Lihat sumber Elektrifikasi perkeretaapian

[[Berkas:Kereta Rel Listrik (KRL) di kota Jakarta..jpg|jmpl|Kereta Rel Listrik (KRL) di kota Jakarta.]]{{Perkeretaapian}}
'''Elektrifikasi kereta api''' memasok [[Daya listrik|tenaga listrik]] ke [[Transportasi rel|kereta]] [[Kereta api|api]] dan [[trem]] tanpa penggerak terpasang di kereta atau mengisi bahan bakar. Kereta api listrik menggunakan [[lokomotif listrik]] untuk menarik KA penumpang/barang pada kereta/gerbong terpisah; atau menggunakan [[Kereta Rel Listrik|kereta rel listrik]], [[kereta penumpang]] yang digerakkan motor sendiri. Listrik biasanya disalurkan dari [[Pembangkit listrik|pembangkit]] yang besar dan relatif efisien, dialirkan ke jaringan jalur kereta api hingga sarana. Beberapa kereta api listrik memiliki pembangkit listrik khusus dan [[Saluran udara tegangan ekstra tinggi|SUTET]] sendiri, dan sebagian besar membeli daya dari [[Penyedia listrik|penyelenggara jasa listrik]]. Kereta api biasanya memiliki jalur distribusi, sakelar pemutus, dan [[Transformator|trafo]] sendiri.

Daya dipasok ke kereta yang bergerak dengan [[Penghantar listrik|konduktor]] kontinu yang dipasang sepanjang lintasan yang berupa: [[Listrik aliran atas|kabel listrik aliran atas]] (LAA), digantung dari tiang atau menara di sepanjang lintasan atau dari struktur atau langit-langit terowongan; [[rel ketiga]] dipasang setinggi rel dan dihubungkan dengan "[[sepatu kontak]]". Baik kabel LAA dan sistem rel ketiga biasanya menggunakan rel tempat sarana berpijak sebagai konduktor balik tetapi beberapa sistem menggunakan rel keempat yang terpisah untuk tujuan yang sama.

Dibandingkan dengan alternatif lain, [[lokomotif diesel]], kereta api listrik menawarkan efisiensi energi yang jauh lebih baik, [[Emisi gas buang|emisi]] lebih rendah, dan biaya operasi lebih rendah. Lokomotif listrik juga biasanya lebih tenang, lebih kuat, dan lebih responsif dan dapat diandalkan daripada mesin diesel. Mereka tidak memiliki emisi apa pun, yang memberikan nilai untung di terowongan dan daerah perkotaan. Beberapa sistem traksi listrik memberikan pengereman regeneratif yang mengubah [[Energi kinetis|energi kinetik]] kereta kembali menjadi listrik dan mengembalikannya ke sistem pasokan untuk digunakan oleh sarana lain ataupun kegunaan lain. Bila lokomotif diesel membakar minyak bumi, listrik dapat dihasilkan dari beragam sumber termasuk energi terbarukan.<ref name="PMKB72">PM Kalla-Bishop, ''Future Railways and Guided Transport'', IPC Transport Press Ltd. 1972, hlm.&nbsp;8-33</ref>

Kerugian dari traksi listrik adalah biaya modal yang tinggi yang mungkin tidak ekonomis pada rute yang jarang dilintasi; relatif tidak ada fleksibilitas — karena kereta listrik membutuhkan jalur listrik (atau kabel LAA) — dan rawan terhadap gangguan daya.<ref name="PMKB72"/>

Wilayah yang berbeda dapat menggunakan tegangan dan frekuensi pasokan yang berbeda, bergantung dengan layanan dan membutuhkan daya lokomotif yang lebih besar. Jarak bebas terbatas yang tersedia di bawah kabel LAA dapat mengganggu perjalanan KA peti kemas dua-tumpukan.<ref name="PMKB72"/>

Elektrifikasi kereta api telah meningkat secara konstan dalam beberapa dekade terakhir, dan pada 2012, trek elektrifikasi mencapai hampir sepertiga dari total trek di seluruh dunia.<ref>{{Cite web|url= http://uic.org/IMG/pdf/iea-uic_2015-2.pdf |title=Railway Handbook 2015|publisher=International Energy Agency|page=18|access-date=4 August 2017}}</ref>

== Klasifikasi ==
[[Berkas:Europe_rail_electrification_en.svg|jmpl| Sistem elektrifikasi di Eropa: {{Legend|#cdcfd0|Non-electrified}}{{Legend|#eea631|750 V DC}}
{{Legend|#eda1a0|1.5 kV DC}}
{{Legend|#f5f0bb|3 kV DC}}
{{Legend|#a3a5ce|[[15 kV AC]]}}
{{Legend|#94af2e|[[25 kV AC]]}}
Jalur KA kecepatan tinggi di Perancis, Spanyol, Italia, Inggris, Belanda, Belgia dan Turki beroperasi di bawah 25&nbsp;kV, serta saluran tegangan tinggi di bekas Uni Soviet juga.]]

Sistem elektrifikasi diklasifikasikan oleh tiga parameter utama:
* [[Tegangan listrik|Tegangan]]
* [[Arus listrik|Arus]]
** [[Arus searah]] (DC)
** [[Arus bolak-balik]] (AC)
*** [[Frekuensi]]

* Sistem kontak
** [[Rel ketiga]]
** Rel keempat
** [[Listrik aliran atas|Kabel LAA]]
*** LAA dengan motor linear
** Sistem empat rel
** Sistem lima rel

Pemilihan sistem elektrifikasi didasarkan pada nilai keekonomian dari pasokan energi, pemeliharaan, dan biaya modal dibandingkan dengan pendapatan yang diperoleh untuk lalu lintas barang dan penumpang. Sistem yang berbeda digunakan untuk wilayah perkotaan dan antarkota; beberapa [[lokomotif listrik]] dapat beralih ke [[Tegangan listrik|tegangan]] pasokan yang berbeda untuk memungkinkan fleksibilitas dalam pengoperasian.

