8 Pengem Pelacak Lokasi KA Sofwan Hidayat
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
Dengan
perkembangan
pendeteksian kereta api
53
teknologi,
yang ada
1. Deteksi titik
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]
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]]
METODOLOGI
Fungsi gelombang mikro balise dalam
pendeteksian kereta terdiri dari deteksi
titik dan deteksi blok. Berikut ini akan
dijelaskan dua metode tersebut.
Gambar 2. Posisi Normal (Tidak Ada
Kereta Melintas)
54
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 „‟ seperti pada
Gambar 5. [2]
Gambar 3. Kereta Yang Sedang Melintas
(Gangguan Normal)
Gambar 4. Kesalahan / Gangguan Tidak
Normal
- Kereta api yang sedang melaju ke
depan terdeteksi oleh sepasang onboard 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 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
Gambar 5. Pendeteksian Arah Kereta
2. Deteksi Blok
Sistem deteksi gelombang mikro
balise kereta api merupakan teknologi
deteksi blok dengan microwave balise
sebagai
batasannya.
Masuk
/
keluarnya kereta ke / dari blok
terdeteksi sesuai dengan hasil deteksi
ada tidaknya kereta dan arah yang
ditunjukkan pada pembahasan Deteksi
Masuk. Hal ini memungkinkan untuk
pendeteksian logika secara terus
menerus, dan penggunaan ID pada
kereta memberikan pendeteksian yang
55
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.
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 onboard) seperti ditunjukkan pada
Gambar 7. Kemudian, kereta yang
telah
memasuki
blok
akan
terdeteksi.
Gambar 7. Pendeteksian Masuknya Kereta
(Detection Of Entry)
- 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
Gambar 8. Pendeteksian Keluarnya Kereta
(Detection of Exit)
- Logika Pelacakan Kereta
Logika
pelacakan
kereta
menggunakan dua teori berikut
dalam
rangka
meningkatkan
keamanan
dan
keakuratan
pelacakan kereta. [3], [4]
56
• 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.
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.
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
Phase
1
Phae 2
Period
Oct.
1999 to
Dec.
1999
Jan.
2000 to
Aug.
2000
Gambar 9. Gambaran Pemasangan Alat
Evaluation
Evaluate basic performance of
radio communications by 1ID
balise
Evaluate train detection
performance by 2ID balise.
Verifies the train detection logic.
Verify train control system
including operation management
by a station system consisting of
train detection logic, interlocking
logic and a center system
* 1ID : A responder device which allows one-to-one
communication with the responder
* 2ID : A responder device wich allows simultaneous
communication with multiple responders.
Phase
3
Nov.
2000 to
- Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
Gambar 10. Letak Pemasangan Alat
- Gambaran pemasangan peralatan
- Periode pengetesan dan jumlah kereta
Gambar 9. memperlihatkan Gambaran
/ sketsa pemasangan alat. Gambar 10.
memperlihatkan Gambar pengetesan
dari pelacak 1.
• Periode pengetesan:
57
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.
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 2. Jumlah Kereta
Evaluation
Interrogarator 2
Interrogarator 1
item
-
Number of
traveling
trains
Type
Up
train line
Down
train line
Up
train line
Down
train line
Train with on-board
responder
Train without on
board responder
Train with on-board
responder
Train without on
board responder
Train with on-board
responder
Train without on
board responder
Train with on-board
responder
Train without on
board responder
1357
4089
Tabel 4. Karakteristik Perpotongan
Sinyal
1364
4092
Evaluation item
1541
Interrogator
1
4835
1513
Interrogator
2
4872
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
-
Up train
line
Down
train line
Up train
line
Down
train line
Interuppting time
(sec)
2.25 - 8.84
2.30 - 12.20
1.38 - 4.21
1.75 - 5.17
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
Evaluation item
Error rate
Interrogator 1
2.01E-05
Interrogator 2
1.27E-06
Gambar 11. Pendistribusian Pelacak 2 Saat
Perpotongan Sinyal
- Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
58
- 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 onboard
responder
(on-board
responder yang dipasang di atas
kereta) yang telah melewati jalur
kereta.
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.
Hasil tes ini disepakati sebagai
jumlah frame untuk semua kereta
yang
terpasang
on-board
responder.
Tabel 5. Jumlah frame yang
diterima
Evaluation item
Interrogator 1
Interrogator 2
-
Up
train
line
Down
train
line
Up
train
line
Down
train
line
Microwave
balise
Track
circuit
5446
5446
5456
5456
5446
5446
5456
5456
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
Gambar 13. Hubungan Penerimaan Sinyal
oleh 2 ID
59
Tabel 6. Penerimaan sinyal oleh 2 ID
-
mengidentifikasi posisi kereta berikut
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
Number of received frames
Evaluation item
Up
train
- 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.
Interrogator
1
Interrogator
2
a
b
c
20 - 56
51 - 135
25 - 57
28 - 62
5 - 17
29 - 58
10 - 31
35 - 79
8 - 34
21 - 40
2-9
22 - 40
line
Down
train
line
Up
train
line
Down
train
line
arahnya.
