gloopic.net
Artikel / Teknologi

Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench

Sistem persinyalan sebagai penopang sistem kereta memiliki peran yang sangat penting. Peran sistem persinyalan paling utama adalah untuk menjamin keamanan sistem kereta. Implementasi dari setiap sistem persinyalan juga berdampak pada aspek komersil dari operasi sebuah sistem transportasi.

Sebagai penyokong keamanan fungsi utama sistem persinyalan adalah memberikan batasan-batasan operasional kereta sedemikian sehingga setiap operasi dapat dikatakan aman. Dapat dikatakan bahwa semakin tinggi teknologi sistem persinyalan, semakin leluasa pula operasi yang bisa dilakukan oleh operator kereta, dan semakin banyak pula keuntungan apabila dilihat dari aspek komersil. 

Salah satu hal yang menjadi perhatian utama sistem persinyalan adalah cara menentukan posisi kereta. Penentuan posisi kereta ini selanjutnya menjadi masukan sistem persinyalan untuk menentukan batas gerak dari kereta lain terhadap posisi kereta tersebut. Semakin tinggi resolusi sensor dalam penentuan posisi kereta, semakin sedikit bagian trek kereta yang dikatakan zona tidak aman, semakin leluasa pula kereta bergerak di bagian trek yang aman.

Hal ini lah yang mendorong perkembangan sistem persinyalan CBTC dengan salah satu karakteristiknya yakni determinasi lokasi kereta dengan resolusi tinggi, tanpa bergantung track circuits. Data lokasi kereta tersebut diolah oleh setiap prosesor yang terdapat pada kereta, lalu dikumpulkan dalam sebuah komputer wayside yang berhubungan dengan setiap kereta dalam sistem. Setiap kereta menarik data lokasi kereta terdekatnya dari komputer wayside tersebut dan menentukan batas-batas operasi dirinya sendiri.

bulen16-gb1  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gb1

Gambar 1. Perangkat – Perangkat Sistem CBTC

Prosesor di setiap kereta dan komputer wayside tersebut lah yang disebut vital processor, dan komunikasi yang handal antar keduanya merupakan jaminan bagaimana CBTC sistem dapat berjalan dan terimplementasikan. Hal ini mirip dengan komunikasi client-server dimana komputer wayside melayani seluruh client berupa kereta. Dengan teknologi yang berkembang saat ini, implementasi sistem CBTC sebagai sistem persinyalan yang paling mutakhir dapat terealisasi di Indonesia.

Untuk membuktikan hal tersebut, dibuatlah sebuah lorry test bench sebagai armada untuk implementasi sistem CBTC yang telah dibuat oleh engineer di PT LRS. Lorry test bench terdiri dari sebuah lorry yang dipasang berbagai sensor dan perangkat untuk mewakili kereta, lalu sebuah perangkat wayside dan sebuah control centre model. Semuanya merupakan model yang mewakili sistem secara keseluruhan. Baik perangkat komputer, sensor, dan perangkat komunikasi pada lorry test bench ini merupakan komponen real yang nantinya akan digunakan pula pada sistem terealisasi.

1. Lorry System

Lorry sebagai model kereta ini terpasang berbagai komponen, dengan komponen utama berupa VOBC (Vehicle On Board Controller) sebagai pengendali dan pemroses data setiap komponen pada lorry.

bulen16-gb2  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gb2

Gambar 2. Tampilan Lorry diatas rel dengan balise

bulen16-gb3  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gb3

Gambar 3. Sistem Lorry dengan sensor dan power unit

 

Sistem lorry dituntut dapat merealisasikan semua fungsi model kereta. Sehingga untuk melakukannya, dipasang berbagai sensor serta actuator. Sebagai penggerak utama digunakan motor induksi. Masukan daya motor didapatkan dari sebuah inverter, sedangkan keluaran inverter dikendalikan oleh VOBC.

 

Untuk melakukan pengereman, digunakan sebuah rem cakram yang digerakan oleh motor servo. Posisi rem yang diatur oleh motor servo tersebut dikendalikan oleh perangkat servo controller. Servo controller berkomunikasi dengan VOBC dengan menggunakan antarmuka serial RS232.

