Seminar Nasional TREnD Technology of Renewable Energy and Development FTI Universitas Jayabaya Juni 2022 Analisis Perhitungan Energi Pengereman Regeneratif Kereta MRT Berdasarkan Mode Operasi Otomatis Kereta MRT Jakarta Dian Samodrawati*.
Basilius Kevin Triantoro Teknik Elektro.
Fakultas Teknologi Universitas Jayabaya *) Corresponding author: dian.
samodrawati@gmail.
Abstract PT MRT Jakarta is a provider of Electric Rail Train (KRL) transportation that operates semiautomatically or can be said to be included in the GoA level of automation (Grade of Automatio.
level 2 according to the International Association of Public Transport (UITP) in the National Capital City.
The PT MRT Jakarta train, also known as Ratangga, has 2 system modes when operating semiautomatically, namely Normal mode and Rainy mode.
Where Rainy mode is used when the train is operating when it is raining or the tracks are wet.
Because there are 2 modes of automatic operation, there is also a difference in the regenerative braking energy generated by the motor of the train.
With the analysis of the regenerative braking energy of the MRT train based on the automatic operation mode of the Jakarta MRT, it can be seen that the amount of regenerative braking energy generated is 3 kWh at elevated stations under normal conditions and 1935.
8 kWh in rainy conditions.
Abstrak PT MRT Jakarta adalah penyedia transportasi Kereta Rel Listrik (KRL) yang beroperasi secara semi otomatis atau bisa dikatakan masuk dalam tingkatan otomasi GoA (Grade of Automatio.
level 2 menurut International Association of Public Transport (UITP) di Ibu Kota Negara ini.
Kereta PT MRT Jakarta atau yang disebut Ratangga, memiliki 2 mode sistem saat beroperasi scara semi otomatis yakni Normal mode dan Rainy mode.
Dimana Rainy mode digunakan saat kereta beroperasi saat hujan turun atau rel dalam kondisi basah.
Karena ada 2 mode operasi otomatis ini maka terdapat juga perbedaan pada energi pengereman regeneratif yang dibangkitkan oleh motor penggerak kereta.
Dengan adanya analisa mengenai energi pengereman regeneratif kereta MRT berdasarkan mode opearsi otomatis Kereta MRT Jakarta, dapat diketahui besar energi pengereman regeneratif yang dibangkitkan adalah sekitar 2340,3 kWh pada stasiun-stasiun layang pada kondisi normal dan 1935,8 kWh pada kondisi hujan.
Kata Kunci: MRT.
Rainy Mode.
Normal Mode.
Regenerative Braking.
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198
PENDAHULUAN
Transportasi adalah perpindahan manusia atau barang dari satu tempat ke tempat lainnya dengan menggunakan sebuah kendaraan yang digerakkan oleh manusia atau Transportasi digunakan untuk memudahkan manusia dalam melakukan aktivitas sehari-hari.
Di negara maju, mereka biasanya menggunakan kereta bawah tanah dan taksi.
Penduduk di sana jarang yang mempunyai kendaraan pribadi karena mereka sebagian besar menggunakan angkutan umum sebagai transportasi mereka.
Transportasi sendiri dibagi 3 yaitu, transportasi darat, laut, dan udara .
PT MRT Jakarta adalah penyedia transportasi Kereta Rel Listrik (KRL) yang beroperasi secara semi otomatis atau bisa dikatakan masuk dalam tingkatan otomasi Grade of Automation (GoA) level 2 menurut international Association of Public Transport (UITP) di Ibu Kota Negara kita ini.
Kereta PT MRT Jakarta atau yang di sebut Ratangga oleh Bapak Anies Baswedan selaku Gubernur DKI Jakarta, sudah mulai secara resmi beroperasi pada tanggal 24 maret 2019.
Dengan total 13 stasiun pada fase 1 terdiri dari 7 stasiun layang dan 6 stasiun bawah tanah, memiliki rute 16 km yang terbentang dari Lebak Bulus Jakarta Selatan sampai Bundaran Hotel Indonesia Jakarta Pusat.
Dalam penyelenggaraan operasinya kereta PT MRT Jakarta memiliki 2 mode operasi saat berjalan secara semi otomatis, yakni Normal Mode dan Rainy Mode dimana mode operasi ini dipergunakan sesuai dengan kondisi rel atau cuaca pada kereta ratangga beroperasi.
Rainy Mode dipergunakan ketika kereta beroperasi saat cuaca hujan atau rel dalam kondisi basah .
Karena ada 2 mode ini maka terdapat juga perbedaan pada energi pengereman regeneratif yang di bangkitkan oleh motor penggerak kereta.
