Kereta Rel Listrik

Kereta Rel Listrik
Arwindra Rizqiawan

Saya rasa hampir semua yang berdomisili di Jabodetabek pasti pernah merasakan kereta rel listrik (KRL). Kereta rel listrik sebenarnya merupakan sarana transportasi komuter masal yang paling ampuh untuk mengurai masalah kemacetan di Jabodetabek. Terlepas dari perilaku para manusia penggunanya dan penyedia jasa layanan, sebenarnya sayang sekali kalau moda transportasi ini dibiarkan begitu saja malah cenderung terkesan kumuh, tidak nyaman, tidak aman. Akhirnya para penggunanya pun selalu berangkat dari “keterpaksaan” karena yang tersedia cuma itu untuk menjangkau tempat beraktifitasnya. Bagi yang suka tertarik dengan KRL, tulisan ini akan sedikit mengupas secara ringkas tentang kereta rel listrik dari sisi teknologinya

Beberapa rekan penulis di blog ini sudah memaparkan dengan sangat baik prinsip-prinsip dasar dari mesin elektrik dan rangkaian elektronika daya. KRL semata-mata adalah salah satu aplikasi langsung dari prinsip-prinsip tersebut. Sesuai dengan namanya, Kereta Rel Listrik, artinya untuk menggerakkan kereta ini diperlukan energi listrik sebagai sumber. Sangat mudah mengidentifikasi KRL, jalur KRL selalu memiliki saluran listrik di atasnya. Tentu saja berbeda dengan jalur kereta lintas jawa (KA. Argo, KA. Parahyangan, dsb) yang tidak memiliki saluran listrik diatasnya karena yang beroperasi di situ merupakan kereta rel diesel. Kalau diatas kereta terdapat saluran listrik, tentu saja akan heran kalau mendengar berita manusia mati tersengat listrik karena duduk di atap KRL (tanya kenapa..?).

Sumber dc atau sumber ac?

Dua macam sumber listrik ini bisa digunakan di KRL. Sumber dc yang umum dipakai biasanya 1500 Volt, sedangkan untuk kereta super cepat bisa memakai sumber ac hingga 25 kV. Untuk menyalurkan ke kereta yang berjalan digunakan piranti bernama pantograf. Tipe pantograf ada yang diamond-shaped atau single-arm, kedua tipe ini memiliki fungsi sama untuk mengalirkan listrik dari sumber diatas ke konverter kemudian diteruskan ke motor (Gambar 1) sehingga KRL berjalan.  Pantograf harus bisa kontak secara kontinyu dengan konduktor sumber tanpa cepat aus disamping pantograf harus aerodinamis karena dipakai di kecepatan yang relatif tinggi terus-menerus.

Gambar 1. Bagian KRL

Motor ac atau motor dc?

Pada awal perkembangan KRL, motor dc dominan digunakan karena mudah pengaturannya. Cara klasik pengaturan KRL motor dc adalah dengan membatasi tegangan yang masuk ke motor dc dengan menggunakan rheostat sehingga kecepatan motor dc dapat diatur. Efisiensi yang rendah akibat rheostat dan berkembangnya teknologi saklar statis (thyristor) mengakibatkan cara ini sudah tidak lagi dipakai. Sekarang ini untuk mengatur tegangan dc pada KRL motor dc digunakan konverter dc-dc atau sering disebut chopper dc (Gambar 2). Dengan konverter dc-dc pengaturan tegangan lebih mudah dan efisiensi lebih baik. Penggunaan konverter dc-dc dimulai pada KRL generasi tahun 1970. Pada motor dc, komutator, sikat dan cincin belah merupakan sesuatu yang harus ada, sayangnya banyak kejadian ground fault yang terjadi ketika komutator kontak dengan sikat pada kecepatan putar yang tinggi. Hal ini termasuk salah satu yang mendasari penggunaan motor ac pada KRL.

