8 Pengem Pelacak Lokasi KA Sofwan Hidayat

(1)

53

PENGEMBANGAN PERANGKAT PELACAK LOKASI

KERETA DENGAN TEKNOLOGI GELOMBANG

MIKRO BALISE

Sofwan Hidayat

Pusat Teknologi Industri dan Sistem Transportasi

Deputi Teknologi Industri Rancang Bangun dan Rekayasa - BPPT Gedung Teknologi 2 BPPT Lantai 3,

Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang 15314 Telp: 021-75875941

E-mail: sofhit@yahoo.co.id

ABSTRAK

Permintaan untuk sistem persinyalan yang murah dan mudah pemeliharaannya sangat dibutuhkan untuk menunjang pengembangan sarana transportasi yang handal dan memiliki keamanan yang baik. Untuk memenuhi kebutuhan ini, telah dikembangkan perangkat pendeteksi kereta api dengan menggunakan gelombang mikro balise sehingga memungkinkan biaya konfigurasi yang murah. Perangkat ini menggunakan fitur deteksi yang memungkinkan perangkat tidak bersentuhan langsung dengan jalur kereta. Sistem ini diharapkan dapat menggantikan sirkuit jalur konvensional. Sistem ini mendeteksi keberadaan dan arah kereta pada titik pendeteksian (microwave balise installation site). Penggunaan sistem ini memungkinkan pendeteksian logika terus menerus dalam satuan blok yang dikonfigurasi dengan titik pendeteksian sebagai batasnya. Selanjutnya, dikarenakan sirkuit jalur konvensional tidak dapat mendeteksi dan melacak logika Ada (0) / Tidak Ada (1), dengan sendirinya sistem baru ini memberikan deteksi yang sangat handal, karena untuk pendeteksian kereta menggunakan ID kereta. Dengan demikian, fungsi dari sistem ini memberikan sistem kontrol kereta berupa posisi kereta dan arah kereta dengan tingkat keamanan yang tinggi, dan dirancang dengan menggunakan konfigurasi sistem yang sederhana.

Kata kunci – Gelombang Mikro Balise, Pendeteksi Kereta Api, ID Kereta

PENDAHULUAN

Pada sistem konvensional, sistem pendeteksian kereta yang lewat titik pendeteksian menggunakan rangkaian sederhana yaitu memakai relay yang berfungsi sebagai pemutus arus. Apabila kereta datang maka terjadi hubungan arus yang disebabkan oleh terhubungnya trek karena bogie kereta yang melintas dan akan meneruskan ke lampu sinyal datang / masuk bahwa ada kereta yang datang seperti terlihat di Gambar 1.

Gambar 1. Trek Sirkuit Konvensional

(2)

54 sekarang telah menggunakan sistem gelombang mikro balise (microwave balise) yang terdiri dari pelacak, responden (yang terpasang di jalan dan responden di suatu tempat) dan yang terakhir unit pengolahan (kontroller). Pelacak dan responden pada trek dipasang berdekatan dengan sinyal datang dan sinyal masuk. Dan rel kereta harus berada di tengah-tengah pelacak dan responden jalan. Pada jalur lalu lintas lokal, tidak ada tempat yang memungkinkan pemasangan peralatan (construction gauge) antara bidang atas trek dan bidang bawah kereta di stasiun, dikarenakan kereta tidak melakukan perjalanan pada saat yang sama dekat dengan titik pemilihan trek (dekat dengan sinyal awal), maka perangkat ini dipasang diantara trek kereta dan kereta. Dengan demikian maka ketika stasiun berbentuk cangkang kura-kura yang biasa terdapat di jalur lalu lintas lokal digunakan sebagai model, pelacak dan responden di trek dipasang di empat posisi di setiap stasiun. Setiap unit pelacak terhubung dengan unit pengolah. Dua responden yang terpasang di kereta, dipasang masing-masing di depan dan belakang kereta.

Salah satu penyebab kecelakaan kereta api adalah belum adanya suatu sistem yang bisa memberikan informasi berupa posisi antar kereta api yang sedang melakukan perjalanan.