Maka dari itu dengan adanya peneltian mengenai AuAnalisa Perhitungan Energi Pengereman Regeneratif Kereta MRT Berdasarkan Mode Operasi Otomatis Kereta MRT JakartaAy, dapat diketahui berapa besar energi pengereman regeneratif yang dibangkitkan sehingga nanti untuk selanjutnya dari energi tersebut dapat dimanfaatkan kembali untuk keperluan lainnya .
METODE PENELITIAN
Untuk menganalisa energi pengereman regenerative pada sarana MRT Jakarta dilakukan dengan penumpulan data-data yang bersifat kuantitatif dan kualitatif.
Data tersebut terdiri dari data sekunder yaitu data dari Basic Engineering Design MRT Jakarta dan Technical Design for Propultion System yang digunakan sebagai literatur yang menjadi pedoman dan petunjuk dari tingkat kondisi yang sesuai dengan kebutuhan serta standar yang telah digunakan dan data primer yang diperoleh langsung dari perhitungan besarnya energi regeneratif yang terbangkitkan.
Sumber Data Menggunakan metode kepustakaan atau penelitian literlatur dimana upaya pengumpulan data dan informasi berdasarkan buku-buku referensi maupun peraturan yang berlaku.
Data Sekunder Diperoleh dari instasi yang terkait dengan data yang diperlukan, antara lain:
Data Basic Engineering Design I MRT Jakarta 2011 mengenai spesifikasi sarana, operasi sarana, dan performa sarana.
Data Technical Design Report for Propulsion System MRT Jakarta 2016 mengenai performa sarana, akselerasi sarana, dan deselerasi sarana.
Data Primer Adalah kunci utama dalam melakukan penelitian.
Data primer didapat melalui pengamatan langsung di lapangan serta perhitungan berapa besarnya energi yang Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198 dihasilkan dari pengereman regeneratif sarana MRT Jakarta.
Alat Penelitian Alat yang digunakan untuk membantu penelitian ini antara lain kertas, alat tulis, foto digital, dan cliffboard.
Tahap Penelitian .
Tahap I Yaitu tahap persiapan pengumpulan data dengan menyiapkan alat-alat yang diperlukan untuk pengumpulan data.
Tahap II Yaitu tahap pengumpulan data dan dengan melakukan pemahaman data dari dokumen yang diperlukan guna memperoleh data yang seakurat mungkin.
Tahap i Yaitu tahap analisis terhadap data yang diperoleh.
Tahap IV Yaitu tahap identifikasi masalah.
Tahap V Yaitu identifikasi masalah Motor Induksi Motor induksi adalah alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi Listrik yang diubah adalah listrik 3 fasa.
Motor induksi sering juga disebut motor tidak serempak atau motor asinkron.
Prinsip kerja motor induksi dijelaskan pada gambar 1.
Gambar 1.
Prinsip Kerja Motor Induksi .
Saat sudut 0A.
Arus I1 bernilai positif dan arus I2 dan arus I3 bernilai negatif dalam hal ini belitan V2 dan W2 bertanda silang .
rus meninggalkan pembac.
, dan belitan V1.
U2 dan W2 bertanda titik .
rus listrik menuju pembac.
terbentuk fluks magnet pada garis horizontal sudut 0A.
kutub S .
outh = selata.
dan kutub N .
orth = utar.
Saat sudut 120A.
Arus I2 bernilai positif sedangkan arus I1 dan arus I3 bernilai negatif, dalam hal ini belitan W2.
V1 dan U2 bertanda silang .
rus meninggalkan pembac.
, dan kawat W1.
V2 dan U1 bertanda titik .
rus menuju pembac.
Garis fluks magnet kutub S dan N bergeser 120A dari posisi awal.
Saat sudut 240A.
Arus I3 bernilai positip dan I1 dan I2 bernilai negatif, belitan U2.
W1 dan V2 bertanda silang .
rus meninggalkan pembac.
, dan kawat U1.
W2 dan V1 bertanda titik .
rus menuju pembac.
Garis fluks magnet kutub S dan N bergeser 120A dari posisi kedua.
Saat sudut 360A.
posisi ini sama dengan saat sudut 0A.
dimana kutub S dan N kembali Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198 keposisi awal sekali.
Dari keempat kondisi saat sudut 0A, 120A, 240A, 360A dapat dijelaskan terbentuknya medan putar pada stator, medan magnet putar stator akan memotong belitan rotor.
Kecepatan medan putar stator ini sering disebut kecepatan sinkron, tidak dapat diamati yce ycu 120 dengan alat ukur tetapi dapat dihitung secara teoritis besarnya ycuyc = ycy putaran per menit.
Pengereman Regeneratif Pada kendaraan listrik, operasi pengereman regeneratif yaitu mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan generator.
