8
PLATFORM UNTUK SISTEM PEMANTAU
KONDISI JALAN REL
Meiyanne Lestari
1, Mustari Lamma
21,2Pusat Teknologi Industri dan Sistem Transportasi
TIRBR – BPPT
e-mail : mlestari77@gmail.com; antee55@yahoo.com
Abstrak
Jalan rel merupakan prasarana yang paling utama untuk mendukung moda transportasi kereta api dalam melakukan operasinya. Berkaitan dengan masalah keselamatan dalam pengoperasiannya maka jalan rel harus selalu dalam kondisi laik untuk dilalui kereta api sehingga keselamatan dan keamanan penumpang keretaapi menjadi lebih terjamin. Salah satu hal yang harus dilakukan dalam memberikan jaminan terhadap keselamatan penumpang adalah dengan melakukan serangkaian inspeksi yang dilakukan oleh JPJ (Juru Penilik Jalan Rel) sebelum kereta pertama dioperasikan. Untuk meningkatkan efektifitas pekerjaan JPJ diperlukan suatu solusi teknologi terdiri atas perangkat sistem instrumentasi dan platform yang disebut “Sistem Pemantau Kondisi Jalan Rel” dengan basis kamera. Platform yang digunakan adalah mobil golf yang telah dimodifikasi. Pemilihan mobil golf sebagai platform atau alat angkut digunakan karena spesifikasi mobil golf yang paling mendekati DR&O yang telah dibuat sebelumnya.
Kata Kunci: Keretaapi, keselamatan, platform, mobil golf, DR&O.
PENDAHULUAN
Salah satu ciri khas prasarana moda transportasi keretaapi yang gampang dikenali adalah jalan rel, karena rangkaian kereta api hanya dapat melintas di atas jalan yang dibuat secara khusus untuknya. Rel inilah yang memandu rangkaian kereta api bergerak dari satu tempat ke tempat lain. Oleh karena itu salah satu faktor penentu keselamatan perjalanan kereta api adalah kelaikan jalan rel. Kelaikan jalan rel secara teknis diartikan bahwa konstruksi jalan rel harus dapat dilalui oleh sarana perkeretaapian dengan aman dan dengan tingkat kenyamanan tertentu selama umur teknisnya. [1]
Untuk memberikan jaminan terhadap kelaikan jalan rel, maka jalan rel tersebut harus diperiksa secara berkala yang dilakukan sebelum kereta pertama diberangkatkan untuk memberikan keyakinan bahwa jalan rel siap dan aman untuk dilalui kereta api.
9 Gambar 1. Komponen Jalan Rel
Keterangan: 1. Batang rel, 2. Penambat, 3. Bantalan,
4. Lapisan pondasi atas
1) Batang rel (Rail)
Gambar 1 memperlihatkan batang rel yang terbuat dari batangan baja longitudinal yang berfungsi untuk memberikan tuntunan dan tumpuan terhadap pergerakan roda kereta api secara terus menerus.
2) Penambat (Fastening System)
Penambat atau fastening seperti pada Gambar 1 yang mempunyai fungsi untuk mengikat rel dan bantalan.
3) Bantalan (Sleeper)
Bantalan, seperti terlihat pada Gambar 1, memiliki beberapa fungsi yang penting, diantaranya menerima beban dari rel dan mendistribusikannya kepada lapisan balas dengan tingkat tekanan yang kecil, mempertahankan sistem penambat untuk mengikat rel pada kedudukannya, dan menahan pergerakan rel arah longitudinal, lateral dan vertical.
4) Lapisan Fondasi Atas atau Lapisan Ballas (Ballast)
Konstruksi lapisan fondasi atas, seperti terlihat pada Gambar 1, terdiri atas material granular/butiran dan diletakkan sebagai lapisan permukaan (atas) dari konstruksi substruktur. Material ballas yang baik berasal dari batuan yang bersudut, pecah, keras, bergradasi yang sama, bebas dari debu dan kotoran dan tidak pipih (prone).
5) Lapisan Fondasi Bawah atau Lapisan Subbalas (Subballast)
Lapisan diantara lapisan balas dan lapisan tanah dasar adalah lapisan subbalas. Lapisan ini tidak terlihat pada Gambar 1, berfungsi sebagaimana lapisan balas, diantaranya mengurangi tekanan di bawah balas sehingga dapat didistribusikan kepada lapisan tanah dasar sesuai dengan tingkatannya.