Sensor lain yang digunakan adalah sebuah rotary encoder. Keluaran sensor langsung dibaca oleh modul motion counter VOBC. Dengan sebuah sensor rotary encoder, didapatkan data posisi dan kecepatan kereta. Moda pembacaan yang digunakan adalah Quadratur 1x, dengan begitu arah pergerakan kereta dapat pula dihitung. Untuk melakukan kompensasi kesalahan hitung sensor rotary encoder ini, dipasang sebuah sistem lain dengan menggunakan perangkat RFID. Sistem ini merupakan bagian penting dari sistem CBTC.

1.1.      Train RFID System

Sistem dengan perangkat RFID ini terdiri dari sebuah balise reader dan balise itu sendiri. Reader ditempatkan di kereta, lalu balise ditempatkan di sepanjang trek. Reader berhubungan dengan VOBC dengan koneksi via Ethernet. Setiap kali kereta melewati balise di trek, reader akan mengirimkan sebuah event kepada VOBC. VOBC kemudian mengolah data yang terdapat pada balise tersebut.

Balise yang digunakan sudah mutakhir dan digunakan di kereta bawah tanah Inggris Perancis. Dari sisi teknologi, komunikasi antara balise dengan reader adalah komunikasi pertukaran data. Dengan kata lain pengembangan aplikasi sistem ini tidak terbatas. Setiap balise dapat diimbuhkandata posisi, data kecepatan maksimal operasional trek, data geografis trek, gradient trek dan sebagainya. Sehingga fungsi kompensasi posisi kereta hanyalah salah satu dari banyak aplikasi dari sistem ini. Hal ini tentu menguntungkan end user yang menginginkan banyaknya fungsi dari segi operasional kereta.

bulen16-gbr4-1  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr4 1bulen16-gbr4-2  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr4 2

Gambar 4. Balise Reader (kiri) dan Balise (kanan)

1.2.      Vehicle On Board Controller (VOBC)

Perangkat vital yang berfungsi mengolah dan mengendalikan lorry adalah VOBC. VOBC yang digunakan merupakan sebuah controller dengan yang terdiri dari modul power, modul prosesor, modul digital IO, modul analog IO, modul motion counter, modul ethernet, modul komunikasi serial dan GPS.

bulen16-gbr5-1  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr5 1 bulen16-gbr5-2  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr5 2

Gambar 5. VOBC dalam lorry (kiri/atas) dan VOBC (kanan/bawah)

VOBC ini merupakan sistem commercial off the shelf (cots), dimana secara fisik VOBC merupakan barang siap untuk digunakan, sedangkan desain hardware dan software yang diimplementasikan pada VOBC sepenuhnya menjadi tanggung jawab developer (PT LRS). Dengan demikian setiap komponen yang terdapat pada VOBC telah terjamin kehandalannya dengan berbagai macam tes yang telah dilakukan oleh pihak penjual. Hal yang ditawarkan pada sistem cots seperti ini adalah fleksibilitas implementasi yang tinggi. VOBC mampu mengolah data perhitungan numeric maupun lojik, VOBC juga mampu berkomunikasi dengan modul komunikasi yang dia miliki.

Fleksibilitas merupakan hal yang penting disamping untuk efisiensi juga dapat digunakan untuk melebarkan kemungkinan aplikasi yang bisa diimplementasikan oleh sebuah sistem dengan komponen ini. Komponen yang dapat melakukan perhitungan numeric ini cocok untuk implementasi pada sistem CBTC. Setiap kereta pada sistem CBTC harus menghitung jarak aman di depan kereta dengan berbagai parameter masukan yang ia dapatkan.

1.3.      Application and Operating System

Otak dari VOBC adalah aplikasi yang berjalan diatas Operating System yang telah terinstall di VOBC tersebut. VOBC yang digunakan menggunakan prosesor arsitektur x86 keluaran intel. Sistem Operasi yang bisa berjalan di VOBC ini cukup banyak, dari windows, linux, VxWorks, dan QnX.Dan untuk setiap sistem operasi, telah tersedia untuk VOBC library masing-masing driver yang harus di-build sebelum membuat aplikasi yang mengakses modul IO maupun modul lainnya pada VOBC. Pemilihan sistem operasi disesuaikan dengan kebutuhan developer.