Penggunaan pengereman regeneratif dapat mengurangi emisi dan menambah efisensi energi .
Input daya pada sebuah motor induksi dirumuskan dengan:
ycEycnycu = 3 .
cOycuyayc ycaycuycyucyc ) .
Dengan.
P : daya .
: tegangan .
: arus .
Dimana Is adalah sudut fasa antara tegangan fasa stator (V) dan arus fasa stator (I.
, untuk operasi motor ys < 90.
Jika kecepatan rotor lebih tinggi dari pada kecepatan sinkron, kecepatan relative antara konduktor rotor dan medan putar celah udara akan Pembalikan induksi ggl rotor ini, arus rotor dan komponen stator menyeimbangkan putaran ampere.
Maka, sudut Is menjadi lebih besar dari 90dan daya terbalik menghasilkan pengereman regeneratif .
Pada saat operasi pengereman, motor traksi akan berubah fungsi menjadi generator .
Di sisi lain, inverter akan memutus catu daya motor traksi yang diperoleh dari alternator .
ada gambar generator elektri.
dan menghubungkannya dengan brake grid resistor .
Dalam fungsinya sebagai generator, motor traksi akan merubah energi mekanik/kinetik yang terjadi selama proses pengereman menjadi energi elektrik.
Kemudian, energi elektrik tersebut akan disalurkan menuju brake grid resistor yang selanjutnya akan dikonversikan lagi menjadi energi panas untuk selanjutnya dibuang ke udara/atmosfir .
Spesifikasi Sarana MRT Jakarta Tabel di bawah ini merupakan spesifikasi sarana MRT Jakarta secara umum.
Saat ini MRT Jakarta mempunyai 16 rangkaian.
Susunan kereta terdiri dari Trailer Car (TC).
Motor (M).
Kemudian kereta MRT menggunakan traksi motor 3 fasa sebagai penggeraknya dan secara detailnya terdapat pada Tabel 1.
Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198 Tabel 1.
Spesifikasi Sarana MRT Jakarta Mode Operasi Kereta MRT Jakarta Terdapat tiga .
operation mode: mode Automatic Train Operation (ATO), mode Automatic Train Protection (ATP), dan mode sinyal Wayside.
Mode ATO memungkinkan pengoperasian otomatis dengan kontrol Vehicle on Board Controller (VOBC) pada mode ATO sendiri terdapat 2 mode lagi dalam beroperasinya kereta yakni mode Normal dan mode Rainy.
Mode ATP memungkinkan pengoperasian manual oleh masinis di jalur Mode sinyal Wayside memungkinkan masinis untuk melakukan pengoperasian manual dalam depot dengan mengikuti sinyal Wayside .
Usaha Kereta Saat Pengereman Regeneratif Analisa yang digunakan untuk menemukan data-data adalah dengan perhitungan meliputi berat total kereta, kecepatan awal dan akhir kereta saat melakukan pengereman regeneratif serta waktu yang dibutuhkan saat kereta melakukan pengeraman regeneratif.
Besarnya usaha yang dikeluarkan kereta pada saat pengeraman regeneratif dapat dihitung menggunakan rumus .
ycO ycIyceyciyceycuyceycycaycycnyce = ycE ycIyceyciyceycuyceycycaycycnyce ycOycCycyc = yuN ycIyceyciyceycuyceycycaycycnyce ycu ycOycnycu ycu yc ycOycnycu = OIyayco OIyayco = 2 ycu yco .
cO22 Oe ycO12 ) ycE ycIyceyciyceycuyceycycaycycnyce = yuN ycIyceyciyceycuyceycycaycycnyce ycu yco ycu ycO 2 2 ycu OIyc Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198
HASIL DAN PEMBAHASAN
Beban Kereta Tabel 2.
Beban Kereta Penumpang Catatan:
A AW0: tanpa penumpang tetapi dengan peralatan kereta yang lengkap.
A AW1: AW0 kursi penumpang penuh A AW2: AW0 kursi penumpang penumpang berdiri dengan rata-rata 3 orang/m2.
Berat penumpang: 60 kg/orang A AW3: AW0 kursi penumpang penumpang berdiri dengan rata-rata 8 orang/m2.
Berat penumpang: 60 kg/orang Hasil Perhitungan Mode Normal Untuk 1 Kereta Pada Tabel 3, nilai energi diubah kedalam bentuk positif untuk mempermudah pembacaan dalam bentuk grafik dan tabel.
Serta data dalam tabel merupakan data-data yang di ambil dari data log kereta dan hasil perhitungan nilai pengereman regeneratif kereta MRT Jakarta.
Tabel 3.