=== Tegangan yang distandardisasi ===
Enam tegangan yang paling umum digunakan telah dipilih untuk standardisasi Eropa dan internasional. Beberapa di antaranya tidak tergantung pada sistem kontak yang digunakan, sehingga, misalnya, 750 &nbsp; V &nbsp; DC dapat digunakan dengan jalur rel ketiga atau LAA.

Ada banyak sistem tegangan lain yang digunakan untuk sistem kelistrikan kereta api di seluruh dunia, dan daftar sistem kelistrikan kereta api mencakup sistem tegangan standar dan tegangan non-standar.

Kisaran tegangan yang diizinkan sebagai standar termaktub dalam standar BS&nbsp;EN&nbsp;50163<ref>EN 50163: ''Railway applications. Supply voltages of traction systems'' (2007)</ref> dan IEC&nbsp;60850.<ref>IEC 60850: ''Railway applications – Supply voltages of traction systems'', 3rd&nbsp;edition (2007)</ref> Ini memperhitungkan jumlah kereta yang menggunakan arus dan jaraknya dari gardu.
{| class="wikitable" style=text-align:right
|-
! rowspan=2 | Sistem elektrifikasi !! colspan=5 | Tegangan
|-
! style="width:16%"| Min. nonpermanen !! style="width:16%"| Min. permanen
! style="width:16%"| Nominal !! style="width:16%"| Maks. permanen
! style="width:16%"| Maks. nonpermanen
|-
| 600 V DC || 400 V || 400 V || 600 V || 720 V || 800 V
|-
| 750 V DC || 500 V || 500 V || 750 V || 900 V || 1.000 V
|-
| 1.500 V DC || 1.000 V || 1.000 V || 1.500 V || 1.800 V || 1.950 V
|-
| 3 kV DC || 2 kV || 2 kV || 3 kV || 3,6 kV || 3,9 kV
|-
| 15 kV AC, 16,7 Hz || 11 kV || 12 kV || 15 kV || 17,25 kV || 18 kV
|-
| 25 kV AC, 50 Hz (EN 50163) dan 60 Hz (IEC 60850)
| 17,5 kV || 19 kV || 25 kV || 27,5 kV || 29 kV
|}

== Arus searah ==
[[Berkas:Rotary-Converter.jpg|jmpl|Konverter putar kereta api di Illinois Railway Museum]]
Peningkatan ketersediaan semikonduktor tegangan tinggi dapat memungkinkan penggunaan tegangan DC yang lebih tinggi dan lebih efisien yang sebelumnya hanya praktis dengan AC.<ref>P. Leandes and S. Ostlund. "A concept for an HVDC traction system" in "International conference on main line railway electrification", Hessington, England, September 1989 (Suggests 30&nbsp;kV). Glomez-Exposito A., Mauricio J.M., Maza-Ortega J.M. "VSC-based MVDC Railway Electrification System" IEEE transactions on power delivery, v.&nbsp;29, no.&nbsp;1, Feb. 2014. (suggests 24&nbsp;kV).</ref>

=== Sistem listrik aliran atas ===
[[Berkas:Three_engines_of_type_Rc4.jpg|jmpl| [[Lokomotif listrik|Lokomotif listrik di]] bawah [[Listrik aliran atas|kabel LAA]] di Swedia ]]
Tegangan 1.500 V DC digunakan di [[Jepang]], [[Indonesia]], [[Hong Kong]] (sebagian), Republik [[Pulau Irlandia|Irlandia]], Australia (bagian), Prancis (juga menggunakan 25&nbsp;kV 50&nbsp;Hz&nbsp;AC ), [[Selandia Baru]] ([[Wellington]]), [[Singapura]] (di [[Jalur Timur Laut (MRT Singapura)|Jalur MRT timur laut]]), [[Amerika Serikat]] ([[Chicago]] di distrik Metra Electric dan jalur antarwilayah pinggiran South Shore Line dan di jalur LRT Seattle, Washington - Sound Transit). Di [[Slowakia]], ada dua sepur sempit di Tatras Tinggi (jalur [[Rel gigi|gigi]]). Di [[Belanda]] tegangan digunakan pada lintas utama, serta 25&nbsp;kV pada HSL-Zuid dan Betuwelijn, dan 3000&nbsp;V selatan [[Maastricht]] . Di [[Portugal]], tegangan ini digunakan di Jalur Cascais dan di [[Denmark]] pada sistem [[kereta&nbsp;S]] pinggiran kota (1.650&nbsp;V&nbsp;DC).

Di Britania Raya, 1.500&nbsp;V&nbsp;DC digunakan pada tahun 1954 untuk jalur nonaktif Woodhead trans-Pennine; sistem ini menggunakan abar regeneratif yang membuat sarana dapat mentransfer energi saat kereta menanjak dan menurun lalu memasuki terowongan. Sistem ini digunakan juga pada elektrifikasi wilayah pinggiran East London dan[[Manchester]], sekarang diganti dengan 25&nbsp;kV&nbsp;AC. Sekarang sistem itu hanya digunakan pada Tyne and Wear Metro. Di India, 1,500&nbsp;V DC mulai digunakan saat elektrifikasi jalur rel di Mumbai pada tahun 1925. Antara 2012–2016, elektrifikasi diubah menjadi 25&nbsp;kV 50&nbsp;Hz&nbsp;AC yang sudah diterapkan di lintas lainnya di negara tersebut.

Tegangan 3 kV DC digunakan di Belgia, Italia, Spanyol, Polandia, Republik Ceko wilayah utara, [[Slowakia]], Slovenia, Afrika Selatan, Chili, negara-negara bekas [[Uni Soviet]] (juga menggunakan 25&nbsp;kV 50&nbsp;Hz&nbsp;AC), dan Belanda (dari selatan kota [[Maastricht]] ke perbatasan [[Belgia]], yang saat ini secara eksklusif digunakan oleh perusahaan kereta Belgia [[NMBS/SNCB|NMBS]]). Dahulunya digunakan oleh Milwaukee Road dari Harlowton, Montana ke Seattle-Tacoma, melintasi Continental Divide dan termasuk cabang luas dan jalur lingkar di Montana, dan juga Delaware, Lackawanna &amp;amp; Western Railroad (sekarang New Jersey Transit, diubah menjadi 25&nbsp;kV&nbsp;AC) di Amerika Serikat, dan jalur kereta api pinggiran kota Kolkata (Bardhaman Main Line) di India, sebelum dikonversi menjadi 25&nbsp;kV 50&nbsp;Hz&nbsp;AC .

