Persinyalan kereta api

Persinyalan kereta api adalah sebuah sistem yang digunakan untuk mengatur lalu lintas transportasi rel dan menjaga jarak aman antar kereta api. Pemakaian persinyalan kereta api dimaksudkan agar sistem transportasi rel bekerja dengan tetap mematuhi keamanan dan keselamatan kerja serta bekerja secara efisien dan efektif. Negara-negara yang ada di dunia memiliki jenis persinyalan kereta api yang beragam. Kereta api dapat menggunakan sinyal berupa peluit atau semboyan, semafor berbentuk semafor bendera atau sinyal semafor kereta api, maupun jalur warna yang menggunakan warna atau cahaya lampu. Persinyalan kereta api umumnya terbagi menjadi dua jenis yaitu persinyalan petak jalan tetap dan persinyalan petak jalan bergerak.

Sejarah 
Kereta api bergerak pada sebuah rel, sehingga rawan saling bertumbukan. Kerawanan ini diperparah dengan bobot dan inersia kereta api yang sangat besar, sehingga membuatnya sulit berhenti mendadak. Di Britania Raya, undang-undang yang diterbitkan pada tahun 1889 memperkenalkan serangkaian persyaratan mengenai implementasi persinyalan blok interlock dan persyaratan keamanan lain, sebagai upaya untuk mencegah terjadinya kecelakaan seperti Kecelakaan kereta api Armagh di masa mendatang.

Sebagian besar bentuk pengendalian kereta api adalah berupa penyerahan izin pergerakan kereta api, dari petugas yang berwenang terhadap suatu petak rel (seperti petugas rumah sinyal atau PPKA) kepada kru kereta api. Serangkaian peraturan dan peralatan yang digunakan untuk mencapai tujuan tersebut disebut sebagai metode pekerjaan (Inggris), metode operasi (Amerika Serikat) atau peraturan dinas (Indonesia). Tidak semua metode memerlukan sinyal fisik, dan sejumlah metode juga hanya mengatur pengoperasian kereta api di jalur tunggal.

Kereta pada awalnya ditarik oleh kuda atau keledai. Seorang pemberi sinyal biasanya akan berada di depan kereta dengan menunggang kuda. Tangan dan lengan pun digunakan untuk memberi sinyal kepada “pengemudi kereta”. Adanya cuaca buruk dan kabut kemudian membuat pemberi sinyal mulai memakai bendera dan lentera. Semboyan tetap pertama kali ditemui pada tahun 1832, dengan menggunakan bendera atau bola yang dapat dilihat dari jauh.

Operasi jadwal 

Bentuk paling sederhana dari pengoperasian kereta api, setidaknya dalam hal peralatan yang dibutuhkan, adalah menjalankan kereta api berdasarkan jadwal yang telah ditentukan. Tiap kru pun harus mengerti dan paham tentang jadwal dari kereta api yang akan dijalankan. Hanya satu kereta api yang boleh berjalan pada satu petak rel pada saat yang sama, sehingga kereta api lain tidak boleh masuk ke petak rel tersebut.

Saat dua kereta api yang berlawanan arah akan bersilang di sebuah jalur tunggal, maka titik persilangan pun harus ditentukan di dalam jadwal, di mana salah satu kereta api harus berhenti untuk menunggu kereta api dari arah berlawanan lewat . Kereta api yang berhenti tidak boleh melanjutkan perjalanan hingga kereta dari arah berlawanan telah datang. Di Amerika Serikat, digunakan dua bendera hijau (atau dua lampu hijau di malam hari) sebagai tanda bahwa ada kereta api lain di belakang kereta api yang sedang melintas, sehingga kereta api yang berhenti harus menunggu kereta api tersebut lewat terlebih dahulu. Selain itu, kereta api yang membawa bendera harus membunyikan klakson sebanyak delalan kali saat mendekati kereta api yang sedang berhenti. Kereta api yang sedang berhenti pun harus melakukan hal yang sama sebelum kereta api yang lewat berangkat.

Sistem jadwal memiliki sejumlah kelemahan. Pertama, tidak dapat dikonfirmasi bahwa jalur di depan telah benar-benar aman, karena hanya dijadwalkan aman. Sistem jadwal juga tidak dapat mengakomodasi adanya abnormalitas, seperti lokomotif mogok, gerbong anjlok, dsb, tetapi biasanya jadwal diatur sedemikian rupa sehingga terdapat waktu yang cukup bagi kru dari kereta yang mengalami masalah untuk memasang bendera atau lampu peringatan di tengah petak rel, guna memperingatkan kereta lain yang akan melintas di petak rel tersebut.

Kedua, sistem ini tidak fleksibel. Kereta api tidak dapat diperbanyak, ditunda, atau diubah jadwalnya tanpa pemberitahuan terlebih dahulu.

