Peraga sinyal di kabin masinis Chicago 'L' . Batang lampu vertikal di tengah kotak menunjukkan batas kecepatan diizinkan untuk petak jalan tempat kereta paling muka berada.
Sinyal di kabin masinis adalah sistem keselamatan kereta api yang memberitakan keadaan lintas kepada masinis melalui tampilan yang dipasang di kabin masinislokomotif atau kereta rel. Informasi ini selalu diperbarui sehingga memberikan tampilan yang mudah dibaca oleh masinis.
Sistem yang paling sederhana adalah sinyal yang dipasang di pinggir jalur kereta api, sementara sistem yang lebih canggih juga menampilkan batas kecepatan yang diizinkan, lokasi kereta terdekat, dan informasi dinamis tentang lintasan di muka. Sinyal di kabin masinis juga dapat menjadi bagian dari sistem perlindungan kereta api yang lebih komprehensif yang dapat secara otomatis mengerem kereta api jika masinis tidak memberikan respons yang tepat terhadap kondisi berbahaya.[1]
Ikhtisar
Tujuan persinyalan adalah untuk menjaga agar kereta api berada pada posisi yang aman serta menghentikan atau melambatkan kereta saat menghadapi keadaan yang berbahaya. Sistem sinyal di kabin masinis merupakan penyempurnaan dari sistem sinyal di jalur kereta api, dengan sinyal di jalur kereta api mengatur pergerakan kereta api, karena sistem ini terus-menerus mengingatkan kepada masinis akan sinyal pinggir jalan terakhir atau tentang keadaan lintasan di mukanya.
Sistem ini pertama kali dipasang secara eksperimental pada 1910-an di Inggris,1920-an di Amerika Serikat, dan pada 1940-an di Belanda. Sistem kereta kecepatan tinggi modern seperti di Jepang, Prancis, dan Jerman semuanya dirancang sejak awal untuk menggunakan sinyal di kabin karena tidak praktis untuk melihat sinyal di pinggir jalur pada kecepatan yang lebih tinggi. Di seluruh dunia, penggunaan persinyalan kabin pada jalur kereta api konvensional masih terbatas selain daripada wilayah operasi dengan kepadatan tinggi atau pinggiran kota, dan dalam banyak kasus, sering kali bentrok dengan penggunaan teknologi penghenti kereta api otomatis yang lebih tua.
Di Amerika Utara, sistem sirkuit jalur tersandi yang dikembangkan oleh Pennsylvania Railroad (PRR) dan Union Switch & Signal (US&S) menjadi de facto standar nasional. Variasi sistem ini juga digunakan pada banyak sistem angkutan cepat dan menjadi dasar bagi beberapa sistem persinyalan kabin di seluruh dunia seperti CAWS di Irlandia, BACC di Italia, ALSN di Rusia dan persinyalan Shinkansen generasi pertama yang dikembangkan oleh Kereta Api Nasional Jepang (JNR). .
Di Eropa dan negara lain di dunia, standar persinyalan kabin dikembangkan di tiap-tiap negara dengan interoperabilitas terbatas, tetapi teknologi baru seperti ERTMS bertujuan untuk meningkatkan interoperabilitas. Komponen kendali kereta api ERTMS, ETCS, adalah spesifikasi fungsional yang menggabungkan beberapa standar nasional sebelumnya dan memungkinkan dapat dioperasikan sepenuhnya dengan beberapa modifikasi.
Jenis sinyal di kabin masinis
Sistem sinyal di kabin masinis harus memiliki indikasi yang ditampilkan secara terus menerus untuk memberi tahu masinis tentang kondisi lintasan di mukanya; tetapi secara umum terbagi dalam dua jenis. Sinyal kabin intermiten hanya akan mengubah aspek serta memperbarui informasi pada titik-titik tertentu di sepanjang jalur rel. Sinyal kabin kontinu akan terus-menerus memberikan informasi tentang keadaan lintas dan indikasi sinyal di mana saja dan kapan saja. Mayoritas sistem persinyalan kabin, termasuk yang menggunakan sirkuit jalur tersandi, bersifat kontinu.