Gambar 2. Sistem penggerak motor dc

Kerugian tadi dan semakin berkembangnya teknologi saklar statis untuk rangkaian elektronika daya mengakibatkan KRL generasi selanjutnya lebih memanfaatkan motor ac daripada motor dc. Untuk menggerakkan motor ac pada KRL ditunjukkan pada Gambar 3. Apabila sumber yang digunakan berupa sumber dc maka pengaturan kecepatan menggunakan inverter VVVF (variable voltage, variable frequency) untuk mendapatkan tegangan ac tiga fasa yang bisa diubah-ubah tegangan sekaligus frekuensinya sehingga kecepatan motor ac dapat berubah-ubah (Gambar 3 atas). Pada kasus sumber yang dipakai adalah sumber ac satu fasa, diperlukan tambahan penyearah untuk mengubah sumber ac menjadi dc, kemudian baru diubah lagi menjadi tegangan tiga fasa menggunakan vvvf (Gambar 3 bawah). Mengapa tampak repot dengan konfigurasi ac-dc-ac padahal sumbernya ac dan motornya ac juga? Karena pada umumnya sumber ac yang dipakai merupakan sumber satu fasa sedangkan motor ac yang digunakan adalah motor tiga fasa, sampai saat ini konversi satu fasa ke tiga fasa langsung belum bisa.

Gambar 3. Sistem penggerak motor ac

Penggunaan motor ac pun terbagi menjadi dua macam, ada KRL yang menggunakan mesin ac asinkron dan ada juga yang menggunakan mesin ac sinkron. Contoh terkenal dari KRL yang menggunakan mesin ac sinkron adalah TGV di Perancis. Alasan penggunaan motor ac sinkron pada TGV adalah pada saat generasi TGV pertama rilis, dengan menggunakan mesin ac sinkron, komutasi dan pemadaman thyristor dapat dilakukan secara natural. Hal ini akan menghilangkan rangkaian tambahan untuk memadamkan thyristor (yang harus ada apabila motor yang dipakai adalah motor ac asinkron). Alasan lain adalah adanya peraturan berat maksimum dari boogie pada TGV. Teknologi KRL sekarang lebih banyak yang memanfaatkan mesin ac asinkron sebagai motor traksinya.

Terpusat atau terdistribusi?

Terdapat dua jenis KRL, terpusat (locomotive-hauled) atau terdistribusi (electric multiple unit/EMU). Kereta cepat di Eropa kebanyakan menganut sistem terpusat dengan hanya 1 gerbong yang memiliki sistem penggerak, seperti lokomotif pada kereta konvensional. Keuntungan dari sistem ini adalah biaya produksi yang lebih rendah karena hanya 1 gerbong saja yang berisi peralatan, disamping itu getaran dan kebisingan yang lebih rendah bagi para penumpang. Sebaliknya KRL yang banyak dipakai di Jepang menganut tipe terdistribusi, termasuk shinkansen (bullet train), sebagai gambaran 1 unit KRL biasanya terdiri dari 5 gerbong dimana 3 gerbong memilki sistem penggerak dan 2 gerbong tanpa penggerak.  Keuntungan sistem terdistibusi adalah penyebaran berat yang merata, peluang kegagalan yg lebih rendah karena penggerak yang tersebar, pengereman regeneratif, dsb. Pemilihan apakah sistem penggerak terpusat atau terdistribusi murni bebas, bahkan alasan geografis pun bisa dipakai, seperti sistem KRL di Jepang yang jarak antar stasiun berdekatan tentu saja sistem terdistribusi akan lebih baik karena akselerasi dan deselerasi dalam waktu singkat.

Konsumsi daya

Sebagai gambaran, TGV keluaran tahun 2005 menggunakan sistem ac 25 kV dapat mencapai kecepatan maksimum hingga 320 km/j, rating daya mencapai 9.6 MW. Shinkansen N700 16 gerbong keluaran 2007 (ac 25 kV) dapat mencapai kecepatan maksimum hingga 300 km/j dengan rating daya 17 MW (56 buah motor 305 kW).  Untuk KRL ringan seperti di jaringan Jabodetabek, Seri-7000 (10 gerbong) bekas dari Jepang misalnya menggunakan 24 motor masing-masing 165 kW sehingga total mencapai 3,9 MW pada 1500 V DC.

