TUGAS MAKALAH TRAKSI DAN TRANSPORTASI LISTRIK
SISTEM KENDALI KERETA LISTRIK OTOMATIS
NAMA : MASYHUR ROSYADA NIM : 21060110130080
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2013
SISTEM KENDALI KERETA LISTRIK OTOMATIS Abstrak
Untuk meningkatkan kualitas layanan lalu-lintas perkereta-apian di Indonesia, sangatlah perlu dirancang suatu sistem kendali yang memungkinkan Kereta Rel Listrik (KRL) dapat bergerak secara teratur dan aman, yaitu dengan sistem kendali otomatis. Dengan adanya otomatisasi otomatisasi pada sistem kendalinya, KRL menjadi lebih mudah dikendalikan, aman, selain itu KRL dapat datang dan pergi sesuai dengan waktu yang telah dijadwalkan, juga dapat memperkecil resiko tabrakan antar antar kereta.
Kata kunci : kereta rel listrik, sitem kendali otomatis, otomatisasi
Untuk
1. Pendahuluan
meningkatkan
lalu-lintas
kualitas
1.1 Latar Belakang
layanan
Sistem lalu-lintas perkereta-apian
Indonesia, sangatlah perlu dirancang suatu sistem
dapat dilihat sehari-hari bahwa seringkali
Kereta Rel Listrik (KRL) dapat bergerak
terjadi keterlambatan kereta, kecelakaan
secara teratur dan aman, yaitu dengan
(tabrakan)
sistem kendali otomatis.
akan
menyebabkan
terhambatnya seluruh lalu-lintas perkeretaapian.
yang
di
di Indonesia saat ini masih sangat buruk,
yang
kendali
perkereta-apian
memungkinkan
Dengan adanya otomatisasi pada sistem kendalinya, KRL menjadi lebih
Semua ini dapat disebabkan karena
mudah dikendalikan, aman, selain itu KRL
kelalaian masinis dalam mengendalikan
dapat datang dan pergi sesuai dengan
kereta,
waktu yang telah dijadwalkan, juga dapat
atau
kereta
dijalankan
dalam
kondisi tidak layak, sehingga mesin kereta
memperkecil resiko tabrakan antar kereta.
dapat sewaktu-waktu rusak di tengah perjalanan. Selain itu ada juga faktor alamiah
yang
dapat
menimbulkan
gangguan, seperti gempa bumi yang dapat merusak rel, sambaran petir yang dapat menyebabkan terjadinya gangguan sistem persinyalan kereta, dan lain-lain.
2. Dasar Teori Kereta Rel Listrik VVVF ( Variable
) Voltage Vari able Fr equency quency
Kereta merupakan
Rel
Listrik
kereta
yang
(KRL)
VVVF
menggunakan
motor induksi sebagai penggerak mulanya, oleh karena itu, untuk menggerakkan
motor
traksinya
tegangan
digunakan
bolakbalik
sumber
(AC)
Kereta
gandengan
(TC)
adalah
yang
tempat masinis mengemudikan kereta.
dikonversikan secara VVVF (Variable ( Variable
Pada TC1 dan TC2 terdapat sistem
Voltage Variable Frequency). Frequency ).
pengaturan untuk keseluruhan kerja kereta,
Di dalam jurnal ini, KRL VVVF
sedangkan motor traksi dan pantograph
yang digunakan sebagai objek penelitian
terdapat pada gerbong M1 dan M2. Jadi
adalah salah satu KRL VVVF yang saat ini
pada kereta Holec kereta Holec Ridderkerk terdapat dua
digunakan di Indonesia, yaitu KRL Holec
sistem pengaturan yang saling mengunci
Ridderkerk yang dirakit oleh perusahaan
(interlock ) satu sama lain. Artinya, kereta
kerja sama Belgia dan Belanda pada tahun
hanya dapat dikendalikan dari satu sisi
1993,
oleh
saja. Jika sistem pengendali pada salah
Indonesia pada tahun 1994 untuk phase untuk phase I ,
satu sisi kereta sudah diaktifkan, misalnya
pada tahun 1996 untuk phase II . KRL
pada TC1, maka sistem pengendali pada
HOLEC RIDDERKERK saat RIDDERKERK saat ini digunakan
TC2 secara otomatis akan mengikuti
untuk
sistem pengendali pada TC1.
yang
kemudian
melayani
daerah
diimpor
Jabodetabek
(Jakarta, Bogor, Depok, Tangerang, dan Bekasi).
