Implementasi BIM Pada Pekerjaan Perkeretaapian

Image source : www.arup.com

Lokomotif merupakan bagian terpenting dari sebuah angkutan umum dengan jalur track rel, kendaraan tersebut tenaga gerak yang berjalan sendiri dengan rangkaian kereta atau gerbong. Rangkaian kereta api atau gerbong tersebut berukuran relatif luas sehingga mampu memuat penumpang maupun barang dalam skala besar.

Untuk angkutan barang dalam jumlah yang besar dapat digunakan rangkaian lebih dari 50 kereta yang ditarik dan/atau didorong dengan beberapa buah lokomotif, seperti kereta api babaranjang (kereta api batutu bara rangkaian panjang) di Sumatera Selatan.

Kereta api menjadi angkutan yang efisien untuk mengangkut penumpang yang jumlahnya relatif banyak sehingga sangat cocok untuk angkutan massal kereta api perkotaan pada koridor yang padat, tetapi juga digunakan untuk angkutan penumpang jarak menengah sampai dengan 3 atau 4 jam perjalanan ataupun untuk angkutan barang dalam jumlah yang besar dalam bentuk curah, seperti untuk angkutan batu bara.

Karena sifatnya sebagai angkutan massal efektif, beberapa negara berusaha memanfaatkannya secara maksimal sebagai alat transportasi utama angkutan darat baik di dalam kota maupun antar daerah.

Kereta Api Babaranjang (Batubara Rangkaian Panjang) feat CC202 Triple Traksi melintasi tepian Sungai Lematang, Penanggiran, Muara Enim, Sumatera Selatan | Sumber:bit.ly/2CPh5GS

Menurut bentuk lintasannya, kereta api dibagi menjadi 2 yaitu konvensional dan monorail. Sedangkan menurut letak lintasannya, kereta api dibagi menjadi 3 jenis, yaitu Surface (permukaan), Elevated (melayang), dan Subway (bawah tanah).

Roda besi merupakan komponen penting dalam kereta api, sehingga membutuhkan jalan khusus agar dapat berjalan dengan baik, sehingga dibuat jalan rel kereta api dengan menggunakan permukaan baja.

Jalur baja kereta api ini memiliki karakteristik dan syarat-syarat khusus yang berbeda dengan jalan aspal, sehingga konstruksinya lebih rumit dan memiliki banyak komponen dalam konstruksinya. Jalan rel kereta api harus dibangun dengan kokoh, karena setiap rangkaian kereta api yang lewat memiliki beban yang berat, dengan asusmsi setiap harinya akan dilalui berulang kali oleh beberapa rangkaian kereta api.

Oleh karena itu, konstruksi rel kereta api dibuat sebaik mungkin agar mampu menahan beban berat atau bisa disebut dengan Beban Gardan (Axle Load) dari rangkaian kereta api yang berjalan di atasnya, dari segi durabilitas jalur baja ini dapat bertahan dalam waktu yang lama dan memungkinkan rangkaian kereta api dapat berjalan dengan cepat sesuai aturan yang berlaku, aman dan nyaman.

Komponen Trek Rel KA yakni Rail Anchor (Anti Creep)

Pada dasarnya konstruksi jalur rel kereta api terdiri atas 2 bagian, yaitu bagian bawah disebut dengan Track Foundation atau Lapisan Landasan/Pondasi, dan bagian atas disebut dengan Rail Track Structure atau Struktur Trek Rel.

Pada prinsipnya, beban berat (axle load) berupa rangkaian kereta api melintas yang melintas tekanannya dapat ditransfer dan terimanya dengan baik oleh jalur rel. Arti, jalan rel kereta api harus tetap kokoh ketika dilewati rangkaian gerbong kereta api, sehingga rangkaian kereta api dapat melintas sesuai rencana.