Sekilas memang KRL mengonsumsi energi yang sangat besar, namun menurut dengan jumlah daya tampungnya dan waktu tempuhnya, menurut saya masih lebih hemat daripada energi yang dibakar di kendaraan bermotor di Jakarta. Tentu saja pelayanan KRL sendiri juga harus diperbaiki, inter-koneksi antar-moda transportasi dan antar stasiun harus dibuat lebih nyaman dan aman. Dan tentu saja, perilaku kita sebagai penumpang di atas KRL. salam semboyan..

Refs.

  • Hiroshi Hata, What Drives Electric Multiple Units? Japan Railway and Transport Review 17, Sept 1998.
  • Gambar Pakuan Ekspress diambil dari wikipedia.com
About these ads

About angin165

Pria, Indonesia, muda, lajang, belum mapan.
This entry was posted in Application, DC-DC Converter, Electrical Drives, Power Electronics. Bookmark the permalink.

37 Responses to Kereta Rel Listrik

  1. Pingback: Kereta Rel Listrik « nang windar and the angin165

  2. Aswin Indraprastha says:

    Wah..wah.. ada sedikit pencerahan nih thaks.
    Meskipun saya masih bingung, kalau di film Hollywood kadang rel-nya sendiri itu yang nyetrum. Itu fiksi, urban legend atau memang ada sistem yg seperti itu?
    Yang teknis, saya mohon maaf – wakarimasen desu ne.:-)

    Terus, OOT banget, kita belum bisa buat sendiri ya?

    • angin165 says:

      Mas Aswin
      Rel itu sendiri sebenarnya dipakai sebagai saluran balik arus, jadi kalau iseng main layangan pake kawat trus nyangkut di konduktor atas sambil kaki kita injak rel, ya insyalloh kesetrum dengan sukses. Kalau cuma berdiri diatasnya saja tidak akan kesetrum (ketabrak?, iya)
      Setau saya, untuk gerbong, PT INKA sudah mampu, dan untuk sistem penggerak sudah mulai dikembangkan. Mungkin dalam 10-20 tahun saya jg pengen sudah bisa. Tapi untuk ini mungkin rekan-rekan di PT INKA yang lebih tahu.

  3. eng says:

    Win, itu gerbongnya buatan PT angin165? alus…

  4. simbangando says:

    kalau sistem kerja shinkansen sendiri seperti apa win ?

    • angin165 says:

      -yando
      shinkansen merupakan KRL terdistribusi (EMU) beroda (biasanya ada yg salah kaprah menganggap shinkansen itu mengambang seperti maglev). 1 unit shinkansen biasanya terdiri dari 8 gerbong (atau 10, tergantung tipe dan jalur). umumnya tiap gerbong menggunakan 3 bh motor induksi (asinkron) @ 300 kW. Sistem penggeraknya VVVF dari sumber saluran atas AC 25 kV. Yang sekarang beroperasi kecepatan maksimumnya bisa mencapai 275 km/jam.

  5. kadokura says:

    trus kalo kereta yang mengambang seperti maglev tu gk ada di Jepang yaa?
    hwahh saya juga termasuk orang yang salah kaprah..

    • angin165 says:

      -kadek
      di jepang setauku, ada maglev yg sudah komersil di aichi, tetapi kecepatan maksimum hanya sekitar 100 km/j, dan jarak pendek.
      untuk maglev kecepatan tinggi (punyanya JR), masih sebatas prototip yg sudah sukses diuji coba hingga kecepatan maksimum 580 km/jam. (mungkin 20-30 tahun lagi dek bakal komersil, hehe)
      baru di shanghai, china, high speed maglev operasi komersil.
      cmiiw

      • kadokura says:

        nice info..
        yoku shitte iru yo ne, senpai.. ^_^

        btw ralat, nama saya kadokura bukan kadek,, =p

        kalo konsumsi daya kereta diesel gmana mas win?

        khusus untuk di Indonesia kalo tiba2 blank out ngaruh ke sistem KRL-nya gk, mas?

