisa dilihat pada ilustrasi berikut.

b. Brake apply

Brake apply adalah kondisi ketika sapatu rem mencengkeram roda. Pada kondisi ini, kondisi vakum mulai dihilangkan dari pipa rem. Karena kondisi di vacuum reservoir lebih vakum daripada pipa rem, maka piston brake silinder terangkat keatas dan oleh brake rigging diteruskan dengan mendorong sepatu rem untuk mencengkeram roda. Ball valve menutup koneksi antara vacuum reservoir dengan pipa rem sehingga kondisi vakum direservoir tetap terjaga.

Saat ini vacuum brake sudah jarang digunakan salah satu alasannya adalah kurang efektif jika dibandingkan air brake. Beberapa kereta yang masih menggunakan sistem vacuum brake bisa ditemui di inggris dan india. Mungkin demikian yang bisa kita pelajari tentang prinsip kerja vacuum brake. Bagi yang penasaran silakan gali lebih luas. Dan saran serta masukannya kami tunggu.

Reff: http://www.railway-technical.com/vacuum.shtml

Read More

Dunia Kereta - Elektro Pneumatic Brake (EP brake)

Setelah sebelumnya kita bahas air brake, pada kesempatan ini akan kita pelajari bersama mengenai Electro Pneumatic Brake (EP brake). Jenis pengereman ini awalnya didesain untuk kereta jenis metro, tetapi sekarang penggunaannya meluas hampir disemua jenis kereta. Kelebihan utama dari EP brake dibanding air brake (rem udara tekan) adalah pengereman ini memiliki kecepatan respon yang lebih baik terutama untuk kontrol pengereman pada rangkaian kereta. Hal ini kaitannya dengan transmisi sinyal pengereman karena perintah pengereman ada di kabin masinis paling depan, dan perintah harus diteruskan hingga rangkaian terakhir. Jika transmisi sinyal pengereman lama, maka ketika kereta depan sudah aktif rem, kereta belakang masing belum aktif rem dan akan mendorong kereta depannya. Sebaliknya, ketika release rem, kereta depan sudah release rem untuk berjalan, kereta belakang masih aktif rem. Sehingga peran kecepatan transmisi sinyal rem sangat penting untuk diperhatikan. EP brake biasanya dioperasikan sebagai service brake, sedang air brake dipakai untuk emergency brake.

Gambar 1, merupakan skema dasar dari EP brake sedangkan gambar 2 adalah skema dasar dari air brake. Terlihat perbedaan utama utama antara EP brake dan air brake adalah pada pipa pengereman dan valve. Pada EP brake memiliki dua pipa pengereman yakni “Main reservoir pipe” atau pipa reservoir utama dan “brake pipe” pipa pengereman itu sendiri. Pada aplikasinya pipa reservoir biasanya bertekanan 7 bar sedangkan pipa pengereman bertekanan 5 bar. Sedangkan untuk valve, EP brake memiliki dua magnetic valve yang bisa dikontrol secara elektrik. Inilah alasan kenapa jenis pengereman ini disebut elektro pneumatic brake, rem udara yang dikendalikan secara elektrik.

Gambar 1. Skema dasar EP brake

Gambar 2. Skema dasar air brake

Pada aplikasi EP brake, application valve dan holding valve diaktifkan dengan sinyal elektrik. Aplication valve memiliki tipe NC(Normaly Close) artinya jika tidak mendapat sinyal listrik akan tertutup, sedangkan holding valve memiliki tipe NO(Normaly Open) artinya jika tidak mendapat sinyal listrik akan terbuka. Ketika EP brake aktif (apply), gambar 3, maka application valve akan membuka sehingga udara bertekanan dari pipa reservoir masuk ke brake cyinder sehingga terjadi pengereman. Ketika kondisi ini, holding brake aktif juga, sehingga valvenya tertutup. Pada posisi apply ini, tekanan dari pipa reservoir terus – menerus masuk ke brake cylinder, untuk menjaga gaya pengereman agar tidak terjadi slide maka ada tambahan safety valve (tidak tercantum di gambar). Safety valve berfungsi untuk menjaga tekanan sesuai nilai gaya pengereman maksi

mal agar tidak terjadi slide.

Gambar 3. EP brake apply (aktif)

Pada kondisi release, maka sinyal pengereman ke application valve dan holding valve hilang. Dengan demikian maka application valve kembali ke sifat NC, valve tertutup, dan holding valve kembali ke sifat NO, valve membuka. Sehingga aliran udara dari pipa reservoir terhenti dan udara sisa di brake cylinder keluar dari exhaust.