Tabel 8. Jumlah Pendeteksian ID dan
Arah Kereta
Evaluation item
Up train
Interrogator
1
Interrogator
1
Interrogator
2
-
Number of received frames
a
b
c
20 - 56
51 - 135
25 - 57
28 - 62
5 - 17
29 - 58
10 - 31
35 - 79
8 - 34
21 - 40
2-9
22 - 40
1357
0
1364
0
1357
0
1364
0
line
Down
Up train
Up
train
line
Down
train
line
Up
train
line
Down
train
line
NG
train line
Tabel 7. Jumlah Pendeteksian Kereta
Evaluation item
OK
Interrogator
2
line
Down
train line
- Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
- 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.
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
Tabel 9. Jumlah pendeteksian kereta
yang melintas
- Pendeteksian ID kereta sekaligus arah
kereta
Tabel 8. menunjukan hasil dari
pendeteksian ID kereta dan arah
kereta saat kereta yang terpasang onboard responder melintas pada titik
pendeteksian.
Hasil
memuaskan
muncul dari kereta yang terpasang onboard renponder. Hasil yang didapat
sangat tepat, sesuai ID dan arah yang
telah tercatat sebelumnya. Sehingga
terjadinya kesalahan sangat kecil
dikarenakan ID kereta sudah bisa
60
Traveling
pattern
Microwave balise
Track
circuit
Pattern 1
2784
2784
Pattern 2
2575
2575
Pattern 3
747
747
Pattern 4
966
966
Pattern 5
991
991
Pattern 6
526
526
Pattern 7
314
314
Pattern 8
84
84
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
PENUTUP
informasi ke kereta yang ada di
depannya tentang kecepatan yang
sebenarnya, jarak ke titik di mana
pembatasan kecepatan diberlakukan
dan juga kecepatan yang diizinkan.
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) 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.
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.
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.
[3] Sasaki, Nishibori, Ohgushi, Kawachi
dan Kasai, “Development of a Train
Detection System by Microwave
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
61
Balises”, Integrated Symposium for
Railway Technologies (JRAIL ‟λλ).
[4] Sasaki, Nishibori, Ohgushi, Kawachi
dan Kasai, “The σew Train Detectin
Technique by Microwave Balise Aided
the Tracking Train – The Realization
of the Train Detection by the non
contact point detection method”, Dec.
2000, Traffic and Electric Railways at
the Meeting of the Industrial
Application Division, Institute of
Electrical Engineers of Japan, 5, 107.
62
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
Dengan
perkembangan
pendeteksian kereta api
53
teknologi,
yang ada
1. Deteksi titik
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]
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]]
METODOLOGI
Fungsi gelombang mikro balise dalam
pendeteksian kereta terdiri dari deteksi
titik dan deteksi blok. Berikut ini akan
dijelaskan dua metode tersebut.
Gambar 2. Posisi Normal (Tidak Ada
Kereta Melintas)
54
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 „‟ seperti pada
Gambar 5. [2]
Gambar 3. Kereta Yang Sedang Melintas
(Gangguan Normal)
Gambar 4. Kesalahan / Gangguan Tidak
Normal
- Kereta api yang sedang melaju ke
depan terdeteksi oleh sepasang onboard 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 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
Gambar 5. Pendeteksian Arah Kereta
2. Deteksi Blok
Sistem deteksi gelombang mikro
balise kereta api merupakan teknologi
deteksi blok dengan microwave balise
sebagai
batasannya.
Masuk
/
keluarnya kereta ke / dari blok
terdeteksi sesuai dengan hasil deteksi
ada tidaknya kereta dan arah yang
ditunjukkan pada pembahasan Deteksi
Masuk. Hal ini memungkinkan untuk
pendeteksian logika secara terus
menerus, dan penggunaan ID pada
kereta memberikan pendeteksian yang
55
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.
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 onboard) seperti ditunjukkan pada
Gambar 7. Kemudian, kereta yang
telah
memasuki
blok
akan
terdeteksi.
Gambar 7. Pendeteksian Masuknya Kereta
(Detection Of Entry)
- 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
Gambar 8. Pendeteksian Keluarnya Kereta
(Detection of Exit)
- Logika Pelacakan Kereta
Logika
pelacakan
kereta
menggunakan dua teori berikut
dalam
rangka
meningkatkan
keamanan
dan
keakuratan
pelacakan kereta. [3], [4]
56
• 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.
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.
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
Phase
1
Phae 2
Period
Oct.
1999 to
Dec.
1999
Jan.
2000 to
Aug.
2000
Gambar 9. Gambaran Pemasangan Alat
Evaluation
Evaluate basic performance of
radio communications by 1ID
balise
Evaluate train detection
performance by 2ID balise.
Verifies the train detection logic.
Verify train control system
including operation management
by a station system consisting of
train detection logic, interlocking
logic and a center system
* 1ID : A responder device which allows one-to-one
communication with the responder
* 2ID : A responder device wich allows simultaneous
communication with multiple responders.
