Dunia Kereta – FRMCS Sebuah Teknologi Baru Pensinyalan

 

GSM-R (Global System for Mobile Communication – Railway) adalah standar radio pensinyalan yang dipakai pada kereta api di seluruh dunia. GSM-R memiliki peran penting dalam operasional kereta api seperti komunikasi antara masinis dengan petugas pengatur sinyal. Teknologi ini memiliki konektivitas dan kualitas suara yang bagus. Sistem ini memesan frekuensi radio khusus untuk kereta yaitu pada frekuensi 900 MHz. GSM-R telah terbukti sangat membantu aplikasi ETCS (European Train Control System) dan mampu menyediakan REC (Railway Emergency Call). REC adalah suatu peringatan pada masinis pada kondisi bahaya sehingga masinis dapat memperlambat atau menghentikan laju kereta sebelum mencapai lokasi bahaya.

Saat ini, teknologi GSM-R sudah mulai tertinggal dan produsen kemungkinan hanya akan mensupport teknologi ini sampai tahun 2030. Disisi lain, GSM-R sudah terpasang dihampir 100.000 km jalur kereta api di Eropa. Untuk itu perlu dicari alternative teknologi lain untuk menggantikan GSM-R. Pada tahun 2010 UIC telah merencanakan pengganti teknologi ini. Teknologi baru tersebut diberi nama Future Railway Mobile Communication Systems (FRMCS) dan telah diperkenalkan pada tahun 2014 oleh UIC.

Beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh FRMCS untuk menggantikan GSM-R adalah: (1) Quality of Service ( kualitas pelayanan utamanya menangai REC) (2) Interoperability (dapat dioperasikan lintas negara seperti di Eropa) (3) Cyber security ( aman dari hacker) (4) Spectrum frequency ( memerlukan alokasi frekuensi radio khusus). Penerapan FRMCS tidak bisa dilakukan serta merta, untuk itu pada tahap awal FRMCS akan bekerja bersama GSM-R. Setelah terbukti kinerjanya, maka FRMCS dapat bekerja sendiri. Masa uji FRMCS diperkirakan pada tahun 2025 sampai 2035.

FRMCS akan direalisasikan dengan 3GPP (3^rd Generation Privat Public Partnership) memanfaatkan teknologi 5G sedangkan GSM-R sendiri masih memakai teknologi 2G. Dengan teknologi 5G maka FRMCS dapat mengakomodasi digitalisasi pada sector kereta api seperti Internet of Things (IoT) dan smart maintenance. Saat ini UIC telah mengusahakan frekuensi khusus untuk FRMCS, kemungkinan frekuensi yang akan dipakai adalah 900 MHz (menggantikan GSM-R nantinya) dan 1900 MHz (dengan frekuensi ini FRMCS bisa dipakai bersamaan dengan GSM-R pada tahap awal).

 Video penjelasan FRMCS bahasa inggris, klik disini.

Ref:

Global Railway Review edisi February 2020.

Read More

Dunia Kereta - Apa itu Axle Counter?

Salah satu cara yang dipakai untuk mendeteksi bahwa suatu blok lintas sudah clear dari keberadaan kereta adalah dengan menggunakan axle counter. Apa itu blok lintas? Baca: Block Signaling. Seperti namanya, sistem ini akan menghitung axle kereta yang melewatinya. Sistem ini dipasang di awal blok lintas dan di akhir blok signal. Jika jumlah axle yang terdeteksi di awal dan di akhir blok signal sama, maka menandakan kereta sudah lewat dari blok signal, dalam arti blok sudah clear. Satu titik axle counter terdiri dari dua sensor sehingga dapat diketahui arah gerak dan juga kecepatan kereta. Sebuah kumputer yang disebut “evaluator” bertugas untuk membandingkan jumlah axle yang terdeteksi dari titik axle counter awal dan akhir blok.

Gambar 1. Sistem axle counter

Sistem ini selain dipakai pada blok lintas juga digunakan pada railway crossing ( perlintasan sebidang). Ketika kereta melewati axle counter pada jarak yang telah ditentukan dari perlintasan sebidang, maka sensor axle counter akan memberi informasi untuk menutup palang pintu, baik secara otomatis maupun sinyal untuk petugas perlintasan.

Gambar 2. Sensor axle counter

Kelebihan dari sistem axle counter ini adalah tidak diperlukannya isolasi rail joint ( isolasi pada persambungan rel) seperti pada metode track circuit. Selain itu kabel yang diperlukan juga lebih sedikit sehingga murah dalam instalasi dan perawatannya. Sistem ini juga aman dan dapat bekerja meskipun ada kontaminasi di rel seperti basah, pelumas, ataupun sanding (penaburan pasir untuk menambah koefisien gesek antara roda dan rel). Axle counter terbaru dapat dipasang pada jarak hampir 50 km dari komputer server dan tetap reliable.