Gambar 4. EP brake release

Pada skema diatas, terlihat juga komponen air brake. Air brake disini dipakai sebagai back-up jika terjadi kegagalan sistem pada EP brake. Air brake juga berfungsi sebagai emergency brake. Ketika terjadi kegagalan sistem maka tekanan udara di pipa reservoir dan pipa pengereman akan turun. Hal ini menyebabkan slide valve ( yang berada pada triple valve) bergeser ke kanan, sehinggal udara dari auxiliary reservoir akan masuk brake cylinder dan mengaktifkan pengereman.

Reff:

http://www.railway-technical.com/ep-brakes.shtml

Read More

Dunia Kereta - Apa itu Holding Brake?

Pada kesempatan kali ini, akan kita pelajari lagi tentang braking/ pengereman pada kereta api. Khusus kali ini kita ambil tema tentang holding brake. Apa itu holding brake? Mungkin terdengar asing bagi kita. Jika dilihat dari artinya, hold artinya menahan, brake artinya pengeraman. Jadi holding brake adalah pengereman yang bersifat menahan, atau mempertahankan pada posisi tertentu. Lebih spesifik, holding brake adalah pengereman yang bekerja untuk menahan kereta ketika posisi gradient (khususnya tanjakan) agar kereta tidak bergerak mundur pada waktu setelah rem parkir dilepas sampai sistem propulsi mampu memberikan gaya untuk menggerakkan kerata.

Gambar 1. Kereta ditanjakan

Holding brake ini biasanya diaplikasikan pada kereta yang memiliki tuas traksi dan tuas rem pada satu tuas yang sama (traksi dan rem dependent). Tuas ini disebut sebagai master control (MC). Di Indonesia, jenis ini banyak ditemukan pada kereta rel listrik (KRL) contohnya KRL KfW, produk PT. INKA. Sedangkan pada jenis kereta yang memiliki tuas traksi dan tuas rem terpisah (traksi dan rem independent) penggunaan holding brake bisa dihilangkan. Jenis ini banyak dipakai pada kereta diesel hidrolik baik itu pada lokomotif maupun pada kereta berpenggerak.

Gambar 2. Traksi dan rem dependent

Gambar 3. Traksi dan rem independent

Kenapa pada kereta yang traksi dan rem dependent diperlukan holding brake? Karena ketika kereta berhenti maka tuas MC berada di posisi netrak, artinya service brake tidak bekerja, yang bekerja adalah rem parkir. Sekedar merefresh pemahaman tentang brake, rem service bekerja untuk menghentikan kereta yang berjalan, rem ini memiliki sifat normali close, artinya jika tidak ada udara dari compressor, maka rem akan bekerja. Dengan sistem ini, maka kereta akan otomatis mengerem ketika ada gangguan/ kerusakan pada supply daya listriknya. Sedangkan rem parkir dipakai untuk memarkir kereta yang berhenti, rem ini bersifat normaly open, artinya rem ini hanya bekerja jika ada tekanan udara. Kembali ke topik bahasan. Ketika masinis mau menjalankan kereta, maka ia harus melepas rem parkir, kemudian mengarahkan tuas MC kea rah powering (traksi). Sistem propulsi sendiri, memerlukan waktu hingga daya yang dihasilkan mampu menggerakkan kereta. Kondisi akan bahaya jika jika kereta pada posisis tanjakan, ketika rem parkir sudah dilepas, dan ternyata daya traksi belum cukup, maka kereta akan bergerak mundur dan ini berbahaya. Untuk itu, diperlukan mekanisme holding brake, dimana rem akan tetap bekerja hingga daya traksi diperkirakan cukup untuk menggerakkan kereta baru rem dilepas. Mekanisme holding brake biasanya diatur oleh train control, baik itu kapan holding brake dimulai dan kapan holding brake selesai.

Kenapa pada kereta yang traksi dan rem independent diperlukan holding brake? Karena pada sistem ini tuas traksi dan tuas rem terpisah sehingga masinis bisa melakukan perintah traksi dan rem bersamaan. Pada kondisi start jalan di tanjakan, maka masinis bisa mengatur tuas rem pada kekuatan tertentu hingga kereta tidak jalan mundur sambil menggerakkan tuas traksi. Ketika dirasa daya traksi sudah cukup, biasanya ditandai dengan sedikit suara bising ( nggereng) maka tuas rem bisa dilepas. Demikian dulu yang bisa kita pelajari tentang holding brake, semoga bisa menambah khazanah ilmu kita.

Reff:

1) http://www.sikerok.com/inilah-10-jalur-kereta-api-paling-ekstrim-di-indonesia

2) http://curhatkrl.blogspot.co.id/2013/10/kfw-i9000-krl-dingin-buatan-inka.html

3) https://caturprihatno.blogspot.co.id/2012/12/welcome-cc-206-locomotive.html

Read More

Dunia Kereta - Mekanisme Air Brake

Setelah sebelumnya kita bahas tentang komponen pada air brake, sekarang kita pelajari mekanisme dari air brake itu. Ada beberapa mekanisme dalam aplikasi air brake yaitu brake release, brake applied, Brake Lap, dan Emergency Brake. Akan kita bahas satu persatu.