Tegangan DC antara 600 V dan 800&nbsp;V digunakan oleh sebagian besar [[trem]], jaringan [[bus listrik]] dan sistem KA [[Angkutan cepat|bawah tanah]].

=== Rel ketiga ===
[[Berkas:Derde_rail.jpg|jmpl| Sepur kontak di [[Amsterdam Metro|Metro Amsterdam]], Belanda ]]
Sebagian besar sistem elektrifikasi menggunakan kabel LAA, tetapi rel ketiga adalah pilihan lain hingga 1.500&nbsp;V, seperti halnya Metro Shenzhen Line&nbsp;3. Sistem rel ketiga selalu menggunakan distribusi DC. Arus AC tidak dapat digunakan karena adanya "efek kulit" (gejala tidak meratanya distribusi arus AC). Efek ini membuat tahanan per satuan panjang terlalu tinggi dibandingkan dengan penggunaan DC.<ref>Donald G. Fink, H. Wayne Beatty ''Standard Handbook for Electrical Engineers 11th&nbsp;Edition'', McGraw Hill, 1978 table&nbsp;18-21. See also Gomez-Exposito p.&nbsp;424, Fig.&nbsp;3</ref> Rel ketiga lebih kompak (keras) daripada kabel LAA dan dapat digunakan di terowongan berdiameter kecil, yang menjadi faktor utama untuk sistem kereta bawah tanah.
[[Berkas:Top_contact_pickup_shoe.jpg|jmpl| Dengan adanya rel kontak ketiga (dan keempat), sepatu kontak dipasang pada bagian bawah [[Balok (struktur)|balok]] [[kayu]] yang kelak dipasang pada bogie, menghantarkan tenaga listrik dengan menggeser permukaan atas rel konduktor.]]

=== Sistem ban karet ===
[[Berkas:Bogie-metro-Meteor-p1010692.jpg|kiri|jmpl| Bogie dari sarana MP 89 [[Métro de Paris|Paris Métro]]. Sepatu kontak lateral terletak di antara ban karet]]
Beberapa jalur [[Métro de Paris|Paris Métro]] di Perancis beroperasi dengan skema tenaga empat rel. Kereta bergerak di atas ban karet yang menggelinding sepasang jalur gelindingan sempit yang sebagian terbuat dari baja dan sebagian dari beton . Karena ban tidak menghantarkan arus, kedua batang pemandu yang disediakan di luar "jalur gelindingan" tempatnya berpijak, merupakan rel ketiga dan keempat yang masing-masing menyediakan listrik sebesar 750&nbsp;[[Volt|V]]&nbsp;[[Arus searah|DC]], jadi dapat dianggap sebagai jalur "rel keempat". Setiap set bogie berpenggerak memiliki satu motor traksi. Sepatu kontak mengalirkan arus dari bagian vertikal dari batang pemandu. Kembalinya arus di setiap motor traksi, serta setiap kereta penumpang, dilakukan oleh satu sepatu kontak yang bergerak di atas masing-masing [[Penampang rel|rel]]. Umumnya, metro roda karet {{Track gauge|sg}} yang bergerak di atas jalur gelindingan beroperasi dengan cara yang sama.<ref>{{Cite web|url= http://www.metro-pole.net/actu/article398.html [MétroPole] De la centrale électrique au rail de traction|date=10 August 2004 |archive-url=https://web.archive.org/web/20040810033607/http://www.metro-pole.net/actu/article398.html |archive-date=10 August 2004|dead-url=yes}}</ref><ref>{{Cite web|url= http://www.infovisual.info/05/050_en.html |title=Truck (bogie) - Visual Dictionary|last=Dery |first=Bernard |website=www.infovisual.info}}</ref>

== Arus bolak-balik ==
[[Berkas:Railway_electrification_system.jpg|jmpl|Rambu peringatan tegangan tinggi di atas sistem elektrifikasi kereta api]]
Kereta api dan peralatan listrik menggunakan AC, karena peralatannya membutuhkan [[Transformator|trafo]], yang hanya dapat dijalankan di arus AC, untuk menghasilkan tegangan yang lebih tinggi. Semakin tinggi tegangan, semakin rendah arus untuk daya yang konstan.

Karena arus bolak-balik digunakan dengan tegangan tinggi, metode elektrifikasi ini hanya digunakan pada [[Listrik aliran atas|kabel LAA]], tidak pernah pada rel ketiga. Pada lokomotif, transformator (trafo) menurunkan tegangan untuk digunakan oleh motor traksi dan peralatan lain.

Keuntungan awal dari AC adalah bahwa [[resistor]] yang membuang-buang daya yang digunakan di lokomotif DC untuk kontrol kecepatan tidak diperlukan di lokomotif AC:[[transformator]] dapat memasok berbagai tegangan. Lilitan transformator tegangan rendah yang terpisah menyediakan penerangan dan motor yang menggerakkan mesin bantu. Baru-baru ini, pengembangan semikonduktor dengan daya sangat tinggi telah menyebabkan motor AC/DC klasik sebagian besar digantikan dengan motor induksi tiga fase yang digerakkan oleh ''variable frequency drive'' (VFD), [[Power inverter|inverter]] khusus yang memvariasikan frekuensi dan tegangan untuk mengontrol kecepatan motor. Penggerak ini dapat berjalan dengan baik pada DC maupun AC pada frekuensi berapa pun, dan banyak lokomotif listrik modern dirancang untuk menjawab tantangan tegangan dan frekuensi pasokan yang berbeda untuk menyederhanakan operasi lintas negara.

