Bingkai tuas

Instalasi persinyalan kereta api mekanik dilengkapi serangkaian tuas yang berfungsi sebagai penggerak sinyal,^[1] pengunci jalur, dan wesel. Bingkai tuas biasanya diletakkan di dalam rumah sinyal.

Bingkai tuas terbanyak (191 tuas) pernah berada di Rumah sinyal Spencer Street No.1 di Melbourne, Australia, tetapi resmi dipensiunkan pada tahun 2008.^[2] Bingkai tuas terbanyak yang masih beroperasi berada di Severn Bridge Junction di Shrewsbury, Inggris, dengan 180 tuas, walaupun sebagian besar dari tuas-tuas tersebut tidak lagi digunakan.^[3][4]

Bingkai tuas dapat diletakkan di dalam rumah sinyal atau di dalam ruang PPKA di stasiun. Bingkai tuas juga dapat diletakkan di dekat rel, tanpa naungan dan tidak dijaga oleh satupun petugas, sehingga harus dioperasikan sendiri oleh kru kereta api. Terutama di Inggris, umum dijumpai bingkai tuas dengan poros di bawah lantai kotak sinyal (seperti yang terlihat pada foto di sebelah kiri).^[5] Sudut tuas yang relatif pendek pada desain ini menjadi kelemahan utama, karena membutuhkan lebih banyak temaga untuk menggerakkan tuas. Oleh karena itu, kemudian, terutama di Jerman, digunakan bingkai tuas dengan poros di dalam rumah sinyal, sehingga memungkinkan sudut tuas sekitar 180 ° (seperti yang terlihat pada foto di sebelah kanan).^[6]

Tuas mekanik biasanya dihubungkan dengan kabel atau kawat ke^[6] masing-masing sinyal, wesel, kunci jalur, palang perlintasan sebidang, dan terkadang jembatan ayun di atas saluran air. Petugas kemudian mengatur kombinasi sinyal dan wesel yang tepat agar kereta api dapat melintas dengan aman di wilayah yang dikendalikan oleh petugas tersebut. Tuas mekanik juga dilengkapi interlocking yang dirancang untuk memastikan bahwa petugas tidak membuat kombinasi pergerakan yang berpotensi menimbulkan insiden. Tiap instalasi interlocking dibuat sesuai kondisi dari wilayah yang dikendalikan. Interlocking biasanya berupa kunci tuas yang digerakkan secara mekanik, elektrik, atau kombinasi keduanya.

Sinyal dan wesel yang berlokasi jauh dari rumah sinyal biasanya dioperasikan secara elektrik, bukan mekanik. Hal ini untuk menghindari keengganan petugas dalam mengoperasikannya, karena jika dioperasikan secara mekanik, tenaga yang dibutuhkan untuk menggerakkan sinyal atau wesel yang berlokasi jauh ini sangatlah besar.

Sebuah tuas mekanik dirancang untuk memanfaatkan keuntungan mekanis dalam mengoperasikan wesel, sinyal, ataupun keduanya, dengan perlindungan logika interlocking. Tuas ini dihubungkan dengan wesel dan sinyal melalui kabel atau kawat. Tiap tuas terhubung dengan logika interlocking, sehingga hanya dapat digerakkan jika kondisi tertentu terpenuhi. Interlocking dapat bekerja secara mekanik, elektrik (via solenoid), atau keduanya, dengan peralatannya dipasang secara horizontal di belakang tuas^[7] atau secara vertikal di bawah tuas.

Untuk membantu petugas mengetahui fungsinya, tiap tuas biasanya akan diberi label berupa nomor, umumnya berurutan dari tuas paling kiri hingga tuas paling kanan. Tiap tuas juga dapat ditempeli pelat yang berisi penjelasan mengenai fungsinya. Biasanya, sebuah diagram jalur dipasang di atas bingkai tuas untuk memudahkan petugas dalam mengetahui denah umum serta lokasi dari peralatan yang digerakkan oleh tiap tuas. Tuas biasanya juga diberi warna sesuai peralatan yang dikendalikannya. Tiap negara memiliki kode warnanya masing-masing. Contohnya di Inggris, tuas pengendali sinyal masuk, sinyal keluar, dan sinyal langsir diberi warna merah, sementara tuas pengendali sinyal muka diberi warna kuning, sedangkan tuas pengendali wesel diberi warna hitam, lalu tuas pengendali pengunci wesel diberi warna biru, serta tuas berwarna putih berfungsi sebagai tuas cadangan. Tuas berwarna cokelat digunakan untuk mengendalikan palang perlintasan sebidang. Pegangan tuas biasanya berupa baja yang tidak dicat, dan petugas mengoperasikannya dengan memakai sarung tangan, untuk mencegah pegangan tuasnya berkarat akibat keringat.^[8] Di Jerman, tuas pengendali sinyal diberi warna merah, sementara tuas pengendali wesel dan kunci jalur biasanya diberi warna biru, sementara tuas pengunci rute diberi warna hijau. Untuk memudahkan identifikasi, tiap tuas juga diberi nomor atau huruf.^[9]

