Lima Inovasi Perjalanan Kereta di Masa Depan

Seperti apa masa depan transportasi umum? Proyek-proyek besar yang sedang direncanakan hari ini pada dasarnya tidak berbeda dengan apa yang telah dibangun selama 30 tahun terakhir. Seperti HS2 (High Speed Railway 2) di Inggris yang dapat memberikan peningkatan yang cukup besar dalam kapasitas jaringan, akan tetapi harus melalui perubahan secara bertahap dalam desain konvensionalnya.

Kereta HS2, United Kingdom.

Namun sementara sektor perkeretaapian terkesan lambat dalam memperkenalkan teknologi-teknologi terbaru, dikarenakan akan memakan waktu yang cukup lama untuk merencanakan dan membangun jalur hingga kendaraan terbaru, namun ada sejumlah inovasi teknis dalam pembangunan yang – jika diadopsi – akan dapat membuat kereta api di masa depan menjadi lebih cepat dan lebih aman.

1. Sakelar Mekatronika

Kegagalan sakelar atau poin bertanggung jawab atas hampir 20% dari total keterlambatan yang sering dialami oleh penumpang di kereta api Inggris. Hal ini acapkali terjadi ketika ada masalah dengan mekanisme yang memungkinkan kereta api bergerak dari satu jalur ke jalur lain di sebuah persimpangan. Terlepas dari frekuensi masalah yang ada, teknologi yang digunakan dalam mekanisme ini hampir tidak pernah berubah sejak desain yang pertama, hampir 200 tahun yang lalu.

Tetapi proyek penelitian kolaboratif telah mengeksplorasi teknologi alternatif radikal. Misalnya, satu desain inovatif yang disebut Repoint, memiliki tiga motor independen yang dapat mengangkat dan menggeser rel, mengandalkan gravitasi untuk menguncinya kembali ke tempatnya, dan menyediakan redundansi jika satu atau dua motor mengalami kegagalan.

Ini kontras dengan sakelar yang ada yang menggeser rel ke samping dan dapat macet di tengah jalan, jadi miliki lapisan sensor dan protokol tambahan yang mahal untuk mengurangi risiko. Sakelar “mekatronik” generasi berikutnya bertujuan untuk bekerja lebih cepat, meningkatkan kemudahan perawatan, dan mengurangi risiko kegagalan melalui motor cadangannya.

2. Suspensi Aktif

Sistem suspensi konvensional membatasi kecepatan kereta saat melaju di jalur yang melengkung, dan membatasi berapa banyak jumlah kereta yang bisa melewati suatu rute. Sistem suspensi ini pada dasarnya bekerja seperti sebuah pegas yang besar, secara otomatis akan mengubah jarak antara roda dan gerbong ketika kereta berjalan di atas jalur dengan struktur tanah yang tidak rata supaya perjalanan terasa lebih mulus.

Sementara itu saat ini sistem suspensi aktif sedang dikembangkan, yang akan memperkenalkan sensor, aktuator, dan pengontrol yang baru, agar dapat lebih tepat dan akurat untuk mengubah jarak antara roda dan kereta. Hal ini tentunya akan menawarkan kenyamanan berkendara yang lebih baik dan memungkinkan kereta untuk melakukan perjalanan di tikungan dengan kecepatan dan stabilitas yang lebih baik pula.

Kemiringan, kemudi, dan suspensi aktif yang dibandingkan dengan kereta miring tradisional.

3. Mengemudi Secara Aktif

Dalam set roda konvensional, kedua roda saling bertautan dan terhubung dengan poros yang tetap, mencegah rotasi relatif di antara keduanya. Ketika kereta memasuki tikungan atau rute yang berbeda di persimpangan, kereta harus melambat untuk memastikan roda dapat dipandu melewati rel dan untuk mencegah getaran pada roda yang tidak diinginkan.

Peneliti perkeretaapian zaman sekarang sedang mengembangkan roda yang dapat berputar secara independen, untuk memasukkan mekanisme aktuasi terpisah yang dapat membantu mengarahkan set roda pada rute melengkung.

4. Pantograf Aktif

Kereta listrik berkecepatan tinggi perlu menjaga kontak yang baik dengan saluran/jalur listrik di atasnya melalui pantograf yang berada di atas kendaraan. Di jalur utama Inggris, ketinggian pantograf biasanya bervariasi, umumnya sekitar 2m, untuk mengamankan sambungan di berbagai area seperti di terowongan, perlintasan, dan jembatan.

Saat ini para peneliti mulai mengembangkan sistem pantograf aktif. Memiliki tinggi dan getaran induksi yang ikut terlibat dalam transfer daya, dan dikendalikan oleh aktuator. Pantograf aktif ini dapat meningkatkan gaya kontak dan menghilangkan masalah kehilangan kontak, yang sering disebabkan oleh perubahan cepat saluran udara pada ketinggian tertentu, dan gangguan lingkungan lainnya (seperti angin).

5. Kopling Virtual

Jumlah kereta api yang dapat berjalan pada suatu rute (dan juga kapasitas jalur) sebagian bergantung pada sistem persinyalan. Sebagian besar perkeretaapian menggunakan sistem blok tetap, yang membagi rel menjadi beberapa bagian. Hanya satu kereta pada satu waktu yang bisa berada di setiap bagian, sehingga harus ada celah yang signifikan di antara kereta.

Tetapi beberapa kereta api sekarang mulai menggunakan sistem sinyal blok bergerak untuk menentukan jarak yang diperlukan antara kereta api, berdasarkan jarak-jarak yang diperlukan untuk berhenti dalam/ketika keadaan darurat. Namun kesenjangan ini dapat dikurangi lebih lanjut jika dilandaskan pada informasi yang realtime.

Sistem Ini dikenal sebagai “kopel virtual” yang melibatkan dua kereta untuk saling mengkomunikasikan informasi tentang perubahan kecepatan dan aktivitas rem mereka, sehingga mereka dapat mengurangi atau meningkatkan jarak di antara mereka dengan seminimal mungkin. Dengan jarak yang lebih pendek di antara mereka, lebih banyak kereta dapat berjalan dengan aman di suatu rute, tentunya akan meningkatkan kapasitas jaringan secara keseluruhan.

Sistem kopling virtual yang dibandingkan dengan sistem blok bergerak

Dengan inovasi-inovasi tersebut, diharapkan pada masa yang akan datang dapat memperkenalkan kereta api yang mampu beradaptasi dengan perubahan karakteristik jalur, untuk mempertahankan kecepatan tinggi di sebagian besar perjalanan, serta menghindari periode perjalanan berhenti/menunda yang mengganggu tersebut. Memperluas dan mendobrak batas-batas desain perkeretaapian, sangat memungkinkan untuk membuat jaringan bagi generasi berikutnya dengan perubahan kinerja yang sesuai modernisasi abad ke-21.

Disadur dari tulisan Saikat Dutta (Research Fellow in Railway Mechatronics Systems, University of Birmingham, and affiliated with Institution of Mechanical Engineers.)

PT Labora Teknika Saintifika

Jalan Percetakan Negara C-36 Ruko Rawasari Mas B-15, Rawasari, Cempaka Putih, Jakarta Pusat.

Telp: (021) 4242541

Email: info@labts.co.id

Website: www.labts.co.id