=== Arus bolak-balik frekuensi rendah ===
Lima negara Eropa: Jerman, Austria, Swiss, Norwegia, dan Swedia, memiliki standar 15&nbsp;kV {{frac|16|2|3}}&nbsp;Hz&nbsp;AC (frekuensi induk 50&nbsp;Hz dibagi tiga) fase tunggal. Pada 16 Oktober 1995, Jerman, Austria dan Swiss mengubah dari {{frac|16|2|3}}&nbsp;Hz ke 16,7&nbsp;Hz yang tidak lagi tepat sepertiga dari frekuensi awal. Hal ini berhasil mengatasi masalah kepanasan pada konverter putar yang digunakan untuk menghasilkan sebagian daya ini dari pembangkit listrik.<ref>
{{Cite book|first=C. |last=Linder|title=Umstellung der Sollfrequenz im zentralen Bahnstromnetz von 16&nbsp;2/3&nbsp;Hz auf 16,70&nbsp;Hz |trans-title=Switching the frequency in train electric power supply network from 16&nbsp;2/3&nbsp;Hz to 16,70&nbsp;Hz |work=Elektrische Bahnen |publisher=Oldenbourg-Industrieverlag |year=2002 |issn=0013-5437|language=de}}
</ref>

Di Inggris, London, Brighton dan South Coast Railway memelopori elektrifikasi LAA jalur pinggiran kota di London; jalur dari London Bridge ke Victoria dibuka untuk umum pada 1 Desember 1909. Victoria ke Crystal Palace via Balham dan West Norwood dibuka pada Mei 1911. Peckham Rye ke West Norwood dibuka pada Juni 1912. Perpanjangan lebih lanjut tidak dilakukan karena Perang Dunia I. Dua jalur dibuka pada 1925 di bawah operasi Southern Railway, melayani stasiun kereta Coulsdon Utara dan Sutton.<ref name=Emus>[http://www.emus.co.uk/zone/southern/southern1.htm History of Southern Electrification] Part&nbsp;1</ref><ref name=Emus2>[http://www.emus.co.uk/zone/southern/southern2.htm History of Southern Electrification] Part&nbsp;2</ref> Lintas ini dielektrifikasi pada 6,7&nbsp;kV 25&nbsp;Hz. Selanjutnya, pada tahun 1926 semua jalur harus diubah ke rel ketiga DC dan layanan dengan LAA berakhir pada bulan September 1929.

== Sistem non-kontak ==
Selain dua jenis elektrifikasi untuk memasok daya ke kereta listrik dengan kopel induktif. Kopel induktif menggunakan rel konduktor bertegangan tinggi dengan isolator. Sistem itu dipatenkan pada tahun 1894 oleh Nikola Tesla dalam {{US patent|514972}}. Ini membutuhkan penggunaan arus bolak-balik frekuensi tinggi. Tesla tidak menentukan frekuensi tetapi George Trinkaus<ref>Trinkaus, George, ''Tesla, the lost inventions, pp&nbsp;28–29'', High Voltage Press, Portland, OR; 1988</ref> memperkirakan sekitar 1.000&nbsp;Hz.

Kopel induktif banyak digunakan dalam aplikasi listrik berdaya rendah, seperti sikat gigi listrik dapat diisi ulang dan baru-baru ini, telepon seluler dan perangkat komputasi yang dapat dikenakan (pengisian induktif). Teknologi nirkontak untuk kendaraan kereta api saat ini sedang dipasarkan oleh [[Bombardier Transportation|Bombardier]] dengan nama PRIMOVE.<ref>{{Cite web|url= http://www.bombardier.com/en/transportation/sustainability/technology/primove-catenary-free-operation |title=ECO4 Technologies - Sustainable Transport Solutions |publisher=Bombardier |access-date=2016-02-04}}</ref>

== Efisiensi energi ==
=== Listrik lawan diesel ===
[[Berkas:Dartford_Junction_-_geograph.org.uk_-_198168.jpg|jmpl|Gardu induk elektrifikasi rel di Dartford]]
Kereta listrik tidak memasang penggerak utama, transmisi, dan bahan bakar, tetapi hanya peralatan listrik.

Pengereman regeneratif mengembalikan daya ke sistem elektrifikasi sehingga dapat digunakan di tempat lain, umumnya dengan kereta lain di sistem yang sama, atau dikembalikan ke jaringan listrik umum. Ini sangat berguna di daerah pegunungan tempat kereta yang penuh muatan harus menurun pada lintasan panjang.

Gardu pusat sering kali dapat digunakan dengan efisiensi yang lebih tinggi daripada mesin/generator portabel. Bila efisiensi pembangkit listrik dan generator lokomotif diesel kira-kira sama dalam nilai nominalnya,<ref>Ternyata, efisiensi pembangkitan listrik oleh lokomotif diesel modern kira-kira sama dengan pembangkit listrik berbahan bakar fosil di AS. Tingkat panas pembangkit listrik pusat pada 2012 adalah sekitar 9,5&nbsp;kBTU/kWh per Tinjauan Energi Bulanan Administrasi Informasi Energi AS dengan efisiensi 36%. Motor diesel untuk lokomotif memiliki efisiensi sekitar 40% (lihat Дробинский hlm. 65 dan Иванова hlm. 20). Tetapi ada pengurangan yang dibutuhkan untuk membuat perbandingan. Pertama, harus menurunkan efisiensi pembangkit listrik pusat dengan kehilangan transmisi untuk mendapatkan listrik ke lokomotif. Koreksi lain adalah karena kenyataan bahwa efisiensi untuk diesel Rusia didasarkan pada panas pembakaran bahan bakar yang lebih rendah sementara pembangkit listrik di AS menggunakan panas pembakaran yang lebih tinggi. Koreksi lain adalah, diesel menunjukkan efisiensi dengan mengabaikan energi kipas yang digunakan untuk radiator pendingin mesin. Lihat Дробинский hlm. 65 dan Иванова hal.20 (yang memperkirakan generator listrik terpasang memiliki efisiensi 96,5%). Hasil dari semua di atas adalah bahwa mesin diesel modern dan pembangkit listrik pusat keduanya sekitar 33% efisien dalam menghasilkan listrik (dalam nominal).</ref> motor diesel turun efisiensi dalam nilai non-nominal pada daya rendah <ref>Хомич А.З. Тупицын О.И., Симсон А.Э. "Экономия топлива и теплотехническая модернизация тепловозов" (Penghematan bahan bakar dan modernisasi termodinamik dari lokomotif diesel) - Москва: Транспорт, 1975 - 264&nbsp;pp. Lihat pada kurva konsumsi bahan bakar pada halaman 202 serta grafik pada non-normal pada halaman 10-12</ref> sementara jika pembangkit listrik perlu menghasilkan lebih sedikit daya, akan mematikan generator yang paling tidak efisien, sehingga meningkatkan efisiensi. Kereta listrik dapat menghemat energi (dibandingkan dengan diesel) dengan pengereman regeneratif dan tidak perlu memakan banyak energi dengan cara masuk ke posisi ''idle'' seperti yang dilakukan oleh lokomotif diesel ketika berhenti atau meluncur. Namun, sarana perkeretaapian listrik dapat menggerakkan kipas pendingin ketika berhenti atau menurun, sehingga menghabiskan energi.