Sistem Operasi pada VOBC PT LRS adalah QnX Netrino. QnX dipilih disebabkan banyaknya fitur unggulan diakibatkan arsitektur dari sistem operasi QnX itu sendiri. Mengembangkan aplikasi diatas QnX pun mudah, disebabkan Software IDE(Integrated Development Environment) yang disediakan mudah dipelajari. Salah satu fitur vital dalam mengembangkan aplikasi sistem embeded adalah fitur pembuatan profile mesin yang menjalankan QnX. Profile tersebut memungkinkan developer mengetahui secara deterministik berapa waktu yang dibutuhkan sebuah instruksi untuk sampai selesai dengan resolusi waktu sampai orde nanosecond.

bulen16-gbr6  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr6

Gambar 6. Salah satu fitur QnX, profiling

Sebuah aplikasi dalam sistem operasi QnX disebut proses. Dimana dalam sebuah proses terdapat thread dan resources. Thread merupakan rangkaian eksekusi berbagai instruksi dalam alur sekuensial, sedangkan resources adalah nilai-nilai variabel yang telah didefinisikan dalam program.

Setiap proses tersebut dapat berbagi resources dengan menggunakan IPC (Inter Process Communication). Dengan kata lain sebuah proses dapat mengirim dan menerima data dari proses yang lain. IPC dan membuat aplikasi dengan banyak thread (threading) merupakan modal utama pengembangan aplikasi di QnX.

Aplikasi yang dikembangkan VOBC merupakan aplikasi dengan menggunakan IPC dan memiliki banyak thread untuk setiap aplikasi. Hal ini memungkinkan berbagai instruksi seperti pembacaan data sensor, kalkulasi internal VOBC, pengiriman data dari VOBC ke Control Centre dan berbagai instruksi lainnya dapat dilakukan secara paralel. Setiap beban dari setiap instruksi dapat dibaca dengan membuat profile dari VOBC sehingga dapat diketahui instruksi mana yang memberikan beban pada mesin paling besar.

Aplikasi di dalam VOBC harus menyesuaikan sistem lorry yang terdiri dari berbagai sensor serta aktuator. Setiap proses bertanggung jawab akan setiap sensor atau aktuator. Data yang didapatkan dari sensor atau harus dikirimkan ke aktuator diolah terlebih dahulu dalam sebuah proses utama pengolah data. Hubungan antar proses menggambarkan sebuah hubungan antar komponen dalam VOBC itu sendiri. Dengan pembagian tugas seperti ini, manajemen aplikasi menjadi lebih mudah karena penyebaran fungsi aplikasi tersebut secara modular.

bulen16-gbr7  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr7

Gambar 7. Contoh Aplikasi VOBC

Pada level aplikasi, dibuat pula berbagai aplikasi untuk mendukung skenario yang mengimplementasikan sistem CBTC. Aplikasi vital yang harus terealsisasikan adalah aplikasi Automatic Train Protection. Aplikasi ini dibuat dengan menggunakan berbagai fungsi kendali yang telah dibuat.

Automatic Train Protection menjamin kereta melakukan pemberhentian emergency ketika terdapat kondisi-kondisi yang dikategorikan fatal terdeteksi. Untuk itu dibuatlah skenario Automatic Train Protection dimana kereta seolah-olah mengerem setelah mendapatkan sebuah tag penunjuk rem emergency.

Dibuat pula aplikasi train approaching. Kereta akan melakukan pemberhentian tepat dilokasi yang diinginkan, dengan menggunakan lokasi database dan dihubungkan dengan setiap balise yang terdeteksi oleh kereta.