Phase
3
Nov.
2000 to
- Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
Gambar 10. Letak Pemasangan Alat
- Gambaran pemasangan peralatan
- Periode pengetesan dan jumlah kereta
Gambar 9. memperlihatkan Gambaran
/ sketsa pemasangan alat. Gambar 10.
memperlihatkan Gambar pengetesan
dari pelacak 1.
• Periode pengetesan:
57
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.
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 2. Jumlah Kereta
Evaluation
Interrogarator 2
Interrogarator 1
item
-
Number of
traveling
trains
Type
Up
train line
Down
train line
Up
train line
Down
train line
Train with on-board
responder
Train without on
board responder
Train with on-board
responder
Train without on
board responder
Train with on-board
responder
Train without on
board responder
Train with on-board
responder
Train without on
board responder
1357
4089
Tabel 4. Karakteristik Perpotongan
Sinyal
1364
4092
Evaluation item
1541
Interrogator
1
4835
1513
Interrogator
2
4872
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
-
Up train
line
Down
train line
Up train
line
Down
train line
Interuppting time
(sec)
2.25 - 8.84
2.30 - 12.20
1.38 - 4.21
1.75 - 5.17
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
Evaluation item
Error rate
Interrogator 1
2.01E-05
Interrogator 2
1.27E-06
Gambar 11. Pendistribusian Pelacak 2 Saat
Perpotongan Sinyal
- Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
58
- 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 onboard
responder
(on-board
responder yang dipasang di atas
kereta) yang telah melewati jalur
kereta.
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.
Hasil tes ini disepakati sebagai
jumlah frame untuk semua kereta
yang
terpasang
on-board
responder.
Tabel 5. Jumlah frame yang
diterima
Evaluation item
Interrogator 1
Interrogator 2
-
Up
train
line
Down
train
line
Up
train
line
Down
train
line
Microwave
balise
Track
circuit
5446
5446
5456
5456
5446
5446
5456
5456
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
Gambar 13. Hubungan Penerimaan Sinyal
oleh 2 ID
59
Tabel 6. Penerimaan sinyal oleh 2 ID
-
mengidentifikasi posisi kereta berikut
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
Number of received frames
Evaluation item
Up
train
- 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.
Interrogator
1
Interrogator
2
a
b
c
20 - 56
51 - 135
25 - 57
28 - 62
5 - 17
29 - 58
10 - 31
35 - 79
8 - 34
21 - 40
2-9
22 - 40
line
Down
train
line
Up
train
line
Down
train
line
arahnya.
Tabel 8. Jumlah Pendeteksian ID dan
Arah Kereta
Evaluation item
Up train
Interrogator
1
Interrogator
1
Interrogator
2
-
Number of received frames
a
b
c
20 - 56
51 - 135
25 - 57
28 - 62
5 - 17
29 - 58
10 - 31
35 - 79
8 - 34
21 - 40
2-9
22 - 40
1357
0
1364
0
1357
0
1364
0
line
Down
Up train
Up
train
line
Down
train
line
Up
train
line
Down
train
line
NG
train line
Tabel 7. Jumlah Pendeteksian Kereta
Evaluation item
OK
Interrogator
2
line
Down
train line
- Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
- 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.
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
Tabel 9. Jumlah pendeteksian kereta
yang melintas
- Pendeteksian ID kereta sekaligus arah
kereta
Tabel 8. menunjukan hasil dari
pendeteksian ID kereta dan arah
kereta saat kereta yang terpasang onboard responder melintas pada titik
pendeteksian.
Hasil
memuaskan
muncul dari kereta yang terpasang onboard renponder. Hasil yang didapat
sangat tepat, sesuai ID dan arah yang
telah tercatat sebelumnya. Sehingga
terjadinya kesalahan sangat kecil
dikarenakan ID kereta sudah bisa
60
Traveling
pattern
Microwave balise
Track
circuit
Pattern 1
2784
2784
Pattern 2
2575
2575
Pattern 3
747
747
Pattern 4
966
966
Pattern 5
991
991
Pattern 6
526
526
Pattern 7
314
314
Pattern 8
84
84
Sumber : Institute of Electrical Engineers of Japan, Dec.2000
PENUTUP
informasi ke kereta yang ada di
depannya tentang kecepatan yang
sebenarnya, jarak ke titik di mana
pembatasan kecepatan diberlakukan
dan juga kecepatan yang diizinkan.
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) 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.
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.
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.
[3] Sasaki, Nishibori, Ohgushi, Kawachi
dan Kasai, “Development of a Train
Detection System by Microwave
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
61
Balises”, Integrated Symposium for
Railway Technologies (JRAIL ‟λλ).
[4] Sasaki, Nishibori, Ohgushi, Kawachi
dan Kasai, “The σew Train Detectin
Technique by Microwave Balise Aided
the Tracking Train – The Realization
of the Train Detection by the non
contact point detection method”, Dec.
2000, Traffic and Electric Railways at
the Meeting of the Industrial
Application Division, Institute of
Electrical Engineers of Japan, 5, 107.
62