jarak pengereman kereta api

ini adalah hasil browsing yang saya dapat tentang jarak yang diperlukan oleh sebuah KA untuk melakukan pengereman.

tulisan ini saya kutip dari semboyan35.com. semoga dapat membantu sebagai bahan pengetahuan kita.:-)

 
Setiap jenis kendaraan yang bergerak pasti memiliki rem termasuk kereta api yang terdiri dari lokomotif dan rangkaiannya (kereta / gerbong). Masing-masing jenis kendaraan tersebut memiliki karakteristik pengereman tersendiri, dan masing-masing karakteristik pengereman tentunya memiliki jarak pengereman (stoping distance) yang berlainan pula.

Jarak pengereman kereta api adalah jarak yang dibutuhkan mulai saat masinis menarik tuas (handle) rem dengan kondisi pelayanan pengereman penuh (full brake) sampai dengan kereta api benar-benar berhenti.

Yang dimaksud dengan pengereman penuh (full brake) pada rangkaian kereta api yang dilengkapi peralatan pengereman udara tekan (Westinghouse) adalah menurunkan tekanan udara pada pipa utama sebesar 1,4 – 1,6 kg/cm2 (1,4 – 1,6 atm) melalui tuas pengereman yang dilakukan masinis di lokomotif yang menyebabkan tekanan maksimum pada silinder pengereman kereta / gerbong mencapai 3,8 kg/cm2 (3,8 atm) pada masing-masing kereta / gerbong.

Jarak pengereman (L) dihitung dalam meter (m) sangat penting pengaruhnya pada kereta api sebagai bahan acuan bagi masinis kapan saatnya harus menarik tuas rem dan memulai pengereman untuk dapat berhenti pada waktu dan tempat yang ditentukan harus berhenti.

Dalam keadaan normal dimana kereta api yang berjalan dalam kecepatan penuh dan masinis menyadari bahwa kereta apinya harus berhenti di depan suatu sinyal karena tertahan oleh semboyan 7 (sinyal tidak boleh dilalui) maka masinis harus memperkirakan jarak pengereman dimana harus mulai menarik tuas rem sampai dengan kereta api harus dapat berhenti di muka sinyal tersebut.

Dalam pemeriksaan atau penyidikan kecelakaan kereta api, jarak pengereman dapat mengungkap penyebab suatu kecelakaan kereta api misalnya tabrakan kereta api frontal di jalan bebas, suatu kereta api menabrak kereta api lain dari belakang di jalan bebas, suatu kereta api menabrak kereta api lain di emplasemen stasiun atau suatu kereta api menabrak kendaraan jalan raya yang mogok di jalan perlintasan.

Analisis lapangan dan analisis terhadap kondisi teknis pengereman kereta api tersebut dapat mengungkap penyebab kecelakaan yaitu apakah disebabkan faktor teknis (technical error) atau faktor kesalahan operator (human error). Di lapangan dapat dihitung jarak yang tersedia untuk melakukan pengereman mulai dari lokasi tabrakan sampai dengan lokasi dimana masinis sudah dapat melihat benda / kereta api lain yang menghalangi kereta apinya yang dihitung dalam asumsi kecepatan penuh.

Analisis terhadap kondisi teknis pengereman kereta api dimaksudkan untuk mendapatkan data apakah kereta api tersebut memiliki peralatan pengereman yang seharusnya menurut syarat-syarat teknis pengereman yang ditetapkan atau tetap dioperasikan dalam kondisi menyimpang dari peraturan teknis pengereman yang ditetapkan.

Dari kondisi tersebut maka dapat diketahui apakah penyebab tersebut akibat masinis terlambat melayani tuas pengereman, jarak yang tidak mencukupi atau faktor teknis peralatan yang di bawah standar yang ditentukan. Kondisi lain yang dapat diasumsikan adalah jika “masinis tertidur” apakah peralatan “dedman pedal” atau “automatic emergency brake” dapat bekerja baik dalam situasi kecepatan penuh untuk melakukan pengereman penuh mulai dari lokasi dimana diasumsikan masinis mulai tertidur.

Pelayanan peralatan pengereman kereta api dapat bekerja dengan 3 cara yaitu dilayani oleh masinis dari lokomotif, dilayani secara otomatis oleh sistem pengamanan di lokomotif melalui peralatan yang disebut “dead-man pedal” atau “automatic emergency brake” serta oleh awak kereta api dalam rangkaian dengan menarik tuas “emergency brake” yang tersedia pada setiap kereta / gerbong.