Ketiga, sistem ini tidak efisien. Untuk menyediakan fleksibilitas, maka tiap kereta api diberi jadwal yang longgar, untuk mengantisipasi abnormalitas selama perjalanan, sehingga kereta api yang dapat melintas di petak rel tersebut dalam sehari tidak dapat dimaksimalkan.

Walaupun begitu, sistem ini memungkinkan pengoperasian kereta api dalam skala besar, tanpa memerlukan komunikasi dalam bentuk apapun.

Jadwal dan warta kereta api 

Dengan penciptaan telegraf pada tahun 1841, sistem yang lebih canggih pun dapat diterapkan, karena warta dapat dikirimkan lebih cepat daripada jalannya kereta api. Telegraf pun memungkinkan pengiriman warta kereta api yang berisi perubahan terhadap jadwal. Perubahan tersebut dapat berupa pembatalan, perubahan jadwal, ataupun penambahan kereta api.

Di Amerika Utara, kru kereta api pun dapat menerima warta ini di stasiun pemberhentian terdekat, atau terkadang diserahkan sembari kereta melintas pelan di stasiun kecil. Warta pun memungkinkan PPKA untuk mengatur titik persilangan antar kereta, memaksa salah satu kereta api untuk berhenti di sepur simpang untuk menunggu kereta api lain melintas, serta menjaga jarak antar kereta api.

Operasi jadwal dan warta umum digunakan di Amerika hingga dekade 1960-an. Warta kereta api pun masih digunakan di Kanada hingga akhir dekade 1980-an.

Operasi jadwal dan warta utamanya digunakan di Amerika Utara, namun kini telah jarang dipakai, karena adanya sistem radio kereta api dan sistem persinyalan elektrik.

Metode yang mirip, yakni 'Telegraf dan Warta Persilangan' juga digunakan pada sejumlah jalur tunggal ramai di Inggris selama abad ke-19. Namun, akibat terjadinya sejumlah tumbukan kereta api yang disebabkan oleh kesalahan pemberian izin barangkat kepada kru kereta api, seperti insiden tumbukan di antara Norwich dan Brundall, Norfolk, pada tahun 1874. Sehingga sistem ini diganti dengan sistem token. Sistem baru inipun mengeliminasi kemungkinan pemberian izin yang salah ataupun ambigu, karena sistem token bergantung pada objek untuk dapat memberikan izin, bukannya pada instruksi lisan atau tertulis.

Persinyalan blok 

Kereta api tidak dapat bertumbukan dengan kereta api lain jika mereka tidak diijinkan untuk memasuki suatu petak rel atau blok pada saat yang sama. Prinsip inipun menjadi dasar bagi sebagian besar sistem pengamanan kereta api. Blok dapat berupa blok statis (tidak dapat diubah) ataupun blok dinamis (dapat berubah, tergantung pada lokasi terakhir kereta api di depannya).

Sejarah persinyalan blok 

Pada sebuah jalur ganda, perlu dilakukan pengaturan jarak antar kereta api untuk memastikan tidak ada yang menabrak kereta api di depannya. Pada awalnya, seorang petugas dipekerjakan untuk berdiri di titik (blok) tertentu di suatu petak rel dengan membawa stopwatch, dan menggunakan tangan untuk memberitahu masinis bahwa kereta api yang berjalan di depannya sudah berjarak cukup jauh atau masih dekat. Hal ini disebut "selisih waktu". Jika suatu kereta api baru saja melintas, maka kereta api di belakangnya akan diberitahu oleh petugas agar mengurangi kecepatannya, sehingga jaraknya tidak terlalu dekat.

Petugas pada saat itu belum dapat mengetahui apakah kereta api yang telah lewat mengalami masalah atau tidak, sehingga masih cukup sering terjadi insiden tumbukan. Dengan diciptakannya telegraf listrik, maka petugas di stasiun atau rumah sinyal dapat mengirim warta (biasanya berupa semboyan genta) ke stasiun tetangga untuk mengonfirmasi apakah kereta api telah melewati stasiun tersebut, sehingga dapat disimpulkan bahwa petak relnya telah kosong. Hal ini disebut "sistem blok absolut".

Persinyalan mekanik kemudian mulai menggantikan persinyalan tangan mulai dekade 1830-an. Pada awalnya, tiap sinyal dioperasikan secara terpisah, tetapi kemudian pengoperasiannya disatukan di dalam sebuah ruangan di stasiun atau di rumah sinyal. Saat suatu kereta masuk ke dalam suatu petak, maka petugas akan melindungi blok tersebut dengan mengatur sinyalnya ke 'bahaya'. Lalu saat warta 'telah lewat' diterima dari stasiun tetangga, maka petugas dapat mengubah sinyalnya ke 'bersih'.