Intermiten
Sinyal Indusi Jerman dan ATB-NG Belanda termasuk dalam kategori ini. Sistem ini mengingatkan masinis tentang kondisi keadaan di muka, tetapi hanya diperbarui pada titik-titik tertentu. Kekurangannya, informasi yang ditampilkan menjadi cepat kedaluwarsa. Sistem persinyalan kabin intermiten memiliki fungsi yang tumpang tindih dengan banyak sistem perlindungan kereta api lainnya seperti penghenti, tetapi perbedaannya adalah masinis atau operasi kereta api otomatis membuat rujukan secara terus-menerus ke pembaruan yang terakhir diterima.
Kontinu
Sistem kontinu memiliki keuntungan berupa perilaku gagal-aman jika kereta berhenti menerima kejadian kontinu yang ditampilkan pada peraga sinyal. Sistem ini awalnya menggunakan rel atau konduktor melingkar yang diletakkan di sepanjang rel untuk memungkinkan komunikasi terus-menerus antara sistem sinyal di jalur kereta api dan kereta api.[2] Sistem ini menyediakan transmisi informasi lebih banyak daripada sistem intermiten kontemporer serta memungkinkan kemampuan untuk menampilkan indikasi peraga sinyal kepada masinis; maka istilahnya, "sinyal kabin". Sistem kontinu juga mudah dipasangkan dengan teknologi pengendali kereta api otomatis, yang dapat menerapkan pembatasan kecepatan berdasarkan informasi yang diterima melalui sistem persinyalan, karena sinyal kabin kontinu dapat berubah kapan saja menjadi lebih atau kurang restriktif, sehingga menghasilkan pengoperasian yang lebih efisien dibandingkan sistem intermiten.
Transmisi informasi
Sinyal kabin memerlukan medium transmisi informasi dari pinggir jalan ke kereta. Ada beberapa metode utama yang digunakan untuk mentransmisikan informasi.
Listrik atau magnet
Metode transmisi listrik atau magnet sangat populer untuk sistem intermiten awal yang menggunakan medan magnet atau arus listrik untuk mengindikasikan keadaan lintas.[3]Automatic Warning System (AWS) dari British Rail adalah contoh sistem sinyal di kabin masinis dengan dua aspek yang mentransmisikan informasi menggunakan medan magnet.
Induksi
Sistem induksi adalah sistem nonkontak yang mengandalkan lebih dari sekadar ada atau tidaknya medan magnet untuk mengirimkan pesan. Sistem induksi umumnya memerlukan suar atau loop induksi yang dipasang di setiap sinyal dan lokasi perantara lainnya. Kumparan induksi menggunakan perubahan medan magnet untuk mengirimkan pesan ke kereta. Biasanya, frekuensi pulsa dalam kumparan induksi diberi arti yang berbeda. Sistem induksi kontinu dapat dibuat dengan menggunakan rel sebagai satu putaran induktif.
Contoh sistem induksi intermiten misalnya Indusi Jerman. Sistem induksi kontinu misalnya pengontrol kereta api otomatis buatan General Railway Signal yang dipasang di Chicago and North Western Railroad.
Sirkuit jalur tersandi
Sirkuit jalur tersandi adalah sistem induksi yang menggunakan rel sebagai pemancar informasi. Sirkuit jalur bersandi memiliki dua tujuan: untuk mendeteksi kereta api dan deteksi kontinuitas rel dari sirkuit jalur standar, dan untuk mengirimkan terus-menerus indikasi sinyal ke kereta api. Sistem sirkuit jalur tersandi meniadakan kebutuhan akan suar khusus.
