BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN. angkutan kereta api batubara meliputi sistem muat (loading system) di lokasi

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN 2.1. Gambaran Umum Obyek Penelitian Obyek penelitian berupa rencana sistem angkutan kereta api khusus batubara yang menghubungkan antara lokasi tambang di Tanjung Enim Sumatra Selatan, dengan terminal batubara di Srengsem, Lampung. Keseluruhan sistem angkutan kereta api batubara meliputi sistem muat (loading system) di lokasi tambang, sistem kereta api yang terdiri atas sarana dan prasarana, sistem bongkar (unloading system) di terminal dan sistem ban berjalan (conveyor) dari terminal hingga jetty untuk pengapalan lebih lanjut. Obyek dalam penelitian ini dibatasi hanya pada sistem kereta api berupa sarana, yaitu lokomotif dan gerbong, serta prasarana berupa jalan kereta api dan stasiun pada rencana jalan kereta api sepanjang 320 km. Rencana jalan kereta api yang baru menggunakan rel standard (standard track gauge) dengan lebar mm. Penggunaan rel standard ini sesuai dengan peraturan dari Departemen Perhubungan untuk pembangunan rel baru diluar pulau Jawa. Rel lama adalah jenis rel sempit (narrow track gauge) dengan jarak antar kepala rel mm. Rel baru yang menyusur terpisah sejajar dengan rel lama diperuntukkan khusus angkutan batubara tanpa ada kereta api umum. Keadaan rel eksisting kurang memuaskan, karena selain kapasitasnya terbatas akibat penggunaan jalur kereta bersamaan dengan angkutan penumpang 8

2 9 Tanjung Karang Kertapati, juga menggunakan rel sempit yang karena karakteristik geometrinya membuat kecepatan terbatas. Jalur kereta api eksisting antara Tanjung Enim dan Tarahan mempunyai karakteristik utama sebagai berikut : Tabel 2. 1 Karakteristik Jalan Kereta Api Eksisting Karakteristik Besaran Jarak (Tanjung Enim Tarahan) 411 km Jenis Rel Narrow gauge (1.067 mm), UIC 54 Beban Gandar Maksimum 18 ton Kecepatan Maksimum Kereta 50 km/jam Jari-jari kelengkungan minimum 300 m ( Sumber: Railway Feasibilty Study, PT Dardela & Ing Rail BV ) Jumlah kereta api batubara yang ada sebanyak 12 perjalanan per hari dengan headway 120 menit dimana tiap rangkaian terdiri atas gerbong berkapasitas masing-masing 50 ton yang ditarik oleh 2 buah lokomotif diesel elektrik jenis CC 202 buatan General Motor Canada dengan kekuatan tenaga kuda seperti gambar berikut. Gambar 2.1 Lokomotif Diesel Elektrik ( Sumber: PT KA (Persero) ) Salah satu solusi adalah dengan membangun jalur jalan kereta api baru. Pembangunan tersebut termasuk sistem muat (loading system) baru yang sudah ditentukan kapasitasnya dan sudah ditentukan jenisnya yaitu jenis continuous

3 10 (menerus) di Banko Tengah, Sumatra Selatan, serta sistem bongkar (unloading) baru dari jenis bottom dump yang juga sudah ditentukan lengkap dengan jalur track memutar (balloon loops) di Srengsem, Lampung. Jarak perjalanan antara Tanjung Enim dan Tarahan rel eksisting adalah 411 km, karena memutar melalui Baturaja. Untuk mengurangi jarak tersebut maka jalur kereta api yang baru memotong (shortcut) Tanjung Enim Baturaja yang akan menjadi panjang keseluruhan 320 km sehingga waktu perjalanan berkurang. Pembuatan short cut ini juga sudah sesuai dengan Master Plan perkeretaapian Sumatera Selatan. Peta jalur kereta api yang lama maupun rencana jalur baru dapat dilihat dalam peta terlampir. Gambar 2.2 Peta Lokasi Objek Penelitian Kajian operasi perjalanan kereta api memerlukan rangkaian analisis untuk mengkaji pola operasi dan rangkaian kereta yang optimum sehingga tercapai kapasitas angkut rencana sesuai dengan target produksi. Data dari angkutan