Dengan mengetahui posisi kereta api tersebut, maka pusat kontrol (server) dapat memantau dan mengatur jadwal serta alur rel perjalanan kereta api. Diharapkan dengan sistem seperti ini akan bisa meminimalisasi terjadinya tabrakan antar kereta api pada jalur rel yang sama. [1], [2], [3]

METODOLOGI

Fungsi gelombang mikro balise dalam pendeteksian kereta terdiri dari deteksi titik dan deteksi blok. Berikut ini akan dijelaskan dua metode tersebut.

1. Deteksi titik

Dalam proses pendeteksian kereta dengan menggunakan gelombang mikro balise, deteksi kehadiran dan deteksi arah dari kereta api di lakukan di lokasi di mana gelombang mikro dipancarkan.

- Pendeteksian ada tidaknya kereta yang sedang berhenti di sesuatu tempat dapat dilakukan tanpa menghubungi kereta. Sebuah loop tertutup terdiri dari komunikasi radio

digunakan untuk memastikan

kapasitas yang bebas dari kesalahan sama atau lebih besar daripada trek sirkuit konvensional.

Loop tertutup terdiri dari pelacak dan responden yang diletakkan di pinggir jalan dengan posisi terhimpit di antara jalur kereta. Hal ini untuk memastikan bahwa komunikasi dapat berjalan dengan normal melalui loop tertutup, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Yaitu ketika trek bebas dari kereta. Ketika kereta lewat, komunikasi menjadi terganggu, ditunjukkan pada Gambar 3. dan logika pendeteksian dijalankan. Jadi loop tertutup juga otomatis mati bila terjadi masalah seperti pada Gambar 4. dan terdeteksi bahwa ada kereta yang sedang melintasi jalur. Dengan demikian, keamanan menjadi lebih terjamin. [2], [4]]

(3)

55 Gambar 3. Kereta Yang Sedang Melintas

(Gangguan Normal)

Gambar 4. Kesalahan / Gangguan Tidak Normal

- Kereta api yang sedang melaju ke depan terdeteksi oleh sepasang on-board responden. Mereka memiliki memori yang berisi ID kereta dan informasi dari pemasangan di kereta. Kereta yang sedang melaju ke depan terdeteksi pada titik pendeteksian sesuai dengan informasi tentang urutan penerimaan dan posisi pemasangan. Kereta yang sedang melaju terdeteksi di titik pendeteksian di pinggir jalur kereta sesuai dengan urutan penerimaan oleh on-board responden. Dalam hal ini, kontinuitas

diperlukan dalam switching

penerimaan sinyal. jika switching tidak dapat dilakukan secara kontinyu, maka akan terdeteksi salah arah saat kereta berjalan maju / mundur dekat dengan pendeteksi di pinggir jalur kereta api. Simbol <1> pada Gambar 5. menunjukkan hasil penerimaan sinyal ketika kereta melewati titik pendeteksian dan melewati rute dari "a + b + c + d + e ". Sistem tidak bisa membedakan kasus ini dengan kasus di mana kereta melewati titik

pendeteksian tetapi melewati rute dari "a + b + c + d+ c (mengubah arah di tengah jalan). Dalam sistem ini, kontinuitas dijamin oleh penerimaan sinyal simultan dengan dua on-board responden, dan hasil pendeteksian yang benar dan akurat dari arah kereta akan terbaca „<2>‟ seperti pada Gambar 5. [2]

Gambar 5. Pendeteksian Arah Kereta

2. Deteksi Blok

(4)

56 sangat akurat seperti ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Pendeteksian Blok Dan Transisi ID

Dan ini menjelaskan masuk/ keluarnya kereta ke / dari blok ke blok dan logika pelacakan kereta.

- Deteksi Masuk

Gangguan yang terjadi pada loop tertutup diasumsikan sebagai persyaratan (syarat masuk yang belum diijinkan) untuk mendeteksi masukan ke blok, tentunya dengan pertimbangan yang diberikan pada kondisi khusus atau membuat peraturan yang dikhususkan untuk gangguan yang disebabkan bukan oleh adanya kereta yang lewat. Untuk konsep pendeteksian kereta ini, menggunakan ID khusus (sinyal yang diterima dari responden on-board) seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Kemudian, kereta yang telah memasuki blok akan terdeteksi.

