Sinyal kereta api

Sinyal kereta api adalah alat yang berfungsi untuk memberikan isyarat visual berupa bentuk, warna atau cahaya yang ditempatkan pada suatu tempat tertentu dan memberikan isyarat dengan arti tertentu untuk mengatur dan mengontrol pengoperasian kereta api. Masinis wajib menafsirkan indikasi sinyal dan bertindak sesuai dengannya. Biasanya, sinyal berfungsi untuk memberi tahu masinis tentang kelajuan yang boleh diizinkan saat melewatinya, atau memberi tahu bahwa kereta harus berhenti.
Awalnya peraga sinyal hanya sebatas menampilkan indikasi berhenti atau aman. Saat lalu lintas kereta semakin padat, peningkatan mulai dilakukan. Contohnya adalah penggunaan perangkat "sinyal muka" yang dipasang di muka sinyal masuk. Sinyal muka memberi peringatan kepada masinis bahwa dirinya sedang mendekati sinyal yang kemungkinan mengindikasikan "berhenti". Hal ini dapat memungkinkan peningkatan kecepatan, karena masinis tidak lagi tergantung dengan melihat sinyal masuk.
Dalam pengoperasian berbasis surat perintah, sinyal tidak langsung memberi perintah kepada awak sarana. Sistem tersebut mengarahkan awak sarana untuk mengambil surat perintah, dan dapat berhenti jika perintahnya berbunyi demikian.
Sinyal digunakan untuk menunjukkan satu atau lebih hal berikut:
Sinyal dapat ditempatkan pada:
Jalur utama umumnya dipasangi sinyal. Pada jalur ganda, perangkat persinyalan biasanya hanya dipasang untuk satu arah saja. Jika sinyal dua arah dipasang, sinyal dipasang menghadap dua arah pada kedua jalur. Sinyal umumnya tidak dipasang di emplasemen langsir atau sepur simpang.
Perangkat persinyalan memiliki aspek dan indikasi. Aspek adalah tampilan visual dari sinyal; sedangkan indikasi adalah maknanya. Dalam praktik di Amerika Serikat, indikasi tersebut memiliki makna khusus, yakni "Medium Approach" berarti "berjalan hati-hati; segera berhenti pada sinyal berikutnya". Jalur-jalur kereta api yang berbeda dapat menggunakan persinyalan yang maknanya berbeda pada aspek yang sama, sehingga jika jalur-jalur tersebut digabung, biasanya ditemukan bahwa wilayah operasional yang berbeda mungkin memiliki peraturan yang berbeda dalam menginterpretasi aspek sinyal. Misalnya, aspek "berhenti" mengacu pada aspek sinyal apa pun yang melarang masinis melewati sinyal tersebut.
Berbeda dengan lampu lalu lintas, yang posisi dan warna lampunya saat menyala memberikan indikasi yang sama, pada sinyal dengan banyak lampu, baik warna maupun formasi lampu yang menyala diperlukan untuk menginterpretasikan aspek sinyal.
Sinyal mengontrol gerakan kereta api pada suatu wesel tempat sinyal itu dipasang. Sinyal juga dapat menyampaikan informasi tentang keadaan sinyal berikutnya yang akan dihadapi. Sinyal dapat digunakan untuk melindungi wesel, petak jalan, dll. Istilah "depan" bisa membingungkan, sehingga istilah "muka" dipergunakan. Ketika kereta sedang menunggu sinyal aman, maka istilah yang dipergunakan adalah "kereta berhenti di muka sinyal," bukan "di depan" sinyal.
Dalam praktik perkeretaapian Amerika Utara, terdapat perbedaan yang jelas antara sinyal absolut (dengan aspek "berhenti") dengan sinyal permisif (dengan aspek "berhenti lalu berjalan"). Pada sinyal permisif, kereta api tidak wajib langsung berhenti saat menghadapi sinyal "berhenti lalu berjalan", tetapi boleh melambatkan kecepatan sampai berhenti di muka rintangan. Persinyalan interlocking umumnya berupa persinyalan absolut, sedangkan persinyalan otomatis (yang dikontrol oleh keterisian jalur, bukan oleh petugas rumah sinyal) umumnya berupa persinyalan permisif.