        pertanyaan bodoh 1 lagi mas, kenapa baik keluaran konverter dc-dc atau inveternya, kok variable voltage bukan variable current?
        ada hubungannya dengan keterbatasan saklar untuk daya besar yaa?
        bisa tolong dijelaskan mas bedanya? kalo bener keterbatasan saklar bisa dijelaskan keterbatasannya dimana? ^_^

  6. ndra, kalo banyak pake krl di jabodetabek bisa load kena load shedding terus rumah gw gara2x kurang daya n overload trafo..hehehe…peace..:D

  7. udin says:

    mas mau nanya kalau perencanaan jaringan LAA gimana

    terima kasih sebelumnya

  8. dahono says:

    WIn, satu gerbong motor membawa 4 motor penggerak. Ada dua macam gerbong, gerbong pembawa motor dan gerbong pembawa inverter. Pada kereta bawah tanah, sering sekali ada rel ketiga, yang juga bertegangan.
    Disebut variable voltage karena memang yang dikendalikan tegangannya bukan arusnya. Akab tetapi sekarang ada beberapa inverter yang mana yang dikendalikan arus, bukan tegangannya.
    Dengan teknologi sekarang, kita bisa buat inverter sampai daya 5 MW tanpa hubungan seri paralel. Kalau boleh seri paralel, bisa sampai ratusan MW.

  9. angin165 says:

    wah terimakasih tambahannya pak pekik.
    selain rel ketiga, jg ada yg pakai rel tengah dan samping karena ban yg dipakai ban karet.

  10. Prince says:

    LAA = Listrik Aliran Atas, sistem kelistrikan yang banyak dipakai menggerakkan kereta api rel listrik, terutama di Jepang.

    Secara garis besar teknologi kelistrikan KRL adalah:
    1. LAA yang banyak dipakai di berbagai negara, menggunakan kabel listrik bertegangan tinggi sebagai suplai listriknya.
    2. Third rail (rel ketiga) yang umum digunakan di Inggris, menggunakan satu rel tambahan yang dialiri listrik yang terletak di samping atau di antara rel utama.

  11. Randhika says:

    Lumayan, supaya ane bisa lebih tau teknologi Kereta Api…

    Kira2 Indonesia bisa gak ya memproduksi sendiri Kereta Api Listrik sejenis TGV atau Shinkansen gitu…?
    Ane yakin, kayanya bisa deh, soalnya KRL Ekonomi yg ada sekarang ini kan buatan PT.INKA…

  12. angin165 says:

    -randhika
    setau saya memang pernah ada KRL buatan INKA untuk jabotabek, tapi populasinya “sedikit sekali” (kalau tidak boleh dikatakan: “bisa diabaikan”) mungkin kawan dari PT. INKA lebih tau sejarah detil ini? sekarang ini armada KRL jabotabek didominasi KRL jebolan Jepang (eks Toei, Tokyuu, JR East, Metro, dsb).

    kalau bisa atau tidak sih, mestinya bisa saja, tapi apakah ada dukungan terhadap transportasi massal menggunakan kereta? kalau ini saya masih ragu (ingat Parahyangan yang jadi almarhum, bukan tidak mungkin yg lain jg menyusul) hehe

    cmiiw

  13. Febry says:

    Mau kasih comment Win. KRL buatan PT. INKA baru ada 2 yang beroperasi, yaitu KRL-I, tapi aku tidak tahu jalurnya mana-kemana sekarang.

    Saat ini, sedang dilakukan pengujian (type test) Trainset pertama KRL buatan PT. INKA terbaru, kerjasama dengan Eropa. Masih ada sembilan Trainset yang akan menyusul kemudian.

    Akhir tahun ini, ada juga 3 Trainset (tapi per Trainset ada 8 kereta/gerbong), yang direpowering dari KRL Hollec-BN yang sudah tidak dipakai lagi. Mungkin uji coba tahun depan.