Sejumlah bingkai tuas juga dikombinasikan dengan seperangkat tuas atau sakelar elektrik guna memudahkan pengoperasian sinyal elektrik dan perangkat lain yang dioperasikan dengan listrik.^[10] Biasanya wesel akan tetap dioperasikan secara mekanis, sementara peralatan lain dioperasikan secara elektrik, karena peralatan selain wesel tidak mengonsumsi banyak listrik.

Sebuah bingkai tuas tenaga menggunakan sejumlah bentuk tenaga untuk membantu pengendalian wesel, sinyal, maupun peralatan interlocking lain. Tenaganya dapat berasal dari hidraulis, pneumatik, ataupun listrik bertegangan rendah.^[11] Penggunaan tuas mekanik dipertahankan untuk tetap dapat mengoperasikan komponen interlocking mekanis, selain wesel ataupun katup yang digunakan untuk mengendalikan peralatan lainnya.

Pada bingkai tuas hidraulis, tuas digunakan mengoperasikan katup hidraulis, bukannya kabel atau kawat. Untuk mencegah insiden, saat ingin menggerakkan wesel, selain menarik tuas yang terhubung dengan wesel, petugas juga harus menarik tuas pengaman. Wesel kemudian digerakkan oleh sebuah motor hidraulis. Tipe tuas ini tidak dapat mengakomodasi jarak antara tuas dan wesel yang terlalu jauh (maksimum hanya sekitar 200–250 m) serta kecepatan operasional yang rendah. Tuas tipe inipun hanya banyak dijumpai di Italia dan Prancis.^[12] Sementara itu, bingkai tuas pneumatik memiliki prinsip operasi mirip seperti bingkai tuas hidraulis, hanya saja menggunakan udara bertekanan, bukannya cairan hidraulis. Keduanya juga memiliki kelemahan yang sama, antara lain tabung bertekanan harus dipasang dari masing-masing tuas ke masing-masing peralatan yang dikendalikan. Kemudian dikembangkanlah pengendalian aktuator hidraulis atau pneumatik dengan menggunakan listrik, karena lebih sederhana dan lebih dapat diandalkan, serta dapat mengakomodasi jarak antara tuas dan wesel yang jauh sekalipun. Sistem ini awalnya banyak digunakan di Amerika Serikat, berkat Union Switch and Signal (divisi dari WABCO), lalu kemudian juga banyak digunakan di Inggris dan negara Persemakmuran lain,^[13] di mana Westinghouse Air Brake Company eksis.

Di Austria, Siemens & Halske membuat bingkai tuas elektrik pada tahun 1894, yang tidak lagi bergantung pada udara bertekanan. Sehingga motor listrik lah yang digunakan untuk menggerakkan wesel. Sistem ini kemudian juga digunakan di Jerman.^[14] Di Amerika Serikat, Taylor Signal Corporation, yang kemudian digabung ke dalam General Railway Signal mengembangkan sebuah sistem interlocking elektrik yang menggunakan slide mekanis untuk mengikat pengunci mekanis tradisional. Union Switch and Signal kemudian memodifikasi sistem elektro-pneumatiknya menjadi sistem elektrik penuh pada tahun 1896.

