TCAS

TCAS

Taffic alert and Collision avoidance System

 

Pendahuluan

 

            Dewasa ini perkembangan teknologi bidang kedirgantaraan semakin pesat.   Negara-negara maju berlomba-lomba membuat inovasi dalam perkembangan teknologi tersebut.   Teknologi kedirgantaraan yang dikembangkan meliputi semua aspek yang seluruhnya ditujukan untuk kemudahan, keamanan, keselamatan dan kenyamanan  bagi pengguna.   Salah satu aspek yang terus menerus dikembangkan hingga saat ini adalah aspek keamanan dan keselamatan penerbangan.   Keselamatan penerbangan menjadi perhatian serius mengingat jumlah korban yang ditimbulkan akibat kecelakaan pesawat terbang sangat besar.  

 

            Pada dasarnya kecelakan pesawat terbang disebabkan oleh dua faktor yaitu tingkah laku personel yang membahayakan (Unsafe Action) dan kondisi yang membahayakan (Unsafe Condition).   Yang dimaksud personel disini adalah bukan hanya si penerbang tetapi termasuk teknisi yang ikut terlibat dalam pemeliharaan pesawat tersebut.   Sedangkan yang dimaksud dengan kondisi yaitu kondisi saat penerbangan dilaksanakan.   Salah satu bentuk kecelakaan pesawat terbang yang disebabkan oleh Unsafe Condition adalah tabrakan antar pesawat.  Oleh karena itu dikembangkan suatu sistem untuk mencegah terjadinya tabrakan antar pesawat terbang yang dikenal dengan istilah TCAS (Traffic Alert And Collision Avoidance System).

 

            Di negara-negara maju penggunaan sistem TCAS diwajibkan bagi seluruh maskapai penerbangan, hal ini diperkuat dengan aturan dari FAA (Federal Aviation Administration) yang telah memasukkan TCAS dalam regulasinya (Appendix D Part 25).   Namun di Indonesia khususnya di TNI Angkatan Udara, teknologi TCAS belum diterapkan pada seluruh pesawat yang dimiliki, hal ini menimbulkan permasalahan saat pesawat TNI AU melaksanakan misi ke luar negeri, dan dianggap berbahaya ketika memasuki wilayah udara negara lain.   Mengingat hal tersebut, penggunaan teknologi TCAS untuk seluruh pesawat TNI AU mendesak untuk dilaksanakan. 

 

Pengertian TCAS

 

            Apa itu sistem TCAS ?   TCAS atau Traffic Alert And Collision Avoidance System adalah suatu sistem navigasi yang dipasang di pesawat untuk mencegah terjadinya tabrakan antar pesawat terbang.   Sistem ini digunakan untuk mendeteksi dan mengamati pesawat yang ada di daerah sekitar pesawat kita pada radius ± 15 NM.    TCAS telah dikenal di negara-negara maju pada era sembilanpuluhan dan telah dimasukkan dalam regulasi FAA tahun 1998.   Penggunaan teknologi TCAS didasari atas keprihatinan yang mendalam akibat terjadinya kecelakaan pesawat terbang yang menimbulkan korban jiwa yang sangat besar,  sehingga memacu kreatifitas para ilmuwan untuk mengembangkan suatu teknologi pencegah terjadinya tabrakan antar pesawat.   Dengan mengembangkan teknologi sistem Radar dan transponder yang telah lebih dulu dikenal, ditemukanlah TCAS yang merupakan kombinasi dari kedua sistem tersebut.            Penemuan teknologi TCAS telah mengubah wajah dunia penerbangan, khususnya peran dalam turut serta mencegah terjadinya kecelakaan pesawat terbang.  Hal ini menyebabkan lonjakan frekuensi penerbangan hampir di setiap Negara karena faktor keselamatan yang kian terjamin. 

 

            Bagaimana TCAS beroperasi ?  Operasi sistem TCAS dapat dibagi dalam beberapa fungsi sebagai berikut :

 

a.         Fungsi Surveillance.   Fungsi TCAS sebagai Surveillance diantaranya adalah :

1)         Mendeteksi kehadiran dari pesawat-pesawat yang dilengkapi   Mode S Transponder dalam batas jangkauan TCAS.