Pembangkit listrik besar [[Bahan bakar fosil|berbahan bakar fosil]] beroperasi dengan efisiensi tinggi,<ref>{{Cite web|url= http://gigaom.com/cleantech/ge-to-crank-up-gas-power-plants-like-jet-engines/|title=Gigaom GE to Crank Up Gas Power Plants Like Jet Engines|last=Wang |first=Ucilia|date=2011-05-25 |publisher=Gigaom.com |access-date=2016-02-04|archive-date= 2012-01-12|archive-url= https://web.archive.org/web/20120112023521/http://gigaom.com/cleantech/ge-to-crank-up-gas-power-plants-like-jet-engines/ |dead-url=yes}}</ref><ref>[http://www.ge-flexibility.com/solutions/flexefficiency-50-combined-cycle-power-plant/index.html] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120824224826/http://www.ge-flexibility.com/solutions/flexefficiency-50-combined-cycle-power-plant/index.html|date=24 August 2012}}</ref> dan dapat digunakan untuk pemanasan distrik atau untuk menghasilkan pendinginan distrik, sehingga total efisiensinya lebih tinggi.

=== AC lawan DC untuk lintas utama ===
Sistem elektrifikasi modern mendapatkan energi listrik AC dari jaringan listrik yang dikirim ke lokomotif dan diubah ke tegangan DC untuk digunakan oleh motor traksi. Motor-motor ini dapat berupa motor DC yang secara langsung menggunakan DC atau mungkin motor AC 3&nbsp;fase yang memerlukan konversi DC lebih lanjut menjadi AC 3&nbsp;fase (menggunakan peralatan daya elektronik). Dengan demikian kedua sistem dihadapkan pada tugas yang sama: mengubah dan mengalirkan listrik AC tegangan tinggi dari jaringan listrik menuju arus DC tegangan rendah di lokomotif. Perbedaan antara sistem elektrifikasi arus AC dan DC terletak di tempat AC diubah menjadi DC: di gardu induk atau di sarana. Efisiensi energi dan biaya infrastruktur menentukan pilihan yang dikehendaki pada jaringan, meskipun ini sering diperbaiki karena sistem elektrifikasi yang sudah ada sebelumnya. Baik transmisi dan konversi energi listrik melibatkan kerugian: kerugian hambatan pada kabel dan komponen elektrik, kerugian medan magnet pada transformator dan induktor.<ref>Lihat Винокуров hlm. 95+Bab 4: Потери и коэффициент полизного действия; нагреванние и охлаждение электрических машин и трансформаторов" (Kehilangan dan efisiensi; pemanasan dan pendinginan mesin listrik dan transformator) kehilangan magnetik hlm.&nbsp;96-97, kehilangan hambatan hlm.&nbsp;97-9</ref> Konversi daya untuk sistem DC terjadi terutama di gardu dengan peralatannya yang besar, berat, dan lebih efisien, dapat digunakan. Hal ini berbeda dengan sistem AC yang konversinya terjadi di atas lokomotif dengan ruang terbatas dan kerugian secara signifikan lebih tinggi.<ref>Сидоров 1988 hlm.&nbsp;103-4, Сидоров 1980 hlm. 122-3</ref> Juga, energi yang digunakan untuk meniup udara untuk mendinginkan transformator, pengatur daya listrik (termasuk penyearah), dan konvertor lainnya harus diperhitungkan.

== Perbandingan dengan traksi diesel ==
Lokomotif listrik dapat dengan mudah diproduksi dengan keluaran daya yang lebih besar daripada kebanyakan lokomotif diesel. Untuk pengoperasian penumpang dimungkinkan untuk menyediakan daya yang cukup dengan mesin diesel tetapi, pada kecepatan yang lebih tinggi, terbukti mahal dan tidak praktis. Karena itu, hampir semua [[Kereta kecepatan tinggi|kereta berkecepatan tinggi]] merupakan KA tenaga listrik. Daya yang tinggi berarti mampu menarik barang pada kecepatan lebih tinggi dari normal; dalam kondisi lalu lintas campuran, ini meningkatkan kapasitas ketika waktu antar kereta dapat dikurangi. Daya lokomotif listrik yang lebih tinggi dan elektrifikasi juga bisa menjadi alternatif yang lebih murah daripada jenis sarana lain.

Namun, elektrifikasi tidak cocok untuk jalur dengan frekuensi lalu lintas yang rendah, karena biaya operasional kereta api yang lebih rendah mungkin lebih besar daripada biaya infrastruktur yang mahal. Oleh karena itu, sebagian besar jalur jarak jauh di negara berkembang atau berpenduduk jarang dielektrifikasi karena frekuensi kereta yang relatif rendah.

Biaya perawatan jalur KA dapat meningkat seiring elektrifikasi, tetapi banyak sistem mengklaim biaya yang lebih murah karena berkurangnya keausan dari sarana yang lebih ringan.<ref>[http://www.networkrail.co.uk/browse%20documents/rus%20documents/route%20utilisation%20strategies/network/working%20group%204%20-%20electrification%20strategy/networkrus_electrification.pdf "UK Network Rail electrification strategy report"] {{Webarchive|url= https://web.archive.org/web/20130622210143/http://www.networkrail.co.uk/browse%20documents/rus%20documents/route%20utilisation%20strategies/network/working%20group%204%20-%20electrification%20strategy/networkrus_electrification.pdf |date=2013-06-22}} Table&nbsp;3.3, page&nbsp;31. Retrieved on 4 May 2010</ref> Ada beberapa biaya perawatan tambahan yang terkait dengan peralatan listrik di sekitar lintasan, seperti gardu dan kabel LAA itu sendiri, tetapi, jika ada lalu lintas yang cukup tinggi, biaya pemeliharaan sarana dan prasarana dapat dikurangi secara signifikan.