4 11 batubara eksisting sangat bermanfaat dalam mengkaji pelaksanaan operasi kereta api dimana kelemahan yang ada dapat dihindari dan diperbaiki dalam membangun jalur kereta yang baru sesuai kapasitas angkut yang direncanakan. Kajian diatas akan dilakukan berdasarkan landasan teori pada uraian berikut Landasan Teori Umum Kereta api merupakan jenis kendaraan yang spesifik dan memiliki karakteristik tersendiri, yaitu : Melekatnya pada jalur dan hanya dapat beralih ke jalur lain melalui wesel. Jarak pengereman relatif panjang dibandingkan dengan jenis kendaraan lainnya terutama dengan jenis kendaraan jalan raya, sehingga setiap gerakan perjalanan dua kereta api beriringan harus memiliki jarak minimal dalam bentuk blok dilengkapi dengan peralatan sinyal untuk membatasinya. Memiliki jadwal yang pasti ditiap-tiap stasiun, mulai stasiun pemberangkatan, stasiun antara yang dilewatinya dan sampai dengan stasiun tujuan. Jadwal tersebut dapat dinyatakan dalam diagram waktu ruang/grafik perjalanan kereta api (GAPEKA) Produk jasa angkutannya bersifat massal. Perjalanan kereta api pada umumnya tidak memerlukan banyak berhenti dan jalan kembali karena gangguan jalan atau interaksi dengan kendaraan lain seperti kendaraan jalan raya, kecuali untuk keperluan operasi kereta api (bersilang/disusul) dan keperluan pelayanan jasa angkutan.

5 12 Dengan karakteristik di atas dapat diperhitungkan jumlah maksimum kereta api yang dapat melewati lintas tertentu atau kapasitasnya serta pengaruhnya terhadap perjalanan beragam jenis dan sifat kereta api lainnya pada lintas tersebut Asas Demand Supply Perencanaan suatu sistem transportasi selalu berusaha memenuhi asas keseimbangan kebutuhan dan penawaran (demand supply). Keseimbangan tersebut dapat diilustrasikan sebagai berikut. Apabila: A D I M Q S = Alokasi kegiatan dalam ruang = Demand (kebutuhan) = Investasi = Pengelolaan angkutan kereta = Kapasitas operasional = Supply (penawaran), dinyatakan dalam satu set kecepatan yang merupakan indikator derajat pelayanan V = Volume pergerakan pada suatu jaringan Maka: S = f ( Q, V, M ) ( Pers.2.1) Q = f ( I, M ) ( Pers.2.2) D = f ( S, A) ( Pers.2.3)

6 13 Satuan Waktu Perjalanan t Arus V Gambar 2.3 Supply dan Demand ( Sumber: Perancangan dan Perencanaan Transportasi ) Penggabungan antara Supply (S) dan Demand (D) pada suatu sistem kegiatan tetap akan mencapai satu pasang titik keseimbangan antara kebutuhan dan pergerakan dengan prasarana transportasi yang optimum. Kedudukan keseimbangan optimum tersebut ditunjukkan dalam kurva diatas. Tujuan perencanaan transportasi adalah untuk menentukan dan mengelola agar tercapai titik keseimbangan tersebut sepanjang waktu. Hal yang sulit dilakukan bila dinamika kebutuhan (D) begitu tinggi. Begitu pula dalam perencanaan pola operasi angkutan kereta api khusus batubara yang menjadi objek penulisan dalam skripsi ini. Tujuannya adalah untuk mendapatkan keseimbangan antara target produksi batubara tahunan terbesar yang merupakan kebutuhan (demand) angkutan dengan jumlah perjalanan kereta api, jumlah rangkaian kereta dan daya angkut sebagai penawaran (supply). Premise dasar yang digunakan dalam optimasi pola operasi perjalanan kereta api khusus batubara ini adalah:

7 14 1. Jalur kereta api batubara yang baru hanya dipergunakan khusus untuk angkutan batubara, tidak ada kereta lain yang berjalan pada jalur ini. 2. Tidak ada perjalanan kereta maupun jaringan jalan kereta lain yang bersinggungan maupun mengganggu operasi kereta api khusus batubara. 3. Rencana sistem angkutan kereta api khusus batubara ini adalah untuk melayani perkiraan kebutuhan angkutan sebesar 400 MTA selama masa konsesi 20 tahun. Prinsip utama diatas akan menjadi dasar analisis penawaran (supply) untuk perhitungan kebutuhan rangkaian kereta (train set), lokomotif (rolling stock), stasiun, serta fasilitas lain untuk operasi perjalanan kereta api Perencanaan Operasi Kereta Api Proses perencanaan operasi kereta api yang menghasilkan pola operasi tidak hanya merupakan rancangan komposisi untuk mengoperasikan sistem kereta api tetapi juga mempengaruhi beberapa hal. Gambar dibawah menunjukkan proses perencanaan operasi kereta api oleh suatu operator dan urutan kegiatannya. Perkiraan Kebutuhan Perancangan Armada Perencanaan Operasi Penjadwalan Lokomotif Penjadwalan Awak Gambar 2.4 Proses Perencanaan Operasi Kereta Api