2)                  Menentukan initial range, relative bearing dan relative altitude.

3)                  Menghitung rata-rata jarak mendekat antara pesawat kita dengan pesawat lawan (intruder).

4)                  Menentukan pesawat yang akan ditempatkan dalam pengawasan.

 

b.         Fungsi Tracking.        Fungsi TCAS sebagai Tracking diantaranya adalah :

1)         Dapat mengawasi (Tracking) sampai 45 buah pesawat lawan yang dilengkapi dengan Mode S Transponder.

2)                  Menghitung posisi relatif pesawat lawan.

3)                  Menghitung rata-rata jarak mendekat antara pesawat kita dengan pesawat lawan (intruder).

4)                  Menghitung perubahan ketinggian dari pesawat lawan.

5)                  Memperkirakan jarak aman antara pesawat kita dengan pesawat lawan.

 

c.         Fungsi Evaluasi Potensial Ancaman.          Fungsi TCAS sebagai evaluasi potensial ancaman diantaranya adalah :

1)                  Menentukan potensi ancaman dari pesawat lawan berdasarkan perhitungan menggunakan data tracking.

2)         Memberikan kategori ancaman terhadap pesawat lawan baik ancaman resolution advisory, traffic advisory ataupun bukan ancaman (Non Threat).

 

d.         Fungsi Resolution Advisory (RA) dan Perhitungan Penghindaran Tabrakan.               Fungsi TCAS sebagai resolution advisory dan perhitungan penghindaran tabrakan

adalah jika ancaman RA pesawat datang, TCAS menentukan manuver vertikal yang sesuai untuk pesawat kita yang akan menjaga jarak aman antara pesawat kita dengan pesawat lawan.   Melakukan komunikasi saran manuver kepada pilot dalam hal ini resolution advisory display pada TA/VSI atau RA/VSI unit.

 

e.         Fungsi Display Traffic Advisory.(TA)           Fungsi TCAS sebagai display traffic advisory adalah menyajikan display dari TA, RA dan kategori bukan ancaman yang ada di sekeliling pesawat kita.   Display traffic menggambarkan posisi dan potensi ancaman dari pesawat lawan yang memperingatkan Crew pada situasi potensi bahaya.

 

f.          Fungsi Aural Alert.    Fungsi TCAS sebagai aural alert adalah menyajikan pesan peringatan berupa voice pada sistem audio cockpit.

 

g.         Fungsi Koordinasi Air to Air.           Fungsi TCAS sebagai koordinasi air to air

adalah jika pesawat lawan yang dilengkapi dengan TCAS menjadi ancaman,  suatu manuver koordinasi data link dibuat dengan pesawat lawan.   Data link ini meyakinkan bahwa resolution advisory dalam kedua TCAS telah terkoordinasi dan compatible.   Link koordinasi dibuat diantara kedua TCAS sistem lewat Mode S Transponder.

 

            h.         Symbol intruder pada pada TA/RA Veartical Speed Indicator

           

 

Komponen TCAS

 

8.         Apa saja komponen TCAS ? Konfigurasi dasar sistem TCAS terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut :

 

a.                   TCAS Processor satu unit

b.                  Mode S Transponder satu unit

c.                   TCAS Control Unit satu unit

d.                  TCAS Antenna (Top and Bottom) masing-masing satu  unit

 

Komponen-komponen ini terintegrasi dalam satu sistem termasuk komponen cockpit speaker, Digital/analog radio altimeter, Landing Gear Switch, Vertical Gyro, Compass system dan Air Data System yang telah terpasang di pesawat

 

9.         Bagaimana fungsi dari masing-masing komponen TCAS tersebut ? Fungsi dari masing-

masing komponen TCAS tersebut dapat diuraikan sebagai berikut :