Dengan ketentuan bahwa perencanaan konstruksi jalur kereta api dipengaruhi oleh jumlah beban, kecepatan maksimum, beban gandar dan pola operasi. Sistem beban yang melintas dan diterima oleh jalur rel kereta api sebagai berikut, roda-roda kereta api yang melintas akan memberikan tekanan berupa beban berat (axle load) ke permukaan trek rel. Oleh batang rel (rails) tekanan tersebut diteruskan ke bantalan (sleepers) yang ada dibawahnya.

Lalu, dari bantalan akan diteruskan ke lapisan ballast dan sub-ballast di sekitarnya. Lalu dari lapisan ballast, tekanan dari bantalan ini akan disebar ke seluruh permukaan tanah disekitarnya, untuk mencegah amblesnya trek rel.

Sebagai fasilitas umum, suatu jalur harus mempunyai standar operasi yang baik, untuk itu perlu diadakan rehabilitasi jalur kereta api secara bertahap.

Ketentuan teknis yang menjadi standar spesifikasi teknis prasarana perkeretaapian telah diatur dalam Permenhub 32 tahun 2011 tentang standar dan tata cara perawatan prasarana perkeretaapian, salah satu poinnya adalah perawatan prasarana perkeretaapian, yaitu suatukegiatan yang dilakukan untuk mempertahankan keandalan prasarana perkeretaapian agar tetap laik fungsi dan operasi.

Perawatan berkala harus dilaksanakan per hari, per bulan maupun per tahun. Yang termasuk dalam perawatan harian dapat berupa pengecekan geometri dan komponen jalan rel. Perawatan perbulan pun sama yaitu mengecek komponen dan gemetri namun lebih detail. Untuk perawatan tahunan, lebih difokuskan kepada perawatan bantalan, balas, rel, badan jalan, dan perawatan lingkungan.

Ilustrasi Sambungan Jalur Kereta Api

Dalam konteks Industri 4.0, Building Information Modelling (BIM) adalah metodologi yang kuat, yang telah dilaksanakan dengan sangat sukses di bidang Architecture, Engineering, and Construction (AEC). Industri konstruksi telah bekerja secara intensif dengan implementasi metodologi BIM di beberapa segmen konsturksi.

BIM adalah konsep kerja kolaboratif, sangat menjunjung kemajuan teknologi dalam analisis perhitungannya. BIM merupakan alat bantu atau software yang dapat digunakan selama siklus proyek berlangsung, termasuk dalam desain perencaan, konstruksi, pemeliharaan, manajemen, dan fase pembongkaran. Namun, ini belum pernah digunakan di sektor infrastruktur transportasi (jalan, kereta api, jembatan, terowongan, bandara, dan pelabuhan).

Dapat menjadi hal penting sekali bahwa pengembangan perangkat lunak BIM terkait bidang infrastruktur transportasi untuk mendorong implementasi metodologi BIM di sektor ini. Pertimbangannya adalah kereta api merupakan industri pasar global yang menunjukkan pertumbuhan yang kuat, akan ada minat dalam aplikasi BIM untuk kasus khusus infrastruktur kereta api.

Salah Satu Platform untuk Merancang Railway dengan Menggunakan Software Naviswork

Bagaimanapun, interoperabilitas tetap menjadi masalah utama dalam infrastruktur horisontal karena kurangnya data terstandarisasi. BuildingSMART, organisasi internasional yang mengembangkan dan mengimplementasikan Standar BIM, sudah memulai bekerja untuk menciptakan standar data untuk jalan, kereta api, jembatan, dan terowongan, yang dapat meningkatkan interoperabilitas dan integrasi, berdasarkan objek yang berbeda, penyelarasan, dan model-model GIS.

Analisis kapasitas interoperabilitas antara perangkat lunak dan format data universal, Industry Foundation Classes (IFC) sangatlah penting. Standar IFC dibuat untuk mengizinkan berbagi model yang lengkap dan akurat di antara stakeholder, terlepas dari aplikasi yang mereka gunakan, juga untuk memastikan pertukaran informasi yang efisien di dalam seluruh proses.