Sedangkan kekurangan dari sistem axle counter ini adalah kegagalan pembacaan sensor sehingga perlu dicek secara berkala. Pada awal pemakaiannya terdapat keterbatasan pembacaan jumlah axle yaitu 255 axle per kereta, sehingga jika jumlah axle melebihi maka akan terjadi error. Akan tetapi, kelemahan ini sudah teratasi seiring berkembangnya kemampuan prosesor sehingga jumlah axle berapapun sudah tidak masalah.

Reff:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Axle_counter

2. http://www.railsystem.net/axle-counter/

3. http://www.electrans.es/en/products/axle-counters.html  

Read More

Dunia Kereta - Track Circuit: Metode deteksi keberadaan kereta

Salah satu metode yang dipakai untuk mendeteksi keberadaan kereta pada lintas adalah Track Circuit. Disebut demikian kerena metode ini menggunakan circuit listrik sederhana pada lintas. Sistem ini pertama kali dipakai pada 1864 oleh William Robert Sykes pada London Chatham and Dover Railway. Lebih jelas tentang track circuit dan operasionalnya, baca sampai selesai ya.

Gambar 1 menunjukkan kondisi track circuit ketika blok lintas kosong. Dari sebelah kiri terdapat insulated gap yang merupakan gap isolasi antar satu blok lintas dengan blok lintas yang lain. Lebih jelas tentang blok lintas/ blok signaling baca: Block Signaling. Dalam satu blok lintas terdapat satu sistem track circuit. Aliran listrik di batre mengalir melalui rel dimana satu positif dan satu negatif akhirnya sampai di signal relay dan mengaktifkan relay. Ketika relay aktif maka lampu hijau akan menyala, yang berarti blok lintas kosong. 

Gambar 1. Kondisi blok lintas kosong

Gambar 2. Kondisi blok lintas terisi

Selanjutnya ketika kereta melintas, Gambar 2. Maka aliran listrik kutup positif dan negatif mengalir melewati axle sebelum sampai ke signal relay sehingga relay tidak aktif. Ketika relay tidak aktif maka switch lampu signal berpindah kebawah dan lampu merah yang menyala, menandakan blok lintas terisi. Dari sini jelas pula fungsi dari isolatuion gap yaitu agar power di satu track circiut tidak mengganggu sistem track circuit yang lain. Biasanya power yang dipakai pada sistem ini hanya sekitar 1,5 - 12 VDC.

Bagaimana pemasangan track circuit pada lintas kereta listrik dimana rel sebagai current return ( tempat kembalinya arus listrik)? Jika rel sebagai netral atau grounding tempat kembalinya arus, tentu akan menggangu sinyal dari track circuit. Untuk itu pada sistem LAA AC, track circuit biasanya juga menggunakan power AC namun dengan frekuensi yang berbeda dan relay dirancang dengan filter untuk mendeteksi frekuensi yang telah ditentukan. Sedangkan untuk LAA DC, track circuit DC dilakukan dengan memakai salah satu rel sebagai kutub positif track circuit dan rel satunya sebagai kutub negatif track circuit sekaligus sebagai current return sistem LAA.

Rel modern sekarang biasanya tidak memiliki joint/ sambungan, dimana sambungan sudah dilas ketika instalasi. Apakah track circuit yang memerlukan isolation gap bisa diaplikasikan? Untuk menjawab pertanyaan ini, maka track circuit memberikan solusi dengan memakai transmiter - receiver dimana frekuensi diset berbeda antar blok lintas. Sehingga track circuit pun masih bisa diaplikasikan.

Gambar 3. Track circuit dengan frekuensi

Contoh produk track circuit antara lain, FTG S produk Siemens, FS3000 produk Westinghouse, EBI Track 400 produk Bombardier dan Alston dengan Digicode dan Jade. Metode lain untuk deteksi keberadaan kereta adalah axle counter.

Reff:

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

Read More

Dunia Kereta - Block Signaling

Blok signaling adalah pensinyalan dengan membagi lintas menjadi beberapa blok. Untuk itu terkadang saya sebut blok lintas. Setiap blok hanya boleh diisi satu kereta dalam satu waktu. Tanda sinyal dipasang di awal blok sehingga kereta yang akan melintas tahu apakah blok lintas di depannya terisi kereta atau kosong. Pembagian bloknya sendiri ada bermacam - macam, tetapi sacara umum dibagi dua yaitu: fix block(blok tetap) dan moving block(blok berubah).