Brake Release

Ketika masinis menggeser tuas rem kea rah brake release maka tekanan pada brake pipe akan naik sehingga slide valve (di dalam triple valve) akan bergeser ke kiri. Pergeseran slide valve ini akan membuat aliran udara dari auxiliary reservoir tertutup, feed groove terbuka, dan exhaust terbuka. Feed groove terbuka artinya udara dari brake pipe akan mengisi kembali auxiliary reservoir. Sedangkan exhaust akan mengalirkan udara dari brake cylinder keluar sehingga piston pada brake cylinder terdorong kebelanga oleh pegas dan sepatu rem akan lepas dari roda.

Brake Applied

Ketika tuas rem pada posisi apllied maka tekanan udara pada brake pipe akan turun. Karena tekanan pada brake pipe lebih rendah dari tekanan pada auxiliary reservoir, maka slide valve akan bergeser ke kanan yang menyebabakan feed groove tertutup, exhaust tertutup dan auxiliary reservoir terhubung dengan brake cylinder. Udara bertekanan dari auxiliary reservoir inilah yang mendorong piston di brake cylinder untuk melakukan pengereman. Udara akan mengelir dari auxiliary reservoir menuju brake cylinder hingga tekanan udara di keduanya sama, inilah kondisi pengereman maksimum yang bisa dicapai. Biasanya brake cylinder memiliki volume 40 % dari total volume auxiliary reservoir.

Brake Lap

Apabila masinis menggeser tuas rem sehingga terjadi tekanan yang sama antara brake pipe dan auxiliary reservoir maka ini disebut kondisi brake lap. Pada kondisi ini, slide valve berada pada posisi di tengah sehingga feed grove dan exhaust tertutup dan udara dalam brake cylinder terperangkap. Hal ini menyebabkan udara bertekanan terperangkap pada brake cylinder pada nilai tertentu sehingga tuas rem terdorong pada jarak tertentu dalam kondisi tetap pada interval waktu tertentu.

Emergency Brake

Pada kondisi pengereman emergency, prosesnya sama dengan brake applied, hanya saja penurunan tekanan udara pada brake pipe berlangsung sangat cepat sehingga rem juga bekerja cepat. Bahkan biasanya pada beberapa triple valve dilengkapi dengan sensor yang dapat mendeteksi penurunan tekanan udara dengan sangat cepat ini dan membuang udara melalui triple valve, sehingga penurunan tekanan udara dapat dipercepat.

Reff:

[1] http://www.railway-technical.com/

[2] http://hudalogawa.blogspot.co.id/

Read More

Dunia Kereta - Komponen Air Brake

Setelah sebelumnya dibahas mengenai jenis - jenis pengereman, maka pada kesempatan ini akan kita pelajari lebih mendalam tentang air brake. Air brake atau pneumatic brake adalah pengereman yang memanfaatkan udara terkompresi. Air brake adalah standart fail-safe pengereman kereta di seluruh dunia. Pada kesempatan kali ini, akan kita pelajari bersama tentang komponen dan prinsip dasar air brake.

Gambar 1. Komponen air brake secara umum

1) Kompresor

Kompresor  berfungsi untuk memampatkan udara biasa menjadi udara bertekanan. Udara pada tekanan normal akan dipompa dan dimampatkan hingga tekanannya 5-10 bar tergantung sistem pengereman yang digunakan. Kompresor udara digerakkan oleh motor listrik, sistem hidrostatik, atau dikopel langsung dengan mesin kereta. Di Indonesia, aplikasi kompresor yang digerakkan motor listrik dapat dijumpai di KRDI, KRDE, maupun KRL. Sedangkan kompresor dengan sistem hidrostatis adalah pada lokomotif CC300 sedangkan kompresor yang dikopel langsung dengan engine banyak dijumpai di lokomotif CC20x.

2)  Main Reservoir

Tangki tempat menyimpan udara terkompresi yang dipakai untuk pengereman maupun keperluan lain seperti pintu pneumatic.

3) Driver Brake Valve

Driver barke valve atau tuas rem adalah tuas yang berfungsi untuk mengatur tekanan udara yang dimasukkan kedalam pipa pengereman. Dengan tuas rem inilah masinis mengatur tingkat pengereman air brake agar diperoleh pengereman yang sesuai harapan.

Gambar 2. Tuas Rem

4) Feed valve

Berfungsi untuk memastikan bahwa tekanan udara didalam pipa pengereman berada pada tekanan yang sesuai.

5) Equalising Reservoir

Pada rangkaian kereta yang panjang, perubahan tekanan udara akibat tuas rem yang dilakukan oleh masinis memerlukan waktu untuk respon, sehingga aka nada jeda waktu hingga rem benar – benar bekerja. Untuk itu, equalizing reservoir berfungsi untuk mengurangi atau bahkan menghilangkan jeda waktu tersebut.