    Febry

  14. Pingback: kabar baik dari anak bangsa « nang windar and the angin165

  15. Ari M says:

    Inverter pergerbongnya berapa wattnya, dam inverternya buatan sendiri /dibuat sendiri atau beli dengan merk apa? Trimakasih

  16. dahono says:

    Pada kereta ada gerbong yang bawa inverter (TC) dan gerbong yang bawa motor (MC). Setiap inverter memasok 4 motor. Satu motor biasanya 120 kW.

  17. doniee says:

    pagii,, ikut nimbrung,,, :D

    setau saya,, kalo yg INKA 9 set itu “rakitan” bukan “buatan” INKA..
    soalnya dari set systemnya dari BOMBARDIER JErman,, KFW sebutannya,, :D

    nah KFW sudah mengaadaptasi HMI (Human Machine Interaction).. layar depan sudah Touch screen,, integrating sensor systems ditiap inchi kereta :D intinya,, kalo ada sensor gangguan,, kereta ini pasti ribut.. hehehe,, interfacenya pake USB dan RS232 kalo setting,,

    Operasi jelas pake inverter VVVF, di bagian laen beberapa parts ada buatan FEsto ,, trutama pada silinder buat pijakan kaki :D (aneh, padahal jabodetabek rata2 peron tinggi)

    tapi anehnya,, 1 set kereta ini,, butuh waktu diatas 10 menit untuk mengisi angin buat braking, soalnya kompresornya mini banget,,

    hehehe,, mungkin ada rekan yang mau menambahkan?? :D :D

  18. Giek says:

    Siapa ya yang bisa bantu ……… ? Bagaimana caranya ngitung jarak aman (clerance) antara kabel konduktor dengan konstrulsi baja di atas nya, supaya tidak terjadi “arc” atau loncatan listrik dari kondultor ke baja dimaksud ?
    Thanks

  19. dahono says:

    Paling gampang lihat standard deh, boleh IEC, JIS, atau yang lainnya

    • Giek says:

      Thanks, memang sih, tapi kalau ada itung2 annya jadi lebih tahu darimana angka-angka di standard itu datangnya.

  20. anindacahya says:

    mau nanya boleh mas?
    pertanyaan awam banget niih.. kalo sumber listrik kabel2 listrik KRL itu darimana yaa?
    apa ngambil dari gardu yg deket2 lintasan rel situ, atau bgmn?
    saya ke stasiun tanah abang tadi, dan dalam keadaan mati lampu… tapi KRL masih tetep jalan…
    terima kassiiihh

  21. dahono2008 says:

    Iya dari gardu di pinggir rel. Tetapi biasanya gardu ini punya saluran yang berbeda dengan saluran untuk perumahan dan konsumen umum lainnya

  22. afsurya says:

    Reblogged this on afsurya and commented:
    Reblog this!

  23. misi… mau nanya nih… emang ga ada yah KRL dengan sumber energi listrik yg disimpan… semacam baterai atau accu gitu?? karena sekarang sudah banyak juga smart car yg menggunakan listrik sebagi sumber energi. mhon pencerahannya, trims :)

  24. dahono says:

    Bukan soal bisa dan nggak bisa, tetapi ekonomis apa tidak.

  25. Yanwar Achmad says:

    Wah… jadi tambah ilmu nih….
    Mohon infonya, sebenarnya kabel (model sling) yang jadi sumber daya atas meilntang di antara stasiun, itu ada spesifikasi khusus, kah?
    trus, jenis yang dipakai PT. KAI jenisnya apa, pak?
    terima kasih.

  26. yani ahmad says:

    pemerintah kurang mendukung anak negeri untuk berkreasi politik mulu sakit ni klepala ayo dong teknologi nya dukung….

  27. yani ahmad says:

    pemerintah lebih seneng beli dri luar ketibang buat sendiri kalu pemerintah nya aja kaya ginikelakuan nya gimana rakyat nya…kadang malu juga jdi anak negeri karna indonesia tertinggal jauh oleh bangsa lain

  28. dahono says:

    Hmm kalau malu, kamunya dong berkarya, biar negara ini ga semakin ketinggalan

  29. hidayat says:

    Copas ni :)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s