Kereta Ukur Geometri Rel Canggih Berteknologi Laser Buatan Indonesia

Kereta api adalah moda transportasi yang membutuhkan ketelitian dalam operasional dan perawatannya. Saat ini jalur kereta api Indonesia memiliki panjang kurang lebih 6.790 km dan ditargetkan akan bertambah menjadi 13.000 km pada tahun 2030. Hal ini menjadi tantangan bagi regulator dan operator dalam memperhatikan perawatan jalur kereta api. 

Tantangan ini akhirnya mendorong Direktorat Jenderal Perkeretaapian (Ditjenka), Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), dan PT INKA (Industri Kereta Api Indonesia) untuk membangun kereta ukur geometri. Tujuan dan maksud membangun kereta ukur ini adalah untuk membantu PT INKA dalam mengembangkan produknya dan melakukan penerapan teknologi laser untuk mendeteksi keausan rel secara akurat dan tepat. Selain itu data tersebut akan digunakan untuk mengetahui metode apa yang akan dilakukan dalam perawatan rel yang diukur tersebut.

Berdasarkan Laporan Akhir BPPT tentang Penerapan Teknologi Laser Untuk Inspeksi Rel Kereta Api ,Kereta Ukur ini mengacu pada desain Kereta Rel Diesel Indonesia (KRDI) dengan dimensi panjang 20 meter, lebar 2,9 meter dan tinggi 3,5 meter, berat kosong 46 ton dan kapasitas angkut sebanyak 30 orang.

KRDI Way Umpu. KRDI digunakan sebagai desain dasar dalam pembuatan Kereta Ukur. (Sumber : Pribadi)

Pada ujung kabin 1 masinis dilengkapi dengan 2 tempat duduk untuk masinis dan asisten masinis, sedangkan pada ujung kabin 2 masinis selain terdapat tempat duduk untuk masinis dan asisten masinis juga dilengkapi dengan pintu penghubung apabila kereta ini akan disambungkan dengan kereta lainnya.

Untuk menjamin kualitas pengendaraannya, kereta ukur ini menggunakan bogie tanpa bolster (bolsterless bogie) dengan suspensi udara untuk suspensi sekunder dan pegas ulir (coil spring) untuk suspensi primermya.

Bogie Bolsterless TB 607 yang digunakan oleh Kereta Ukur. (Sumber : Pribadi)

Tenaga penggerak utama menggunakan Voith Railpack 400DM (Diwapack) dengan mesin MAN D2876 LUE 605  dengan keluaran tenaga 338kW, transmisinya menggunakan Diwa Transmission tipe Diwa D8845 + SWG. 

Mesin MAN D2876 LUE 605 yang dipakai pada kereta ukur. Mesin ini merupakan kesatuan dari Voith Railpack 400DM (Diwapack). (Sumber : Pribadi)

Kecepatan operasional maksimum kereta ini adalah 100km/jam dengan radius minimum yang dapat dilewati adalah 80 meter. Kemampuan tanjakan (gradeability) yang dapat dilewati 38 0/00. 

Alat yang digunakan pada kereta ini selain kamera adalah laser scanner. Laser scanner ini mendeteksi cekungan (groove) dan gundukan (bead) lalu menghitung karakteristik dimensinya pada kontroler yang berada di dalamnya. 

Penggunaan laser scanner memberikan banyak keuntungan apabila menggunakan cara manual. Yang pertama, apabila menggunakan laser scanner , maka pengukuran dapat dimungkinkan tanpa melakukan kontak antara alat ukurnya/sensor dengan rel yang akan diukur.

Yang kedua, dengan alat ukur laser dapat didapatkan data yang lebih presisi dibandingkan dengan metode manual yang hanya dapat ditentukan apa suatu rel memenuhi batas tertentu sesuai dengan standar keselamatan. Yang ketiga, kecepatan pengerjaan juga merupakan keuntungan yang dapat diperoleh dengan alat elektronik ini berupa hasil yang lebih cepat dibandingkan metode manual biasanya menggunakan pola.

Metode Semi-Manual yang dipakai oleh Kereta Ukur Plasser&Theurer EM120 milik PT Kereta Api Indonesia (KAI).

Pengukuran dilakukan dengan menjalankan kereta pengukur hingga dapat mencapai kecepatan 100 km/jam, dengan nilai hasil pengukuran diambil tiap 20 cm. Hasil pengukuran yang dibaca oleh sensor tersebut dikirimkan ke komputer kontroller yang ikut bersama dalam satu rangkaian kereta dengan sensor untuk dicatat.

Di komputer kontroller sebelumnya telah disimpan nilai ideal profil yang digunakan sebagai pembanding untuk membuat klasifikasi (pengelompokan) atau penilaian atas nilai yang didapat. Terhadap perubahan jarak akibat pergerakan yang disebabkan oleh goyangan kereta pengukur terhadap objek yang diukur pada kereta dapat dilakukan perbaikan atau koreksi secara matematis (image post-processing) oleh komputer.

Untuk dapat keseluruhan profil dari kepala rel (rail head) dibutuhkan dua buah sensor laser LLT. Dengan demikian untuk sebuah kereta ukur dibutuhkan empat sistem sensor yang dapat dipadukan dalam waktu yang bersamaan (synchronized). Sehingga,kereta ini dipasang sistem sensor laser dari Ensco Rail dengan tipe Ensco Rail Scan Lite Track Geometry System. 