Contohnya adalah standar yang digunakan Pennsylvania Railroad, sebuah variasi yang digunakan pada jalur London Underground Victoria,[4] Kemudian, sistem sirkuit jalur frekuensi audio akhirnya menggantikan sistem frekuensi "daya" di angkutan cepat karena sinyal berfrekuensi tinggi dapat melemah sehingga mengurangi kebutuhan insulated rail joint (IRJ). Contoh pengguna pertama sistem sinyal kabin frekuensi audio antara lain Washington Metro dan Bay Area Rapid Transit. Baru-baru ini, sistem digital menjadi lebih disukai, mengirimkan informasi kecepatan ke kereta api menggunakan datagram daripada sandi-sandi sederhana. TVM Prancis menggunakan rel untuk mengirimkan informasi persinyalan digital, sedangkan sistem LZB Jerman menggunakan kabel tambahan yang dipasang di tengah jalur untuk terus mengirimkan informasi persinyalan.
Transponder
Sistem berbasis transponder memanfaatkan loop antena tetap atau suar (disebut balise) yang mengirimkan datagram atau informasi lainnya ke kereta api saat melintas di hadapannya. Meskipun serupa dengan sistem induksi intermiten, sinyal berbasis transponder mengirimkan lebih banyak informasi dan juga dapat menerima informasi dari kereta untuk membantu manajemen lalu lintas. Biaya pemasangan loop dan suar yang lebih murah memungkinkan adanya lebih banyak titik informasi yang mungkin dapat dilakukan dengan sistem lama serta informasi persinyalan yang lebih detail. Perlindungan Kereta Otomatis di Britania Raya adalah salah satu contoh teknologi ini bersama dengan ATB-NG Belanda yang lebih baru.
Nirkabel
Sistem sinyal kabin nirkabel tidak menggunakan semua infrastruktur komunikasi berbasis kabel atau induksi dan sebagai gantinya mengandalkan pemancar nirkabel tetap untuk mengirimkan informasi persinyalan kereta. Metode ini paling erat kaitannya dengan pengendalian kereta api berbasis komunikasi. ETCS level 2 dan 3 memanfaatkan sistem ini, seperti halnya sejumlah sistem sinyal kabin lainnya yang sedang dikembangkan.
Peraga di kabin
CDU yang digunakan di Metro-North terintegrasi dengan speedometer yang menunjukkan kecepatan kereta, dan sinyal yang menunjukkan batas kecepatan.
Unit tampilan kabin adalah antarmuka antara masinis dan sistem persinyalan kabin. Bentuk awal dari unit ini menampilkan indikasi peringatan sederhana atau representasi sinyal di pinggir jalur. Pada saat ini, banyak sistem kereta api dan angkutan cepat tidak lagi menggunakan sinyal mini di dalam kabin dan lebih mengindikasikan kecepatan yang diizinkan. Biasanya hal ini dilakukan bersamaan dengan semacam sistem Pengendali Kereta Api Otomatis yang menjadikan lebih penting bagi masinis untuk menjalankan kereta mereka pada kecepatan tertentu daripada menggunakan pengambilan keputusan indikasi sinyal. Salah satu inovasi yang umum adalah mengintegrasikan speedometer dan sinyal kabin, menyandingkan batas kecepatan yang diizinkan dengan kecepatan saat ini. Sistem persinyalan kabin digital yang menggunakan datagram dengan informasi "jarak ke target" dapat menggunakan tampilan sederhana yang hanya memberi tahu masinis ketika mereka mendekati tanda batas kecepatan atau telah memicu grafik pergerakan minimum kurva perlambatan untuk mencapai target kelajuan yang diizinkan
Unit tampilan kabin juga memberi tahu operator, jika ada, modus mana yang mungkin digunakan sistem atau apakah sistem sedang aktif. Unit tersebut juga dapat diintegrasikan ke dalam sistem deadman, memberikan hitungan mundur hingga alarm kewaspadaan berbunyi.
