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

Dunia Kereta - High Speed Railway

Kereta api cepat atau dikenal dengan High Speed Railway (HSR) adalah jenis kereta yang memiliki kecepatan diatas 200 km/ jam. Dengan kecepatan yang sangat tinggi ini, maka HSR memiliki teknologi khusus tidak hanya dari segi rolling stock namun segi pensinyalan dan lintas juga. Sehingga biasanya HSR memiliki jalur khusus dimana tidak ada perlintasan sebidang dengan jalan. HSR pertama kali dioperasikan di Jepang pada tahun 1964 yang dikenal dengan kereta peluru (bullet train).

Gambar 1. Shinkansen seri 0, HSR pertama di Jepang

Menurut UIC ( Organisasi Kereta Api Internasional) ada dua prinsip pada HSR, pertama HSR adalah sebuah sistem, kedua HSR disetiap tempat berbeda. Prinsip pertama menjelaskan bahwa HSR adalah suatu kesatuan sistem yang meliputi infrastruktur, stasiun, kereta api itu sendiri, pengoperasian, pensinyalan, perawatan, keuangan, marketing, management dan tentunya peraturan. Prinsip kedua menjelaskan, karena komponen pada prinsip pertama mungkin berbeda pada setiap tempat, menjadikan sistem HSR disetiap tempat pasti berbeda.

Pengoperasian HSR sendiri memerlukan tiga komponen penting yang menyusun sistem HSR yang telah disebutkan sebelumnya yaitu: kereta api khusus, jalur khusus, dan pensinyalan khusus. Berikut penjelasannya:

1. Kereta api khusus HSR biasanya berupa trainset atau multiple unit, bukan kereta yang ditarik lokomotif, walaupun ada juga kereta cepat untuk barang. Hal ini karena pertimbangan power to weight ration multiple unit lebih kecil. Selain itu kereta jenis multiple unit memiliki bentuk yang lebih aerodinamis untuk kecepatan tinggi.
2. Jalur khusus, karena kereta api dengan kecepatan tinggi misalnya, memiliki kecepatan pada tikungan yang tinggi pula, sehingga desain cant pasti berbeda dengan kereta api biasa.
3. Pensinyalan khusus, pensinyalan biasa akan sulit terlihat dan akan sulit bagi masinis untuk bereaksi ketika kecepatan kereta diatas 200 km/ jam, sehingga HSR memerlukan pensinyalan khusus yakni “cab-signaling”, yaitu yaitu teknologi pensinyalan melalui gelombang radio dimana sinyal dikirim ke cabin sehingga masinis tidak perlu melihat sinyal di samping jalur. Karena cara inilah maka dikenal dengan istilah cabin-signaling atau cab-signaling. Gambar 2 menunjukkan beberapa jenis cab-signaling yang berbeda. ERTMS dipakai di Eropa, ATC dipakai di Jepang, dan CTCS dipakai di China.

Jika dilihat dari segi efisiensi energi, dalam hal ini energi setiap kWh yang terpakai untuk setiap kilometernya bisa mengangkut berapa penumpang, berdasarkan gambar 3 yang bersumber dari UIC diatas, maka terlihat jelas kereta api high speed adalah paling effisien. Hal ini karena dengan jumlah energi yang sama HSR bisa mengangkut 170 penumpang. Sedang jika dibandingkan dengan moda transportasi lain, kereta api secara umum lebih effisien dibanding mode transportasi darat lain maupun udara.

Gambar 2. Macam cab signaling

Gambar 3 Energi efisiensi beberapa mode transportasi

Sepuluh rekor kereta cepat di dunia dapat dibaca di sini: 10 Kereta Tercepat di Dunia.

Ref: UIC, High Speed Rail: Fast tract to sustainable mobility, 2012.

Read More

Dunia Kereta - Wesel Pada Lintas Kereta Api

Apa itu wesel? Wesel banyak dikenal sebagai pengiriman uang lewat kantor pos. Akan tetapi, disini kita akan membahas pengertian lain wesel yang tentunya berhubungan dengan perkeretaapian. Wesel pada istilah perkeretaapian adalah percabangan lintas untuk memindahkan jalur kereta api. Wesel secara internasional dikenal dengan sebutan switch dan turnout. Wesel akan sangat banyak ditemui di stasiun dan biasanya dipakai untuk perpindahan jalur lintas atau untuk menuju pemberhentian sementara agar tidak menggangu lintas utama. 