Fix block berarti panjang setiap blok adalah tetap. Dulu, sebelum sistem signaling sebaik saat ini, biasanya blok lintas adalah per stasiun. Jadi awal blok adalah di suatu stasiun dan berakhir ketika bertemu stasiun selanjurnya. Kemungkinan stasiun - stasiun kecil di tingkat kecamatan dipakai sebagai penanda awal dan akhir blok ini. Sedangkan sekarang panjang tiap blok adalah setiap bertemu tanda sinyal selanjutnya. Panjang blok dihitung dengan mempertimbangkan frekuensi kereta di lintas dan juga jarak aman pengereman yang hubungannya dengan: kecepatan maksimum kereta, gradient lintas, dan sistem pengereman kereta.

Penggunaan fix blok pada lintas yang dilalui beberapa jenis kereta seperti kereta lokal, kereta high speed dan kereta barang tentunya akan mempertimbangkan kemungkinan terburuk yakni jarak pengereman terjauh pada high speed. Walaupun secara ekonomi tidak efisien karena frekuensi kereta lokal dan barang jadi menurun. Sehingga biasanya untuk high speed memiliki jalur tersendiri.

Gambar 1 menunjukkan ilustrasi sederhana dari sistem fix blok signaling. Terlihat block bagian tengah kosong sehingga lampu sinyal hijau, sedangkan blok paling kanan terisi sehingga lampu sinyal merah. Sedangkan pada Gambar 2 disebut multi aspek signaling yaitu dengan menambahkan satu blok kosong sebagai buffer. Untuk deteksi apakah kereta sudah melewati suatu blok atau belum dapat dilakukan dengan dua cara yaitu track circut dan axle counter.

Gambar 1. Simple block signaling

Gambar 2. Multiple aspek block signaling

Kekurangan dari sistem fix blok adalah jumlah kereta yang di lintas terbatas karena harus menyediakan open block dan juga buffer block ( pada multi aspek signaling) sehingga penggunaan lintas kurang efisien. Selain itu maintenance peralatannya juga mahal. Kemudia dikembangkanlah sistem moving blok.

Pada sistem moving blok, panjang tiap blok tidak pasti, bahkan bloknya sendiri berjalan. Konsep pada sistem ini adalah memberi jarak aman ( buffer) di depan dan belakang kereta. Buffer depan untuk mengakomodasi jarak pengereman kereta tersebut sedangkan buffer belakang untuk mengakomodasi jarak pengereman kereta di belakangnya. Pada sistem moving block keberadaan kereta dan juga kecepatan kereta dideteksi oleh sensor yang dikirim ke server. Dari server inilah diatur panjang buffer berdasarkan kecepatan kereta dan juga jumlah kereta di lintas, teknologi yang dipakai sering disebut dengan CBTC ( Communication Based Train Control). CBTC sendiri sudah banyak dipakai di metro yang frekuensi perjalanan keretanya tinggi. Bahkan dengan CBTC dimungkinkah kereta driverless (kereta tanpa masinis). Gambar 3 menunjukkan perbandingan antara sistem fix block dan moving block.

Gambar 3. Perbandingan fix block dan moving block

Reff:

1. file:///I:/WEB/Signalling/Railway%20signalling%20-%20Wikipedia.html

2. http://www.railway-technical.com

3. http://www.railwaysignalling.eu/introduction-cbtc-system-description

Read More

Dunia Kereta - Pensinyalan: ETCS

Beberapa tahun yang lalu, lebih dari 20 jenis peninyalan ( control system) dipakai di Eropa, seperti TBL, EBICAB, KVB, TVM dan lain - lain sesuai dengan negara masing - masing. Akan tetapi, seiring meluasnya jaringan kereta api yang menghubungkan negara - negara di Eropa, di temukan masalah bahwa, semakin banyak jenis sistem pensinyalan maka akan semakin sulit diintegrasikan, dengan kata lain tidak effisent. Hal ini terbukti, jika kereta harus melintasi negara lain sampai - sampai diperlukan penukaran lokomotif dan masinis karena peralatan pensinyalan dan sistem yang berbeda. Berdasarkan kejadian tersebut, maka negara - negara eropa bersepakat untuk membuat sistem pensinyalan yang seragam untuk kereta - kereta yang melintas di Eropa.

Diawali pada Desember 1989, para menteri transportasi negara - negara eropa berkumpul untuk merumuskan sistem pensinyalan yang seragam di eropa. Dari pertemuan tersebut para ahli di eropa berkumpul dan terlahirlah ETCS (European Train Control System). ETCS sendiri merupakan suatu peralatan pensinyalan dimana selanjutnya transmisi datanya menggunakan GSM-R ( Global System for Mobile - Railways). GSM - R adalah sistem komunikasi radio yang melayani komunikasi suara dan data. GSM-R dibuat berdasarkan teknologi GSM hanya saja memesan frekuensi khusus untuk kereta. Gabungan antara ETCS dan GSM- R pada akhirnya disebut ERTMS ( European Rail Traffic Management System ).