[[Eksternalitas jaringan|Perluasan jaringan]] menjadi faktor dengan elektrifikasi. {{Butuh rujukan|date=July 2017}} Saat mengubah lintas menjadi listrik, hubungan dengan jalur KA lain harus dipertimbangkan. Beberapa elektrifikasi kemudian dinonaktifkan karena lalu lintas yang melalui jalur nonlistrik. {{Butuh rujukan|date=July 2017}} Jika kedua-duanya memberikan manfaat, lokomotif multi-power yang mahal harus digunakan. Ini sebagian besar merupakan masalah untuk perjalanan jarak jauh, tetapi banyak jalur yang didominasi oleh lalu lintas dari kereta barang jarak jauh (biasanya mengangkut batu bara, bijih, atau peti kemas dari dan ke pelabuhan). Secara teoretis, kereta api listrik dapat menghemat biaya operasi, tetapi terlalu mahal untuk memperluas elektrifikasi ke daerah-daerah terpencil, dan kecuali jika seluruh jaringan listrik, perusahaan sering menemukan bahwa mereka perlu terus menggunakan kereta diesel bahkan jika ada bagian yang dielektrifikasi. Meningkatnya permintaan untuk lalu lintas peti kemas yang lebih efisien ketika menggunakan gerbong datar bertingkat juga memiliki masalah dengan elektrifikasi yang ada karena kurangnya ruang bebas kabel LAA untuk kereta-kereta ini, tetapi elektrifikasi dapat dibangun atau dimodifikasi agar memenuhi batas ruang bebas, dengan dibebankan biaya tambahan.

Masalah khusus yang terkait dengan saluran listrik adalah celah pada elektrifikasi. Kendaraan listrik, terutama lokomotif, kehilangan daya saat melintasi titik peralihan jaringan LAA atau rel ketiga bertegangan. Jika lokomotif/KRL berhenti dengan pantograf atau sepatu kontaknya tepat di titik peralihan, mogoklah kereta itu. Celah peralihan daya dapat diatasi dengan memasang baterai atau sistem generator roda gila. {{Butuh rujukan|date=July 2017}} Pada tahun 2014, kemajuan sedang dibuat dalam penggunaan [[Kondensator|kapasitor]] besar untuk menyalakan kendaraan listrik antara stasiun, dan menghindari kebutuhan kabel LAA antara stasiun-stasiun tersebut.<ref>[[Railway Gazette International]] Okt 2014.</ref>

=== Keuntungan ===
* Tidak ada paparan asap dan jelaga yang keluar dari lokomotif
* Biaya lebih rendah untuk membuat, menjalankan, dan memelihara lokomotif dan [[Kereta Rel|kereta rel]]
* Rasio daya-ke-berat yang lebih tinggi (tidak ada tangki bahan bakar terpasang), menghasilkan
** lokomotif lebih ringan;
** sangat mudah dipercepat;
** daya lebih tinggi;
** kecepatan tinggi.
* Hampir tidak ada [[polusi suara]] (operasi lebih tenang)
* Percepatan yang lebih tinggi memungkinkan kapasitas lintas yang tinggi
* Berkurangnya kehilangan daya di ketinggian yang sangat tinggi (untuk ''kehilangan daya'' lihat [[Motor bakar diesel|mesin diesel]])
* Nilai biaya operasional tidak selalu bergantung pada penyesuaian harga bahan bakar
* Pelayanan di stasiun bawah tanah tempat kereta diesel tidak dapat beroperasi karena alasan keamanan
* Mengurangi pencemaran lingkungan, terutama di daerah perkotaan berpenduduk padat, apalagi jika listrik dihasilkan oleh bahan bakar fosil
* Mudah mengakomodasi kembalinya energi kinetik rem menggunakan superkapasitor
* Perjalanan lebih nyaman karena kereta tidak memiliki mesin diesel di bawah lantai
* Efisiensi energi yang sedikit lebih tinggi, sebagian karena pengereman regeneratif dan daya yang hilang lebih sedikit ketika dalam posisi ''idle.''
* Sumber energi primer yang lebih fleksibel: dapat menggunakan batu bara, nuklir, air, atau angin sebagai sumber energi utama alih-alih minyak bumi

=== Kelemahan ===
[[Berkas:DTTX_724681_20050529_IL_Rochelle.jpg|ka|jmpl| Gerbong datar dua tumpuk ini tidak dapat dijalankan di jalur KRL]]