Sistem persinyalan di kabin masinis Amerika Serikat
Persinyalan kabin di Amerika Serikat didorong oleh keputusan Komisi Perdagangan Antarnegara Bagian tahun 1922 yang mewajibkan 49 jalur kereta api memasang suatu sistem kendali kereta api otomatis dalam divisi penumpang penuh pada tahun 1925.[5] Meskipun beberapa jalur kereta api besar, termasuk Santa Fe dan New York Central, memenuhi persyaratan tersebut dengan memasang perangkat induksi intermiten, PRR melihat peluang untuk meningkatkan efisiensi operasional dan memasang sistem sinyal kabin kontinu pertama, yang pada akhirnya memilih pulse code cab signaling, dipasok oleh Union Switch and Signal.
Menanggapi arahan PRR, komisi tersebut memperingatkan bahwa beberapa perusahaan kereta api besar lainnya di negara ini harus melengkapi sekurang-kurangnya satu divisi dengan teknologi sinyal kabin kontinu sebagai uji coba perbandingan teknologi dan praktik pengoperasian. Perusahaan yang terdampak menjadi kurang antusias, dan banyak yang memilih untuk memasangnya pada salah satu lintas sepi untuk meminimalkan jumlah lokomotif yang harus dilengkapi dengan peralatan tersebut.
Unit tampilan sinyal kabin Amtrak ACSES menunjukkan sinyal mini dan batas kecepatan terkait.
Beberapa perusahaan kereta api memilih sistem loop induksi yang ditolak oleh PRR. Perusahaan kereta api yang memasangnya misalnya Central Railroad of New Jersey (dipasang di Divisi Selatan), Reading Railroad (dipasang di jalur utama Atlantic City Railroad), New York Central, dan Florida East Coast.[6] Baik Chicago and North Western maupun Illinois Central menggunakan sistem dua aspek pada lintas pinggiran tertentu di dekat Chicago. Sinyal kabin akan menampilkan aspek "Aman" atau "Bahaya". CNW bergerak makin jauh dan menghilangkan sinyal intermediet di pinggir rel pada jalur antara Elmhurst dan Chicago Barat, sehingga kereta api harus berjalan hanya berdasarkan sinyal kabin 2 aspek. Chicago, Milwaukee, St. Paul and Pacific Railroad memiliki sinyal 3 aspek yang beroperasi pada tahun 1935 antara Portage, Wisconsin dan Minneapolis, Minnesota.[7]
Karena sistem PRR adalah satu-satunya yang diadopsi dalam skala besar, sistem ini menjadi standar nasional de facto, dan sebagian besar instalasi sinyal kabin di zaman sekarang adalah jenis ini. Baru-baru ini, terdapat beberapa jenis persinyalan kabin baru yang menggunakan teknologi berbasis komunikasi untuk menghemat biaya peralatan di pinggir rel atau melengkapi teknologi persinyalan yang ada untuk menerapkan pembatasan kecepatan dan penghentian absolut serta untuk mengatasi gangguan peralatan perlintasan sebidang.
Sistem yang pertama adalah Speed Enforcement System (SES) yang digunakan oleh New Jersey Transit pada Jalur Pascack Valley dengan lalu lintas rendah sebagai program percontohan menggunakan armada khusus yang terdiri dari 13 lokomotif GP40PH-2. SES menggunakan sistem suar transponder yang dipasang pada sinyal blok di jalur kereta api untuk menegakkan batas kecepatan sinyal. SES tidak disukai oleh masinis karena perilakunya yang langsung mengikat rem tanpa membunyikan alarm pelanggaran batas kecepatan. SES sedang dalam proses dihapus dari baris ini, dan digantikan dengan CSS.
Amtrak mempergunakan Advanced Civil Speed Enforcement System (ACSES) untuk kereta api Acela Express di NEC.[8]
^Railroad Operational Safety, Status and Research Needs(PDF) (edisi ke-Transportation Research Circular E-C085), Transportation Research Board of the National Academies (United States), January 2006, hlm. 27, diakses tanggal 2008-04-13
^United States Federal Railroad Administration (2009-02-20). "Positive Train Control Overview". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2010-02-19. Diakses tanggal 2010-10-05.Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