6) Lapisan Tanah Dasar (Subgrade)
Lapisan tanah dasar, juga tidak terlihat pada Gambar 1, merupakan lapisan dasar pada struktur jalan rel yang harus dibangun terlebih dahulu. Fungsi utama dari lapisan tanah dasar adalah menyediakan landasan yang stabil untuk lapisan ballas dan subballas. Perilaku tanah dasar adalah komponen substruktur yang sangat penting yang mana memiliki peranan yang signifikan berkait pada sifat teknis dan perawatan jalan rel.
Pada saat ini pemeriksaan jalan rel dilakukan dengan cara yang masih sangat sederhana dan memerlukan waktu yang relatif agak lama karena dilakukan dengan berjalan kaki sesuai dengan wilayah yang telah ditetapkan.
Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa juru penilik jalan rel dalam melaksanakan kegiatannya adalah dengan berjalan kaki untuk melihat kondisi jalan rel secara manual seperti dapat dilihat pada Gambar 2
10 Gambar 2 memperlihatkan seorang petugas JPJ yang sedang melakukan pemeriksaan kondisi jalan rel secara manual dari suatu titik ketitik lainnya yang dilaksanakan dengan berjalan kaki untuk mengamati keadaan rel, tubuh bantalan kiri dan kanan, kondisi penambat, kondisi balas bebatuan lingkungan struktur rel dan sambungan rel. Bilamana ditemukan ada kerusakan rel, JPJ harus segera memperbaiki, namun bilamana kerusakan komponen jalan rel cukup serius sehingga membutuhkan penanganan serius maka harus segera dilaporkan pada stasiun terdekat atau melapor pada DK/SK (Kepala Distrik/Kepala Resort) setempat. Adapun waktu pemeriksaan dilakukan 15 menit sebelum KA pertama akan lewat.
Dengan melihat cara pemeriksaan kondisi jalan rel seperti telah diuraikan diatas, sudah saatnya cara pemeriksaan dikembangkan untuk menggantikan tugas JPJ.
Untuk itu diperlukan suatu solusi teknologi yang dapat meningkatkan kualitas dan efektifitas peran petugas pemeriksa tersebut dengan menggunakan suatu sistem yang disebut dengan “Sistem Pemantau Kondisi Jalan Rel”. Sistem ini berbasis kamera cerdas yang akan dipasang pada suatu wadah seperti platform atau yang serupa dengannya dengan menggunakan penggerak sendiri. Sistem pemantau kondisi jalan rel terdiri dari sistem instrumentasi yang berbasis kamera dan platform yang berpenggerak sendiri. Adapun platform yang dipilih untuk membawa sistem instrumentasi tersebut dipilih dari beberapa jenis mobil kecil yang telah disurvei sebelumnya.
Berdasarkan kriteria yang ditentukan berdasarkan DR&O yang telah dibuat seperti:
- Panjang; - lebar; - tinggi;
- ground clereance; - sumbu putar; - sumber energi
maka mobil kecil yang mendekati spesifikasi yang dibuat berdasarkan DR&O adalah mobil golf.
Platform yang dimodifikasi dari mobil golf telah melalui serangkaian pengujian seperti uji statis, uji simulasi dan uji diatas jalan rel tanpa sistem instrumentasi yang dilakukan di stasion Nambo. Adapun pemilihan stasiun Nambo sebagai tempat pengujian diatas rel adalah perlintasan sebidang yang merupakan jalan masuk ke rel tidak ramai.
METODOLOGI
Sebagai langkah awal dari pembuatan platform ini adalah dengan melakukan identifikasi terhadap permasalahan yang berkaitan dengan platform serta mempelajari platform atau yang sejenisnya yang telah ada baik didalam maupun diluar negeri melalui penelusuran laporan-laporan yang terkait dengan hal tersebut.
Dengan mengacu kepada hasil identifikasi yang telah dilakukan diatas, tahapan selanjutnya adalah mengumpulkan data dan informasi yang berkaitan dengan mobil kecil, komponen system instrumentasi serta melakukan diskusi dengan instansi terkait.