Regeneratif Mode Normal Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198
Mode Normal
LBB-FTM
FTM-CPR
CPR-HJN
HJN-BLA
AW0
AW2
AW1
BLA-BLM
BLM-ASN
AW3
Gambar 2.
Grafik Regeneratif Mode Normal Hasil Perhitungan Mode Rainy Untuk 1 Kereta Pada tabel 4, nilai energi diubah kedalam bentuk positif untuk mempermudah pembacaan dalam bentuk grafik dan tabel.
Serta data dalam tabel merupakan data-data yang di ambil dari data log kereta dan hasil perhitungan nilai pengereman regeneratif kereta MRT Jakarta.
Tabel 4.
Regeneratif Mode Rainy Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198
Rainy Mode
LBB-FTM
FTM-CPR
CPR-HJN
HJN-BLA
AW0
AW2
AW1
BLA-BLM
BLM-ASN
AW3
Gambar 3.
Grafik Regeneratif Mode Rainy Total Energi Regeneratif Mode Normal Dari data yang didapat, rata-rata energi regeneratif yang dihasilkan oleh 1 kereta pada lokasi Stasiun Lebak Bulus menuju Stasiun Fatmawati dalam kondisi normal adalah 5,4 kWh.
Dengan total banyaknya perjalanan sesuai dengan jam operasional pada tanggal 10 Febuari 2022 untuk 7 rangkaian kereta yang beroperasi adalah sebanyak 87 Dengan begitu total energi yang dapat dihasilkan dalam 1 hari adalah 87 x 5,4 kWh = 469,8 kWh.
Tabel 5.
Total Energi Regeneratif Mode Normal Mode Rainy Dari data yang didapat, rata-rata energi regeneratif yang dihasilkan oleh 1 kereta pada lokasi Stasiun Lebak Bulus menuju Stasiun Fatmawati dalam kondisi hujan adalah 4,2 kWh.
Dengan total banyaknya perjalanan sesuai dengan jam operasional pada tanggal 10 Febuari 2022 untuk 7 rangkaian kereta yang beroperasi adalah Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198 sebanyak 87 perjalanan.
Dengan begitu total energi yang dapat dihasilkan dalam 1 hari adalah 87 x 4,2 kWh = 365,4 kWh.
Tabel 6.
Total Energi Regeneratif Mode Rainy Dari total energi regeneratif yang didapat dalam 1 hari dengan pertimbangan jam operasi pada tanggal 10 Februari 2022 untuk 7 rangkaian yang beroperasi dapat dilihat bahwa perbandingan antara mode normal dengan mode rainy pada mode operasi kereta MRT .
ada pada gambar 4.
Total Energi Regeneratif Dalam 1 Hari LBB - FTM
FTM - CPR
CPR - HJN
Mode Normal
HJN - BLA
BLA - BLM
BLM - ASN
Mode Rainy Gambar 4.
Grafik Total Energi Regeneratif
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan analisa perhitungan energi pengereman regeneratif Kereta MRT berdasarkan mode operasi otomatis Kereta MRT Jakarta, dapat disimpulkan Berat kereta saat AW0 .
AW1 .
,64 to.
AW2 .
,36 to.
, dan AW3 .
,12 to.
tidak begitu signifikan terhadap perubahan energi yang dihasilkan kereta saat melakukan pengereman regeneratif.
Rainy mode menyebabkan perubahan dalam hasil energi regeneratif yang dihasilkan pada kereta MRT Jakarta dan juga menyebabkan bertambahnya waktu dan jarak Sebagai perbadingan waktu dan jarak pengereman saat mode normal yakni 40 detik dengan jarak 515 m, sedangkan pada saat mode rainy waktu yang Dian Samodrawati et al / Seminar Nasional TREnD .
2022 189 - 198 dibutuhkan menjadi 56 detik dengan jarak 652 m.
Energi pengereman regeneratif pada Loksi Stasiun Fatmawati menuju Stasiun Cipete Raya merupakan yang terbesar dengan energi rata-rata yang dihasilkan 6 kWh pada saat mode normal dan energi pengereman regeneratif terkecil terdapat pada Stasiun Blok M menuju Stasiun ASEAN dengan energi rata-rata yang dihasilkan 1,2 kWh di mode normal.
Besar total energi pengereman regeneratif yang dihasilkan dalam 1 hari adalah sekitar 2340,3 kWh dalam kondisi normal dan 1935,8 kWh dalam kondisi hujan.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimakasih ditunjukan kepada kontributor yang membantu dalam proses penelitian dan penyusunan makalah khususnya PT.
MRT Jakarta selaku penyedia data penelitian serta lembaga yang membiayai penelitian tersebut.
DAFTAR PUSTAKA