8 15 Perkiraan Kebutuhan (Demand) Untuk kereta barang dihitung dari rencana produksi atau rencana kebutuhan pengiriman barang. Untuk kereta penumpang perkiraan kebutuhan biasanya dianalisis dari hasil survey O-D atau survey asal-tujuan Perancangan Armada Perancangan armada dilakukan untuk menentukan jumlah gerbong atau jumlah kereta api dalam satu rangkaian dan jumlah rangkaian yang harus disediakan. Dalam perancangan armada harus memperhitungkan agar semua kebutuhan dan berbagai kepentingan lain dapat terpenuhi. Perencanaan Operasi Ketika perancangan armada telah lengkap maka dapat disusun rencana pola operasi yang mengatur jadwal dan rute perjalanan. Perancangan Lokomotif Langkah selanjutnya adalah merancang jumlah lokomotif yang sesuai untuk satu rangkaian kereta api. Apabila suatu perusahaan mempunyai berbagai jenis kereta dan lokomotif maka dapat dihitung jumlah kereta dan lokomotif pada suatu rangkaian. Perancangan Awak Kereta (Crew) Perancangan awak kereta api merupakan hal yang rumit karena menyangkut berbagai hal diantaranya pengaturan giliran kerja, pengaturan penggajian, serta peraturan ketenaga kerjaan yang berlaku. Perusahaan operator kereta api harus taat pada kaidah kepegawaian dan peraturan yang terkait agar perancangan awak kereta dapat memenuhi tujuan tertentu, biasanya minimasi jumlah penugasan awak atau maksimasi kepuasan karyawan.

9 Headway dan Keselamatan Perjalanan Kereta Api Keselamatan merupakan faktor utama dalam perjalanan kereta api. Prinsip keselamatan perjalanan kereta api adalah dengan membagi suatu ruas jalan rel menjadi beberapa blok yang dibatasi oleh sinyal. Tiap blok hanya boleh ditempati oleh satu kereta pada suatu selang waktu tertentu. Sebelum kereta api memasuki suatu blok sinyal, lampu maupun semaphore menunjukkan keadaan blok yang akan dimasuki. Pada sinyal lampu, warna merah menunjukkan blok didepan kereta sedang ditempati kereta lain, sehingga tidak diijinkan memasukinya. Warna kuning menunjukkan bahwa blok didepannya bebas, tetapi blok berikutnya ditempati kereta lain. Pada sinyal kuning kereta dapat masuk tetapi harus siap memperlambat karena blok berikutnya terisi atau sinyal merah. Sinyal hijau berarti blok bebas dan kereta boleh memasukinya. Ilustrasi tiga keadaan sistem sinyal kereta api ditunjukkan dalam gambar dibawah. Gambar 2.5 Blok dan Sinyal Kereta Api Sinyal warna kuning untuk blok 1 menunjukkan bahwa kereta pertama dapat masuk blok 1 tetapi sinyal berikutnya untuk blok 2 merah berarti sedang terisi. Blok 3 dan blok berikutnya kosong sehingga warna sinyal hijau. Umumnya panjang suatu blok sekitar 2 km sehingga untuk keperluan

10 17 perencanaan pola operasi tidak diperlukan penggambaran hingga blok sinyal, tetapi menggunakan headway yang memisahkan waktu antara untuk dua kereta berurutan dalam jalur rel yang sama. Apabila headway tercermin dalam diagram waktu-ruang maka semua operasi kereta dapat dilakukan secara aman dari segi keselamatan. Satuan headway adalah menit per kereta api (menit/kereta). Headway minimum dalam suatu jarak dalam suatu petak jalan/blok dapat dihitung dengan cara simulasi pada diagram waktu-ruang atau grafik berdasarkan data sarana dan prasarana di lapangan. Headway sangat ditentukan oleh : Waktu tempuh antara dua stasiun atau blok yang ditentukan, waktu tempuh ini ditentukan oleh kecepatan dan jarak Selang waktu hasil penjumlahan blok dan sinyal Waktu perjalanan mulai menjelang sinyal sampai dengan stasiun atau blok yang ditentukan. Oleh karena itu untuk meningkatkan kapasitas jalan rel adalah dengan cara mempersingkat headway. Rumus umum headway untuk jalur tunggal adalah sebagai berikut : H = t A B + t p + C (Pers.2.4) Dengan 60 x S AB t A B = V ( Pers.2.5) Dimana: H = Headway (menit/kereta) t A-B = Waktu tempuh kereta api antara stasiun A dengan stasiun B (t A-B ) C = Waktu pelayanan blok dan sinyal (menit)