Kapasitas penumpang maksimum pada TC dan M yang dapat diangkut oleh
Satu set KRL Holec Ridderkerk
satu set rangkaian KRL Holec Ridderkerk
terdiri dari empat buah gerbong yang
adalah sebesar 1172 penumpang dengan
terdiri dari:
uraian sebagai berikut:
1. Trailer Car 1 Car 1 / kereta gandengan 1
TC = 54 Tempat duduk + 248 berdiri.
2. Motor 2. Motor Car 1 Car 1 (M1)
M = 80 Tempat duduk + 204 berdiri.
3. Motor 3. Motor Car 2 Car 2 (M2) 4. Trailer Car 2 Car 2 / kereta gandengan 2
Penambahan kapasitas penumpang dapat dilakukan dengan menambah jumlah rangkaian KRL yang sejenis menjadi maksimum 3 set (= 12 gerbong) (untuk KRL rheostatik maksimum 2 set). Namun menggabungkan
tidak
diperbolehkan
rangkaian
KRL
lain
dengan KRL Holec Ridderkerk , karena Gambar 1. Satu set kereta Holec kereta Holec Ridderkerk .
sistem berbeda,
operasi juga
digunakannya.
masing-masing
KRL
motor
yang
traksi
Data KRL Holec KRL Holec Ridderkerk :
switch
a) Model : DMKT 55/18,5
pentanahan
(earthing
switch) switch)
dengan tujuan untuk perawatan kerja.
b) Berat kosong gerbong
Melalui peralatan catu daya utama
- Gerbong gandengan (Trailer car) : 32 ton
inilah daya listrik dapat disalurkan dan
- Gerbong motor (Motor car) : 39 ton
digunakan untuk peralatan traksi dan catu
c) Kecepatan maksimum
daya bantu.
- Dalam kota : 60 km/jam
Untuk
mengatasi
rugi-rugi
- Luar kota : 100 km/jam
tegangan , maka pada jarak-jarak tertentu
d) Percepatan : 0,5 m/s2
(biasanya setiap 5 km) dipasang gardu
Inisial (0 – (0 – 30 30 km/jam) : 0,8 m/s2
hubung ( sub-station) sub-station) dari PLN. Selain itu
e) Perlambatan : 0,8 m/s2
jaringan saluran atas harus tetap pada
Darurat : 1 m/s2
jalurnya walaupun terkena tiupan angin
Sumber
daya
yang
digunakan
kencang, cuaca yang panas dan dingin,
sebagai catu daya utama pada sistem
juga terhadap kondisi cuaca buruk lainnya.
kereta di Indonesia diperoleh dari jaringan listrik PLN yang kemudian disearahkan oleh penyearah (rectifier (rectifier ) pada gardu ( sub station) station) hingga menjadi listrik arus searah dengan besar tegangan nominal 1500 VDC yang
disalurkan
melalui
saluran
atas
(catenary) catenary) dan dialirkan ke kereta dengan menggunakan
pantograph.
Pantograph
terletak pada atap gerbong M1 dan M2. Masing-masing pantograph mencatu daya untuk instalasi listrik. Arus balik pada instalasi
tegangan
tinggi
disalurkan
kembali ke rel melalui roda-roda pada
Gambar 3. Jaringan saluran atas (Catenary)
gerbong M1 dan M2. Pada
pantograph
dipasang
lightning arrester untuk mengamankan
Peralatan Traksi
kereta dari sambaran petir dan arus
Dalam satu set KRL Holec Ridderkerk
pembebanan lebih (over load ). ). Diantara
terdapat dua buah peralatan traksi yang
pantograph dan saluran atas dipasang
terpisah. Fungsi peralatan traksi ini adalah untuk mengonversikan energi listrik yang
diperoleh dari saluran atas 1500 VDC menjadi
energi
menggerakkan
kinetik
kereta.
d) Sebuah Braking Sebuah Braking chopper
untuk
Peralatan
traksi
Braking chopper adalah peralatan untuk
mendissipasikan
yang
pengereman
secara
terdiri dari:
dilepaskan
a) Sebuah Line Sebuah Line switch (line breaker )
elektrik, dimana energi yang dihasilkan
Line
breaker )
selama pengereman tersebut tidak dapat
digunakan untuk memisahkan peralatan
dikembalikan ke saluran atas (Pengereman
traksi dari catu daya saluran atas.
regeneratif). Jika penambahan energi ini
b) Sebuah Line Sebuah Line filter
tidak
switch
(line
selama
energi
di-dissipasikan,
maka
tegangan
Line filter terdiri filter terdiri dari:
rangkaian interstage akan meningkat.