Masinis harus mengetahui sinyal mana yang otomatis. Misalnya, dalam praktik di Britania Raya saat ini, sinyal otomatis memiliki markah persegi panjang berwarna putih dengan garis horizontal hitam di atasnya. Dalam praktik di Amerika Serikat, sinyal permisif biasanya ditandai dengan markah nomor persinyalan. Di negara bagian Australia: New South Wales, Victoria, dan Australia Selatan, serta Selandia Baru, sinyal permisif memiliki set lampu bawah yang dipasang di kanan lampu atas; sementara di Victoria dan Selandia Baru, sinyal absolut yang menampilkan lampu "A" merah atau putih juga dianggap sebagai sinyal permisif. Beberapa jenis sinyal menampilkan aspek permisif dan absolut yang terpisah. Di Jerman, peraturan yang berlaku untuk masing-masing sinyal ditunjukkan dengan pelat vertikal pada tiang sinyal.
Peraturan dinas menetapkan bahwa sinyal dengan gangguan, seperti lampu padam atau sinyal mati seluruhnya, harus ditafsirkan sebagai aspek paling terbatas – umumnya "Berhenti" atau "Berhenti lalu berjalan hati-hati".
Sinyal dapat memiliki makna yang berbeda menurut peraturan dan tata cara pemasangannya.
Bentuk sinyal tertua memperagakan indikasi menggunakan gerakan bagian-bagian sinyal. Bentuk awal sinyal ini terdiri dari tebeng yang dapat diputar sehingga dapat terlihat atau tidak oleh masinis. Sinyal-sinyal ini memiliki dua atau paling banyak tiga aspek.
Sinyal semafor dikembangkan di Prancis pada akhir abad ke-18, sebelum kemudian diadopsi oleh perusahaan kereta api. Sinyal semafor kereta api pertama kali dipasang oleh Charles Hutton Gregory di Jalur Kereta Api London dan Croydon (kemudian Brighton) di New Cross Gate, London tenggara, pada tahun 1841. Bentuk sinyal ini mirip dengan telegraf optik yang kelak digantikan di darat oleh telegraf listrik. Instalasi Gregory diuji dan disetujui oleh Mayor Jenderal Charles Pasley untuk Dewan Perdagangan Inggris. Pasley telah menemukan telegrafi optik melalui semafor pada tahun 1822 untuk militer Inggris, dan tampaknya telah menyarankan kepada Gregory penerapan semafor pada sinyal kereta api. Setelah itu, persinyalan semafor segera diadopsi sebagai sinyal perkeretaapian universal. Sinyal cakram, seperti yang dibuat oleh Hall Signal Company, kadang-kadang digunakan, tetapi semaphore dapat terlihat pada jarak yang lebih jauh. Penemuan lampu listrik, yang lebih terang daripada lampu minyak sehingga dapat terlihat baik pada malam hari maupun siang hari, menghasilkan perkembangan sinyal elektrik pada awal abad ke-20, yang secara bertahap menggantikan semafor. Beberapa masih beroperasi secara modern di Britania Raya.
Sinyal mekanik dapat digerakkan manual maupun menggunakan motor listrik atau hidraulis. Sinyal dirancang gagal-aman sehingga jika daya atau kawat tariknya putus, lengan dapat turun ke posisi horizontal menggunakan gaya gravitasi.
Di Amerika Serikat, sinyal semafor digunakan sebagai sinyal perintah kereta, dengan tujuan untuk menunjukkan kepada para masinis apakah mereka harus berhenti untuk menerima telegram perintah, dan dapat pula sebagai sinyal blok.
Dengan ditemukannya bohlam listrik memungkinkan produksi sinyal elektrik yang cukup terang untuk dilihat pada siang hari, mulai tahun 1904.
Kepala sinyal (atau yang juga disebut casing) adalah bagian dari persinyalan KA yang menampilkan aspek. Untuk menampilkan lebih banyak indikasi, satu sinyal mungkin memiliki beberapa kepala sinyal. Beberapa peraga sinyal menggunakan satu kepala dilengkapi dengan lampu tambahan untuk mengubah makna aspek dasar.
Sinyal elektrik warna umumnya ada dalam dua bentuk. Bentuk yang paling umum adalah setiap warna memiliki lampu sendiri-sendiri, seperti lampu lalu lintas. Pelindung lampu umumnya disediakan untuk melindungi lampu dari sinar Matahari yang dapat menyebabkan misinterpretasi.
