PERANCANGAN SIMULASI SISTEM PEMANTAUAN PINTU PERLINTASAN KERETA API BERBASIS ARDUINO
Eko Ihsanto 1 ,Ferdian Ramadhan 2 1,2 Jurusan Elektro, Universitas Mercu Buana Jl. Meruya Selatan, Kebun Jeruk - Jakarta Barat.
Telepon: 021-5857722 (hunting), 5840816 ext. 2600 Fax: 021-5857733
Email: eko.ihsanto@gmail.com
Abstrak  - Sebuah  simulasi rancangan  sistem  yang  membantu masinis  kereta  api untuk  dapat mengetahui lalu  lintas  pada pintu perlintasan  sebidang. Sensor infra merah terpasang pada jalur kereta api dan pintu perlintasan untuk mendeteksi  kereta  yang  akan  lewat dan  mengetahui  apakah  terdapat kendaraan  yang  menerobos palang pintu perlintasan setelah palang pintu tertutup, jika ya  maka sensor  akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroller Arduino untuk mengirimkan SMS informasi ke pada masinis  kereta  mengenai  keadaan  di pintu  perlintasan.  Melalui  pengujian simulasi  ini  juga  didapatkan    data yang akan digunakan untuk menganalisa  jarak yang  tepat untuk pemasangan sensor infra merah.
Kata  kunci : Pintu perlintasan, Arduino, GPRS Shield.

## PENDAHULUAN
Kereta api, merupakan sebuah trasportasi darat yang  cukup  banyak diminati oleh masyarakan di
Indonesia,  terlihat  dari  tabel yang dikeluarkan oleh Badan Pusat
Statistik, bahwa alat angkut penumpang  ini  terus  mengalami peningkatan  dari  tahun  ketahunnya, terutama    pada    tahun    2010  hingga saat  ini.  Berdasarkan data yang  ada tercatat  terjadi  peningkatan jumlah penumpang   setiap   tahunnya   lebih dari  1  juta  orang  penumpang[1]  di Indonesia. Peningkatan jumlah penumpang  kereta  api  juga  perlu diikuti dengan peningkatan keselamatan  dan  keamanan  lintasan kereta  api  dan khususnya pintu perlintasan  kereta  api.  Menurut  data dari  Direktorat Jenderal Perkeretapian Kementrian Perhubungan,  terdapat  5211  Pintu perlintasan  di  seluruh  Jawa  dan Sumatera. Perlintasan  resmi sebanyak   4.593   buah   terdiri   dari 1.174  perlintasan  dijaga dan 3.419 perlintasan  tidak  dijaga.  Sedangkan perlintasan  tidak  resmi  ada  618[2]. Melihat angka tersebut maka kemungkinan untuk terjadinya kecelakaan   pada   pintu   perlintasan
masih  sangat  besar, ditambah kurang disiplinya para pengguna jalan dan penegakan sanksi tegas bagi pelanggar, menjadikan masalah kecelakaan ini terus berlanjut.
Berdasarkan dari data yang di release KNKT  pada  akhir tahun 2013  [3] terdapat 64  kecelakaan kereta  api dengan faktor dominan dari  kelalaian manusia.
Salah  satu  solusi yang digunakan untuk  mengurangi angka  kecelakaan ini  adalah  dengan  membuat  sebuah simulasi  seistem  pemantauan  dengan menggunakan sensor  yang mendeteksi kereta datang dan memantau  pintu  perlintasan  kereta api dan  mengirimkan informasi  ini melalui  SMS  dengan pengaturan mikrokontroller. Data yang didapatkan dari simulasi akan dianalisa untuk  mendapatkan  sebuah
hasil  jarak  yang dapat  digunakan masinis  untuk  melakukan pengereman  setelah  mendapatkan SMS informasi

## Tujuan Rancangan
Perancangan    simulasi   ini   bertujuan untuk membuat sebuah sistem pemantauan  perlintasan  informatif  yang berguna oleh  masinis kereta  serta menganalisa  jarak  yang  diperlukan  oleh seorang masinis untuk memulai pengereman setelah mendapatkan informasi  SMS mengenai keadaan pintu perlintasan.
Spesifikasi Rancangan
a)  Menggunakan             mikrokontroler Arduino  Uno    sebagai  pemroses utama pada bagian pemantau kedatangan  KA  dan  bagian  pintu perlintasan KA
b) Untuk   sensor   ada/tidak   KA   dan kendaraan  diantarapintu  perlintasan KA menggunakan sensor inframerah
c)  Menggunakan  GPRS  Shield  sebagai
transmitter informasi melalui d) Alat  ini  menggunakan  catu daya DC dengan   tegangan   sebesar   5

