Definisi Communications-Based Train Control (CBTC)
Communications-Based Train Control (CBTC) adalah sistem persinyalan kereta api yang memanfaatkan telekomunikasi antara kereta api dan peralatan lintasan untuk manajemen lalu lintas dan kontrol infrastruktur. Melalui sistem CBTC, posisi kereta api dapat diketahui dengan lebih akurat dibandingkan dengan sistem persinyalan tradisional. Hal ini menghasilkan cara yang lebih efisien dan aman untuk mengelola lalu lintas kereta api. Metro (dan sistem kereta api lainnya) dapat meningkatkan waktu tunggu dengan tetap mempertahankan atau bahkan meningkatkan keselamatan.
Sistem CBTC adalah "sistem kontrol kereta api otomatis yang kontinu dan menggunakan penentuan lokasi kereta api beresolusi tinggi, tidak bergantung pada sirkuit jalur; komunikasi data dua arah yang kontinu dan berkapasitas tinggi antara kereta api dan pinggir jalan; serta prosesor yang ada di dalam kereta api dan di pinggir jalan yang mampu mengimplementasikan fungsi Perlindungan Kereta Api Otomatis (Automatic Train Protection/ATP), serta fungsi Operasi Kereta Api Otomatis (Automatic Train Operation/ATO) dan Pengawasan Kereta Api Otomatis (Automatic Train Supervision/ATS) yang bersifat opsional.", seperti yang didefinisikan dalam standar IEEE 1474.
Pertumbuhan kota dan populasi meningkatkan kebutuhan akan transportasi angkutan massal dan sistem persinyalan perlu berevolusi dan beradaptasi untuk memenuhi peningkatan permintaan dan kapasitas lalu lintas dengan aman. Sebagai akibatnya, para operator sekarang berfokus untuk memaksimalkan kapasitas jalur kereta. Tujuan utama dari CBTC adalah untuk meningkatkan kapasitas dengan mengurangi interval waktu (headway) antara kereta yang melaju di sepanjang jalur secara aman.
Sistem persinyalan tradisional yang lama secara historis didasarkan pada pendeteksian kereta api di bagian-bagian terpisah dari jalur yang disebut 'blok'. Setiap blok dilindungi oleh sinyal yang mencegah kereta memasuki blok yang sudah terisi. Karena setiap blok ditetapkan oleh infrastruktur, sistem ini disebut sebagai sistem blok tetap.
Berbeda dengan sistem blok tetap konvensional, pada sistem CBTC blok bergerak modern, bagian yang dilindungi untuk setiap kereta tidak ditentukan secara statis oleh infrastruktur (kecuali untuk teknologi blok virtual, dengan tampilan operasi blok bergerak tetapi masih dibatasi oleh blok fisik). Selain itu, kereta-kereta itu sendiri secara terus menerus mengkomunikasikan posisi persisnya ke peralatan di jalur dengan menggunakan hubungan dua arah, baik loop induktif atau komunikasi radio.
Teknologi ini, yang beroperasi pada rentang frekuensi 30-60 kHz untuk mengkomunikasikan kereta dan peralatan di pinggir rel, diadopsi secara luas oleh operator metro meskipun terdapat beberapa masalah kompatibilitas elektromagnetik (EMC), serta masalah instalasi dan pemeliharaan lainnya.
Seperti halnya aplikasi baru dari teknologi apa pun, beberapa masalah muncul di awal terutama karena aspek kompatibilitas dan interoperabilitas. Namun, sejak saat itu telah terjadi perbaikan yang relevan, dan saat ini keandalan sistem komunikasi berbasis radio telah berkembang secara signifikan.
Selain itu, penting untuk digarisbawahi bahwa tidak semua sistem yang menggunakan teknologi komunikasi radio dianggap sebagai sistem CBTC. Jadi, untuk kejelasan dan agar tetap sejalan dengan solusi mutakhir untuk kebutuhan operator, artikel ini hanya mencakup solusi CBTC berbasis prinsip blok bergerak terbaru (baik blok bergerak sebenarnya atau blok virtual, sehingga tidak bergantung pada deteksi berbasis jalur kereta) yang memanfaatkan komunikasi radio.
Fitur utama
CBTC dan blok bergerak
Sistem CBTC adalah sistem persinyalan kereta api modern yang terutama dapat digunakan di jalur kereta api perkotaan (baik ringan maupun berat) dan APM, meskipun juga dapat digunakan pada jalur komuter. Untuk jalur utama, sistem yang serupa mungkin adalah Sistem Manajemen Lalu Lintas Kereta Api Eropa ERTMS Level 3 (belum sepenuhnya didefinisikan). Dalam sistem CBTC modern, kereta api secara terus menerus menghitung dan mengkomunikasikan status mereka melalui radio ke peralatan di pinggir jalan yang didistribusikan di sepanjang jalur. Status ini mencakup, di antara parameter lainnya, posisi yang tepat, kecepatan, arah perjalanan, dan jarak pengereman. Informasi ini memungkinkan penghitungan area yang berpotensi ditempati oleh kereta di jalur tersebut. Hal ini juga memungkinkan peralatan di pinggir jalan untuk menentukan titik-titik di jalur yang tidak boleh dilewati oleh kereta lain di jalur yang sama. Titik-titik ini dikomunikasikan agar kereta secara otomatis dan terus menerus menyesuaikan kecepatannya dengan tetap menjaga persyaratan keselamatan dan kenyamanan (hentakan). Jadi, kereta-kereta tersebut secara terus menerus menerima informasi mengenai jarak dengan kereta yang mendahului dan kemudian dapat menyesuaikan jarak aman mereka.