Bentuk yang kedua adalah searchlight signal yang banyak digunakan di Amerika Serikat.Pada searchlight signal, satu bola lampu pijar dipasang pada satu kepala sinyal, dan mekanisme relai AC atau DC digunakan untuk menggerakkan kacamata berwarna di depan lampu. Dengan mekanisme gagal-aman, gaya gravitasi mengembalikan lingkaran merah ke jalur optik lampu. Mekanisme ini sangat mirip dengan sinyal warna elektrik yang dipasangkan pada sinyal semafor, hanya saja penghilangan lengan semafor memungkinkan pergerakan tersebut dapat diringkas dan ditutup dalam wadah tahan cuaca. Banyak digunakan di Amerika Serikat sejak Perang Dunia II dan seterusnya, searchlight signal memiliki kelemahan karena penggerak kacamata yang rawan dirusak. Hal ini menyebabkan persinyalan tersebut menjadi kurang umum saat vandalisme rentan aspek salah.
Baru-baru ini, LED mulai digunakan sebagai pengganti lampu pijar, reflektor, dan lensa. Perangkat ini memungkinkan hemat daya dan memiliki masa kerja sepuluh tahun, tetapi kenyataannya tidak selalu demikian.
Peraturan dinas umumnya menentukan bahwa sinyal yang mati total dimaknai sebagai memberikan indikasi paling ketat (umumnya "berhenti" atau "berhenti lalu berjalan"). Banyak sinyal elektrik memiliki sirkuit untuk mendeteksi kegagalan mekanisme atau lampu.
Sinyal elektrik kedudukan adalah sinyal yang makna aspeknya ditentukan berdasarkan pola kedudukan lampu, bukan warnanya. Aspeknya hanya terdiri dari nyala pola lampu, dengan warna yang sama. Di banyak negara, sinyal semacam ini digunakan sebagai sinyal langsir atau pengulang, sedangkan sinyal utama berupa lampu warna. Selain itu, banyak sistem trem (seperti Metro Wolverhampton) menggunakan sinyal jenis ini.
Sistem yang memadukan sinyal elektrik kedudukan dan warna dikembangkan di Baltimore and Ohio Railroad (B&O) pada tahun 1920 dan dipatenkan oleh L. F. Loree dan F. P. Patenall. Bentuknya mirip dengan sinyal kedudukan, dengan lampu pusat dibuang dan pasangan lampu diwarnai sesuai dengan sudut yang dibuatnya: hijau untuk pasangan vertikal, kuning untuk pasangan diagonal kanan, dan merah untuk pasangan horizontal. Pasangan lampu tambahan yang berwarna putih-krem, dapat ditambahkan pada diagonal lainnya untuk indikasi "darurat". Sinyal pembatas kelajuan tidak menggunakan tambahan kepala sinyal, melainkan oleh sistem lampu "orbital" berwarna putih atau kuning yang ditempatkan pada salah satu dari enam posisi di atas dan di bawah kepala utama. Posisi di atas atau di bawah menunjukkan kecepatan saat ini, sedangkan posisi kiri ke kanan menunjukkan kecepatan pada sinyal berikutnya (tinggi, sedang, atau rendah dalam beberapa kasus). Bentuk katai memiliki aspek yang sama dengan sinyal berukuran penuh. Keuntungan yang diklaim dari sistem ini adalah bohlam yang menyala menghasilkan aspek yang jelas dimaknai sebagai indikasi yang diinginkan (pada kepala utama) atau sebagai indikasi yang lebih terbatas (untuk orbital—jika hanya kepala pusat yang menyala, indikasinya lambat atau terbatas).
Sinyal kedudukan dan warna pertama kali dipasang sebagai percobaan di Staten Island Railway, Kota New York, yang juga merupakan anak perusahaan B&O; hal ini juga diterapkan di Chicago and Alton Railroad ketika Alton Railroad berada di bawah kendali B&O, serta di B&O itu sendiri. Dengan bergabungnya B&O ke CSX, sinyal tersebut secara bertahap digantikan dengan sinyal elektrik warna NORAC.
Sinyal di jalur kereta api harus dipasang sedemikian rupa agar dapat terlihat masinis saat menjalankan kereta api.
Pada jalur tunggal, lengan atau kepala sinyal dipasang pada tiang dengan tinggi yang disesuaikan dengan kondisi lintas, agar dapat dilihat dari kejauhan. Sinyal biasanya ditempatkan di pihak masinis.
Jika sinyal yang dipasang berada pada banyak jalur, atau saat jarak antarrel tidak memungkinkan pemasangan tiang, bentuk lain muncul. Pada jalur ganda, terdapat dua sinyal yang dipasang pada panggung, yang panggungnya sendiri dipasang pada tiang. Sinyal kiri mengontrol jalur kiri, dan sinyal kanan mengontrol jalur kanan. Sinyal dapat dipasang pada gantry, yakni jembatan atau bordes yang melintang di atas jalur kereta api.