## Volt
Tinjauan   Pustaka   dan   Rancang Bangun Sistem
Semboyan   dan   Faktor   Pengereman Pada Kereta Api.
Semboyan adalah  sebuah  tanda  atau marka  yang  bersifat  informasi  dan perintah  serta  ketentuan    yang diperlukan seorang masinis dalam acuannya  mengemudikan  kereta api. Semboyan dapat berupa sebuah bendayang  diletakan  di  kiri  kanan  jalur kereta ataupun sinyal elektrik dan mekanik. Semboyan juga menjadi acuan oleh masinis untuk melakukan pengereman  kereta. Sementara  faktor- faktor yang mempengaruhi jarak
pengereman kereta adalah : a)   Kecepatan Kereta Api b)   Kemiringan lereng lintasan
c)   Prosentase     gaya     pengereman kereta
Berdasarkan faktor‐faktor  tersebut dan  penggunaan  rem udara  tekan Knorr maka didapatkan rumus pengereman Minden yaitu :
Gambar        1. Rumus        Jarak Pengereman Minden
Untuk  nilai  koefisien  yang diperlukan adalah :
Tabel 1. nilai faktor kecepatan dan jenis rem
Posisi R dan  P  adalah  untuk  kereta penumpang, sedangkan  posisi  G untuk kereta barang.
Tabel 2. Tabel faktor koreksi panjang rangkaian
Tabel 3. Tabel nilai faktor koreksi tanjakan

## Mikrokontroller Arduino
Arduino  adalah platform  hardware terbuka yang ditujukan  kepada  siapa saja  yang  ingin  membuat prototype peralatan elektronik interaktif berdasarkan hardware dan software yang  fleksibel dan mudah digunakan.
Mikrokontroler 89 eprogram
menggunakan  bahasa pemrograman arduino  yang  memiliki  kemiripan syntax  dengan bahasa pemrograman C.  Arduino  menggunakan  keluarga mikrokontroler  ATMega  yang  dirilis oleh  Atmel sebagai basis.  Untuk fleksibilitas, program dimasukkan melalui   bootloader   meskipun   ada opsi  untuk  mem -bypass bootloader
dan      menggunakan download -er
untuk   memprogram   mikrokontroler secara langsung melalui port ISP. Spesifikasi  arduino  yang  digunakan adalah:
- IC Mikrokontroler    :ATMega 328PU
- Tegangan suplai         : 5 Vdc
- Kristal      : 8 MHz - Port input : PA.0 – PA.3 - Port output : PD.3 s.d PB.6 - Port Tx       : PD.0 - Port Rx       : PD.1

## GPRS Shield
Komponen    GPRS  Shield yang digunakan adalah  merk  Seed dengan  tipe  V.2.  Komponen  ini berfungsi  sebagai  pengirim  pesan melalui  frekuensi  GSM  menuju telepon  selular  masinis, atas perintah mikrokontroller. Pemasangan GPRS shield  menempel  pada setiap  pin Arduino. Adanya extention port yang tersambung keatas memudahkan dalam menjumper input yang diperlukan   untuk   menyambungkan ke  input  dan output dari  Arduino  itu sendiri. GPRS  Shield  menggunakan tegangan  yang  sama  dengan  arduino untuk beroperasi yaitu di 5V.
Pada tipe V.2 antenna sudah
menggunakan antenna mikrostrip yang        berbeda        dengan        tipe
sebelumnya. Untuk tipe ini penggunaan  baudrate diatas  9800 kurang kompatibel dan untuk inisialisasi  pemrograman  yang  dapat diterima  adalah  pada  program IDE arduino dengan versi 0023

## Rangkaian infra merah
Rangkaian pada jalur perlintasan  kereta  api dan  pada  pintu perlintasan  kereta  berfungsi  sebagai pemicu sinyal untuk  menyalakan sensor  infra  merah  pemantau  pintu perlintasan dan  pemicu  kalkulasi  dari perhitungan timer pada mikrokontroller  untuk  menganalisa apakah  terdapat kereta api  melintas atau    halangan    dari  lamanya kendaraan  menutupi  sinar  infra merah  yang  keluar  dari  LED  infra merah   menuju   photo   dioda   pada pintu perlintasan.