- Deteksi Keluar

Pendeteksian yang menandakan keluar dari blok tersebut dilakukan hanya untuk kereta yang telah memiliki persetujuan antara ID kereta tersebut dengan pendeteksi kereta. Kereta yang keluar dari blok, akan terdeteksi saat sisi belakang kereta yang diidentifikasi akan memberikan kondisi loop tertutup setelah penerimaan sinyal dari responden on-board yang dipasang di bagian belakang kereta. Kereta harus dipastikan sangat handal dalam pendeteksian

posisinya, dan pelacakan kereta dengan menggunakan ID yang bergerak dari blok ke blok yang sudah terpasang. Untuk pelacakan kereta api, transisi harus berjalan dari ID yang belum dikonfirmasikan ke ID yang telah dikonfirmasi saat ID kereta melewati titik pendeteksian. Dalam hal ini, dalam rangka meningkatkan keandalan pendeteksian kereta saat akan keluar, bagian belakang kereta diidentifikasi oleh alat pendeteksi arah kereta dengan menggunakan on-board responden seperti ditunjukkan pada Gambar 8. Dalam hal ini, blok yang telah dilewati oleh kereta akan terindetifikasi.

Gambar 7. Pendeteksian Masuknya Kereta (Detection Of Entry)

Gambar 8. Pendeteksian Keluarnya Kereta (Detection of Exit)

- Logika Pelacakan Kereta

Logika pelacakan kereta

menggunakan dua teori berikut dalam rangka meningkatkan

keamanan dan keakuratan

(5)

57

• Menyediakan pengelolaan ID kereta yang terintegrasi di semua

blok dan melaksanakan

pengawasan untuk memastikan bahwa hanya satu ID yang ada di setiap tempat

• Menyediakan pengawasan dalam rangka untuk memastikan bahwa transisi blok dari ID kereta dilakukan hanya antara blok yang berdekatan.

PEMBAHASAN DAN HASIL

Pembahasan

Percobaan penggunaan gelombang mikro balise telah diterapkan di lapangan yaitu di stasiun Kanno yang berada di jalur Kakogawa - Jepang. Dan bedasarkan hasil pengujian yang telah dilaksanakan, dapat ditunjukkan seperti Tabel 1. di bawah ini. Hasil ini memperlihatkan perjalanan di lapangan dalam 2 tahapan.

Tabel 1. Proses Monitoring Test Perjalanan di Lapangan

Phase Period Evaluation

Phase 1

Oct. 1999 to

Evaluate basic performance of radio communications by 1ID balise

Evaluate train detection performance by 2ID balise. Verifies the train detection logic. Aug.

2000

Phase 3

Verify train control system

including operation management by a station system consisting of train detection logic, interlocking logic and a center system Nov.

2000 to

* 1ID : A responder device which allows one-to-one communication with the responder

* 2ID : A responder device wich allows simultaneous communication with multiple responders.

- Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000

- Gambaran pemasangan peralatan

Gambar 9. memperlihatkan Gambaran / sketsa pemasangan alat. Gambar 10. memperlihatkan Gambar pengetesan dari pelacak 1.

Pelacak (interrogator) dan responden di jalan dipasang di tempat pemasangan sinyal datang, di luar bangunan pengukur. Dan jalur kereta berada di tengah-tengahnya. On-board responden di pasang di tiga kereta umum. Untuk menentukan ketinggian dari pemasangan alat, pengukuran dilakukan untuk mengidentifikasi jarak yang dimana tidak terjadi gangguan komunikasi saat kereta melintas. Setelah itu ketinggian pemasangan alat juga ditentukan oleh jarak dimana komunikasi tidak akan terganggu saat

mekanik sedang melakukan

perbaikan.

