Train Detection-Menguak Prinsip Kerja nan Menarik Counting Head Axle Counter

Jerman 048Kalau kita ngomong-ngomong tentang sistem persinyalan elektrik, salah satu input informasi agar interlocking dapat memproses sebuah keputusan adalah informasi track section. Track section adalah segmen yang membagi track atau emplacement menjadi beberapa bagian sehingga posisi dan keberadaan kereta api dapat diketahui. Sistem yang diperlukan untuk membaca keberadaan kereta api tersebut dinamakan train detection system.

Nah..,train detection system sendiri ada yang menggunakan track circuit, ada juga yang menggunakan axle counter. Axle counter sendiri dibangun dari beberapa counting head yang bertindak sebagai sensor atau detector dan Evaluation Computer sering disebut juga dengan Evaluator. Counting head pada axle counter ada yang berjenis wheel sensor dan ada juga yang berjenis flange detector. Pada artikel kali ini yang akan dibahas adalah tipe wheel detector yang sebenarnya prinsip kerjanya tidak terlalu jauh dengan flange detector yang fokus mendeteksi lapisan tipis bagian dalam dari gandar (axle) roda kereta api.

Bagaimana sebenarnya prinsip kerja dasar dari wheel sensor ini….ayo…monggo di Senin pagi yang penuh semangat ini kita kupas semuanya…

Axle counter bekerja dengan cara menghitung jumlah gandar (axle) roda kereta api yang masuk pada track section tertentu dan membandingkannya dengan jumlah gandar (axle) roda kereta api yang meninggalkan track section tersebut.

CaraKerjaAxleCounter

Apabila jumlah gandar yang masuk terhitung lebih besar dari pada jumlah gandar yang keluar, maka track section dinyatakan terduduki (occupied). Apabila jumlah gandar yang masuk terhitung sama dengan jumlah gandar yang keluar maka track section dinyatakan clear. Lalu bagaimana jika ternyata jika gandar yang keluar dari track section terhitung lebih besar daripada jumlah gandar yang masuk? Jika hal tersebut terjadi dapat dipastikan bahwa wheel detector atau counting head tersebut mengalami gangguan. Atau kereta apinya yang berjalan melompat atau berjingkrak 😀

Kalkulasi dan penentuan track section occupied atau clear dilakukan pada Evaluation Computer (Evaluator).

Counting head bekerja dengan mengadopsi hukum faraday tentang gaya eletcromotive (EMF) yang ditimbulkan dari perubahan arus terhadap waktu pada kumparan primer (transmitter) dengan cara diberikan sinyal arus bolak-balik yang memiliki frekuensi tertentu. Frekuensi yang digunakan biasanya sebesar 43KHz.

Hukum Faraday
Hukum Faraday

Perubahan arus tersebut akan mengakibatkan perubahan medan elektromagnetik yang pada gilirannya mengakibatkan perubahan jumlah dan arah fluks magnetik yang ditransmisikan menuju kumparan sekunder.

faraday

Pada kumparan sekunder (receiver) jumlah fluks magnetik akan berbanding lurus dengan amplitudo EMF yang timbul (satuan volt). Perubahan amplitudo EMF disebabkan oleh pembelokkan fluks magnetik ketika terdapat permukaan tertutup sebuah konduktor yang dalam hal ini gandar (axle) roda kereta api. Pada saat tidak ada gandar kereta api fluks magnetik dari transmitter (TX) akan menyebar dan akan membelok ketika terdapat gandar kereta api.

AxleSensor

Perubahan amplitudo tersebut yang akan diolah dan dideteksi oleh Evaluator sebagai cacahan yang akan menambah (counting) dan didefinisikan sebagai jumlah roda yang melalui track section tersebut.

Diantara counting head dan evaluator terdapat Trackside Connection Box yang didalamnya terdapat rangkaian elektronika berupa transformer coupler (T) sinyal bolak-balik dan sumber tegangan DC dari dan menuju Evaluator. Sinyal dan sumber tegangan disatukan dalam satu kabel seperti pada jaringan telepon rumah (PSTN) dengan tujuan untuk menyederhanakan wiring di lapangan. Tegangan DC dikirim Evaluator untuk sumber catu daya pada TCB dan counting head sedangkan sinyal bolak balik dikirimkan TCB ke Evaluator sebagai data terdeteksinya sebuah gandar kereta api.

TCB

Generator 43KHz dalam TCB dibangkitkan untuk memberikan perubahan arus terhadap waktu pada kumparan transmitter. Ada dua kumparan transmiter TX1 dan TX2 yang akan mengeluarkan perubahan fluks magnetik yang akan menstimulasi gaya electromotive pada receiver RX1 dan RX2.

Tranceiver (transmiter dan receiver) pada counting head dibuat dua channel dengan tujuan agar dapat mengetahui arah kedatangan kereta api dari sebelah kiri atau sebelah kanan axle counter.

Apabila gandar yang terdeteksi dari arah R1 terlebih dahulu maka kereta datang dari sebelah kiri dan sebaliknya apabila R2 terlebih dahulu mendeteksi gandar, maka kereta datang dari sebelah kanan counting head. Pendeteksian arah kedatangan ini penting karena berkaitan dengan setting dari pembacaan Evaluator dari track section yang bersangkutan positif atau negatif.

Perubahan amplitudo sinyal dari receiver R1 dan R2 akan di-filter untuk menghilangkan noise yang mungkin timbul akibat panjang kabel transmisi dari counting head ke TCB yang kemudian akan di-amplifikasi (dikuatkan). Setelah di-amplifikasi sinyal-sinyal 43KHz tersebut akan dikonversi menjadi sinyal persegi (square) dengan cara di-searahkan dan di tegaskan oleh sebuah rangkaian komparator (schmitt trigger) sehingga apabila gandar terdeteksi sinyal akan berubah dari logika 0 (LOW) menjadi 1 (HIGH).

Perubahan sinyal yang bersifat digital ini akan diterjemahkan menjadi dua buah frekuensi yang berbeda (Vf1 dan Vf2) yang me-representasikan sinyal yang dideteksi oleh R1 dan R2 oleh voltage to frequency converter pada masing-masing channel. Hal tersebut perlu dilakukan mengingat kedua data dari R1 dan R2 akan ditransmisikan pada kabel yang sama. Keluaran dari voltage to frequency converter di-filter oleh bandpass filter untuk menjamin mutu dari frekuensi sinyal yang akan ditransmisikan.

Akhirnya Vf1 dan Vf2 akan diolah, diproses dan dikalkulasi oleh Evaluator untuk ditentukan status clear atau occupied dari track section yang bersangkutan. Output dari Evaluator biasanya berupa kontak relay yang akan dimasukkan pada Vital Input Interlocking elektrik. Output tersebut didesain fail-safe karena axle counter sendiri merupakan salah satu safety critical equipment pada sistem persinyalan elektrik.

Demikian Boss…, semoga sukses dan tercerahkan !

Referensi :
www.wikipedia.org
SIEMENS AzS350 Axle Counter System Description

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *