MYCHARGEMAN Forum

• Kos peranti elektronik dalam tren moden boleh naik sehingga 50% dari jumlah kos keseluruhan kenderaan ini.
• Tidak sesuai untuk laluan dengen trafik tren EMU yang sangat rendah. Ini adalah kerana kos penyelenggaraan yang tinggi, lebih tinggi daripada kos operasi tren.
• Lintasan kereta api berpagar tidak sesuai digunakan untuk kemudahan penduduk sekitar sama ada lintasan pejalan kaki atau jalan raya. Ini kerana faktor voltan tinggi 25kV AC dan juga medan elektromagnet yang tinggi di bawah wayar atas tidak baik untuk kesihatan. Oleh itu ia memerlukan laluan khas, jambatan atas, atau terowong yang banyak perlu dibina. Ini secara tak langsung meningkatkan kos pembinaan secara keseluruhan.
• Voltan tinggi AC tidak baik untuk kesihatan penduduk sekitar terutama kawasan penduduk bersebelahan trek voltan tinggi. Mungkin atas sebab ini di Jepun, dalam bandar atau kawasan berpenduduk padat serta laluan yang sangat sibuk, sistem voltan DC digunakan untuk trek sistem kereta api elektrik. Manakala sistem voltan tinggi 25kV AC digunakan khusus untuk tren laju Shinkansen yang menggunakan laluan khas (banyak melalui jambatan atas dan terowong).

Dan untuk perjalanan jarak jauh (Joban Line & Tsukuba Express) yang melalui kawasan luar bandar dengan kepadatan penduduk lebih rendah dan banyak melalui kawasan pertanian, sistem voltan tinggi 20kV AC digunakan bersama 1.5kV DC. Menurut sumber ini, andaian aku tak tepat.  Sebenarnya mereka menggunakan voltan 20kV AC ini atas arahan yang dikeluarkan oleh Japan Meteorological Agency untuk mencegah gangguan kepada alat2 pengukur geomagnetik yang terletak di makmal Yasato, Niihari District, Ibaraki. Oleh itu sebahagian laluan dari Moriya ke Tsukuba beroperasi menggunakan voltan AC (berada dalam 30km radius dari lokasi balai cerap). Dalam masa yang sama laluan utama Tohoku yang selari dengan Joban Line, lebih banyak melalui kawasan pendalaman dan jauh dari balai cerap, ini tidak menjadi isu dan ia menggunakan voltan DC di sepanjang laluannya.

• Oleh sebab wayar atas AC lebih ringan, dibimbangi kontraktor yang tidak bertanggung jawab menggunakan wayar kabel bergred rendah untuk sistem AC 25KV AC. Ini kerana masalah kabel putus sering berlaku atau sekurang-kurangnya pernah berlaku beberapa kali di negara kita. Ini tidak begitu menghairankan kerana budaya kontraktor tempatan sering kali melakukan suatu kerja ala kadar, mungkin bagi tujuan untuk tender servis penyelengaraan berterusan di masa hadapan. Bagaimana jika wayar atas 25kV AC terputus di stesen? Setahu aku banyak binaan stesen komuter berbumbung penuh dengan telulang2 besi atau penuh dengan binaan besi (konduktor elektrik)? " style="border-style:none;margin-bottom:0px;margin-top:0px;padding:0px;" /> Satu lagi jawatankuasa siasatan ditubuhkan bagi menyiasat punca kejadian. 

4 jalur wayar atas voltan tinggi 25kV untuk 4 trek di bawahnya. Ke4-4 jalur wayar atas voltan tinggi hanya disokong pada wayar kabel (formasi katenari) yang merentasi 4 landasan antara dua platform.

Dalam artikel ini kita tidak bincangkan tentang permasalahan katenari terutama jika tren bergerak laju. Jika tren bergerak laju, antara masalah yang dihadapi wayar atas adalah masalah wayar berhayun-hayun, masalah kestabilan dan seterusnya sesentuh (shoe) gagal berfungsi dengan baik dan tren EMU akan kehilangan kuasa. Link : http://www.sumidacrossing.org/SumidaCrossing/CatenaryPrototype.htmldan wikipedia. Bagaimana jika tren EMU yang sering melaluinya bergerak pada kelajuan tinggi dan menyebabkan wayar atas sering berhayun-hayun, kestabilan wayar berkurangan dan seterusnya meningkatkan kegagalan “wear and tear”. Oleh itu risiko kabel penyokong terputus adalah sangat tinggi. Kabel terputus …. WOOiiii, ini kabel voltan tinggi 25kV AC. " style="border-style:none;margin-bottom:0px;margin-top:0px;padding:0px;" /> Bandingkan dengan tiang penyokong wayar atas yang merentasi beberapa landasan untuk servis komuter di Jepun (1500V DC).

“Ooo tidak, … kita tidak boleh membina tiang penyokong wayar atas seperti itu kerana kosnya terlalu tinggi, membazir dan ia amat mengganggu pemandangan mata. Kita mesti green technology …” 

• Walaupun penggunaan voltan tinggi AC membolehkan penggunaan pantograph tunggal, tetapi jika berlaku kegagalan pada pantograph tunggal, maka tren EMU langsung tak boleh berjalan. Masalah ini mungkin telah berlaku pada sistem EMU KTM komuter. " style="border-style:none;margin-bottom:0px;margin-top:0px;padding:0px;" />

Formasi TGV Perancis (High Speed Train) mempunyai gerabak penarik pada kedua hujung tren, tetapi hanya satu pantograph dinaikkan di bawah talian kelajuan tinggi 25 kV AC. Gerabak di belakang dibekalkan menerusi kabel 25 kV sepanjang tren itu. Pendekatan seperti dilarangkan di Britain kerana tidak selamat dan boleh mengundang risiko. (Voltan tinggi di atas setiap gerabak, walaupun atas gerabak pengikut). Ayo yo, amma, aapa …. bahaya gak teknologi Perancis. " style="border-style:none;margin-bottom:0px;margin-top:0px;padding:0px;" />

Sistem elektrifikasi voltan DC

Kelebihan sistem voltan DC pula,

• Siri motor DC adalah pilihan terbaik untuk tujuan tarikan, ini kerana ia boleh dikawal dengan voltan, dan mempunyai ciri tork vs kelajuan yang hampir ideal. Kelebihan ini diatasi oleh motor AC 3 fasa dalam elektronik kuasa.
• Saiz motor yang lebih kecil dan sistem litar yang lebih mudah berbanding motor AC dahulu, oleh itu motor boleh diletakkan di bawah tren tanpa mengambil ruang yang besar. Kelebihan ini juga diatasi oleh motor AC 3 fasa dalam elektronik kuasa.
• Motor penarik DC lebih murah dan memerlukan penyelenggaran yang kurang daripada siri motor AC (versi dahulu). Kelebihan ini juga diatasi oleh motor AC 3 fasa dalam elektronik kuasa.
• Kuasa yang dihantar tidak berubah2 dengan masa, oleh itu adalah lebih efisen digunakan dalam sistem catenary.
• Sistem DC tidak menyebabkan reaktans dalam talian, oleh itu kebolehan pemindahan kuasa lebih tinggi pada talian.
• Kerintangan talian adalah lebih rendah daripada sistem AC, ini akan menyebabkan kehilangan dalam talian yang lebih rendah. Sistem AC mempunyai pengaruh “kesan kulit” oleh frekuensi 60Hz atau 50Hz, di mana ia menyebabkan kerintangan tinggi dalam wayar.
• Dalam sistem DC, kuasa satu2nya komponen sebenar. Oleh itu operator sistem transmisi tidak perlu bimbang kecukupan kuasa reaktif untuk mengekalkan keselamatan dan kestabilan sistem.
• Oleh sebab frekuensi sifar, maka tiada perubahan frekuensi perlu dipantau. Kestabilan seketika semasa mengosongkan kegagalan dan petukaran tidak lagi menjadi masalah.
• Bebas dari gangguan (interference) pada litar komunikasi yang tidak direka untuk merintangi voltan teraruh. Ini kerana tiada voltan teraruh dihasilkan kepada litar lain dari medan magnet DC yang tetap.
• Pendedahan kepada medan magnetik DC adalah lebih selamat (seperti medan magnetik bumi yang tetap), tetapi pendedahan berlebihan pada medan magnetik AC boleh membahayakan kesihatan.
• Walaupun dahulu voltan DC lebih sukar untuk ditingkatkan berbanding penggunaan transformer untuk voltan AC, kini dengan teknologi elektronik kuasa kos rendah, isu ini tidak lagi menjadi masalah. Teknologi moden hari ini, penghantaran bekalan kuasa elektrik jarak jauh (sangat jauh) atau menerusi dasar lautan adalah lebih ekonomi menggunakan HVDC (high voltage DC) atau UHVDC (ultra high voltage DC).
• Kos penebat elektrik yang lebih murah, kerana voltan lebih rendah daripada sistem AC. Sistem 1.5kV DC di Yamanote Line, Jepun hanya memerlukan 2 plat penebat, manakala trek Shinkansen 25kV AC pula biasanya terdiri daripada 6 atau lebih plat penebat.