Ensco Rail Scan Lite Track Geometry System (RSL-TGMS) yang terinstall di tengah bogie TB607 Kereta Ukur .(Sumber: Pribadi)

Prinsip yang digunakan dalam pengukuran oleh kereta ini adalah menggunakan prinsip segitiga (triangulation principle)  dalam mendapatkan profil dua dimensi untuk hampir segala macam permukaan yang menjadi target pengukuran. 

Prinsip Laser Triangulation Measurement Yang Dipakai Oleh Kereta Ukur. (Sumber : Ensco Rail)

Selain itu, salah satu kereta ukur di Indonesia ada yang dilengkapi oleh Overhead  Wire (Catenary) Imaging System (OWIS) yang diproduksi oleh Ensco Rail. Alat ini sebagai sensor untuk mengukur posisi dan kepresisian kabel yang bertindak sebagai penyalur listrik bagi kereta listrik (KRL). Apabila terjadi ketidakpresisian akan sangat berbahaya bagi perjalanan KRL karena dapat menyebabkan pantograph tersangkut di kabel tersebut.

Overhead  Wire (Catenary) Imaging System (OWIS) yang dipasang di atap kereta ukur. (Sumber: Pribadi)

  Konfigurasi utama dari alat pengukur profil rel dengan laser yaitu :

1.  Scanner, yang berfungsi menscan permukaan sepasang rel dengan menggunakan sinar laser yang akan dipantulkan kembali oleh permukaan jalan rel tersebut. Scanner tersebut dikendalikan oleh satu unit controller
2. Controller, berfungsi mengendalikan scanner yang bisa dikendalikan secara manual maupun dengan sinyal dari PC. Disamping itu controller juga berfungsi melakukan kalkulasi dasar tentang dimensi permukaan yang discan.
3. Akuisisi, yang berfungsi mengolah lebih lanjut data hasil controller dengan software standar yang sudah dikembangkan untuk ditampilkan
4. Sistem Analisis, yang dikembangkan lebih lanjut pada suatu PC atau semacamnya untuk menganalisa dan mengevaluasi hasil scanning berdasarkan bank data yang disimpan pada sistem analisis tersebut.

  

Konfigurasi utama dari alat pengukur profil rel dengan laser. (Sumber : BPPT)

Untuk memudahkan pengendalian saat pengukuran, diperlukan software untuk menentukan nilai parameter yang diukur. Sehingga dapat memberikan fleksibilitas pengubahan sesuai dengan bermacam kriteria pengukuran dan kondisi yang diinginkan

Tampilan Muka (Interface) Komputer Kontroller Sensor Laser Kereta Ukur. (Sumber : BPPT)

  Perubahan setting ini dapat langsung disimpan dalam kontroller. Setting ini dilakukan melalui kabel interface seperti FireWire yang menghubungkan kontroler dengan PC atau notebook. Kemudahan pengaturan setting ini dapat membantu mengurangi waktu saat melakukan pengukuran di lapangan yang sering banyak membutuhkan adjustment dan kriteria pengukuran. Penggunaan interface FireWire juga memungkinkan digunakannya satu PC sebagai pengendali bagi beberapa kontroller. Hal ini dibutuhkan mengingat sensor laser yang digunakan untuk pengukuran berjumlah lebih dari satu, yang mana semuanya harus dilakukan sinkronasi.

Komputer-komputer Controller Sistem Laser Yang Terpasang Di Dalam Kereta Ukur. (Sumber : Pribadi)

Controller Sistem Laser Kereta Ukur buatan Ensco Rail. (Sumber : Pribadi)

  Untuk mendukung reliabilitas sistem pengukuran. Kereta ukur ini dilengkapi dengan GPS untuk pencatatan lokasi. GPS sebagai modul tambahan untuk kebutuhan posisi atau letak geografis titik yang sedang diukur. Dengan GPS, kita dapat mengetahui lokasi yang sedang diukur secara bebas dan gratis. Informasi ini dapat ditambahkan kepada informasi odometer, waktu dan kecepatan. Sehingga kita memiliki 3 dimensi data profil yaitu 2 dimensi data nilai profil pengukuran rel sepanjang jalur pengukuran, dan satu lagi adalah dimensi lokasi.

Jika data ditumpangkan (over imposed) terhadap peta lokasi pengukuran, maka kita akan dapati peta kondisi profil rel secara geografis. Dengan kecepatan pengukuran laser dan pengolahan data oleh kontroller, maka data tersebut dimungkinkan ditampilkan secara real time saat pengukuran. 

Tampilan 3D Relative Displacement dan Lokasi bila data ditumpangkan. (Sumber :BPPT) 

Saat ini jumlah kereta ukur laser milik Direktorat Jenderal Perkeretaapian hasil kerja sama bersama BPPT dan PT INKA berjumlah 4 unit. Unit unit tersebut tersebar di Pulau Jawa sebanyak 2 unit,Pulau Sumatera 1 unit dan Pulau Sulawesi 1 unit. Untuk teknologi hampir keseluruhannya sama hanya pada kereta ukur Galunggung yang dilengkapi oleh alat ukur yang khusus untuk memantau kondisi sistem listrik Aliran atas kereta rel listrik Jabodetabek.

  Sumber :

BPPT.2010.Laporan Akhir Penerapan Teknologi Laser Untuk Inspeksi Rel Kereta Api. Jakarta, Pusat Teknologi Industri dan Sistem Transportasi (PTIST)

Ensco Rail Website

Voith 

Kementerian Perhubungan, Direktorat Jenderal Perkeretaapian, Balai Perawatan Perkeretaapian