ETCS pada dasarnya merupakan ATP (Automatic Train Protection). Sistem ETCS memungkinkan untuk operasional yang aman melalui jaringan komunikasi. Data kecepatan, kondisi kereta, dan juga pensinyalan dikirim ke server melaui jaringan sehingga memungkinkan kontrol secara real time sehingga diharapkan kereta dapat beroprasi secara aman, cepat, dan effisien dalam pemakaian lintas. ETCS sendiri dibagi dalam tiga level berdasarkan peralatan yang dipakai dan informasi yang dikirim dari perangkat ETCS itu.

ETCS – Level 1

ETCS Level 1 adalah pensinyalan cabin yang dapat dipakai bersamaan dengan sistem pensinyalan yang ada. Pada level 1 ini, balise digunakan untuk transmisi data antara lintas dan kereta. Balise memberikan informasi kepada komponen ETCS yang ada di cabin dan juga kepada Lineside Electronic Unit (LEU) yang ada di lintas. LEU bertugas untuk melakukan interlock lintas dan memberi data lintas ke ETCS yang berisi Movement Authority ( izin melintas). Computer ETCS yang berada di kereta secara continue memonitor kondisi lintas dan menghitung kecepatan maksimum yang diperbolehkan untuk aman operasi. Berbeda dengan sistem konvensional dimana batas kecepatan konstan, pada sistem ini batas kecepatan bisa dinaik atau turunkan berdasarkan informasi kondisi lintas, seperti jarak kereta di depan atau belakangnya. Sehingga dengan demikian operasional bisa lebih cepat, aman, dan effisien pada penggunaan lintas.

Agar operasional bisa lebih cepat dan effisiensi penggunaan lintas lebih baik, terkadang dipasang tambahan balise, sehingga update kondisi lintas bisa lebih cepat dan akurat. Seperti terlihat pada gambar 2.

Penggunaan ETCS level 1 secara komersial pada Oktober 2001 di Bulgaria, yakni 250 km dari total 430 km lintas Sofia – Burgas. Proyek ini dikerjakan oleh Alcatel Transport Automation Solution (TAS). Sekarang, ETCS level 1 sudah banyak dioperasikan di negara – negara eropa seperti Austria, Hungaria, Romania, bahkan Beijing – Tianjin Intercity Rail juga sudah mengaplikasikannya.

ETCS – Level 2

Pada ETCS level 2, interlocking dilakukan oleh Radio Block Center (server) sehingga pada hal ini sistem pensinyalan ETCS di kereta harus berkomunikasi secara terus – menerus dengan server memakai bantuan GSM – R pada frekuensi 900 MHz.

Pada ETCS level 2 ini, sinyal samping seperti lampu semboyan sudah bisa dihilangkan ( kecuali peraturan yang mewajibkannya) karena kondisi lintas sudah diupdate secara terus – menerus oleh server. Sedangkan balise dipakai untuk memberikan informasi tambahan posisi kereta pada server, sedangkan data utama posisi diperolah melalui sensor atau GPS. Ilustrasi ETCS level 2 dapat dilihat pada gambar 3. ETCS Level 2 sudah dapat ditemukan di German, Swiss, Luxembourg, Italia, dan Belanda.

ETCS Level 3

Pada level 3 ini, kereta dapat berjalan pada sistem moving block, dimana interlock sudah tidak diperlukan. Dengan demikian kereta bisa berada pada lintasan yang sama dengan kereta lain namun tetap dalam kondisi aman. Hal ini dilakukan dengan komunikasi ke server yang terus menerus. Komputer ETCS mengolah berapa kecepatan maksimum yang diperbolehkan, juga apakah memungkinkan untuk masuk ke lintas yang sudah terisi oleh kereta lain ( sebagai pengganti interlock). Pada kondisi ini kereta bisa dikatakan memiliki Autority sendiri untuk memutuskan masuk ke lintas itu atau harus lintas lain.

Sistem ETCS Level 3 ini masih dalam pengambngan. Ilustrasi sistem ini dapat dilihat pada gambar 4.

Berikut rangkuman dari ETCS Level 1 hingga Level 3

Berdasarkan bahasan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa kelebihan pemakaian ERTMS adalah:

- Meminimaliser penggunaan semboyan samping lintas

- Meningkatkan kapasistas lintas

- Biaya operasional dan maintenance rendah

- Memungkinkan untuk kecepatan maksimum 500 km/ h

- Membuka pasar baru bagi produsen alat pensinyalan

Reff: http://www.irse.org.hk/eNewsletter/issue06/issue06.htm

Read More