Rangkaian filter L-C, digunakan
e) Sebuah Braking Sebuah Braking resistor
untuk mengurangi riak arus (ripple ( ripple
Braking resistor resist or merupakan merupakan bagian
current ) yang terjadi akibat proses
dari braking chopper yang berfungsi
switching .
sebagai tempat mendissipasikan energi
Rangkaian filter L-R, digunakan
yang dihasilkan pada saat dilakukannya
untuk membatasi arus penyulutan
pengereman dinamis.
(inrush current ) pada peralatan.
f) Sebuah Inverter Inverter merupakan peralatan yang
c) Sebuah Line Sebuah Line chopper Line
digunakan
chopper digunakan untuk
mengonversikan tegangan pada saluran atas yang seringkali berkualitas buruk agar menjadi
sebuah
tegangan
rangkaian
interstage (interstage-circuit voltage) voltage) yang konstan. Tegangan
interstage
pada saluran atas, karena ketika energi listrik diambil dari saluran atas, line chopper akan chopper akan meregulasi tegangan saluran menjadi
tegangan
rangkaian
interstage (Uc). Line chopper juga chopper juga dapat memberikan energi balik kepada saluran atas.
mengubah
searah
menjadi
tegangan
Modul
inverter
ini
tegangan
bolak-balik.
digunakan
untuk
keperluan traksi, yaitu sebagai pengatur kecepatan motor dengan cara mengatur tegangan dan frekuensi yang diberikan ke motor dimana kopel dijaga agar tetap
rangkaian
tersebut selalu lebih tinggi dari tegangan
atas
untuk
konstan. Inverter inilah yang dioperasikan dengan mengubah tegangan dan frekuensi (VVVF)
untuk
pengaturan
kecepatan
motor. (PT. KAI, 2002:12) g) Empat buah motor traksi induksi Motor traksi yang digunakan pada KRL Holec Ridderkerk adalah motor induksi 3 fasa. Motor ini terletak pada gerbong motor (M1 dan M2). Masing-
masing gerbong terdiri dari 4 buah motor induksi identik. Untuk menghasilkan kopel
Automatic Tr ain Control Control (ATC) Automatic
Automatic
Train
Control
(ATC)
konsep
sistem
yang cukup besar pada motor traksi, maka
merupakan
poros as motor traksi disambung dengan
pengaturan kereta api dimana seluruh
roda gigi.
sistem pengoperasiannya dapat dilakukan
h) Sebuah peralatan kontrol elektronik
secara otomatis. Sistem ATC terdiri dari
( Master Master Controller )
dua subsistem, yaitu Automatic Train
Master Controller ini Controller ini terletak pada kabin
masinis
digunakan
untuk
suatu
Protection (ATP) dan Automatic Train Operation (ATO). (Praha, 2000:2)
mengendalikan jalannya kereta. Percepatan dan pengereman motor kereta pun diatur oleh
peralatan
ini.
Controller hanya
Saat dapat
ini Master dioperasikan
secara manual oleh masinis. Peralatan inilah yang hendak dimodifikasi agar dapat dioperasikan
secara
otomatis
dengan
menggunakan sistem Automatic
Train
Control . Berikut
ini
adalah
rangkaian
Gambar 5 Diagram sistem ATC
peralatan traksi yang digunakan untuk KRL Holec KRL Holec Ridderkerk .
Automatic
Train
Protection
(ATP).
ATP berguna untuk menjaga agar lalulintas perkeretaapian dapat tetap berjalan dengan aman walaupun terjadi kesalahan ( fail-safe fail-safe system), system), dimana kecepatan kereta akan dibatasi secara otomatis tergantung pada
keadaan
lalu-lintas
dan
reaksi
masinis. Ini menjadi hal dasar yang wajib dipenuhi di dalam sistem kendali kereta otomatis. Gambar 4 Peralatan traksi pada KRL Holec Ridderkerk .
Konstruksi sistem ATP terdiri dari
5. Membandingkan kecepatan kereta yang
dua bagian, yaitu:
diperiksa dengan kecepatan
1. Perangkat stasiun ( stationary part ). ).
kereta sesungguhnya.
Terdiri dari perangkat komputer pada stasiun yang terletak
di dalam
traksi (mematikan / menyalakan sistem
jaringan
traksi, melakukan pengereman , dan lain-
ruangan
interlocking
dan
transmisi
data
terletak
yang
6. Bekerja sama dengan sistem pengaturan
pada
lain). Automatic Trai n Operati Operati on
sepanjang rel 2. Perangkat kendaraan (mobile (mobile part ). ). Perangkat ini terletak di dalam
(ATO).