  Beberapa jenis wesel adalah:

1. Wesel biasa

Wesel yang terdiri dari satu jalur lurus dan satu jalur belok. Sering disebut juga sebagai wesel sederhana. Wesel ini dinamakan wesel kanan jika jalur belok ada disebelah kanan jalur lurus dan sebaliknya disebut jalur kiri jika jalur belok berada di sebelah kiri jalur lurus. Penentuan kanan dan kiri dari arah muka.

Gambar 1. Wesel biasa

Gambar 2. Wesel biasa kiri dan kanan

2. Wesel lengkung

Merupakan wesel yang ada di lintasan menikung. Ada 3 tipe seperti ditunjukkan pada Gambar 3 yaitu wesel searah lengkung, wesel berlawa

Gambar 3. Ilustrasi wesel lengkung

3. Wesel tiga jalan

Merupakan wesel yang memiliki tiga cabang. Wesel ini ada yang berlawanan arah dan adapula yang searah. Ilustrasinya ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Wesel tiga jalan

4. Wesel Inggris

Merupakan wesel yang paling rumit, menghubungkan empat arah lintas. Skemanya ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Skema Wesel Inggris

Gambar 6. Wesel Inggris

Susunan knontruksi wesel sendiri ada dua bagian yaitu bagian pokok dan bagian pelengkap. Termasuk bagian pokok adalah bagian pengarah dan bagian persilangan wesel, sedangkan bagian pelengkap sendiri adalah bagian penerus dari wesel. Seperti ditunjukan pada Gambar 7.

Gambar 7. Bagian wesel

Beberapa komponen wesel ditunjukkan pada Gambar 8. Mari kita bahas satu persatu:

1.    Lidah wesel

Merupakan bagain yang dapat bergerak atau masuk ke bagian pengarah karena berfungsi untuk menagkap roda kereta agar mengikuti arah lidah terpasang. Lidah wesel sisi kanan dan kiri diikat oleh kopel untuk menjaga jarak keduanya dan untuk memudahkan penggeseran lidah wesel.             Lidah wesel sendiri ada yang berpenggerak manual yang harus ditarik dengan tenaga manusia ada juga yang sudah otomatis dimana digerakan oleh motor listrik ataupun dengan tenaga pneumatik dan hidrolik.

Gambar 8. Komponen wesel

2.    Jarum dan sayap

Berfungsi untuk memberikan jalan flens roda ketika melewati perpotongan rel di wesel. Jarum sendiri membentuk sudut lancip yang dikenal dengan sudut simpang arah. Sedangkan sayap bertugas menjaga flens roda agar tidak keluar dari rel. Gambar 9 menunjukkan bentuk jarum dan sayap.

Gambar 9. Jarum dan Sayap

3.    Rel paksa

Rel yang dipasang berhadapan dengan jarum. Berfungsi untuk mencegah keluarnya roda ketika berada di ujung jarum (diatas rel yang terputus).

4.    Rel Lantak

Merupakan bagian rel yang berfungsi sebagai tempat tumpuan lidah wesel. Ilustrasinya ditunjukkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Rel lantak

Pada saat kereta melewati wesel terdapat batas kecepatan maksimum agar kereta tidak keluar dari jalur akibat benturan antara rel dan flens roda. Besarnya kecepatan maksimum ini tergantung pada sudut simpang (sudut jarum). Seperti ditunjukkan pada Gambar 11, P adalah panjang jarum, α adalah sudut simpang, B adalah lebar kepala rel, C adalah lebar kaki rel, dan d adalah celah antara jarum dan ujung rel. Semakin besar nilai sudut simpang maka kecepatan maksimum semakin kecil karena menunjukkan semakin tajam simpangan. Gambar 12 menunjukkan batas maksimum kecepatan di wesel berdasarkan besar sudut simpang, kemudian menjadi nomor wesel.

Gambar 11. Ilustrasi sudut simpang

Gambar 12. Nomor wesel

Referensi:

Fredy Jhon Philip, Rekayasa Jalan Rel: Modul 6 Wesel dan Persilangan, Universitas Pembangunan Jaya: Program Studi Teknik Sipil.

Read More

Dunia Kereta - Hyperloop

Hyperloop, sudah sering kali kita dengar dan baca di internet. Sebenarnya apa itu hyperloop? Hyperloop adalah konsep transportasi kecepatan tinggi masa depan dimana kereta berbentuk kapsul meluncur dalam sebuah tabung. Konsep hyperloop sendiri pertama kali dipublikasikan oleh gabungan antara Tesla dan SpaceX, yang mana keduanya adalah milik Elon Musk, pada tahun 2012. Kemudian prototype pertamanya dipublikasikan pada Agustus 2013. Dan sekarang konsep hyperloop dibuka untuk umum, opensource, sehingga siapapun bisa mengembangkannya.