 

a.         TCAS Processor Unit.   TCAS Processor Unit merupakan jantung dari sistem TCAS.   Komponen ini mengendalikan seluruh proses pengamatan, akuisisi data, pengawasan, pelaporan dan fungsi koordinasi air to air manauver dalam sistem TCAS.   TCAS Processor memilih beam antenna direksional, membangkitkan dan mentransfer sinyal RF 1030 MHz berupa data interogasi ke antenna TCAS Top dan Bottom dan menerima sinyal reply 1090 MHz dari antenna TCAS.   TCAS processor menguji data reply dan menentukan ancaman potensial dari pesawat lawan.   TCAS processor membangkitkan data output berupa traffic dan resolution advisory (TA/RA) display ke TA/VSI (Vertical Speed Indicator) dan RA/VSI serta membangkitkan data koordinasi dan data pesawat sendiri ke Mode S transponder .

 

b.         Mode S Transponder.           Mode S Transponder berfungsi memancarkan sinyal 1090 MHz atau reply signal ATCRBS (Air Traffic Control Remote Base Station) ketika transponder menerima sinyal interogasi 1030 MHz dari peralatan TCAS pesawat lain atau dari ground station ATC (Air Traffic Control).   Sinyal interogasi mode S terdiri dari suatu alamat aircraft yang unik dan hanya transponder mode S yang ditujukan oleh alamat tersebut yang akan menjawab.   Lewat antenna direksional TCAS, seluruh pesawat yang dilengkapi TCAS secara periodic akan mentransmisikan pesan tentang kehadiran mereka kepada pesawat lainnya yang juga dilengkapi TCAS.

 

c.         TCAS Control Unit.  TCAS Control Unit terdiri dari TCAS mode control, altitude reporting on/off control, transponder ATC identification code select control, special identifier pushbutton, indicator transponder fail dan ATC IDENT code display.   TCAS Control Unit berfungsi mentransfer data control dan data status fail ke Mode S Transponder.   Indicator FAIL pada control unit menerima status FAIL dari Mode S Transponder lewat suatu monitor sinyal diskrit.

                       

d.         TCAS Antenna.        Antenna TCAS terdiri dari dua macam yaitu :

 

1)         Antenna Directional.   Antenna ini memancarkan sinyal pulsa interogasi 1030 MHz  yang diterima dari TCAS Processor, dan menerima sinyal 1090 MHz yang dipancarkan pesawat lawan.   Antenna Directional adalah passive device dan tidak memerlukan power dari pesawat.

 

2)         Antenna Omnidirectional.     Antenna ini dipasang pada bagian atas dan bawah pesawat dan terhubung ke TCAS processor dan mode S transponder.

 

Prinsip Kerja TCAS 

 

10.       Bagaimana prinsip kerja TCAS ?        Secara umum prinsip kerja TCAS adalah sebagai berikut :

            a.         TCAS mendeteksi pesawat yang dilengkapi dengan Mode S Transponder dengan mendengarkan pancaran Mode S squitter.   Mode S transponder memberitahukan kehadiran mereka dengan mengirimkan pesan squitter sekali tiap detik.   TCAS juga mendeteksi pesawat yang dilengkapi dengan transponder yang tidak menjawab sinyal interogasi mode S tetapi menjawab sinyal interogasi mode C.   TCAS harus secara aktif mencari pesawat yang dilengkapi mode C tersebut karena Mode C transponder tidak memancarkan pesan squitter.   Saat kehadiran dari mode S maupun mode C diketahui, 

 

TCAS menempatkan pesawat tersebut dalam pengawasannya.    

           

            b.         Pengawasan (Tracking) dilakukan dengan memancarkan sinyal interogasi dalam format mode S maupun mode C secara terus menerus.   Ketika sinyal interogasi dikirim dan diterima oleh transponder lawan, transponder menjawab setelah waktu tunda tertentu.   Pengukuran waktu antara saat sinyal interrogasi dipancarkan dan saat penerimaan sinyal reply membuat TCAS dapat menentukan jaraknya dengan pesawat lawan (intruder).   Teknik pemancaran dan penerimaan antenna direksional TCAS juga mampu menentukan bearing dari pesawat lawan.