11 18 t p = Waktu perjalanan dari sebelumnya sinyal muka stasiun A bagi kereta api kedua (jarak 3 km), dalam menit S p S A-B V = Jarak antara stasiun bersebelahan (km) = Jarak antara stasiun A dan stasiun B (km) = Kecepatan rata-rata (Km/jam) Waktu minimun dalam proses persilangan antara dua kereta api di suatu stasiun untuk jalur tunggal terdiri dari: Waktu pelayanan hubungan blok Waktu pelayanan sinyal Dalam persilangan, waktu perjalanan kereta api lawan perlu ditambah dengan waktu pelayanan hubungan blok sinyal. Sehingga harga headway perlu ditambah dengan C (waktu pelayanan blok dan sinyal), menjadi sbb : H = 60 x S V p + C ( Pers.2.6) Dimana: H Sp C V = Headway (menit/kereta) = Jarak antara stasiun bersebelahan (km) = Waktu pelayanan blok dan sinyal (menit) = Kecepatan rata-rata (Km/jam) Uraian diatas menjelaskan headway yang berkaitan dengan keselamatan operasi kereta api. Headway juga dapat dipahami sebagai tingkat pelayanan bagi pengguna pada suatu sistem angkutan. Dalam hal ini headway dapat ditentukan nilainya sedangkan fasilitas sarana dan prasarana menyesuaikan dengan headway terpilih termasuk juga keperluan keselamatan. Analisis yang akan dilakukan

12 19 menggunakan nilai headway yang terpilih dengan asumsi semua fasilitas operasi, sarana, prasarana dan keselamatan sudah terpenuhi Kapasitas Lintas Kapasitas jalur rel (lintas) adalah kemampuan suatu lintas jalan kereta api untuk menampung operasi perjalanan kereta api dalam periode atau kurun waktu menit (24 jam) di lintas yang bersangkuan. Satuan yang dipergunakan untuk kapasitas lintas adalah jumlah kereta api per satuan waktu (umumnya 24 jam). Kapasitas untuk jalan rel ditentukan oleh beberapa hal, yaitu: Headway, yaitu kerapatan minimun atau selang waktu minimun antara dua kereta api Kecepatan kereta api, puncak kecepatan kereta api ditentukan puncak kecepatan terendah diantara puncak kecepatan sarana dengan prasarana Faktor pelayanan perangkat persinyalan, yang terdri dari pelayanan hubungan blok dan pelayanan sinyal. Bila pada jalur tunggal berupa petak jalan, sedangkan untuk jalur ganda adalah jarak petak blok. Rumus dasar kapasitas lintas yang memberikan hubungan antara jumlah kereta api dan waktu 24 jam adalah: 1440 N = H ( Pers.2.7) Dengan N = kapasitas lintas (kereta/24 jam) H = headway (menit)

13 20 Rumus dasar diatas merupakan kapasitas suatu lintas jalur tunggal dalam satu jarak antara dua stasiun yang merupakan petak jarak, dan perjalanan searah. Tentunya keadaan diatas tidak atau jarang sekali ditemukan di lapangan karena petak jarak umumnya lebih kecil daripada jarak antara dua stasiun dan tidak ada lintas yang hanya melayani perjalanan searah saja. Oleh karena itu untuk memungkinkan penggunaan praktis banyak sekali modifikasi atas rumus tersebut yang dilakukan oleh berbagai kalangan perkeretaapian. Hampir tiap negara atau penyelenggara perkeretaapian mempunyai rumus perhitungan kapasitas diantaranya dari Jerman, Amerika, Inggris, Perancis, Jepang dan Indonesia. Namun semua modifikasi rumus diatas bersumber pada dasar pemahaman kapasitas lintas yang membagi waktu 24 jam atau menit dengan headway. Karena besaran menit adalah universal di seluruh dunia maka semua modifikasi yang ada adalah pada variabel headway (H). Sesuai dengan keadaan jalan rel dalam penelitian ini yang berupa jalur tunggal serta diperkirakan panjang satu rangkaian kereta yang cukup besar dan lebih dari 50 gerbong atau lebih dari 500 m, maka digunakan rumus kapasitas lintas: 1440 N = L x 60 7,5 V + ( Pers.2.8) Dimana: N L V = kapasitas lintas (kereta/jam) = jarak terjauh antara dua stasiun yang berurutan (Km) = kecepatan operasi kereta (Km/jam)