Gambar 9. Gambaran Pemasangan Alat

Gambar 10. Letak Pemasangan Alat

- Periode pengetesan dan jumlah kereta

(6)

58 Waktu pengetesan diperlukan 161 hari agar didapat hasil yang memuaskan.

• Jumlah kereta:

Pada Tabel 2. terlihat jumlah kereta yang memperlihatkan banyaknya kereta yang diambil sebagai contoh untuk pengetesan ini agar di peroleh hasil yang memuaskan.

Tabel 2. Jumlah Kereta

Evaluation

Type Number of

item traveling

trains

Train without on

board responder 4089

Down Train with on-board

responder 1364

train line Train without on _{board responder} ₄₀₉₂

In

train line Train without on

Down Train with on-board

responder 1513

train line Train without on

-Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000

HASIL

Hasil pengetesan gelombang mikro balise (microwave balise)

- Pelacak dan responder

 Laju kesalahan frame (frame error rate)

Tabel 3. memperlihatkan frame error rate antara pelacak 1 dan responder di jalan 1 dan di antara pelacak 2 dengan responder jalan 2. Satu frame terdiri dari 27 bytes.

Tabel 3. Frame Error Rate

 Karakteristik penganggu

Tabel 4. memperlihatkan waktu yang terjadi saat kereta yang melintas memotong sinyal menggunakan responder yang terpasang di badan kereta.

Gambar 11. memperlihatkan data yang mewakili distribusi waktu perpotongan sinyal oleh kereta yang melintas pada pelacak 2. Hasilnya telah disepakati bahwa penerimaan sinyal terganggu saat ada kereta yang melintas.

Tabel 4. Karakteristik Perpotongan Sinyal

Evaluation item Interuppting time

(sec)

Gambar 11. Pendistribusian Pelacak 2 Saat Perpotongan Sinyal

Evaluation item Error rate

Interrogator 1 2.01E-05

(7)

59

- Interogasi dan on-board responden

 Jumlah frame yang diterima

Tabel 5. menunjukkan jumlah frame yang diterima saat on-board responden (on-board responder yang dipasang di atas kereta) telah

melewati oleh jangkauan

komunikasi pelacak. Gambar 12. menunjukkan data yang mewakili jumlah frame yang diterima oleh on-board responder (on-board responder yang dipasang di atas kereta) yang telah melewati jalur kereta.

Hasil tes ini disepakati sebagai jumlah frame untuk semua kereta

yang terpasang on-board

responder.

Tabel 5. Jumlah frame yang diterima

Evaluation item Microwave

balise

Track circuit

Interrogator 1 Up

train 5446 5446

line Down

5456 5456

train line

Interrogator 2 Up

train 5446 5446

line Down

5456 5456

train line

Gambar 12. Distribusi Pelacak di Jalur Kereta

 Karakteristik penerimaan 2 ID

Sepasang perangkat dipasang di kereta, saat sinyal dari pasangan ini diterima oleh pelacak, hubungan penerimaan sinyal dapat dilihat di

Gambar 13. Tabel 6.

memperlihatkan jumlah frame yang diterima di masing-masing tahapan (a,b dan c). Hasil tes menunjukan hasil yang sangat beragam pada masing-masing tahapan.

(8)

60 Tabel 6. Penerimaan sinyal oleh 2 ID

- Hasil tes logika pendeteksian kereta

• Deteksi kereta (deteksi dari gangguan)

Tabel 7. menunjukkan jumlah pendeteksian kereta oleh gelombang mikro balise dan jumlah pendeteksian kereta oleh jalur sirkuit selama periode pengujian. Hasil tes pendeteksian menunjukam data yang benar (deteksi dari gangguan) untuk semua kereta yan melintas. Sistem ini tidak mendeteksi gangguan yang salah yang disebabkan kereta api lain yang sedang melintas.

Tabel 7. Jumlah Pendeteksian Kereta

Evaluation item Number of received frames

a b c

- Pendeteksian ID kereta sekaligus arah kereta

Tabel 8. menunjukan hasil dari pendeteksian ID kereta dan arah kereta saat kereta yang terpasang on-board responder melintas pada titik pendeteksian. Hasil memuaskan muncul dari kereta yang terpasang on-board renponder. Hasil yang didapat sangat tepat, sesuai ID dan arah yang telah tercatat sebelumnya. Sehingga terjadinya kesalahan sangat kecil dikarenakan ID kereta sudah bisa

mengidentifikasi posisi kereta berikut

arahnya.