Dari data dan informasi yang telah dikumpulkan diatas kemudian dilakukan kajian tentang jalan rel dan komponennya, mobil kecil, system instrumentasi. Langkah selanjutnya setelah data yang dibutuhkan terkumpul adalah menyusun DR&O platform yang diteruskan dengan desain platform. [3], [4]
Tahapan berikutnya adalah menyusun konsep disain yang dilanjutkan dengan membuat detail disain yang akan digunakan untuk perakitan platform yang dimodifikasi dari kendaraan kecil.
11 Tahap akhir dari rangkaian pembuatan platform ini adalah melakukan pengujian seperti uji statis, uji diatas jalan rel, dan dari hasil uji tersebut dibuatlah laporan akhir dari kegiatan ini.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Seperti telah dijelaskan pada bagian metodologi bahwa langkah-langkah kegiatan untuk mewujudkan terbangunnya suatu wadah atau platform adalah perlunya dilakukan identifikasi permasalahan melalui penelusuran laporan, penelusuran mobil-mobil kecil, mengumpulkan data dan informasi yang berkaitan dengan system instrumentasi, sehingga untuk memulai pembahasan atas hasil yang akan dicapai diawali dari pembuatan Disain Requirement
And Objectives (DR&O) dengan
mempertimbangkan:
a. Obyek yang akan dipantau; b. Sistem instrumentasi; [3], [4] c. Observasi mobil kecil;
d. Diskusi dengan pihak terkait.
Oleh karena itu langkah pertama yang dilakukan pada pembuatan platform adalah pembuatan persyaratan disain serta tujuan disain, hal ini dibuat untuk mendokumentasikan tujuan proyek agar dapat dipastikan bahwa tujuan akhir dari kegiatan pembuatan platform memenuhi persyaratan serta dapat membantu dalam pengembangan produk dimasa yang akan datang.
Platform pemantau jalan rel didisain untuk melakukan perjalanan di jalan raya dan di jalan rel yang mempunyai fungsi untuk membawa system instrumentasi untuk melakukan pemantauan terhadap kondisi jalan rel. Platform di disain untuk berjalan diatas jalan rel dengan stabil (karena system pemantauan kondisi jalan rel berbasis kamera), maka platform harus di disain untuk berjalan diatas jalan rel tanpa menimbulkan goncangan agar obyek yang dipantau dapat terlihat dengan jelas pada kecepatan 5 km/jam yaitu diambil berdasarkan kecepatan jalan rata-rata. Orang. Pemantau jalan rel akan
dioperasikan pada jarak kurang lebih 10 sampai dengan 12 km. dan harus sanggup menahan beban beban lebih dari 300 Kg (yaitu berat system instrumentasi dan perlengkapannya dan berat 2 orang operator).
Untuk memberikan keleluasaan operator dalam melakukan pemantauan pada saat platform dioperasikan, platform tersebut harus dilengkapi dengan “sistem pengunci kemudi”.
Dimensi
Platform di disain untuk mengangkut 2 orang operator (posisi dari opearator adalah sejajar dari kiri kekanan) dan peralatan system instrumentasi serta peralatan lain yang akan digunakan untuk melakukan pemantauan jalan rel. Sistem monitor terdiri atas 3 buah komputer jenis industri yang dipasang pada dashboard dengan pertimbangan untuk memudahkan melakukan pemantauan terhadap obyek yang akan dipantau. terdapat dua monitor yang dihubungkan dengan kamera sedangkan satu monitor lainnya dihubungkan dengan giro dan GPS [3], [4] Pemasangan kamera dan sensor akan diatur pemasangannya sedemikian rupa sehingga memudahkan pemasangan pada saat akan melakukan pemantauan. Dari pengaturan kamera, sensor dan 2 buah kursi untuk operator yang dipasang secara berjajar, dapatlah ditentukan dimensi platform yaitu, panjang lebar dan tinggi sebagai berikut:
Panjang platform dibuat pada kisaran kurang lebih 2400 mm.
Lebar sumbu roda harus dibuat sama dengan lebar rel, karena platform akan berjalan diatas jalan rel yang mempunyai jarak 1076 mm
Overall width dari platform adalah
kurang lebih1200 mm.