2. Wayside System

Peralatan wayside terdiri dari sebuah komputer wayside, sistem catu daya serta telekomunikasi wayside. Komputer wayside merupakan sebuah pemroses vital seperti pada komputer di lorry. Sistem operasi yang digunakan haruslah sistem operasi safe.

bulen16-gb8  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gb8 bulen16-gb8-2  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gb8 2

Gambar 8. Zone Controller Rack (kiri/atas) dan Zone Controller Computer (kanan/bawah)

 

Fungsi dari sistem wayside adalah sebagai pengendali sebuah zona yang terdiri dari beberapa kereta yang bergerak. Sistem wayside bekerja seolah-olah penjembatan antara setiap kereta untuk saling berkomunikasi. Setiap status yang dikirim oleh kereta akan diolah oleh komputer wayside lalu dibalikan kembali pada setiap kereta sedemikian sehingga setiap kereta memiliki data status kereta depannya.

Sistem wayside memiliki fungsi lain yakni sebagai pengolah data interloking. Lalu fungsi lain sistem ini adalah sebagai pengirim data status setiap kereta ke pusat kendali (Control Centre).

3. Telecommunication System

Sistem telekom pada lorry test bench berfungsi untuk menjembatani setiap entitas yang terdapat pada sistem keseluruhan. Baik hubungan dari Control centre ke Wayside maupun hubungan dari Wayside dengan Lorry. Hubungan Lorry dengan Wayside berperan vital pada sistem ini.

Konektivitas antara wayside dengan lorry dapat dijelaskan dengan gambar berikut.

bulen16-gbr9  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr9

Gambar 9. Client field handover

Peralatan telekomunikasi wayside merupakan sebuah redundan Access Point. Sedangkan pada lorry digunakan sebuah perangkat yang berfungsi sebagai redundan client. Pada gambar diperlihatkan skenario ketika sebuah perangkat redundan client bergerak dari kiri ke kanan. Besarnya kekuatan sinyal yang diterima oleh client berubah-ubah sesuai dengan posisi relatif client tersebut dan access point.

bulen16-gbr10  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr10

Gambar 10. Besar kuat sinyal relatif posisi client

 

Sistem lorry hanya akan dilayani oleh access point dengan besar kekuatan sinyal diterima yang paling besar. Sehingga apabila lorry bergerak dari akses poin 1 ke akses poin 2, akan terjadi proses handover pelayanan. Semua skenario tersebut dilakukan demi menjaminnya reliability konektivitas antara wayside dengan kereta. Dapat dipastikan sistem telekomunikasi seperti ini menjamin tidak putusnya koneksi antara wayside dengan kereta.

4. Control Centre

Untuk menampilkan data kereta berupa kecepatan, jarak, akselerasi serta memberi komando pada sistem digunakanlah sebuah aplikasi yang diimplementasi sebagai control centre.

Panel bagian kiri gambar dibawah menunjukkan panel komando. Data berupa level traksi, arah kereta serta rem. Data posisi, kecepatan, serta akselerasi dihitung oleh setiap sensor yang dipasang di kereta. Lalu kemudian data tersebut ditampilkan dalam bentuk grafis.

 

bulen16-gbr11  Implementasi Sistem CBTC dengan Lorry Test Bench bulen16 gbr11

Gambar 11. Tampilan Gambar Aplikasi model OCC Sistem Lorry Test Bench

5. Kesimpulan

Tujuan awal untuk melakukan implementasi sistem CBTC dengan lorry test bench telah dilakukan. Berbagai fungsi dasar operasi kereta dapat disimulasikan, sedangkan aplikasi untuk implementasi sistem CBTC yang lebih besar telah terealisasi.

Saatnya melakukan implementasi lebih lanjut di ranah proyek.

(Muhammad Ridwan, ST./PT LEN/http://www.len.co.id/implementasi-sistem-cbtc-dengan-lorry-test-bench/Gloopic.net/Widjaja Lagha)

Komentar

Artikel Terkait
gloopic.net
Visitor Online :42
Visitor Today :417
Visitor Total :6.359.828

BERLANGGANAN NEWSLETTER

Dengan berlangganan NEWSLETTER anda akan menerima info tebaru dari situs kami.