* Biaya elektrifikasi: elektrifikasi membutuhkan infrastruktur baru untuk dibangun di sekitar lintas eksisting dengan biaya yang signifikan. Biaya sangat tinggi ketika terowongan, jembatan dan rintangan lainnya harus diubah untuk mengakomodasi ruang bebas. Aspek lain yang dapat meningkatkan biaya elektrifikasi adalah perubahan atau peningkatan sinyal kereta api yang diperlukan untuk peningkatan kapasitas lintas, dan untuk melindungi alat pendeteksi KA dari gangguan oleh sarana. Elektrifikasi mungkin memerlukan penutupan jalur saat peralatan baru sedang dipasang.
* Tampilan: struktur LAA dan kabel dapat memiliki dampak lansekap yang signifikan (terjadi pencemaran visual) dibandingkan dengan jalur nonlistrik atau jalur rel ketiga.
* Gangguan: sistem LAA dapat mengalami gangguan bila terjadi kesalahan mekanis kecil atau efek angin kencang yang menyebabkan pantograf kereta bergerak menjadi terjerat dengan kawat LAA, memutus kabel dari tiangnya. Kerusakan sering tidak terbatas pada pasokan ke satu lintas, tetapi meluas ke lintas lain yang berdekatan, menyebabkan seluruh jalur terpaksa "dinonaktifkan" untuk waktu yang cukup lama. Sistem rel ketiga dapat mengalami gangguan saat cuaca dingin karena terbentuknya es di rel konduktor.<ref name="metoffice">{{Cite web|url= http://www.rmets.org/sites/default/files/mos_news_spr2009.pdf |title=Committee Meeting - Royal Meteorological Society - Spring 2009|publisher=[[Royal Meteorological Society]] (rmets.org)|access-date=15 September 2012 |archive-date=2016-03-04|archive-url= https://web.archive.org/web/20160304032324/http://www.rmets.org/sites/default/files/mos_news_spr2009.pdf |dead-url=yes}}</ref>
* Pencurian: tingginya harga tembaga dan instalasi yang tidak dijaga membuat kabel LAA bekas menjadi sasaran empuk bagi pencuri besi tua.<ref name="nrcable">{{Cite web|url= http://www.networkrail.co.uk/cabletheft/ |title=Network Rail - Cable Theft |publisher=[[Network Rail]] (www.networkrail.co.uk)|access-date=15 September 2012}}</ref> Upaya pencurian langsung kabel 25 kV dapat berakhir pada kematian pencuri karena tersetrum listrik.<ref name="itvcable">{{Cite web|url= http://www.itv.com/news/meridian/story/2012-06-27/police-probe-cable-theft-death-link/ |title=Police probe cable theft death link|date=27 June 2012 |website=ITV News|access-date=15 September 2012}}</ref> Di Inggris, pencurian kabel diklaim sebagai salah satu sumber keterlambatan dan gangguan terbesar untuk pelayanan kereta api, meskipun ini biasanya berkaitan dengan kabel persinyalan, yang sama-sama bermasalah untuk jalur diesel.<ref name="itvcable2">{{Cite news|last=Sarah Saunders|work=ITV News|url= http://www.itv.com/news/meridian/2012-06-27/body-discovery-linked-to-rail-cables-theft/ |title=Body discovery linked to rail cables theft|date=28 June 2012 |access-date=7 May 2014}}</ref>
* [[Atapers]], penumpang yang naik di atap KRL, dapat terluka parah atau terbunuh akibat tersetrum ketika mereka terlalu dekat dengan kabel LAA.<ref>{{Cite web|url= http://dozenten.alp.dillingen.de/2.8/images/PDF/Bahn/gefahren_durch_bahnstrom.pdf |title=Gefahren durch Bahnstrom, German police, 2013 -- 6 fatalities in 2012 in Bayern|year=2013 |language=de|access-date=July 10, 2017|archive-date=2019-04-22|archive-url= https://web.archive.org/web/20190422165614/http://dozenten.alp.dillingen.de/2.8/images/PDF/Bahn/gefahren_durch_bahnstrom.pdf|dead-url=yes}}</ref><ref>{{Cite web|url= http://safetydb.uic.org/IMG/pdf/SDB_Report_2013_Public.pdf |title=Safety Database: UIC: Public Report: Significant Accidents 2012 Public Report|date=September 2013 |publisher=International Union of Railways |format=PDF|access-date=20 July 2016}}</ref>
* Hewan, terutama burung, dapat bertengger atau menyentuh jaringan elektrifikasi. Hewan yang mati terjatuh ke tanah dimangsa rubah atau pemangsa lainnya.<ref>{{Cite web|url= https://www.nabu.de/tiere-und-pflanzen/voegel/gefaehrdungen/stromtod/|title=Tiere & Pflanzen Vögel Gefährdungen Stromtod Mehr aus dieser Rubrik Vorlesen Die tödliche Gefahr |last=Nachmann|first=Lars |website=[[Naturschutzbund Deutschland|Naturschutzbund]]|location=Berlin, Germany|language=German |access-date=20 July 2016}}</ref>
* Di sebagian besar jaringan kereta api dunia, ruang bebas dari kabel LAA tidak cukup untuk gerbong yang terlalu tinggi, umpamanya kereta peti kemas bertumpuk dua.

== Elektrifikasi di seluruh dunia ==
Pada 2006, {{Convert|240000|km|abbr=on}} (25% panjangnya) dari jaringan kereta api dunia dialiri listrik dan 50% dari semua transportasi kereta api dilakukan dengan traksi listrik.

Pada 2012 untuk kilometer lintas yang sudah dielektrifikasi, Tiongkok melampaui Rusia menjadikannya tempat pertama di dunia dengan lebih dari {{Convert|48000|km|abbr=on}} dialiri listrik.<ref>See "Peoples Daily Online" (in English, newspaper) 5 December 2012 [http://en.people.cn/90778/8045767.html China's electric railway mileage exceeds 48,000 km]</ref> Menyusul Tiongkok adalah Rusia {{Convert|43300|km|abbr=on}}, India {{Convert|30012|km|abbr=on}},<ref>{{Cite web|url= http://www.indianrailways.gov.in/railwayboard/view_section.jsp?id=0,1,304,366,532 |title=Ministry of Railways (Railway Board) |website=www.indianrailways.gov.in}}</ref> Jerman {{Convert|21000|km|abbr=on}}, Jepang {{Convert|17000|km|abbr=on}}, dan Prancis {{Convert|15200|km|abbr=on}}.

== Efek bunga api ==
Jalur listrik baru sering menunjukkan "efek bunga api", dengan elektrifikasi dalam sistem kereta penumpang mengarah ke lompatan yang signifikan dalam pendapatan.<ref name="STARTSLOW">{{Cite news|title=Start Slow With Bullet Trains|url= http://www.miller-mccune.com/politics/start-slow-with-bullet-trains-29853/ |access-date=27 February 2012|work=Miller-McCune|date=2 May 2011|dead-url=yes|archive-url= https://web.archive.org/web/20120128054303/http://www.miller-mccune.com/politics/start-slow-with-bullet-trains-29853/ |archive-date=28 January 2012}}</ref> Alasannya mungkin termasuk kereta listrik yang dipandang lebih modern dan menarik untuk dinaiki,<ref name="ONTRACKFOR">{{Cite news|title=Cumbernauld may be on track for railway line electrification|url= http://www.cumbernauld-news.co.uk/news/local-headlines/cumbernauld_may_be_on_track_for_railway_line_electrification_1_353988 |access-date=27 February 2012|work=Cumbernauld News |date=14 January 2009}}{{Pranala mati|date=Maret 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes}}</ref><ref>{{Cite news|title=Electric Idea|url= http://www.bromsgroveadvertiser.co.uk/news/1949797.electric_idea/ |access-date=27 February 2012|work=Bromsgrove Advertiser|date=8 January 2008}}</ref> lebih cepat dan lebih lancar,<ref name="STARTSLOW" /> dan fakta bahwa elektrifikasi sering berjalan seiring dengan infrastruktur umum dan perbaikan/penggantian sarana, yang mengarah pada kualitas layanan yang lebih baik (dengan cara yang secara teoretis juga dapat dicapai dengan melakukan peningkatan serupa tanpa elektrifikasi). Apa pun penyebabnya, efek ini telah terjadi pada berbagai rute yang telah dialiri listrik selama beberapa dekade.<ref name="STARTSLOW" /><ref name="ONTRACKFOR" />