Sistem blok absolut mulai banyak digunakan pada dekade 1850-an dan 1860-an, lalu menjadi wajib di Inggris setelah Parlemen menerbitkan sebuah undang-undang pada tahun 1889 pasca terjadinya sejumlah insiden, salah satunya di Armagh. Undang-undang ini mewajibkan penggunaan persinyalan blok pada semua jalur rel yang dilewati kereta api penumpang, bersama dengan interlocking, yang mana keduanya menjadi dasar dari persinyalan modern saat ini. Undang-undang serupa juga diterbitkan di Amerika Serikat pada saat yang hampir bersamaan.

Tidak semua blok dikendalikan dengan menggunakan semboyan tetap. Pada sejumlah jalur tunggal di Inggris, terutama yang tidak terlalu ramai, umum digunakan sistem token yang mengandalkan sepenuhnya pada penyerahan token kepada masinis, untuk dapat melewati blok tertentu, yang biasanya digunakan sebagai pelengkap semboyan tetap.

Masuk dan keluar blok yang dikendalikan secara manual 

Sebelum mengijinkan sebuah kereta api masuk ke sebuah blok, petugas harus yakin bahwa blok tersebut tidak sedang dipakai oleh kereta api lain. Saat sebuah kereta api keluar dari blok tersebut, petugas pun harus memberitahu petugas yang menjaga ujung lain dari blok. Jika petugas menerima pemberitahuan bahwa kereta api sebelumnya telah keluar dari blok, ia juga harus meminta izin dari petugas di ujung lain untuk dapat mengijinkan kereta api masuk ke dalam blok tersebut. Saat sebuah kereta api melewati ujung blok, sebelum ia mengirim pemberitahuan mengenai keluarnya kereta api tersebut, ia harus memastikan bahwa kereta api tersebut membawa tanda akhiran di gerbong terakhir. Hal ini untuk memastikan bahwa tidak ada gerbong yang terlepas di dalam blok. Tanda akhiran biasanya berupa papan berbentuk bulat dan berwarna merah pada siang hari, atau lampu berwarna merah pada malam hari. Jika suatu kereta api lewat tanpa membawa tanda akhiran, maka petugas di blok berikutnya akan menghentikannya, lalu kemudian petugas di blok sebelumnya akan mencari tanda akhiran/gerbong yang terlepas.

Blok permisif dan absolut 

Dalam sistem blok permisif, kereta api diperbolehkan untuk masuk ke blok yang masih diisi oleh kereta lain yang searah, namun dengan kecepatan terbatas, agar tidak terlalu dekat dengan kereta api di depannya tersebut. Sistem inipun dapat meningkatkan kapasitas petak pada jam sibuk. Pada sebagian besar negara, sistem ini hanya digunakan untuk kereta api barang, dan penerapannya tergantung pada jarak pandang.

Pada sistem blok absolut sekalipun, sejumlah kereta dapat masuk ke suatu blok dalam waktu yang sama, jika telah mendapat izin terlebih dahulu. Hal ini diperlukan untuk menggabungkan, memisahkan, atau menolong kereta api. Dalam memberi izin, petugas harus memastikan bahwa masinis tahu persis mengenai apa yang akan ia temui di dalam blok. Masinis pun harus menjalankan kereta api dengan pelan. Umumnya, sinyal akan tetap dipertahankan pada aspek 'bahaya', dan masinis diberikan izin secara verbal, biasanya dengan bendera berwarna kuning, untuk dapat melintasi sinyal beraspek bahaya, sembari dijelaskan mengenai keberadaan kereta api di depannya. Jika sebuah kereta api secara rutin memasuki blok yang sedang terisi, seperti untuk keperluan penyambungan, maka dipasanglah sebuah sinyal kecil yang biasanya disebut "sinyal panggil" untuk mengakomodasi pergerakan ini, selain itu dapat juga dilakukan melalui warta.

Blok otomatis 

Dalam persinyalan blok otomatis, sinyal akan menunjukkan aspek berdasarkan pada data yang diperoleh dari perangkat pendeteksi kereta api otomatis. Sinyal ini juga dapat diatur oleh petugas, sehingga hanya akan menunjukkan aspek aman apabila diatur demikian oleh petugas, dan jika blok tersebut benar-benar kosong.

Blok statis 

Sebagian besar blok adalah "statis", yang berarti tidak berubah-ubah. Pada sistem berbasis jadwal, warta, dan token, blok biasanya bermula dan berakhir pada stasiun. Sementara pada sistem berbasis sinyal, blok bermula dan berakhir pada sinyal.