Tabel 8. Jumlah Pendeteksian ID dan Arah Kereta

- Pendeteksian kereta yang melintas

Tabel 9. memperlihatkan hasil dari pendeteksian kedudukan kereta menurut logika pendeteksian kereta. Tabel ini membagi kasus untuk masing masing jalur perjalanan kereta, dan memperlihatkan jumlah pendeteksian.

Tabel 9. Jumlah pendeteksian kereta yang melintas

Traveling

pattern Microwave balise

Track

-Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000 Evaluation item Number of received frames

(9)

61 PENUTUP

Kesimpulan

1) Tulisan ini telah memperkenalkan sistem konfigurasi gelombang mikro balise dan juga konsep pendeteksian kereta. Hasil dari test di lapangan telah membuktikan bahwa kinerja komunikasi dan kinerja deteksi gelombang mikro balise (microwave balise), dan semua unit pengelolaan logika pendeteksian kereta sangat memuaskan. Perbedaan utama dari gelombang mikro balise dan jalur sirkuit (track circuit) adalah gelombang mikro balise yang memungkinkan untuk mengidentifikasi kereta dengan menggunakan ID,

sebagai kelebihan dalam

pendeteksian kereta.

2) Kemungkinan pengembangan untuk menciptakan sebuah sistem yang optimal dengan cara memperbarui sistem bloking untuk jalur lalu lintas kereta, sehingga di masa depan gelombang mikro balise dapat lebih dikembangkan lagi penggunaannya dan menciptakan sistem kontrol kereta yang baru, demi menciptakan keefektifan penggunaan gelombang mikro balise.

3) Teknologi deteksi gelombang mikro balise (microwave balise) dapat digunakan sebagai dasar bagi BPPT khususnya Pusat Teknologi Sistem dan Prasarana Transportasi untuk mengembangkan sistem teknologi persinyalan / interlocking dalam rangka mengurangi angka kecelakaan kereta api.

Saran

1) Sistem pelacak posisi kereta dengan teknologi gelombang mikro balise sebagai bagian dari Automatic Train Protection (ATP) dapat dikembangkan sebagai sistem yang memberikan

informasi ke kereta yang ada di depannya tentang kecepatan yang sebenarnya, jarak ke titik di mana pembatasan kecepatan diberlakukan dan juga kecepatan yang diizinkan.

2) Penggunaan pelacak posisi kereta dengan teknologi gelombang mikro balise disarankan untuk dikembangan dari metode yang sudah ada, yaitu teknologi pembatasan kecepatan kereta api atau sistem ATS (Automatic Train Stop). Teknologi yang ditawarkan memungkinkan kereta dapat dikendalikan otomatis oleh sistem kecepatan dari sistem persinyalan on-board (ATP) yang bergantung dari data kontoller.

3) Untuk pengembangan gelombang mikro balise, ada kemungkinan untuk memasukkan informasi data yang menyangkut kondisi darurat seperti signal tidak berfungsi yang data informasinya dikirimkan oleh stasiun terdekat atau pusat kendali perjalanan kereta api sehingga kereta api untuk melanjutkan perjalanannya tidak perlu lagi menunggu signal berfungsi kembali.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Sasaki, Nishibori, Ohgushi, Kawachi dan Kasai, “Development of Train Detection System by Microwave Balise”, 2000, Industrial System at the National Meeting of Institute of Electrical Engineers of Japan, 4-231. [2] Sasaki, Nishibori, Ohgushi, Kawachi

dan Kasai, “Field Test of a Train Detection Device based on Microwave Balise and Implementation of Train Detection by Non Contact Train Tracking Technique”, 37th Railways Cybernetic Symposium Session, 8, 620.

(10)

62

Balises”, Integrated Symposium for Railway Technologies (JRAIL ‟λλ). [4] Sasaki, Nishibori, Ohgushi, Kawachi