Makalah Seminar Kerja Praktek
TRAFFIC ALERT AND COLLISION AVOIDANCE SYSTEM
(TCAS) SEBAGAI ALAT NAVIGASI PADA CN-235
Bramono Hanindito (L2F 008 019)
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
ABSTRAKTingginya tingkat kecelakaan udara yang terjadi akibat tabrakan antara 2 pesawat mendorong Federal Aviation Administration (FAA) mengembangkan sistem navigasi yang dapat membantu pilot mengetahui adanya pesawat lain yang bergerak mendekat untuk menghindari terjadinya tabrakan.
Maka pada 1981 muculah alat yang disebut Traffic Alert and Collision Avoidance System, atau yang dalam dunia penerbangan akrab disebut TCAS. TCAS memberikan penampakan visual mengenai lalu lintas udara yang ada di sekitar pesawat. Selain itu TCAS akan memberikan peringatan serta perintah untuk menghindar ketika ada pesawat lain yang mendekat dan berpotensi menyebabkan tabrakan.
TCAS bekerja dengan menginterogasi transponder pesawat yang berada di sekitarnya. Setelah mendapat informasi yang cukup, TCAS akan menghitung waktu mencapai Closest Point Approach (CPA). Setelah itu TCAS akan berkoordinasi dengan TCAS pesawat tersebut dan memberikan keluaran berupa Traffic Advisories (TA) dan Resolution Advisories (RA) yang akan disampaikan langsung kepada pilot. 1.1. Latar Belakang
Dunia transportasi khususnya transportasi udara adalah salah satu industri yang dapat menghasilkan profit yang sangat besar, oleh karena itu terjadi pertumbuhan serta kemajuan yang luar biasa setiap tahunnya. Didukung juga dengan penelitian bermodal raksasa, menjadikan dunia transportasi udara menjadi salah satu tolak ukur perkembangan teknologi manusia.
Seiring berkembangnya jaman, transportasi tidak lagi hanya sebatas angkutan masal yang dapat menghantarkan manusia dari satu tempat ke tempat lain. Transportasi dinilai juga dari segi kenyamanan, waktu tempuh, serta jaminan keamanan yang diberikan.
Banyaknya kecelakaan udara yang terjadi terus mendorong industri pesawat untuk mengembangkan sistem keamanan dan navigasi agar trasnportasi udara tidak ditinggalkan oleh pemakainya. Berjajarnya sistem navigasi di dalam kokpit pesawat merupakan salah satu bukti nyata keseriusan industri pesawat dalam usahanya untuk menjaga keselamatan moda transportasi ini.
Mulai dari alat-alat sederhana seperti Global Positioning System (GPS), Distance Measurement Equipment (DME), glideslope, Instantaneous Vertical Speed Indicator (IVSI), hingga alat navigasi terbaru seperti Terrain Awarness Warning System (TAWS) dan Traffic Alert and
Collision Avoidance System (TCAS) ditanamkan pada kokpit pesawat.
Selain itu Federal Aviation Administration (FAA) sebagai salah satu organisasi tertinggi dalam dunia penerbangan terus mengeluarkan regulasi-regulasi baru yang banyak menghasilkan keuntungan bagi negara-negara industri penerbangan. Regulasi itu mengharuskan tiap maskapai penerbangan untuk memasang alat navigasi terbaru yang diwajibkan FAA, bila tidak, maka maskapai yang bersangkutan dianggap tidak memenuhi prosedur keamanan dan tidak memiliki izin terbang. TCAS merupakan salah satu alat terbaru yang diwajibkan FAA untuk dipasang untuk alasan keamanan. Oleh karena itu pembahasan mengenai TCAS telah Penulis pilih untuk bab selanjutnya. 1.2. Tujuan
Maksud dan Tujuan Kerja Praktek ini adalah sebagai berikut :
a. Mengetahui dan mengenal berbagai macam peralatan navigasi pesawat. b. Mengetahui sistem komunikasi dan
navigasi yang terdapat pada pesawat CN-235.
c.