 

            c.         Berdasarkan rata-rata jarak mendekat dan posisi relatif dihitung dari informasi yang diterima, TCAS mengklasifikasikan pesawat lawan sebagai kategori ancaman Non Threat, Proximity, Traffic Advisory (TA), atau Resolution Advisory (RA), dan menyajikan satu atau lebih indikasi visual dan aural kepada pilot, sebagai berikut :

 

                        1)         Jika intruder yang sedang diawasi oleh antenna direksional, TCAS akan menampilkan symbol pesawat intruder pada display Traffic Advisory.   Posisi simbol pada display menunjukkan jarak dan bearing relative dari intruder.   Bentuk simbol dan warna menunjukkan apakah intruder termasuk dalam kategori ancaman Non Threat, Proximity, Traffic Advisory atau Resolution Advisory.   Jika intruder melaporkan ketinggiannya maka ketinggian relatif dari intruder juga akan ditampilkan.

 

                        2)         Jika intruder sedang diawasi oleh antenna omni yang terdapat di bottom pesawat dan dikategorikan sebagai traffic advisory atau resolution advisory, TCAS menyajikan tampilan pada display traffic advisory berupa TA NO BEARING atau RA NO BEARING.

 

                        3)         Jika intruder dikategorikan sebagai Traffic Advisory (TA), TCAS menyajikan peringatan traffic advisory berupa aural pada cockpit audio system.

                       

                        4)         Jika intruder dikategorikan sebagai Resolution Advisory (RA), TCAS menyajikan peringatan resolution advisory berupa aural pada cockpit audio system dan indikasi visual berupa maneuver vertical pada Vertical Speed indicator (TA/VSI atau RA/VSI).

 

            d.         Untuk situasi dimana pesawat kita dengan intruder yang sama-sama dilengkapi TCAS menjadi ancaman satu sama lainnya, maka TCAS pada masing-masing pesawat dalam hal ini sub system mode S transponder menetapkan suatu koordinasi data link resolution advisory air to air diantara kedua pesawat.   Link ini ditetapkan untuk menghindari resolution advisory maneuver vertical yang sama pada kedua pesawat.

 

            e.         Sinyal interogasi TCAS hanya pada Mode C dan Mode S dengan memancarkan sinyal pada frekuensi 1030 MHz lewat antenna TCAS pada top dan bottom pesawat.   TCAS menerima sinyal frekuensi 1090 MHz dari transponder mode S, mode A atau mode C lewat antenna direksional maupun antenna omni direksional TCAS.

 

            f.          Jika TCAS menerima sinyal reply mode C yang tidak dilengkapi informasi altitude, maka sinyal itu akan diproses sebagai pesawat Non Altitude Reporting (NAR).

 

a.                   TCAS tidak memancarkan sinyal interogasi dalam mode A.   Namun pesawat yang dilengkapi dengan minimal sebuah transponder yang akan mengirimkan sinyal reply pada interogasi mode A juga akan menjawab pada interogasi mode C, tetapi tanpa informasi altitude didalamnya.   TCAS dapat mengawasi pesawat yang diketahui jarak dan bearing-nya dan akan mendisplaykan kategori pesawat tersebut sebagai non threat, proximity, atau traffic advisory.   Namun kategori resolution advisory tidak dapat ditampilkan karena tidak ada informasi ketinggian dari pesawat tersebut.

 

 

 

 

TCAS DIRECTIONAL ANTENNA BOTTOM

MODE “S” OMNI ANTENNA BOTTOM

                          

                                               

 

 

 

Gambar. 1. Blok Diagram Sistem TCAS

 

/ Gambar .....

 

 

 

 

 

RESOLUTION ADVISORY EYEBROW (RED/GREEN)

RANGE INCREMENT AND DECREMENT PUSH BUTTON

VERTICAL SPEED POINTER

TCAS TRAFFIC (INTRUDER) RED/YELLOW/WHITE

                                             

                                              

 

 Gambar 2.  Indikator TA/RA VSI