Gambar 1. Ilustrasi hyperloop

Hyperloop sendiri merupakan pengembangan dari maglev dimana penggunaan tabung sepanjang jalurnya untuk mengurangi drag force atau gaya gesek udara. Pada kecepatan tinggi, gaya gesek udara memiliki pengaruh yang signifikan. Dengan lintasan tabung yang hampa udara, maka gaya gesek udara dapat diminimalisir sehingga hyperloop capsule bisa melaju hingga kecepatan 700 mph atau setara 1080 km/jam. Baca: Macam – macam train resistance.

Gambar 2. General komponen hyperloop

Untuk cara kerja dan sistem yang ada di hyperloop hampir sama dengan yang ada di maglev. Keduanya memakai motor linier, dimana stator berada disepanjang jalur, sedangkan rotor ada di body kereta. Baca: Motorlinier. Untuk itu pada kereta dibekali baterai sebagai sumber tenaga baik sistem propulsi maupun auxiliarynya. Pada maglev, untuk menghindari gaya gesek dengan lintas, maka dipakai sistem magnetic levitation. Konsep magnet dengan kutub yang sama saling tolak – menolak. Sedangkan pada hyperloop, ada yang memakai konsep yang sama, tetapi ada juga yang memanfaatkan tabung atau tunel lintasan yang hampa udara, sehingga kereta yang ada di dalamnya bisa terapung.

Untuk meminimaliser penggunaan energi, maka hyperloop dibuat dengan material khusus yaitu carbon viber. Diamana material ini delapan kali lebih kuat dari alumunium dan sepuluh kali lebih kuat dari besi. Tetapi satu setengah kali  kali lebih ringan dari alumunium dan lima kali lebih ringan dari besi. Sehingga energi untuk propulsinya bisa diminimumkan.

Gambar 3. Perbandingan waktu tempuh dengan hyperloop

Beberapa perusahaan yang saat ini mengembangkan hyperloop adalah Virgin Hyperloop One, Hyperloop Transportation Technologies, dan TransPod. Untuk saat ini hyperloop baru sekedar pengembangan dan belum dikomersialkan. Salah satu targetnya yaitu pada tahun 2020 di UEA bekerjasama dengan Hyperloop One.

Reff:

https://hyperloop-one.com

http://www.hyperloop.global/how-it-works

https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperloop

Read More

Dunia Kereta - Hemat Energi dengan Pengaturan Pola Operasi Kereta Api

Upaya penghematan energi pada kereta api telah banyak dilakukan. Selain dengan cara optimisasi desain dan sistem pada rolling stock, cara lain yang sudah banyak dipakai adalah dengan memperbaiki pola operasi kereta api. Bagaimana bisa pola operasi mempengaruhi konsumsi energi? Sebagai contoh, kereta rel listrik (KRL) A dan B ketika melewati jalur yang sama dari stasiun X menuju Y, apakah kita bisa memastikan konsumsi energi kedua kereta sama?

Pola operasi sangat mempengaruhi konsumsi energi. Pada contoh diatas, sudah dapat dipastikan bahwa akselerasi atau percepatan dan pengereman kedua kereta tidak sama meskipun jalur yang dilalui sama. Pola ini bisa dioptimiasi untuk dapat menekan konsumsi energi, misalnya pada jarak sekian sampai sekian kereta harus akselerasi, kemudian coasting, kemudian braking atau lainya. Sudah banyak penelitian dilakukan tentang optimisasi energi kereta api berdasarkan pola operasi ini.

Untuk mendapatkan energi efisien pada operasional kereta api maka ada beberapa hal yang perlu ditinjau yaitu: penjadwalan, dwelltime, driving advice system, dan pemakaian lintas. Selanjutnya, akan kita bahas satu demi satu secara ringkas dan padat.

