Implementation of An Advanced Sensor for Rail Buckling due to Climate Change in UK Rail Network

Muhammad Faris Arief Suhartanto, Ir. Latif Budi Suparma, M.Sc., Ph.D. ; Taqia Rahman, S.T., M.Sc., Ph.D.

2024 | Tesis | S2 Mag. S. & T.Transportasi

Transportasi kereta api menghadapi tantangan, termasuk rel melengkung di Inggris karena metode Continuous Welded Rail (CWR). Pemasangan CWR memiliki kelemahan seperti stres termal, memerlukan Temperatur Netral Rel (RNT) yang spesifik. Perubahan suhu ekstrem di Inggris menjadi kekhawatiran utama, menyebabkan kerusakan dan menurunkan ketersediaan jaringan kereta. Tindakan pencegahan sangat penting untuk mencegah rel melengkung akibat perubahan suhu ekstrem. Penelitian ini bertujuan untuk menyelesaikan masalah rel melengkung menggunakan teknologi pemantauan jarak jauh yang canggih.

Metodologi melibatkan tinjauan literatur sistematis. Penelitian ini mengumpulkan informasi melalui jurnal, artikel, serta sumber informasi faktual dan dapat diandalkan tentang teknologi yang menjanjikan dengan menggunakan Kerangka PRISMA. Diagram alur PRISMA menggambarkan aliran informasi melalui berbagai fase tinjauan sistematis, mulai dari identifikasi catatan hingga inklusi studi terakhir dalam tinjauan. Network Rail saat ini menggunakan pemeriksaan stabilitas jalur konvensional, ramalan cuaca, dan teknologi Automated Intelligent Video Review (AIVR) untuk jaringan kereta api Inggris. Ramalan cuaca membantu otoritas mengambil tindakan pencegahan, seperti mengurangi kecepatan kereta dan kerusakan infrastruktur. AIVR, menggunakan pembelajaran mesin, menganalisis analisis video resolusi tinggi untuk memprediksi kondisi masa depan dan mendeteksi korelasi antara suhu rel dan perilaku kereta. Namun, metode yang ada masih memiliki banyak kekurangan selama implementasinya.

Penelitian ini menjelajahi dua teknologi menjanjikan untuk pemantauan jarak jauh terhadap rel melengkung: Metode Penglihatan Tanpa Kontak dengan Teknologi Digital Image Correlation (DIC) dan Sensor Fiber Bragg Grating (FBG). Teknologi Digital Image Correlation (DIC) mengukur deformasi dan perubahan bentuk tanpa kontak fisik, mengurangi kerusakan pada sistem rel. Sensor Fiber Bragg Grating (FBG) mendeteksi perubahan suhu dan deformasi pada objek atau struktur, memungkinkan untuk analisis distribusi beban dan tegangan tarik. Analisis SWOT mengungkapkan kelebihan dan kekurangan dari masing-masing teknologi, menunjukkan bahwa sensor Fiber Bragg Grating adalah alat yang cocok untuk meningkatkan efisiensi pemantauan jarak jauh di jaringan rel Inggris.

Rail transportation faces challenges, including buckling rail in the UK due to the Continuous Welded Rail (CWR) method. CWR installation has drawbacks like thermal stress, requiring specific Rail Neutral Temperature (RNT). Extreme temperature changes in the UK are a significant concern, causing deterioration and reduced network availability. Preventive action is crucial to prevent rail buckling caused by extreme temperature changes. This research aims to solve the issue of rail buckling using advanced remote monitoring technology.

The methodology involves systematic literature reviews. This research collects information through journals, articles, as well as factual and reliable information sources about promising technologies and conducts the PRISMA Framework. The PRISMA flow diagram illustrates the flow of information through the different phases of the systematic review, starting from the identification of records to the final inclusion of studies in the review. Network Rail currently uses conventional track stability check, weather forecasting, and Automated Intelligent Video Review (AIVR) technology for the UK railway network. Weather forecasting helps authorities take preventive measures, such as reducing train speeds and infrastructure damage. AIVR, using machine learning, analyzes high-resolution video analysis to predict future conditions and detects correlations between rail temperature and train behavior. However, those existing methods still have many shortcomings during the implementation.

This research explores two promising technologies for remote monitoring of rail buckling: Non-Contact Vision Method with Digital Image Correlation (DIC) Technology and Fiber Bragg Grating (FBG) Sensors. Digital Image Correlation (DIC) technology measures deformation and shape changes without physical contact, reducing damage to the rail system. Fiber Bragg Grattings (FBG) sensors detect temperature and deformation changes in objects or structures, allowing for load distribution and tensile stress analysis. The SWOT analysis reveals the advantages and disadvantages of each technology, indicating that the Fiber Bragg Gratting sensor is a suitable tool for improving remote monitoring efficiency in the UK rail network.

Kata Kunci : Rail Buckling, Climate Changes, Sensors