Penebat wayar atas 1.5KV DC

• Walaupun sistem DC memerlukan wayar atas yang lebih tebal berbanding AC, ia juga bermaksud lebih tahan lasak terutama pada laluan trafik tinggi, jangka hayat yang lebih panjang dan maintainance wayar atas yang lebih rendah. Salah satu bukti kejayaan ini adalah sistem komuter EMU tersibuk di dunia, laluan Yamanote di Jepun.
• Oleh sebab voltan DC yang lebih rendah digunakan, maka pembinaan lebih banyak litasan berpagar adalah munasabah. Trek kereta api juga selamat dibina berhampiran dengan kawasan perumahan atau dalam bandar berpenduduk padat. Kos pembinaan lintasan berpagar adalah jauh lebih murah dan praktikal daripada pembinaan jejantas dan laluan bawah.

Lintasan keretapi di Yamanote line

Penebat atas bumbung tren 1.5kV DC

Kelemahan DC

• Memerlukan lebih banyak substation, setiap 10 – 25 km (lihat komen).

• Memerlukan beberapa lengan pantograph untuk suapan bekalan kuasa pada gerabak penarik, namun ini adalah kelebihan berbanding satu lengan tunggal di mana jika satu sistem lengan pantograph rosak, lengan lain masih membolehkan tren dilarikan. Ada beberapa model EMU dibekalkan dengan lengan tambahan untuk tujuan kecemasan.

• Circuit breaker untuk sistem DC lebih kompleks daripada AC, dan kosnya lebih tinggi.

Sistem Hibrid DC/AC

Di negara Jepun kebanyakkan laluan dengan wayar atas bagi laluan tren biasa, kargo dan komuter menggunakan sistem DC 1500V, hanya laluan Shinkansen menggunakan sistem AC 25kV. Kenapa guna DC dan tak guna AC, bukankan sistem AC yang lebih moden mempunyai banyak kelebihan? " style="border-style:none;margin-bottom:0px;margin-top:0px;padding:0px;" />

Sebenarnya sistem kereta api elektrik moden EMU (selain Shinkansen) dan juga lokomotif elektrik di Jepun sememangnya menggunakan motor penarik AC walaupun sumber kuasanya dari wayar atas DC. Inverter (misalnya Variable Voltage, Variable Frequency @VVVF) digunakan bersama elektronik kuasa yang lain (misalnya penggunaan IGBT) dalam sistem kereta api.

Terdapat keunikan bunyi terhasil daripada pelbagai sistem kawalan, ia juga bergantung pada pengilang dan juga sebab2 lain. Oleh itu walaupun mempunyai mekanisma yang sama, bunyi yang terhasil tidak serupa. Motor DC cenderung menghasilkan bunyi dengung yang licin, pic meningkat dengan kenaikan kelajuan. Motor AC pula cenderung menghasilkan pelbagai bunyi berpic tinggi, ia bergantung pada kadar pecutan dan juga kelajuan.

Sagami line 205-500 video with Series DC motor and magnetic excitation sound.

Keikyu N1000 video with VVVF/GTO sound. This train has a characteristic “musical” sound.

JRF EF210-0 video with VVVF/GTO sound.

JRF EF210-100 video with VVVF/IGBT sound. Note the difference from the EF210-0.

Chuo Line E231 video with VVVF/IGBT sound. This has a higher-pitched “singing” sound than the EF210.

JR Kyushu 885 (“white seagull”) video with VVVF/IGBT sound. This is closer to the E231, but not quite the same.

Oleh itu penggunaan sistem hibrid seperti ini mengadaptasi kelebihan sistem elektrifikasi berlainan dan kekurangan pada satu sistem dapat diatasi dengan lebih baik dan praktikal.