Mengetahui dan mempelajari sistem kerja Traffic Alert and Collision Avoidance System pada pesawat CN-235.1.3. Pembatasan Masalah
Mengingat adanya beberapa alat navigasi udara yang ada Pesawat CN-235, maka penulis membatasi pembahasan hanya pada alat navigasi Traffic Alert and Collision Avoidance System (TCAS). Pembahasan mengenai TCAS ini hanya meliputi deskripsi umum dan komponen sistem kerja dan fungsinya pada peralatan navigasi tanpa memfokuskan pada hal-hal teknis secara terperinci yang memerlukan ketrampilan khusus. Selain itu juga karena waktu pelaksanaan Kerja Praktek yang singkat.
2. TCAS pada pesawat CN-235 2.1. Fungsi TCAS pada pesawat
Pada tahun 1981, FAA membuat keputusan untuk mengembangkan dan menerapkan TCAS dengan menyediakan kemampuan tambahan. TCAS dirancang untuk bekerja secara mandiri dari peralatan navigasi pesawat yang lain dan tidak bergantung pada sistem yang berada di tanah dan dapat memberikan layanan seperti yang diperoleh dari ATC. TCAS mendapat masukan dari semua pesawat di sekitar dan memberi keluaran berdasarkan jawaban yang diterima, serta kisaran kemiringan dan ketinggian (jika disertakan dalam pesan balasan). Dari beberapa jawaban berturut-turut, TCAS menghitung waktu untuk mencapai CPA (Closest Point of Approach) terhadap target. Nilai waktu adalah parameter utama dalam pemberian peringatan. Jika transponder balasan dari pesawat di dekatnya berada dalam kawasan ketinggiannya, maka TCAS juga menghitung waktu untuk mencapai ketinggian alternatif yang akan dituju untuk menghindari tabrakan. TCAS dapat mengeluarkan dua jenis peringatan:
Bantuan teknis untuk membantu pilot dalam pencarian visual pesawat yang berada di dekatnya dan mempersiapkan pilot untuk menghindar.
Memberikan rekomendasi manuver yang baik yaitu akan mengubah ataumempertahankan ketinggian pesawat tersebut.
TCAS II dirancang untuk beroperasi di kepadatan lalu lintas hingga 0,3 pesawat per nautical mile (nm), yaitu 24 pesawat dalam radius 5 nm, yaitu perkiraan kepadatan lalu lintas tertinggi selama 20 tahun ke depan. Pengembangan algoritma penghindaran tabrakan TCAS II telah dilakukan dengan penyelesaian jutaan simulasi komputer untuk mengoptimalkan perlindungan yang diberikan oleh sistem. Selain simulasi komputer, versi awal dari algoritma penghindaran tabrakan juga dievaluasi melalui pilot dengan melakukan simulasi dan pengoperasian peralatan prototipe dalam pesawat FAA di Amerika Serikat. Studi keamanan ekstensif juga dilakukan untuk memperkirakan peningkatan keselamatan yang dapat diharapkan dengan adanya layanan TCAS. Pengembangan dan pembelajaran keselamatan telah terus-menerus dilakukan untuk penyempurnaan algoritma penghindaran tabrakan. Penelitian telah menunjukkan bahwa tingkat kemampuan TCAS II dapat menyelesaikan hampir semua dari tabrakan udara yang terjadi antara 2 pesawat atau lebih. Namun, TCAS tidak dapat menangani semua situasi. Secara khusus, tergantung pada keakuratan pesawat dalam melaporkan ketinggian pesawat yang berdekatan dan harapan bahwa pesawat yang berdekatan tidak akan membuat manuver mendadak yang akan mengacaukan kerja TCAS. Studi yang ekstensif juga dilakukan untuk mengevaluasi interaksi antara TCAS dan 8 ATC. Analisis data radar ATC menunjukkan bahwa 90% dari kasus, pengubahan ketinggian dibutuhkan untuk menghindari tabrakan antara 2 pesawat yang berjarak kurang dari 300 meter. Karena pengalaman operasional, Versi 7 berisi banyak perubahan dan penyempurnaan algoritma penghindaran tabrakan, yang annunciations aural, menampilkan RA, dan juga adanya program pelatihan pilot untuk mengurangi kecanggungan pilot dalam menanggapi keluaran suatu TCAS.