Isu besar pada bingkai tuas tenaga adalah memastikan bahwa posisi tuas tetap merepresentasikan kedudukan wesel atau peralatan lain dengan tepat. Tidak seperti tuas mekanik, pipa pneumatik atau hidraulis dapat bocor dan menyebabkan wesel bergerak sendiri tanpa diketahui oleh petugas, sehingga dapat menyebabkan insiden. Bingkai tuas elektrik Taylor/GRS dilengkapi fitur "indikasi dinamis" di mana back EMF akan dihasilkan saat motor listrik mencapai batas maksimal pergerakan, dan mengirim tanda pada logika interlocking bahwa wesel tersebut telah selesai bergerak.^[15] Fitur ini dan sistem loop terbuka lain yang dirancang pada abad ke-19 dan awal abad ke-20 kemudian digantikan oleh sistem loop tertutup, pasca terjadinya sejumlah insiden. Di Amerika Utara, hal ini dikenal sebagai perlindungan "Switch-Signal", di mana tiap perubahan pada posisi peralatan akan memicu sinyal elektrik yang dikendalikan oleh bingkai tuas menjadi bahaya.^[16]

Karena bingkai tuas tenaga masih menggunakan logika interlocking mekanis tradisional, maka sejumlah bentuk mekanisme pengoperasian mekanis pun tetap dibutuhkan. Walupun begitu, karena sinyal dan wesel digerakkan oleh sumber tenaga eksternal, maka tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan tuas sangatlah kecil, dan tuas pun dapat diperkecil atau diubah bentuknya. Bentuk paling sederhana dari bingkai tuas tenaga adalah sebuah versi kecil dari tuas tradisional. General Railway Signal pun terkenal berkat bentuk pegangan tuasnya yang mirip pistol, dan digerakkan dengan cara didorong atau ditarik dari sebuah bingkai horizontal. Union Switch and Signal memodifikasi sistem interlocking buatan Saxby and Farmer, dengan tidak lagi menggunakan tuas lurus, tetapi menggunakan engkol berputar pada poros pengunci (walaupun di Inggris, Westinghouse Brake & Saxby Signal Co. memodifikasi rancangan ini untuk menyerupai bentuk tuas miniatur tradisional). Di Eropa, ada sejumlah rancangan tuas miniatur, walaupun Siemens & Halske menggunakan kenop pendek yang diputar oleh operator.

Di Inggris, operator perkeretaapian besar seperti Great Western Railway (GWR) dan London and North Western Railway (LNWR) mengembangkan sistem interlocking mekanisnya sendiri, sementara operator perkeretaapian kecil membeli produk dan sistem persinyalan dari produsen seperti Railway Signal Company (RSC) dan Westinghouse Brake and Signal Company (WB&SCo).

Berikut beberapa produsen bingkai tuas

• Aster (Prancis)
• Bianchi-Servettaz (Italia)
• Fiebrandt & Co (Jerman)
• Max Jüdel & Co (Jerman)
• The Railway Signal Company (Inggris)
• Scheidt & Bachmann (Jerman)
• Siemens & Halske (Jerman)
• Stahmer (Jerman)
• Vereinigte Eisenbahn-Signalwerke (Jerman)
• The Westinghouse Brake and Signal Company (Amerika Serikat dan Inggris)

• 
  Interior sebuah rumah sinyal di Isle of Wight Steam Railway
• 
  Tuas mekanik di rumah sinyal Hancock, Amerika Serikat
• 
  Tuas penggerak sinyal, Swiss
• 
  Oban, Saskatchewan, Kanada
• 
  Tuas mekanik buatan McKenzie & Holland di rumah sinyal Eastgates, Colchester, Inggris
• 
  Tuas mekanik buatan Railway Signal Company di rumah sinyal Cromer Beach, Cromer, Inggris
• 
  Bingkai tuas dilihat dari ruang pengunci, memperlihatkan bagaimana bingkai ini dipasang di dalam rumah sinyal. Rumah sinyal Oulton Broad Swing Bridge, Lowestoft, Inggris.
• 
  Ruang pengunci di Oulton Broad Swing Bridge, Lowestoft, Inggris
• 
  Interior rumah sinyal, Truro, Inggris
• 
  Rumah sinyal Derby Road, Ipswich, Inggris, dengan tuas buatan McKenzie & Holland, dipotret pada tahun 1997. Dibuka pada tahun 1891 oleh Great Eastern Railway. Dihancurkan pada tahun 1999.

• Wilhelm Adolf Eduard Cauer: Sicherungsanlagen im Eisenbahnbetriebe, in Handbibliothek für Bauingenieure, published by Robert Otzen, Springer, Berlin/Heidelberg, 1922, ISBN 9783662344903, pp. 122

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Lever frames.

• The Signal Box - Lever Frames^{[pranala nonaktif permanen]}
• Westinghouse Miniature Power Lever Frame web site