== Lihat pula ==
* [[Lokomotif listrik]]
* [[Kereta rel listrik]]

== Referensi ==
<references responsive="0"></references>

== Sumber ==
=== {{en icon}} ===
* {{cite book |first=G T| last=Moody| year=1960| title= Southern Electric| chapter=Part One| edition=3rd| publisher=Ian Allan Ltd| location=London}}
* Gomez-Exposito A., Mauricio J.M., Maza-Ortega J.M. "VSC-based MVDC Railway Electrification System" IEEE transactions on power delivery, v.&nbsp;29, no.&nbsp;1, Feb. 2014 pp.&nbsp;422–431. (suggests 24&nbsp;kV&nbsp;DC)
* [https://web.archive.org/web/20030815044443/http://juts.janes.com/public/juts/index.shtml (Jane's) Urban Transit Systems]
* {{cite book|ref=harv|last=Hammond|first=John Winthrop|title=Men and volts; the story of General Electric|url= https://books.google.com/books?id=ZXYAYAAACAAJ |year=2011|location=Philadelphia, Pennsylvania, U.S.A.; London, U.K. |publisher=General Electric Company; [[J. B. Lippincott & Co.]]; Literary Licensing, LLC|isbn=978-1-258-03284-5|origyear=1941 |quote=He was to produce the first motor that operated without gears of any sort, having its armature direct-connected to the car axle. |via=[https://archive.org/details/menandvoltsstory00hammrich Internet archive]}}
* {{cite book |last1=Kaempffert |first1=Waldemar Bernhard, Editor |authorlink=Waldemar Kaempffert|url=https://archive.org/details/popularhistoryof01kaem |first2=T. Comerford |last2=Martin |year=1924 |title=A Popular History of American Invention |via=[[Internet Archive|Internet archive]] |publisher=[[Charles Scribner's Sons]]|location=London, U.K.; New York, NY, U.S.A. |accessdate=March 11, 2017 |volume=1 |ref=harv}}
* {{cite book|ref=harv|last=Malone|first=Dumas |authorlink=Dumas Malone|title=Sidney Howe Short |url=https://books.google.com/books?id=fxFQAQAAMAAJ&pg=PA128 |year=1928|publisher=[[Charles Scribner's Sons]] |work=[[Dictionary of American Biography]] |location=London, U.K.; New York, NY, U.S.A. |volume=17 |accessdate=31 May 2017}}

=== {{ru icon}} ===
* Винокуров В.А., Попов Д.А. "Электрические машины железно-доровного транспорта" (Electrical machinery of railroad transportation), Москва, Транспорт, 1986. {{ISBN|5-88998-425-X}}, 520&nbsp;pp.
* Дмитриев, В.А., "Народнохозяйственная эффективность электрификации железных дорог и примениния тепловозной тяги" (National economic effectiveness of railway electrification and application of diesel traction), Москва, Транспорт 1976.
* Дробинский В.А., Егунов П.М. "Как устроен и паботает тенловоз" (How the diesel locomotive works) 3rd ed. Moscow, Транспорт, 1980.
* Иванова В.Н. (ed.) "Конструкция и динамика тепловозов" (Construction and dynamics of the diesel locomotive). Москва, Транспорт, 1968 (textbook).
* Калинин, В.К. "Электровозы и электроноезда" (Electric locomotives and electric train sets) Москва, Транспорт, 1991 {{ISBN|978-5-277-01046-4}}
* Мирошниченко, Р.И., "Режимы работы электрифицированных участков" (Regimes of operation of electrified sections [of railways]), Москва, Транспорт, 1982.
* Перцовский, Л. М.; "Энргетическая эффективность электрической тяги" (Energy efficiency of electric traction), Железнодорожный транспорт (magazine), #12, 1974 p.&nbsp;39+
* Плакс, А.В. & Пупынин, В. Н., "Электрические железные дороги" (Electric Railways), Москва "Транспорт" 1993.
* Сидоров Н.И., Сидорожа Н.Н. "Как устроен и работает эелктровоз" (How the electric locomotive works) Москва, Транспорт, 1988 (5th ed.) - 233&nbsp;pp, {{ISBN|978-5-277-00191-2}}. 1980 (4th&nbsp;ed.).
* Хомич А.З. Тупицын О.И., Симсон А.Э. "Экономия топлива и теплотехническая модернизация тепловозов" (Fuel economy and the thermodynamic modernization of diesel locomotives) - Москва: Транспорт, 1975 - 264&nbsp;pp.

== Pranala luar ==
{{commons category|Electrically-powered rail transport}}
* [http://www.railway-technical.com/ Railway Technical Web Page]
* [http://product.itoworld.com/map/68?lon=14.43025&lat=44.85920&zoom=6 Electrified railways] {{Webarchive|url= https://web.archive.org/web/20190422165607/http://product.itoworld.com/map/68?lon=14.43025&lat=44.85920&zoom=6 |date=2019-04-22}}

{{Tata letak jalur kereta api}}
{{Prasarana perkeretaapian}}{{Elektrifikasi perkeretaapian|state=expanded}}
{{Authority control}}{{DEFAULTSORT:Railway electrification system}}
[[Kategori:Transportasi rel listrik| ]]