14 Diagram Waktu-Ruang Perjalanan Kereta Api Umumnya untuk menyusun pola perjalanan kereta digunakan diagram waktu-ruang yang secara grafis mewakili pergerakan kereta pada jalur rel. Sumbu mendatar adalah waktu dan sumbu vertikal ruang. Setiap garis pada diagram tersebut menggambarkan sebuah kereta. Garis dengan kemiringan yang besar mengindikasikan kereta dengan kecepatan tinggi karena menghubungkan dua jarak dalam waktu singkat, garis lebih datar adalah kereta lambat. Bila sebuah kereta berhenti beberapa waktu pada suatu stasiun, ditunjukkan dengan garis mendatar, karena waktu tetap bergerak sedangkan posisi kereta tetap. Garis berpotongan menunjukkan bahwa dua kereta bertemu pada satu titik, yaitu di suatu stasiun. Diagram waktu-ruang pada praktek perkeretaapian di Indonesia disebut Gapeka, yang disebut Grafik Perjalanan kereta. Gapeka (grafik perjalanan kereta api) merupakan diagram waktu ruang yang merupakan alat untuk menggambarkan variabel kendaraan (kereta api) yaitu jarak, headway dan kecepatan kereta api dengan variabel arus (konsentrasi, arus dan kecepatan ratarata). Diagram waktu-ruang merupakan suatu penggambaran gerakan semua kereta api pada suatu koridor dimana ditunjukkan lokasi setiap kereta api sebagai fungsi dari waktu. Gerakan setiap kereta api digambarkan sebagai grafik atau garis trayektori pada diagram tersebut. Pada grafik tersebut sumbu mendatar menyatakan waktu (biasanya 24 jam) sedangkan sumbu vertikal menyatakan jarak atau tempat atau stasiun kereta sepanjang koridor atau ruang, kemiringan garis grafik menyatakan kecepatan. Jarak mendatar antara satu grafik dengan

15 22 grafik lainnya menyatakan headway antar kereta api. Jarak vertikal antar grafik menyatakan jarak antara kereta api yang berurutan. Walaupun diagram ini biasanya diterapkan pada jalur gerak tunggal untuk arus kendaraan seperti jalan kereta api, namun variasi dari diagram waktu-ruang ini dipergunakan pada hampir semua mode transportasi untuk menganalisa fenomena arus kendaraan. Sebagai ilustrasi, digambarkan prinsip diagram waktu-ruang sebagai berikut: Jarak (km) C 150 km KA 2 KA 1 B 100 km A Gambar 2.6 Prinsip Diagram Waktu Ruang Waktu (jam) Gambar diatas menunjukkan jalan kereta api pada koridor AC. Jarak antara kota A dan B adalah 100 km dan antara B ke C adalah 150 km. Pada

16 23 pukul kereta api 1 berangkat dari A menuju C, dan kereta api 2 dari C menuju A. Kereta api 1 tiba di B pukul 02.00, kecepatan perjalanan dari A ke B adalah kemiringan grafik yaitu 100 km / 2 jam atau 50 km/jam. Kereta api 2 tiba di A pukul dengan kecepatan perjalanan 250 km / 4.75 jam atau 52.6 km/jam. Di stasiun B, kereta api 2 harus berhenti selama 1 jam menunggu lewatnya kereta api 1. Pada pukul kereta api 1 meneruskan perjalanan ke C dengan kecepatan 150 km / 2 jam atau 75 km/jam dan tiba di C pukul Optimasi dengan Teori Keputusan Optimasi pola perjalanan kereta api dilakukan dengan teori keputusan yang memperlakukan obyek penelitian sebagai rangkaian tindakan bertahap. Tiap tindakan yang berupa pola operasi mempunyai nilai dampak tertentu sehingga dapat dibandingkan dan dipilih yang paling optimum. Pada umumnya dampak yang menjadi objective (tujuan) dalam optimasi adalah biaya, namun sebagai tujuan dapat juga berupa hasil produksi atau hasil angkut yang dianggap sebanding dengan revenue. Prosedur yang digunakan mengikuti teori Pohon Keputusan (Decision Tree) untuk fungsi tujuan bertahap dimana keputusan tahap sekarang beserta hasilnya akan mempunyai dampak terhadap keputusan yang akan datang serta hasilnya. Oleh karena setiap tinjauan mempunyai hasil tertentu (deterministic) maka secara lengkap proses optimasi yang digunakan adalah Pohon Keputusan Deterministik Tahap Ganda (Multi Stage Deterministic Decision Tree).