12
Mesin
Dengan pertimbangan bahwa gambar atau komponen yang harus ditampilkan pada layar monitor dapat terlihat dengan jelas pada saat dilakukan pemantauan, platform yang akan dibuat didisain dengan menggunakan tenaga penggerak dari motor listrik dc (direct current). Hal ini dilakukan untuk meminimalisir terjadi goncangan, karena goncangan atau getaran yang ditimbulan oleh motor bensin lebih besar dibandingkan dengan motor listrik. Untuk menetukan kapasitas dari motor penggerak yang akan digunakan sebagai tenaga penggerak dari platform, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain, jarak tempuh, berat keseluruhan platform dan kecepatan platform.
Berdasarkan hal tersebut diatas, bahwa dengan mengacu pada jarak tempuh dan kecepatan dari platform pada saat melakukan operasi pemantauan yaitu masing-masing minimal 12 km dan 5 km/jam pada saat melakukan operasi pemantauan diatas jalan rel dan 20 km/jam pada saat berjalan di jalan raya dan dengan berat keseluruhan platform lebih dari 300 kg, dan platform disyaratkan harus berjalan secara konstan selama proses pemantauan berlangsung, sehingga obyek yang dipantau dengan menggunakan kamera selanjutnya ditampilkan dengan jelas pada layar monitor, maka dibutuhkan motor traksi dengan kapasitas 4,4 hp, atau sama dengan 3,3 kW (sama dengan kapasitas motor yang digunakan oleh mobil golf yang dipilih).
Disamping motor penggerak seperti yang disebutkan diatas, terdapat pula pengguna daya listrik yang lain seperti:
a. Sistem instrumentasi [3], [4] b. Sistem penerangan, dan c. Sistem hidraulik,
Dari data-data yang dikemukakan diatas, diketahui bahwa jumlah aki yang digunakan adalah 4 buah dengan tegangn 48 Volt dc yang dipasang secara seri atau menggunakan 6 buah aki 8 Volt yang
dipasang secara seri atau disesuaikan dengan kebutuhan mesin. Sedangkan untuk keperluan sistem instrumentasi digunakan aki 12 volt sebanyak satu buah.
Steering dan suspension
Stering dan suspension dari platform mengikuti mobil golf.
Bodi platform
Body platform dapat dibuat dari plat baja ringan yang sesuai dengan SNI atau dari fiber, sedangkan chassis dapat dibuat dari baja hollow sesuai dengan SNI. Konstruksi dari chassis harus dapat menahan beban yang ditanggung oleh platform.
Pengarah
Sesuai dengan fungsi utama sistem pemantau kondisi jalan rel yaitu melakukan pemantauan terhadap jalan rel dan komponennya, dengan demikian platform tersebut harus dapat berjalan diatas jalan rel dengan menggunakan ban dari platform tersebut yang terbuat dari karet. Agar roda dari platform selalu berjalan diatas jalan rel, perlu ditambahkan alat pengarah atau guide yang terbuat dari logam yang bentuknya sama dengan roda kereta dengan ukuran jari-jari lebih kecil.
13 Dengan mengacu pada Design Requirement and Objectives dan studi mobil-mobil kecil, maka pilihan mobil kecil yang akan digunakan untuk membuat platform adalah mobil golf dengan pertimbangan tidak terlalu banyak melakukan modifikasi.
Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam memilih mobil golf untuk untuk dijadikan platform antara lain sebagai berikut:
a. Overal width dari mobil golf adalah kurang lebih 1200 mm, sehingga dapat dengan mudah memasang 3 buah komputer jenis industri yang berukuran 14 inchi pada bagian dashboard yaitu:
- Komputer untuk melihat kondisi rel sebelah kiri.
- Komputer untuk melihat pergerakan kereta.
- Komputer untuk melihat kondisi rel sebelah kanan.