Gambar berikut merupakan blok diagram TCAS II. Pemasangan TCAS II akan memerlukan alat-alat pendukung lain seperti pada diagram tersebut :
Gambar 4.1 Blok Diagram TCAS II 2.3 TCAS Computer Unit
TCAS Computer Unit, atau TCAS Processor berfungsi melakukan pengawasan wilayah udara, pelacakan pesawat yang mendekat, mengetahui ketinggian pesawat sendiri, deteksi ancaman, penentuan manuver, dan memberikan saran arah. Processor TCAS menggunakan ketinggian tekanan udara, ketinggian radar, dan masukan status dari pesawat sendiri untuk mengontrol parameter TCAS yang menentukan volume perlindungan di sekitar pesawat. Jika pesawat yang terlacak merupakan ancaman tabrakan, prosesor akan memilih suatu manuver penghindaran yang akan memberikan jarak vertikal yang cukup aman dari pesawat yang mengancam dan meminimalkan gangguan untuk jalur penerbangan yang ada. Jika pesawat
ancaman juga dilengkapi dengan TCAS II, manuver penghindaran akan dikoordinasikan dengan pesawat ancaman. 2.4 Mode S Transponder
Sebuah Mode S transponder diinstal dan dioperasional untuk mendukung kinerja TCAS II. Jika Mode S transponder gagal, monitor TCAS akan mendeteksi kegagalan ini dan secara otomatis menempatkan TCAS ke mode siaga. Mode S transponder melakukan fungsi normal untuk mendukung sistem ATC berbasis darat dan dapat bekerja dengan baik sebagai ATCRBS atau Mode S sensor tanah. Mode S transponder juga digunakan untuk menyediakan pertukaran data antara pesawat yang dilengkapi TCAS sehingga keduanya terkoordinasi.
2.5 TCAS Control Panel
Sebuah panel kendali tunggal disediakan untuk memungkinkan awak pesawat untuk memilih dan mengendalikan semua peralatan TCAS, termasuk Processor TCAS, Mode S transponder, dan menampilkan resolusi TCAS. Sebuah panel kontrol menyediakan empat posisi kontrol dasar:
Stand-by: Power diterapkanpada Processor TCAS dan Mode S transponder, tetapi TCAS tidak mengeluarkan interogasi.
Transponder: Mode Stransponder beroperasi penuh dan akan membalas semua interogasi TCAS. TCAS tetap dalam keadaan siaga.
TA : Mode S transponder sepenuhnya operasional. TCAS akan beroperasi normal dan melakukan semua fungsi pelacakan. Namun, TCAS hanya akan mengeluarkan TA.
Otomatis atau TA / RA : Mode S transponder sepenuhnya operasional. TCAS akan beroperasi normal dan melakukan semua fungsi pelacakan. TCAS akan menerbitkan TA dan RA bila perlu.2.5 Cockpit Presentasion
Penampakan TCAS disediakan dengan dua keluaran yaitu informasi lalu lintas (TA) dan tampilan visual (RA). Kedua display dapat diimplementasikan dalam berbagai cara, termasuk tampilan yang menggabungkan keduanya ke dalam unit tampilan. Terlepas dari pelaksanaan, informasi yang ditampilkan adalah identik. Standar untuk kedua tampilan lalu lintas dan tampilan RA didefinisikan dalam DO-185A. 2.6 Traffic Display
Layar yang memberikan penampakan lalu lintas udara dapat digunakan pada waktu tertentu atau secara terus menerus, menggambarkan posisi lalu lintas di dekatnya, dan juga memberikan informasi posisi pesawat sendiri. Hal ini dirancang untuk memberikan informasi yang akan membantu pilot dalam akuisisi visual pesawat lainnya. Jika dilaksanakan secara paruh waktu, layar secara otomatis akan aktif setiap kali TA atau RA dikeluarkan. Pada informasi lalu lintas menampilkan juga cuaca bersama radar, peta, Engine Indication and Crew Alerting System (EICAS) dan menampilkan multifungsi lainnya. Kemampuan ini memungkinkan pilot untuk menampilkan lalu lintas di rentang yang lebih panjang dan dilengkapi juga dengan informasi ketinggian, namun juga dapat disetel untuk memberikan informasi di rentang yang lebih kecil yang biasanya digunakan pada saat mendekati bandara agar terlihat lebih detail jarak serta ketinggian antara pesawat yang berlalu lintas di daerah tersebut untuk lebih mengurangi dampak terjadinya tabrakan.