Sekarang ini, sudah ada kemajuan signifikan yang difokuskan pada penciptaan proyek ifc Object tentang objek kereta api (misalnya jalur, tanah dasar, terowongan, atau jembatan). Dalam penelitian IFC, model 3D infrastruktur menggunakan software yaitu Civil 3D® dan InfraWorks®, yang diadopsi dalam proses pemodelan studi kasus.

Kedua model kemudian dialihkan ke software Revit®, menggunakan masing-masing model ifc. Namun, ditemukan bahwa hasil transposisi kedua model ifc ke Revit sangat tidak efisien, dan karena itu, model lengkap BIM dibuat dalam software Revit.

Ilustrasi Penampang Jalur Rel Kereta Api

Selain itu interoperabilitas antara Civil 3D® dan Revit® juga dianalisis dalam hal pemodelan medan jalur, menggunakan juga format ifc. Sejauh ini implementasi BIM yang sebenarnya dalam infrastruktur transportasi cukup memprihatinkan, dari pada itu demonstrasi dilakukan untuk mengkaji pengembangan Metodologi BIM dan penerimaannya oleh perusahaan yang terlibat dalam perencanaan, desain, konstruksi, dan pemeliharaan.

Intregrasi Data Antara Para Pengguna BIM Menjadi Keunggulan Metode Ini

Gambar di atas menyajikan gambaran skematis dari implementasi BIM seperti berikut: pemodelan, interoperabilitas, dan ekstraksi informasi. Program Autodesk berikut adalah digunakan: Civil 3D®, Revit®, dan Navisworks®. Pertama - tama, geolokasi area studi kasus dan pemodelan medan alami yang sesuai dilakukan menggunakan perangkat lunak InfraWorks®. Aplikasi metodologi BIM untuk studi kasus terdiri dari tiga fase: (1) penciptaan model proyek (Model 3D); (2) perencanaan dan penjadwalan proses konstruksi (model 4D); dan (3) ekstraksi beragam informasi model.

Perangkat lunak Civil 3D® adalah alat umum yang digunakan dalam pemodelan 3D infrastruktur transportasi. Perangkat lunak Revit® adalah alat berbasis BIM yang terkenal yang digunakan secara intensif dalam domain arsitektur, teknik, dan konstruksi.

Software tersebut juga digunakan dalam pemodelan 3D infrastruktur kereta api, dengan jalur rel baru yang sedang dibuat, termasuk rel, bantalan, dan pengencang. Untuk membuat pemodelan empat Dimensi (4D), menggabungkan elemen waktu, model geometris yang dibuat di Civil 3D® diekspor ke Navisworks®. Menggunakan perangkat lunak yang terakhir, fase proses konstruksi untuk rehabilitasi jalur rel. Akhirnya, ekstraksi file atau informasi ditunjukkan untuk perencanaan dan penjadwalan, jumlah material, output grafis, dan kualitas trek geometri.

Pemodelan 3D

Civil 3D® adalah program yang biasa digunakan dalam desain geometris infrastruktur transportasi. Perangkat lunak ini digunakan dalam studi kasus untuk memulai representasi 3 dimensi dari geometri infrastruktur perkeretaapian secara menyeluruh berdasarkan elemen 2D AutoCAD proyek baik dari segi horisontal dan vertikal keberpihakan dan penampang. Sebelum proses ini, InfraWorks® telah memberikan pemodelan train dan geolokasi paling akurat dari situs konstruksi yang akan ditransfer ke Civil 3D® dan Revit®. Mengenai tujuan ini, alat lain yang menarik adalah Digital Terrain Model (DTM), yang terdiri dari representasi tiga dimensi dari area berdasarkan pemetaan ruang digital area tersebut.