Dari perspektif sistem persinyalan, gambar pertama menunjukkan total okupansi kereta terdepan dengan menyertakan seluruh blok tempat kereta berada. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sistem tidak mungkin mengetahui secara pasti di mana kereta sebenarnya berada di dalam blok-blok tersebut. Oleh karena itu, sistem blok tetap hanya mengizinkan kereta berikutnya untuk bergerak hingga batas blok terakhir yang kosong.
Pada sistem blok bergerak seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua, posisi kereta dan kurva pengereman dihitung secara terus menerus oleh kereta, dan kemudian dikomunikasikan melalui radio ke peralatan di pinggir jalan. Dengan demikian, peralatan di pinggir jalan dapat menetapkan area yang dilindungi, masing-masing disebut Batas Otoritas Pergerakan (LMA), hingga rintangan terdekat (dalam gambar ekor kereta di depan).
Penting untuk disebutkan bahwa okupansi yang dihitung dalam sistem ini harus menyertakan margin keselamatan untuk ketidakpastian lokasi (berwarna kuning pada gambar) yang ditambahkan ke panjang kereta. Keduanya membentuk apa yang biasanya disebut 'Footprint'. Margin keselamatan ini tergantung pada akurasi sistem odometri di kereta.
Sistem CBTC yang berbasis blok bergerak memungkinkan pengurangan jarak aman antara dua kereta yang berurutan. Jarak ini bervariasi sesuai dengan pembaruan lokasi dan kecepatan kereta yang terus menerus, dengan tetap menjaga persyaratan keselamatan. Hal ini menghasilkan pengurangan jarak antara kereta yang berurutan dan peningkatan kapasitas angkut.
Grades of Automation
Sistem CBTC modern memungkinkan tingkat otomatisasi yang berbeda atau Grades of Automation, GoA, seperti yang didefinisikan dan diklasifikasikan dalam IEC 62290-1. Faktanya, CBTC bukanlah sinonim dari "tanpa pengemudi" atau "kereta otomatis" meskipun dianggap sebagai teknologi dasar untuk tujuan ini.
Tingkat otomatisasi yang tersedia berkisar dari operasi yang dilindungi secara manual, GoA 1 (biasanya diterapkan sebagai mode operasi mundur) hingga operasi yang sepenuhnya otomatis, GoA 4 (Operasi Kereta Tanpa Pengawasan, UTO). Mode operasi menengah terdiri dari GoA 2 semi-otomatis (Mode Operasi Semi-otomatis, STO) atau GoA 3 tanpa masinis (Operasi Kereta Tanpa Masinis, DTO). Yang terakhir ini beroperasi tanpa masinis di dalam kabin, tetapi membutuhkan petugas untuk menghadapi mode operasi yang menurun serta memandu penumpang dalam keadaan darurat. Semakin tinggi GoA, semakin tinggi pula tingkat keselamatan, fungsionalitas, dan kinerja yang harus dimiliki.
Keuntungan utama dari Sistem Kontrol Kereta Berbasis Komunikasi
- Kecepatan kereta yang dioptimalkan untuk mendapatkan kapasitas jalur terbaik, mengurangi biaya, dan memberikan kenyamanan terbaik bagi penumpang;
- Jaminan jangka pendek untuk pengiriman dan peluncuran sistem;
- Beroperasi sejak hari pertama;
- Pengoperasian otomatis dan perawatan yang mudah;
- Sistem tanpa pengemudi (atau dapat diupgrade menjadi tanpa pengemudi) untuk mengurangi biaya pengoperasian;
- Hemat daya;
- Perawatan yang mudah;
- Ekspansi yang mudah;
- Integrasi yang mudah;
- Kekebalan terbaik terhadap gangguan;
- Tahan keusangan;
- 100% aman;
- Peralatan di pinggir lintasan minimum.
Solusi inovatif menyederhanakan pengaturan rute yang kompleks dan fungsi yang saling terkait, dengan menggabungkannya sepenuhnya ke dalam CBTC:
- Arsitektur yang berpusat pada kereta yang optimal, dengan lebih banyak kecerdasan di dalam kereta dan komunikasi langsung antar kereta, yang menghasilkan 20% lebih sedikit peralatan dan kinerja yang lebih baik;
- Kapasitas pengangkutan yang lebih tinggi dengan waktu tunggu minimal (hingga 60 detik);
- Ketersediaan operasional yang lebih tinggi (24 jam) dengan fleksibilitas pergerakan kereta yang ekstrem;
- Investasi dan LCC yang optimal untuk semua jenis konfigurasi jalur.