6) Brake Pipe

Brake pipe atau pipa pengereman berfungsi untuk menyalurkan udara bertekanan dari kompresor ke distributor valve di seluruh rangkaian kereta. Ada dua sistem brake pipe yang dipakai, single pipe dan double pipe.

Single pipe

Seperti namanya, sistem ini hanya memakai satu pipa pengereman. Tekanan pada brake pipe skitar 5 bar. Sistem ini banyak dipakai pada kereta konvensional yang ditarik lokomotif. Udara bertekanan dihasilkan oleh kompresor yang berada di lokomotif kemudian disalurkan ke kereta hingga rangkaian paling belakang.

Gambar 3. Single pipe brake

Double pipe

Pada sistem ini menggunakan dua pipa pengereman yang menyalurkan udara bertekanan. Pada double pipe terdapat main reservoir pipe dan brake pipe, yang membedakan adalah tekanan udara pada main pipe bisa mencapai 10 bar. Main pipe terhubung langsung ke kompresor, brake pipe tidak. Main pipe, selain dipakai untuk sistem pengereman juga dipakai untuk menggerakkan pintu pneumatic atau untuk supply udara air suspension. Di indonesis sistem ini banyak dipakai di KRDI maupun KRDE.

Gambar 4. Double pipe brake

 7)  Angle cock

Angle cock adalah katub dipipa ujung setiap kereta. Katup ini dibuka untuk meneruskan udara bertekanan pada kereta selanjutnya atau ditutup jika berada pada kereta terakhir.

 8) Hoses

Adalah pipa karet lentur tetapi tebal yang dipakai sebagai penyambung pipa antar kereta.

Gambar 5. Hoses

 9)  Brake Cylinder

Merupakan piston untuk meneruskan gaya pengereman dari pipa brake menuju sepatu rem. Setiap kereta memiliki minimal satu brake silinder. Brake silinder ini disambungkan ke “brake ringging” yaitu suatu rangkaian mekanis yang mendistribusikan gaya pengereman ke masing – masing sepatu rem di tiap-tiap roda. Dengan adanya brake rigging maka jumlah penggunaan barke cylinder bisa dihemat.

Gambar 6. Brake Cylinder dan Brake Rigging

10) Auxiliary Reservoir

Merupakan tangki penyimpan udara yang berfungsi untuk mengisi brake cylinder ketika terjadi pengereman. Tangki ini akan terisi kembali dari brake pipe ketika rem release. Karena tangki ini perlu diisi kembali, maka apabila kereta dibiarakan dalam kondisi pengereman dalam jangka waktu yang lama, misalnya ketika kereta parkir, maka brake cylinder lama – lama akan kehilangan tekanan sehingga tidak terjadi pengereman lagi. Oleh karena itu, pada kereta selalu dilengkapi dengan rem parkir baik itu menggunakan cylinder terpisah dengan prinsip yang berkebalikan dengan brake cylinder atau dengan rem tangan(hand brake) manual.

11) Triple Valve/Distributor valve

Disebut triple valve karena valve ini memiliki tiga jalur yang menghubungkan brake pipe, auxiliaru reservoit, dan pipa yang menuju brake cylinder. Sedangkan distributor valve pada prinsipnya merupakan penyempurnaan dari triple valve. Prinsip kerja triple valve atau distributor valve adalah:

-      Ketika tekanan pada brake pipe lebih tinggi dari tekanan auxiliary reservoir maka akan terjadi pengisian udara ke auxiliary reservoir dan membuka lubang exhaust silinder rem sehingga rem akan release.

-      Ketika tekanan di brake pipe lebih rendah dari tekanan di auxiliary reservoir maka akan menutup lubang exhaust brake cylinder dan melewatkan udara dari auxiliary reservoir ke brake cylinder sehingga terjadi pengereman.

-       Apabila tekanan brake pipe dan auxiliary reservoir sama maka akan menahan tekanan pada auxiliary reservoir dan brake cylinder pada level tekanan tertentu.

Gambar 7. Triple valve

Demikian komponen – komponen pada air brake selanjutnya mekanisme kerja air brake akan dibahas pada artikel Mekanisme Air Brake.

Reff:

[1] http://www.railway-technical.com/

[2] http://www.indoflyer.net/Forum/tm.asp?m=485684&mpage=3

[3] http://hudalogawa.blogspot.co.id/

[4] http://cs.trains.com/mrr/f/13/t/156670.aspx

[5] http://trainiax.net/mephotosearchresults.php?p_type=EMD%2CFL9

[6] http://www.tsb.gc.ca/eng/rapports-reports/rail/2011/r11v0257/r11v0257.asp

Read More