Panjang blok dirancang agar memungkinkan kereta api beroperasi sesering mungkin. Sebuah jalur rel yang sepi biasanya memiliki sejumlah blok dengan panjang masing-masing beberapa kilometer, sementara jalur rel yang sibuk biasanya memiliki sejumlah blok dengan panjang masing-masing beberapa ratus meter.

Sebuah kereta api tidak diijinkan untuk memasuki blok hingga sinyal mengindikasikan bahwa kereta api tersebut dapat berjalan. Pada sebagian besar kasus, sebuah kereta api tidak dapat memasuki sebuah blok hingga terdapat jarak sebanyak satu blok penuh dari kereta lain di depannya yang searah.

Dalam menghitung ukuran blok dan jarak antar sinyal, berikut ini hal yang harus diperhatikan:
Batas kecepatan blok (kecepatan maksimum yang diperbolehkan untuk melintasi blok tersebut)
Batas kecepatan kereta api (kecepatan maksimum dari tiap tipe kereta api)
Gradien (untuk mengakomodasi jarak pengereman yang berbeda-beda)
Jarak pengereman kereta api (sejumlah tipe kereta api, seperti kereta api barang dan kereta api cepat memiliki jarak pengereman yang lebih panjang)
Jarak pandang (dari jarak seberapa jauh masinis telah dapat melihat sinyal)
Waktu reaksi (dari masinis)

Dalam sejarahnya, sejumlah jalur rel memberlakukan peraturan berbeda untuk kereta api cepat dan kereta api barang, antara lain harus berjarak dua blok dengan kereta api di depannya, bukan satu blok sebagaimana kereta api biasa.

Alat pendeteksi 

Kereta api erat kaitannya dengan sebuah pola sistem operasi yang terintegerasi antara Sarana, Prasarana dan SDM Perkeretaapian yang turut serta dalam pengoperasian. Tanpa salah satu di antara ketiga hal tersebut. Sistem operasi tidak akan berjalan dengan baik. Demi menjamin keamanan dan keselamatan perjalanan kereta api, salah satunya adalah penggunaan alat pendeteksi keberadaan sarana kereta api yang terletak di jalur rel kereta.

Fungsi 
Alat pendeteksi sarana kereta api berfungsi sebagai penanda atau pemantau atau pemberitahuan kepada Petugs Pengatur Perjalanan Kereta Api bahwa sebuah blok atau petak jalan rel sedang terisi atau terdapat sarana kereta api yang sedang berjalan. Keberadaan alat pendeteksi sarana ini sangat penting kaitannya dalam operasi kereta api,

Jenis 
Terdapat dua jenis alat pendeteksi keberadaan sarana kereta api yang digunakan, yaitu axle counter dan track circuit.

Axle Counter bekerja dengan cara menghitung jumlah gandar pada sarana kereta api yang masuk atau keluar dari petak / blok jalur tersebut. Ketika sarana kereta api melintasi alat axle counter, maka alat ini akan membaca berapa jumlah gandar roda yang masuk dan akan membaca jumlah gandar roda yang keluar. Sistem kerja axle counter ini akan membaca bahwa jalur rel kereta disebut clear jika jumlah gandar roda yang masuk dan gandar roda yang keluar sama jumlahnya, tetapi alat ini akan membaca jalur rel terisi "occupied" jika jumlah gandar roda yang masuk tidak sama dengan jumlah gandar yang keluar.

Fungsi dan kegunaan alat track circuit sama hal-nya dengan axle counter yang akan membaca keberadaan / posisi sarana kereta api yang berada pada petak jalur rel tertentu. namun terdapat perbedaan pada sistem kerjanya. Pada Track Circuit sistem kerjanya dengan cara menjalankan sirkuit dengan rel kereta api dan dihubungkan dengan sumber daya di salah satu ujung blok dengan relai. Sumber daya dan relai ini terhubung ke rel dengan kabel menggunakan daya tegangan yang rendah di rel dan akan kembali lagi ke sumber daya melalui rel lainnya.

Jika terjadi kerusakan alat pada sirkuit, maka sistem akan mengalami kegagalan secara aman. Ketika kondisi rel mengalami kerusakan atau terjadi gangguan pada sumber aliran listrik maka  track circuit akan menyebabkan sistem relai tidak menyala, status yang keluar pada meja pelayanan ruang PPKA akan berstatus jalur diduduki sarana kereta api. Petugas PPKA akan melaporkan hal ini kebagian tim persinyalan agar dilakukan pengecekan dan perbaikan agar fungsi kembali normal.

Referensi

Pranala luar
 The Signal Page (TSP)–railway signalling world wide (Dutch), (English)
 RailServe.com Signals & Communications
 Railways: History, Signalling, Engineering     and 
 Signalling Record Society
 The Institution of Railway Signal Engineers

 
Infrastruktur rel