Faktor Yang Berpengaruh Pada Jarak Pengereman

  • Kecepatan Kereta Api
  • Semakin tinggi kecepatan kereta api maka semakin panjang jarak pengereman.
  • Kemiringan / lereng (gradient) jalan rel.
  • Kemiringan jalan rel berpengaruh terhadap jarak pengereman dengan 2 kemungkinan yaitu menambah jarak pengereman jika lereng menurun atau mengurangi jarak pengereman jika lereng menanjak.
  • Prosentase Gaya Pengereman

Prosentase gaya pengereman adalah besaran gaya pengereman yang bekerja dibandingkan dengan berat kereta api yang akan dilakukan pengereman dikalikan dengan 100%. Semakin kecil besaran gaya pengereman maka akan semakin panjang jarak pengereman. Kasus besaran gaya pengereman tidak dapat mencapai angka 100% dipengaruhi oleh jumlah kereta / gerbong yang tidak bekerja atau tidak dilayani dalam suatu rangkaian kereta api.

Perhitungan Jarak Pengereman
Faktor-faktor tersebut di atas kemudian dibuat rumus untuk menghitung jarak pengereman dengan berbagai besaran faktor yang mempengaruhinya. Terdapat beberapa rumus fisika untuk menghitung jarak pengereman yaitu Pedelucq dan Minden.

Mengingat bahwa kereta api di Indonesia menggunakan sistem pengereman udara tekan dari Knorr, maka rumus yang dapat dipakai adalah rumus Minden, yaitu :

 

Tabel Nilai ψ
Kecepatan (V) – km/jam Rem Posisi (R atau P) Rem Posisi (G)
40

50

60

70

80

90

0,84

0,90

0,94

0,96

0,99

1,00

0,85

0,92

0,97

1,00

1,06

1,06

100 1,00
Rem Posisi

R/P

Jumlah Gandar n ≤ 24 24 < n ≤ 48 48 < n ≤ 60 60 < n ≤ 80 80 < n < 100
C1 1,10 1,05 1,0 0,97 0,92
Rem Posisi

G

Jumlah Gandar n ≤ 40 40 < n ≤ 80 80 < n ≤ 100 100 < n ≤ 120 120 < n ≤ 150
C1 1,12 1,06 1,0 0,95 0,9
Tabel Nilai Ci
Kecepatan (V) km/jam 40 50 60 70 80 90 100
Rem Posisi R/P 0,77 0,81 0,84 0,87 0,89 0.90 0,90
Rem Posisi G 0,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,75

 

Uji coba pengereman harus dilakukan melalui uji coba stasioner dan uji coba operasional. Uji coba stasioner dilakukan dengan maksud untuk mengetahui tekanan udara pada pipa utama, reservoir dan silender rem serta mengetahui waktu pengereman yang dibutuhkan sewaktu melakukan pengereman dan pelepasan. Uji coba operasional dilakukan dengan maksud mengetahui jarak pengereman pada berbagai kecepatan.

Uji coba yang pernah dilakukan pada rangkaian kereta api penumpang dengan jumlah rangkaian sebanyak 8 – 10 kereta menggunakan bogie NT.11 / K5 dan dihitung dengan rumus Minden menghasilkan tabel :

Kecepatan awal (V) km/jam Jarak pengereman (L) meter
Perhitungan Uji coba
60

70

80

90

100

249

332

420

527

650

332

415

650

745

910

Uji coba operasional yang pernah dilakukan menggunakan rangkaian kereta api dengan seluruh kondisi pengereman tiap-tiap kereta keadaan baik dan sesuai teknik persyaratan pengereman yang ditetapkan. Seluruh rangkaian menggunakan blok rem dengan bahan dari besi cor.

Tabel di atas membuktikan bahwa jarak pengereman hasil percobaan operasional lebih panjang / jauh dari perhitungan teori dengan rumus Minden. Penyebabnya kemungkinan besar adalah penggunaan bahan pembuatan blok rem yang berbeda dengan standar bahan blok rem yang dipakai di Eropa. Rumus Minden didasarkan atas kondisi yang berlaku di Eropa.

Blok Rem Komposit
Sejak KA Babaranjang di Sumatra Selatan dioperasikan dan frekuensi perjalanannya meningkat tajam sesuai kebutuhan pasar maka kemudian diperkenalkan dan digunakan bahan pembuatan blok rem komposit untuk menggantikan bahan pembuatan blok rem besi cor.

Keunggulan blok rem komposit adalah memiliki koefisien gesek yang lebih baik dan usia keausan yang lebih lama sehingga waktu penggantiannya menjadi lebih panjang. Hal ini menimbulakn keuntungan pada penghematan tenaga kerja dan pengadaan blok rem dengan rentang waktu yang bertambah panjang.

Blok rem komposit di Jawa telah digunakan untuk kereta api Argo Bromo Anggrek, kereta api Argo Gede dan beberapa set KRL di Jabodetabek. Keunggulan lain adalah membuat jarak pengereman menjadi lebih pendek dan tidak menimbulkan suara bising saat terjadi pengereman.