Pesawat lainnya digambarkan dengan menggunakan simbol geometris, tergantung pada status ancaman mereka, sebagai berikut:
sebuah berlian kosong (◊), ditunjukkan dengan warna putih, dan tetap berbeda dengan simbol pesawat sendiri, digunakan untuk menggambarkan pesawat lain yangmelintas yang bukan merupakan ancaman.
sebuah berlian berisi (♦), ditunjukkan dengan putih, dan tetap berbeda dengan simbol pesawat sendiri, digunakan untuk menggambarkan proksimat Lalu Lintas. Proksimat Lalu Lintas adalah pesawat lain yang berlalu lintas namun tetap belum merupakan sebuah ancaman, dan ada di dalam 6 nm dan 1200 ft dari pesawat sendiri.
berlian berisi dan berwarna kuning atau lingkaran kuning (♦) digunakan untuk menampilkan pesawat lain yang cukup dekat dan menyebabkan TCAS mengeluarkan TA.
Sebuah persegi merah diisi (♦) digunakan untuk menampilkan pesawat lain yang berada sangat dekat dan menyebabkan TCAS mengeluarkan RA.Gambar 4.3 Display TCAS RA pada IVSI 2.7 Cara Koordinasi Antar TCAS
Dalam pertemuan TCAS dengan TCAS, setiap pesawat yang berdekatan saling memberikan informasi mengenai altitude pesawat kepada pesawat lain yang mendekat. Data yang dikirimkan merupakan data masukan dari transponder. Hubungan yang dilakukan menggunakan saluran yang sama 1030/1090 MHz yang digunakan untuk interogasi dan balasan yang dilakukan sekali per detik oleh setiap pesawat untuk durasi RA. Hubungan yang dilakukan berisi informasi yang akan digunakan untuk menghitung waktu bertemunya kedua
pesawat serta menentukan langkah yang harus diambil oleh pesawat masing-masing. Sebagai contoh, ketika pesawat terbang memilih keluaran RA ke atas, ia akan mengirimkan informasi ke pesawat lain agar pesawat tersebut melakukan gerakan ke bawah. TCAS menentukan keluaran ke bawah ditentukan oleh ancaman pesawat berdasarkan pertemuan geometri dan logika TCAS. Aturan dasar dalam sebuah pertemuan TCAS-TCAS adalah bahwa setiap TCAS harus memeriksa untuk melihat apakah ia telah menerima maksud pesan dari pesawat lain sebelum memilih keluaran RA. Jika maksud pesan sudah diterima, TCAS memilih arah yang berlawanan dari yang dipilih oleh pesawat lain dan dikomunikasikan lagi terhadap pesawat tersebut untuk memastikan bahwa arah yang diambil sudah tepat. Jika TCAS belum menerima maksud pesan yang diterima, arti dipilih berdasarkan geometri pertemuan dengan cara yang sama seperti yang akan dilakukan jika pesawat ancaman tidak dilengkapi TCAS. Dalam mayoritas pertemuan TCAS-TCAS, dua pesawat akan menyatakan pesawat lain menjadi sebuah ancaman pada waktu yang sedikit berbeda. Dalam peristiwa ini, hasil koordinasi secara langsung dengan pesawat pertama menyatakan pesawat yang lain menjadi ancaman, memilih RA yang masuk akal berdasarkan geometri pertemuan, dan mengirimkan arah yang akan dituju kepada pesawat lainnya.