## Rangkaian Catu Daya
Pada perancangan  penelitian  ini dirancang catu daya untuk memberikan  sumber  tegangan  ke seluruh rangkaian  dengan  skema rangkaian  yang  dapat  dilihat  pada gambar dibawah ini
Gambar 2. Skematik rangkaian catu daya
Catu  daya  menggunakan  Trafo Step down yang  digunakan untuk menurunkan  tegangan dari 220  Volt AC  PLN  menjadi 12  Volt AC. Tegangan   yang   dihasilkan   trafo masih   AC,   kemudian   masuk   ke dioda  bridge  sehingga  menjadi  DC.
Diperlukan kapasitor untuk menghilangkan    frekuensi  yang masih  ada  pada  sisa hasil penurunan tegangan sehingga mendapatkan tegangan 5Vdc murni
Tegangan  yang  dibutuhkan  oleh penelitian ini adalah 5 Volt  sehingga digunakan Regulator untuk menghasilkan  tegangan 5 Volt  yaitu IC 7805.
Gambar 3. Skematik rangkaian komponen utama sistem
1.   Cara  Kerja  Sistem  dan  Hasil
Pengujian
Sensor  infra  merah  menjadi  sinyal utama dan  masuk sebagai inputan analog menuju kontrol arduino. Arduino  kemudian    menyalakan sensor  infra  merah  pada  pintu perlintasan, dan mengolah data masukan  dari  sensor pada  perlintasan untuk memutuskan  perlu tidaknya pengiriman informasi SMS  melalui GPRS Shield ke masinis kereta.
Gambar 4. Cara  Kerja  simulasi sistem  pemanataun  pintu  perlintasan kereta api berbasis Arduino Dari  pengujian  cara kerja  alat  maka didapatkan data sebagai berikut:
Tabel 4. Hasil pengujian waktu Kerja Sistem Berdasarkan Operator SMS
Dengan data tersebut dapat dihitung jarak pengereman masinis berada pada :
L 60 =
=         = 322,971 ≈323 m
Sehingga  dapat  dikatakan  bahwa menurut  rumus  minden  bahwa  jarak yang  diperlukan  untuk  pengereman kereta  api pada kecepatan 60Km/jam adalah 323 m ditambah  jarak  selama proses pengiriman informasi :
S = V . T V= 60 Km/jam = 17m/s
T = Meter S= 17m/s . 8,9s = 151,3 m Sehingga didapatkan  jarak  tempuh pengereman kereta api dan pemasangan  sensor  pendeteksi  kereta api di
Jarak  penempatan  sensor (Js) = Jarak batas kereta berhenti + Jarak
Pengereman  +  Jarak Waktu proses sistem
Js  =  100m  +  323m  +  151,3  m  = 574,3m ≈ 575m sebelum    pintu perlintasan kereta api

## KESIMPULAN DAN SARAN
Teori  untuk  jarak  pengereman  kereta api  dan  penempatan sensor  infra merah  pada  jalur  kereta  dengan menggunakan simulasi sistem pemantauan  pintu  perlintasan  kereta api  berbasis  arduino  adalah  dengan saran :
a)   Jarak  penempatan  sensor  adalah 575m  sebelum  pintu  perlintasan sebidang.
b)   Kereta api saat memasuki sensor pada   jalur   dengan   kecepatan tidak  lebih  dari 60km/jam  dan dapat ditempatkan semboyan pembatas    kecepatan    sebelum
memasuki pintu perlintasan ditempat yang  sama  dengan sensor terpasang.
c) Untuk     sistem     pengereman
menggunakan  blok  rem dengan material komposit, untuk mengurangi jarak pengereman. d)   Penggunaan  kartu  sim  operator ke  telepon  seluler  dari  rangkain sistem disarankan  menggunakan operator  yang    sama    ,    untuk menghindari  pelambatan  waktu pada proses pengiriman pesan.
e)  Diperlukan  catu tegangan  lebih dan  tambahan  regulator  daya untuk mengatasi       rugi-rugi tegangan  transmisi  antara  sensor infra merah            dengan mikrokontroller.
f)  Dapat      ditambahkan      sebuah
sistem  informasi    pada    pintu perlintasan  mengenai  jarak  dan waktu  tempuh  kereta yang  akan melewati  pintu  perlintasan kereta api.
g)  Dengan  penelitian  lebih lanjut,
pengoperasian pintu perlintasan
otomatis ditambah sistem
pemantauan pintu  perlintasan
kereta    berbasis    arduino  ini secara  terpadu dapat  membantu mengurangi    angka    kecelakaan
pada pintu  perlintasan,  tentu ditambah  dengan  kedisiplinan para  pengendara dan pengguna jalan .

## DAFTAR PUSTAKA
1.  http://www.bps.go.id/tab_sub
/view.php?tabel=1&daftar=1 &id_subyek=17&notab=16
2.   http://m.dephub.go.id/read/be rita/dalam-lima-tahun- terakhir-keselamatan- perkeretaapian-meningkat- 61518
3.  http://searchglobalonline.blog spot.com/2013/02/mikrokontr oller-penjelasan.html
4. Matsumoto             Masakazu,
Sekino  Shinichi,  and  Wajima Takenori.  2005. Latest  System Technology  for  Railway  Electric Cars.
5. Praha,   S.R.O.,   “Continuous
Automatic Train  Protection with Automatic Train
Operation”, AZD, 2000.
6.   PT. KAI, 2002. Diktat
Pelatihan Elektronika Daya .
Edisi Pertama. PT.
KAI Indonesia, Bandung
7.  http://arduino.cc/en/Referenc
e/HomePage
8.   http://hadhilchoirihendra.wor dpress.com/2012/11/15/bagai mana-proses-pengiriman- sms/
9.   AS, Hartono, Ir. 2001,
Majalah Rel edisi 1 tahun ke
1 10. http://m.dephub.go.id/read/be rita/dalam-lima-tahun- terakhir-keselamatan- perkeretaapian-meningkat- 61518
Daftar Acuan :
[1]http://www.bps.go.id/tab_sub/ view.php?tabel=1&daftar=1&id_ subyek=17&notab=16 [2]http://sinarharapan.co/news/re ad/29317/1192-pintu-perlintasan- ka-tak-dijaga
[3] www.dephub.go.id/ knkt /ntsc_ho me/.../Media_Release_ KNKT _2013.pdf
[4] AS,    Hartono,    Ir.    2001,
Majalah Rel edisi 1 tahun ke 1