- CBTC dapat dengan mudah diintegrasikan dengan semua sistem otomasi untuk transportasi kereta api.
Arsitektur Sistem CBTC
Arsitektur tipikal sistem CBTC modern terdiri dari subsistem utama berikut ini:
Peralatan tepi jalan, yang mencakup subsistem yang saling mengunci dan subsistem yang mengendalikan setiap zona di jalur atau jaringan (biasanya berisi fungsi ATP dan ATO di tepi jalan). Tergantung pada pemasoknya, arsitekturnya mungkin terpusat atau terdistribusi. Kontrol sistem dilakukan dari ATS perintah pusat, meskipun subsistem kontrol lokal juga dapat disertakan sebagai cadangan.
Peralatan onboard CBTC, termasuk subsistem ATP dan ATO di dalam kendaraan.
Subsistem komunikasi kereta ke pinggir jalan, yang saat ini didasarkan pada sambungan radio.
Dengan demikian, meskipun arsitektur CBTC selalu bergantung pada pemasok dan pendekatan teknisnya, komponen logis berikut ini dapat ditemukan secara umum dalam arsitektur CBTC pada umumnya:
Sistem ATP onboard. Subsistem ini bertanggung jawab atas kontrol kecepatan kereta yang terus menerus sesuai dengan profil keselamatan, dan menerapkan rem jika diperlukan. Sistem ini juga bertanggung jawab atas komunikasi dengan subsistem ATP di pinggir jalan untuk bertukar informasi yang diperlukan untuk operasi yang aman (mengirim kecepatan dan jarak pengereman, dan menerima batas otoritas pergerakan untuk operasi yang aman).
Sistem ATO di dalam kendaraan. Sistem ini bertanggung jawab atas kontrol otomatis traksi dan upaya pengereman untuk menjaga kereta tetap berada di bawah ambang batas yang ditetapkan oleh subsistem ATP. Tugas utamanya adalah memfasilitasi fungsi masinis atau petugas, atau bahkan mengoperasikan kereta dalam mode otomatis penuh dengan tetap menjaga target pengaturan lalu lintas dan kenyamanan penumpang. Sistem ini juga memungkinkan pemilihan strategi mengemudi otomatis yang berbeda untuk menyesuaikan waktu kerja atau bahkan mengurangi konsumsi daya.
Sistem ATP di pinggir jalur. Subsistem ini melakukan manajemen semua komunikasi dengan kereta di wilayahnya. Selain itu, subsistem ini juga menghitung batas otoritas pergerakan yang harus dipatuhi oleh setiap kereta saat beroperasi di area tersebut. Oleh karena itu, tugas ini sangat penting untuk keselamatan operasi.
Sistem ATO di pinggir jalur. Sistem ini bertugas untuk mengendalikan tujuan dan target regulasi setiap kereta. Fungsi ATO di pinggir jalan menyediakan semua kereta dalam sistem dengan tujuan mereka serta data lain seperti waktu tunggu di stasiun. Selain itu, ATO juga dapat melakukan tugas-tugas tambahan dan tugas-tugas yang tidak terkait dengan keselamatan, misalnya komunikasi dan manajemen alarm/peristiwa, atau menangani perintah lewati/tahan di stasiun.
Sistem komunikasi. Sistem CBTC mengintegrasikan sistem radio jaringan digital dengan menggunakan antena atau kabel pengumpan yang bocor untuk komunikasi dua arah antara peralatan lintasan dan kereta. Pita 2,4GHz umumnya digunakan dalam sistem ini (sama seperti WiFi), meskipun frekuensi alternatif lain seperti 900 MHz (AS), 5,8 GHz atau pita berlisensi lainnya juga dapat digunakan.
Sistem ATS. Sistem ATS biasanya terintegrasi dalam sebagian besar solusi CBTC. Tugas utamanya adalah bertindak sebagai antarmuka antara operator dan sistem, mengelola trafik sesuai dengan kriteria regulasi tertentu. Tugas lain mungkin termasuk manajemen peristiwa dan alarm serta bertindak sebagai antarmuka dengan sistem eksternal.
Sistem interlocking. Jika diperlukan sebagai subsistem independen (misalnya sebagai sistem fallback), sistem ini akan bertanggung jawab atas kontrol vital objek di pinggir jalur seperti sakelar atau sinyal, serta fungsi terkait lainnya. Dalam kasus jaringan atau jalur yang lebih sederhana, fungsionalitas interlocking dapat diintegrasikan ke dalam sistem ATP pinggir jalan.
Posting Komentar untuk "Sistem Persinyalan CBTC Pada Kereta Api"