Gambar perhitungan CPA (Closest Point Approach) dalam menentukan keluaran
TCAS
Pada waktu kemudian, pesawat kedua akan menyatakan bahwa pesawat pertama adalah sebuah ancaman, dan karena telah menerima maksud dari pesawat pertama, maka akan memilih keluaran RA yang berlawanan dari yang akan dituju oleh pesawat pertama. Kemudian arah yang dipilih tersebut akan dikoordinasikan kembali ke pesawat yang pertama. Pada kasus tertentu, dua pesawat menyatakan satu sama lain sebagai ancaman secara simultan, dan karena itu, kedua pesawat akan memilih keluaran RA mereka masing-masing berdasarkan geometri pertemuan. Dalam pertemuan ini, ada kemungkinan bahwa kedua pesawat akan memilih keluaran yang sama. Ketika ini terjadi, pesawat yang dilengkapi transponder dengan mode yang lebih tinggi akan mendeteksi pemilihan keluaran yang sama tersebut dan akan membalikkan arti. Versi 7 merupakan versi TCAS yang telah dibekali kelengkapan untuk menerbitkan pembalikan RA. Dalam pertemuan terkoordinasi, jika pesawat dengan transponder mode rendah telah diinstal oleh TCAS Versi 7, pesawat tersebut dapat membalikkan logika RA awal dan mengkomunikasikannya terhadap pesawat dengan transponder mode tinggi. Pesawat dengan transponder Mode tinggi maka akan membalikkan RA yang ditampilkan. Pesawat dengan transponder mode tinggi dapat dilengkapi dengan baik dengan Versi 6,04 atau Versi 7. Dalam kerjasama antar TCAS, hanya satu RA yang dapar melakukan pembalikan. Keluaran RA awal tidak akan terbalik sampai setidaknya sembilan detik setelah ditampilkan, kecuali pesawat dengan transponder mode rendah memiliki tingkat ketinggian yang lebih tinggi dari 2500 kaki per menit dan bertindak bertentangan dengan RA. Keterlambatan ini dimaksudkan untuk memberikan waktu yang cukup kepada dua pesawat untuk memulai respon ke RA awal. 3. PENUTUP
3.1. Kesimpulan
1. TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System) adalah sebuah alat navigasi di
dunia penerbangan yang berfungsi untuk meningkatkan keamanan dalam menghindari tabrakan antar pesawat.
2.
Transponder adalah suatu alat yang berfungsi intuk menyimpan data lengkap mengenai altitude pesawat yang menggunakannya.3. TCAS dapat menghasilkan keluaran berdasarkan masukan dari transponder.
4. Dalam pertemuan TCAS dengan TCAS, faktor manusia diabaikan. Sehingga keluaran yang muncul berupa TA (Traffic Adisories) dan RA (Resolution Advisories) murni merupakan hasil koordinasi antar TCAS pesawat yang saling berdekatan.
5. Pada umumnya TCAS akan bekerja saat mendekati kawasan bandara yang memiliki lalu lintas udara yang padat.
3.2.1. Saran
1. Pada sistem navigasi pesawat, kerja TCAS dibarengi oleh TAWS (Terrain Awareness Warning System) yang patut untuk dipahami juga.
2. Dalam perkembangannya telah dikeluarkan TCAS seri III yang merupakan pengembangang dari TCAS seri II yang akan lebih menarik untuk diperdalam.
BIODATA
Penulis Lahir di semarang, 6 Maret 1990. Menyelesaikan masa TK dan SD di TK/SD Don Bosco Semarang. Lalu melanjutkan masa studi SMP di SMP Domenico Savio semarang. Dan masa SMA di SMAN3 Semarang. Sekarang sedang melaksanakan masa studi S1 di Teknik Elektro Universitas Diponegoro.
Dosen Pembimbing