Dalam beberapa situasi atau tempat, seperti di terowongan, yang tidak cukup untuk dipasangi tiang, bordes, atau panggung, sinyal dapat dipasang di permukaan tanah. Sinyal tersebut sering dijuluki "sinyal katai". Sistem moda raya terpadu biasanya hanya menggunakan sinyal katai karena terbatasnya ruang. Di banyak sistem, sinyal katai hanya digunakan untuk menampilkan aspek 'berjalan hati-hati' atau 'boleh langsir', dan tidak menunjukkan aspek 'berjalan'.
Kadang-kadang, sinyal dapat dipasang ke struktur seperti dinding penahan, tanggul, tepi jembatan, atau tiang listrik aliran atas.
Lampu untuk sinyal elektrik umumnya dilengkapi dengan filamen kembar, sehingga jika salah satu padam, sinyal lainnya tetap menyala. Versi yang lebih kompleks, seperti pada lampu SL35, relai pengganti filamen dirangkai seri dengan filamen pertama, sehingga jika filamen pertama terbakar, relai akan turun dan menyalakan filamen kedua. Relai kegagalan filamen ini juga mengaktifkan alarm di rumah sinyal.
Lampu sinyal yang padam dapat mengakibatkan aspek menjadi kurang restriktif dibandingkan saat lampu menyala dengan benar. Hal ini berpotensi berbahaya.
Misalnya, dalam praktik di Britania Raya, jika indikator penunjuk arah belok padam, maka nyala lampu hijau dengan penunjuk arah belok menyala yang seharusnya dimaknai sebagai berjalan hati-hati, menjadi lampu hijau saja, yaitu berjalan kecepatan tinggi. Relai penduga akan mendeteksi turunnya arus listrik ketika lebih dari dua lampu tidak berfungsi pada indikator penunjuk arah yang rusak, dan mencegah munculnya warna hijau. Itu juga dapat menampilkan indikasi pada panel petugas rumah sinyal.
Oleh karena itu, sebagian besar sinyal dikonfigurasikan agar gagal-aman (fail-safe).
Misalnya, aspek berkedip dapat digunakan untuk menampilkan sinyal yang kurang restriktif. Dalam hal ini, jika terjadi padam pada relai pengontrolnya, sinyal dimaknai sebagai berjalan hati-hati. Warna kuning yang berkedip, di Kanada dan Amerika Serikat, setidaknya di kepala atas atau tengah jika lebih dari satu lampu, berarti sinyal berikutnya "berjalan hati-hati", kemudian setelahnya sinyal "berhenti". Warna kuning yang tidak berkedip berarti menuju berhenti, yang berarti mengharapkan sinyal selanjutnya berhenti.
Sinyal awalnya dikendalikan oleh tuas yang dipasang di dalam rumah sinyal atau ruang PPKA, dan dihubungkan ke sinyal melalui kawat tarik dan akhirnya saling kunci (interlocking) secara mekanis untuk mencegah sinyal tidak selaras dengan kedudukan wesel. Sistem kendali lalu lintas otomatis menambahkan sirkuit jalur untuk mendeteksi keberadaan kereta api dan mengubah aspek sinyal untuk menandai ada atau tidaknya kereta.
Beberapa lokomotif dilengkapi sinyal di kabin masinis. Ini dapat menampilkan indikasi sinyal melalui pola lampu di kabin masinis, atau hanya menghasilkan suara yang dapat didengar untuk memperingatkan masinis tentang aspek restriktif. Sinyal ini umumnya digunakan untuk melengkapi sinyal di pinggir rel kereta api. Persinyalan kabin sangat berguna pada jalur kereta api berkecepatan tinggi. Jika tidak ada sinyal pinggir rel, tanda atau markah dapat disediakan pada tempat sinyal seharusnya ada, untuk menandai batas gerakan yang diizinkan.
Umumnya, sinyal dan dan alat pengaman lainnya (sirkuit jalur atau palang perlintasan) menggunakan listrik bertegangan rendah. Tegangan rendah digunakan karena dapat memungkinkan pengoperasian yang mudah dari aki penyimpanan dan memang, di beberapa bagian dunia (dan sebelumnya di lebih banyak lokasi, sebelum penggunaan listrik secara luas), aki adalah sumber daya utama, mengingat sumber listrik utama belum terpasang di wilayah tersebut. Di kawasan perkotaan, peralatan persinyalan dialiri listrik utama, dengan baterai hanya sebagai cadangan.