Adapun area yang akan dipantau dengan menggunakan ketiga computer diatas dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Area yang Dipantau
b. Panjang mobil golf dengan ukuran 2400 mm membuat pengaturan komponen sensor, kursi untuk operator, perletakan motor traksi dan sumber dayanya dapat dengan mudah dilakukan.
c. Lebar sumbu roda mobil golf yang dipilih adalah kurang lebih 900 mm,
sehingga harus dibuat sama dengan lebar rel. Platform akan berjalan diatas jalan rel yang mempunyai jarak 1076 mm, dengan demikian merubah jarak sumbu roda mobil golf hanya menambah panjang sumbu roda sepanjang 176 mm. Jarak sumbu roda bagian depan dan belakang dibuat sama (front dan rear whell tarck harus mempunyai jarak yang sama).
d. Tinggi platform harus dapat memberikan keleluasaan kepada operator untuk bergerak secara leluasa pada saat melakukan operasi pemantauan, sehingga tinggi bagian atap platform dapat sesuai dengan yang diharapkan (didisain dengan ketinggian antara 1700 sampai dengan 1750 mm). Adapun atap dari platform dapat dibuat dari terpal atau baja ringan. Rangka yang akan menopang atap platform harus terbuat dari baja hollow yang sesuai dengan SNI.
Berdasarkan ukuran utama yang telah dijelaskan diatas dapatlah dibuat disain platform seperti dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Desain Platform
14 Gambar 5. Flatform yang Sudah Jadi
Adapun perakitan platform dilakukan selama kurang lebih dua bulan.
Untuk mengetahui performansi dari platform yang selesai dirakit, perlu dilakukan beberapa tahap pengujian seperti berikut: a. Uji statis
Untuk memberikan jaminan terhadap hasil perakitan platform, maka dilakukan uji statis untuk mengetahui dimensi platform setelah selesai dirakit, uji performansi mesin, uji pengereman dan lain-lain
b. Uji simulasi
Uji simulasi dilakukan untuk mengetahui berapa lama waktu dibutuhkan platform untuk masuk dari jalan raya ke jalan rel. Uji simulasi diawali dengan pengujian untuk mengetahui jarak tempuh dari platform setelah dilakukan pengisian dari aki yang akan digunakan. Dari hasil pengujian tersebut diketahui bahwa jarang jangkau dari platform setelah akinya diisi penuh adalah 25 km.
c. Uji diatas rel
Uji diatas rel dilakukan di statsiun Nambo. Adapun pengujian diawali dengan menjalankan platform dijalan raya selanjutnya dibelokkan ke jalan rel. Lokasi pengujian diatas rel yang dilakukan di stasiun Nambo dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Uji Coba Platform di Atas Rel
KESIMPULAN
Dari uraian yang telah dijelaskan diatas dapatlah disimpulkan bahwa telah dibuat suatu platform yang dimodifikasi dari mobil golf yang akan digunakan untuk membawa seperangkat sistem instrumentasi yang akan digunakan untuk melakukan pemantauan terhadap kondisi jalan rel. Kegiatan pembuatan platform ini diawali dengan melakukan observasi terhadap beberapa mobil kecil yang banyak digunakan baik untuk mengangkut manusia maupun untuk mengangkut barang. Selanjutnya dari hasil observasi tersebut dapatlah ditentukan dimensi dari platform yang dibuat dalam yang dibuat dlam bentuk DR&O. Dari DR&O yang dibuat diketahui bahwa mobil kecil yang dapat dimodifikasi menjadi platform adalah mobil golf.
15 Saat ini platform telah selesai dirakit selanjutnya telah dilakukan pengujian diatas jalan rel di stasion Nambo-Depok.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada a. PT.KAI memberikan masukan dalam
aplikasi sistem kereta di lapangan, sekaligus menjadi inspirator desain. b. PT. INKA yang telah memberikan
masukan tentang beberapa jenis platform yang digunakan.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Iskendar; Sistem Pemantau Kondisi Rel Kereta, Insentif Riset Sinas Iptek, Laporan Kemajuan Tahap Akhir, Pusat Teknologi Industri dan Sistem Transportasi, BPPT, 2013.
[2]. Syamsul Kamar, Ronald Panggabean, GG Antariksa, Meiyanne Lestari, Mustari Lamma, Pengembangan Teknologi Sistem Pemantau Kondisi Jalan Rel, 2014.
[3]. Fernando Molina Luis, et al, Machine Vision Inspection of Railroad Track, USDOT Region V Regional University Centre Transportation, 2011
[4]. Ahuja, Narendra; Barkan, Christopher; Machine Vision for Railroad Equipment Undercarriage Inspection Using Multi-
Spectral Imaging, Innovation