Modul
ATO
bekerja
dibawah
kereta dan berfungsi untuk menerima data
pengawasan modul ATP. Perintah dan data
yang
perangkat
ditransmisikan oleh saluran data yang
stasiun. Data yang diterima ini dapat
aman pada modul ATP yang memastikan
digunakan
pengoperasian
sistem
ditransmisikan
untuk
oleh
sistem
pengereman,
dan
persinyalan, keperluan
peralatan traksi lainnya.
kereta
berjalan
dengan
aman dan terpercaya. Tujuan utama menggunakan modul
Fungsi utama modul ATP adalah
ATO adalah untuk menggantikan fungsi
memastikan keamanan lalu-lintas kereta
pengaturan kereta yang biasa dilakukan
dengan cara membatasi kecepatan kereta
oleh masinis menjadi kinerja mesin.
secara otomatis berdasarkan pada data
Fungsi modul ATO adalah:
yang diterima sesuai dengan posisi kereta berada, seperti: status sinyal, penutupan pintu, dan batas kecepatan kereta. Oleh karena itu, tugas-tugas yang harus dilakukan oleh sistem ATP adalah: 1.Mengevaluasi
batas
kecepatan
berdasarkan pada situasi lalu-lintas dan kondisi teknis jalan rel. 2. Mentransmisikan data ke kereta.
1. Memungkinkan kereta berjalan dengan lembut 2. Berhenti pada posisi yang tepat pada stasiun 3. Memperkecil ketidak-tepatan waktu pelayanan kereta 4. Menghemat konsumsi energi untuk keperluan traksi 5. Membuka dan menutup pintu secara otomatis 6. Pengaturan kereta lainnya.
kereta
Seperti pada modul ATP, modul
yang diperiksa oleh sensor atas batas
ATO juga terdiri dari perangkat stasiun
kecepatan yang diperbolehkan.
dan perangkat kendaraan yang terhubung
3.Mengevaluasi
4.Mengukur sesungguhnya.
data
kecepatan
kecepatan
kereta
dengan saluran transmisi data pada rel.
Perangkat kendaraanya terdiri dari sistem multiprocessor . Peralatan inilah yang memberikan algoritma
ke
modul
ATO
untuk
pengaturan kereta otomatis. Sedangkan perangkat stasiunnya hanya merupakan sebuah
antarmuka
(interface (interface))
yang
menghubungkan antara sistem pengaturan pesan dengan perangkat stasiun pada modul ATP. (Praha, 2000:7) ATO merupakan sistem pengaturan yang sangat terpercaya, karena sistemnya dipastikan gangguan
untuk dan
dapat
mendeteksi
kemudian
memberikan
laporan tentang gangguan yang sedang terjadi. Keamanan perjalanannya dijamin oleh sistem ATP secara terpisah dan dominan. Proses kerja yang dilakukan oleh keseluruhan sistem ATC di dalam kereta.
Gambar 11. Grafik perbandingan performa pengaturan kecepatan konvensional dengan sistem ATC.
Gambar 7 Proses kerja sistem ATP
Gambar 12. Sistem persinyalan kereta dengan menggunakan kode ATC.
3. Kesimpulan
Daftar Pustaka
Berdasarkan pembahasan di atas maka
1. Matsumoto Masakazu, Sekino Shinichi, and Wajima Takenori. 2005. Latest System Technology for Railway Electric Cars. 2. Praha, S.R.O., “Continuous Automatic Train Protection with Automatic Train Operation”, AZD, 2000. 3. PT. KAI, 2002. Diktat Pelatihan Elektronika Daya. Daya. Edisi Pertama. PT. KAI Indonesia, Bandung. 4. http://www.railway-technical.com /etracp.html#Electric-Traction 5. http://www.railway-technical.com /sigtxt3.html#ATP-Codetransmission 6. http://sinelectronic.blogspot.com/2012 /02/mengenal-prinsip-kerja-keretarel.html 7. http://id.wikipedia.org/wiki/Kereta_R el_Listrik
dapat
diperoleh
kesimpulan
sebagai
berikut : 1. Dengan menggunakan sistem ATC, lalu-lintas perkeretaapian menjadi lebih mudah diatur dan dapat memberikan pelayanan yang tepat waktu dan nyaman. 2. Sistem ATO memberikan kemudahan bagi masinis dalam mengendarai kereta 3. Dengan adanya modul ATP, operasi kereta menjadi lebih aman karena dilengkapi dengan sistem fail-safe, fail-safe, sehingga jika terjadi hal yang tidak diinginkan, penumpang kereta dapat selamat 4. Sistem ATC memberikan performa pengaturan kecepatan kereta yang sangat baik dan lebih lembut dibandingkan dengan sistem konvensional 5. Dengan menggunakan sistem ATC, pengaturan traksi kereta menjadi lebih sederhana dan teratur, sehingga dapat menghemat energi yang dikonsumsi kereta