Gambar. Pusat Kendali Lintas Kereta Api

(railtechnologymagazine.com)

Pertama penjadwalan. Secara teori, efisiensi energi yang tinggi pada kereta api akan diperoleh jika kecepatan rendah dan juga tidak berhenti ditengah perjalanan. Berhenti ditengah perjalanan, berarti akan ada akselerasi untuk menjalankan kereta api lagi yang memakan banyak energi. Akan tetapi, kenyataannya, penjadwalan kereta api lebih berpedoman pada penggunaan lintas untuk bisa mengangkut sebanyak mungkin penumpang. Untuk itu, salah satu cara yang bisa dilakukan adalah dengan driving advice system yang mana buffer time penjadwalan bisa diatur lebih fleksibel berdasar kondisi kepadatan lintas. Buffer time adalah waktu jeda antara jadwal satu kereta dengan kereta lain. Pada operasional KRL misalnya, ketika di jam luang maka buffer time antar kereta bisa diperbesar dan sebaliknya.Hal ini karena semakin lama waktu perjalanan, maka kereta api bisa berjalan pelan dengan energi yang minimum.

Kedua dwell time. Dwell time adalah waktu berhenti di stasiun. Waktu kedatangan kereta api di stasiun sangat memperngaruhi ketepatan jadwal. Sedangkan terjadinya delay berarti kemungkinan hemat energi berkurang. Delay bisa disebabkan oleh: problem pada kereta maupun lintas, jumlah penumpang keluar masuk kereta yang banyak, dan lamanya waktu penumpang mencari kereta sesuai tiketnya. Salah satu upaya untuk mengurangi kemungkinan delay ini adalah dengan memperbaiki platform stasiun sehingga penumpang bisa dengan mudah menemukan kereta yang akan dinaiki meskipun kondisi crowded.

Ketiga, driving advices system (DAS). Seperti dibahas sebelumnya bahwa buffer time merupakan kesempatan emas untuk dapat melakukan penghematan energi. Karena, dengan semakin banyak buffer time maka kereta dapat berjalan lebih pelan yang berkaitan degan konsumsi energi lebih rendah. Untuk bisa memanfaatkan buffer time dengan baik maka diperlukan driving advice system, yaitu sistem yang dapat menyarankan pola operasi yang paling effisien kepada driver atau masinis. Tanpa DAS, maka masinis hanya berpatokan pada jadwal, dalam artian masinis bisa memacu kereta sampai speed limit, kemudian ketika sampai lebih cepat di stasiun tujuan maka bisa istirahat sambil menunggu jam keberangkatan. Pola yang demikian berarti tidak bisa memanfaatkan buffer time dengan baik untuk menghemat energi. DAS yang terkoneksi secara online bisa memperkirakan dan memberi masukan masisnis tantang pola operasi yang paling hemat energi. Misalnya pada jarak tertentu kecepatan kereta harus diset berapa, pada jarak tertentu kapan kereta harus coasting, braking , dan sebagainya. Coasting adalah kondisi dimana kereta api berjalan meluncur karena traction motor dimatikan, ibaratnya motor yang kita lepas gas masih berjalan sendiri.

DAS sudah banyak dikembangkan, salah satunya di Jerman dengan sistemnya yang bernama ESF (Energiesparende Fahrweise). Sistem yang dikembangkan oleh German DB AG bekerjasama dengan Hannover University ini mampu memberikan saran kepada masinis kapan waktu yang tepat untuk coasting berdasarkan data lintas, data kereta, penjadwalan, posisi, dan waktu. Sistem ini sudah dibuktikan mampu memberikan penghematan energi hingga 5 % pada kereta German ICE.

Keempat, pemakaian lintas. Seperti dijelaskan sebelumnya, delay sangat dihindari dalam upaya penghematan energi pada kereta api. Kondisi saat ini adalah semakin banyak jumlah kereta dengan lintas yang terbatas. Bahkan di beberapa negara kapasistas lintas sudah mendekati limit. Sehingga terkadang terjadi kemacetan, dalam artian penumpukan kereta di persilangan dan menimbulkan delay. Salah satu cara untuk keluar dari masalah ini adalah dengan menggunakan sistem moving block signaling sehingga utilitas penggunaan lintas dapat lebih fleksibel. Cara lain adalah dengan mengintegrasikan semua kereta pada DAS sehinga kecepatan kereta bisa diatur dan tidak datang ke persilngan secara bersamaan.

Demikian pembahasan pada tema hemat energi dengan pengaturan pola operasi kereta api. Dapat disimpulkan bahwa penghematan energi dengan pola operasi dapat diwujudkan dengan menggunakan DAS, Driving Advice System. Semoga menambah pengetahuan dan bermanfaat.

English title: Energy Efficient Driving

Artikel terkait:

Hemat energi dengan kurangi konsumsi auxiliary

Lokomotif Listrik

Reff: www.railway-energy.com

Read More