Pemodelan 3D infrastruktur kereta api oleh Civil 3D® meliputi substruktur trek (lapisan tanah dasar dan lapisan bawah) dan struktur atas (lapisan lapisan), termasuk juga beberapa komponen sistem drainase (pipa) dan catenary (kutub dan kantilever vertikal). Setelah itu, profil longitudinal medan dibuat, dan akhirnya, penyelarasan vertikal dibuat sejalan dengan pekerjaan tanah sesuai persyaratan geometris. Dua bagian melintang utama dari jalur kereta api kemudian dirancang sesuai rencana dan perhitungan. Perangkat lunak Revit® adalah alat berbasis BIM yang terkenal. Interoperabilitas antara Civil 3D dan Revit dianalisis dalam suatu model. Namun, jika ada integrasi data ke dalam Revit® dari Model 3D dibuat oleh Civil 3D, hasilnya tidak berhasil karena sebagian besar elemen tidak dikenali.

Revit tidak memiliki komponen yang berorientasi pada infrastruktur, sehingga ada kemungkinan menciptakan eksplorasi dari suatu kelompok objek yang diperlukan untuk desain jalur kereta api. Revit digunakan untuk menghasilkan kelompok objek parametrik yang terkait dengan komponen kereta api, objek tersebut terkait dengan geometri dan bahan yang digunakan dalam pemodelan, contohnya rel (UIC 60), bantalan beton dua blok (VAX LU41 NG), dan jenis pengikat yang sesuai. Dalam pemodelan ini, arsitektur dan struktur, digunakan dalam sistem Revit.

Pemodelan Jalur Kereta Api di Naviswork | Sumber: infrastructure-reimagined.com/software/navisworks/

Parameter tambahan BIM dalam pemodelan 4D adanya kompenen waktu yang diterapkan dalam perencanaan konstruksi dan penjadwalan rehabilitasi jalur kereta api. Naviswork adalah perangkat lunak yang digunakan untuk membuat model 4D tersebut. Perencanaan dan penjadwalan konstruksi dapat dibuat langsung di Navisworks melalui menu impor dalam Microsoft Project,atau secara manual. Karena dimensi studi kasus terbatas, kami memilih proses manual Melalui simulasi 4D, verifikasi program kerja seperti proses pelapisan akhir dilakukan di Navisworks. Menurut hasil simulasi, revisi penjadwalan yang diperlukan dilakukan oleh tim perencanaan kontraktor.

Dengan catatan simulasi 4D dilakukan di salah satu stasiun integrasi, jadwal pekerjaan konstruksi disiapkan dengan jalur trem ditutup. Untuk meningkatkan keselamatan penumpang dan untuk melindungi stasiun lebih agar menjadi lebih efisien, tim desain perlindungan kebakaran melakukan analisis CFD di Autodesk CFD. Analisis getaran dilakukan untuk semua stasiun dan sekitarnya untuk meminimalkan kerusakan. Selain itu, daya traksi dan simulasi headway juga diperhitungkan.

Pemodelan jalur kereta api pada stasiun di Navisworks | Sumber:bit.ly/2RaDx5q

Navisworks sangat berguna untuk menghasilkan diagram alir dan diagram Gantt perencanaan dan penjadwalan kegiatan. Pekerjaan saat ini difokuskan, terutama pada rehabilitasi segmen jalan kereta api dan bukan pada mendapatkan informasi mengenai inspeksi atau clash pada titik tertentu di sepanjang trek. Namun kedepannya, inspeksi dan kontrol geometri adalah perspektif yang sangat menarik untuk dikembangkan.
Penulis: Alvian Ardiansyah, ST.
Díaz, Joaquín. 2014. Sustainable Construction Approach through Integration of LCA and BIM Tools. Germany: Technische Hochschule Mittelhessen
Hendriyana. Konstruksi Kereta Api. [Online] Tersedia: Sumber: https://hendriyan a90.wordpress.com/ konstruksi-rel-kereta-api/ [19 Desember 2019]
Neves, Jose, dkk. 2019. A Case Study of BIM Implementation in Rail Track Rehabilitation. Swiss: MPDI
Rahadian, Aristya. 2018. Proyek Strategis Jokowi di Sektor Perkeretaapian. [Online] Tersedia: Sumber: http://bit.ly/2Y89Ovm [19 Desember 2019]