Uji coba operasional pengereman pada kereta api Argo Bromo Anggrek dengan menggunakan blok rem komposit menghasilkan tabel sebagai berikut :

Kecepatan awal (V) km/jam Jarak pengereman (L) meter
Perhitungan Uji coba
60

70

80

90

100

249

332

420

527

650

210

295

385

463

600

Tabel di atas membuktikan bahwa jarak pengereman hasil percobaan operasional pengereman menggunakan blok rem komposit berhasil mendekati atau lebih pendek dibandingkan percobaan operasional menggunakan blok rem dengan bahan besi cor.

Kesimpulan
Jarak sinyal muka ke sinyal utama pada lintas jalan datar adalah 500 meter. Dalam hal kereta api berjalan dengan kecepatan penuh dan terpaksa harus tertahan di sinyal masuk, maka potensi melanggar sinyal masuk utama sangat besar jika masinis mulai melakukan pengereman pada saat melalui sinyal muka tersebut.

Jika kereta api menggunakan blok rem dari bahan besi cor maka masinis harus mulai melakukan pengereman ketika melihat kedudukan / aspek sinyal muka yang menunjukkan kedudukan / aspek sinyal utama yang terkait dengan sinyal muka tersebut menunjukkan indikasi tidak aman. Artinya masinis harus mulai melakukan pengereman sebelum melalui sinyal muka tersebut atau mulai melakukan pengereman untuk mengurangi kecepatan pada saat melihat kedudukan / aspek sinyal muka tersebut. Jika masinis mulai melakukan pengereman pada saat atau setelah melalui sinyal muka maka sudah dapat dipastikan bahwa kereta api akan melanggar sinyal masuk utama atau kereta api akan benar-benar berhenti setelah melalui sinyal masuk utama yang berkedudukan / aspek tidak aman.

Dalam hal kasus tabrakan kereta api dengan kendaraan lain di jalan perlintasan, dalam hal kereta api berjalan dengan kecepatan penuh maka situasi di perlintasan tersebut harus sudah dapat terlihat oleh masinis sedikitnya pada jarak 1000 meter. Jika jarak terlihat tersebut tidak tercapai maka setiap benda yang merintangi perjalanan kereta api tersebut di perlintasan dipastikan akan tertabrak kereta api. Kecelakaan juga pasti akan terjadi jika jarak pandang masinis mencukupi tetapi secara tiba-tiba melintas kendaraan di perlintasan pada saat jarak kereta api dengan perlintasan tersebut lebih kecil dari jarak pengereman.

Hal yang sama juga dapat terjadi pada kasus kecelakaan suatu kereta api menabrak kereta api lain dari belakang jika jarak pandang masinis terhalang oleh lengkung jalan sehingga jarak pengereman terjauh tidak dapat dicapai. Dalam kasus ini biasanya masinis telah melanggar sinyal sebelumnya yang seharusnya tidak boleh dilalui.

Jika kereta api menggunakan blok rem komposit maka masinis boleh melakukan pengereman pada saat / menjelang melalui sinyal muka tersebut untuk kecepatan dibawah 90 km/jam. Tetapi untuk kecepatan penuh di atas 90 km/jam maka masinis harus mulai melakukan pengereman sebelum melalui sinyal muka tersebut.

Jarak pengerman kereta api ini seharusnya diketahui bukan oleh masinis atau pegawai yang berkecimpung dalam perkeretaapian tetapi oleh pengguna jalan raya yang sering melalui pintu perlintasan kereta api terutama perlintasan yang tidak dijaga.

Jika semua pegawai kereta api mengetahui hal ini maka kemungkinan besar kecelakaan-kecelakaan kereta api yang selama ini terjadi (selain anjlogan) dapat dihindari atau setidaknya mengurangi resiko dan jumlah kecelakaan kereta api dengan melakukan antispasi pencegahan lebih dini. 

Konstruksi Rel Kereta Api (I)

Jalan rel kereta api (UK: Railway Tracks, US: Railroad Tracks) atau biasa disebut dengan rel kereta api, merupakan prasarana utama dalam perkeretaapian dan menjadi ciri khas moda transportasi kereta api. Ya, karena rangkaian kereta api hanya dapat melintas di atas jalan yang dibuat secara khusus untuknya, yakni rel kereta api. Rel inilah yang memandu rangkaian kereta api bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain.

Dalam pengamatan secara awam, kita melihat rel sebagai jalan untuk lewat kereta api yang terdiri atas sepasang batang rel berbahan besi baja yang disusun secara paralel dengan jarak yang konstan (tetap) antara kedua sisinya. Batang rel tersebut ditambat (dikatikan) pada bantalan yang disusun secara melintang terhadap batang rel dengan jarak yang rapat, untuk menjaga agar rel tidak bergeser atau renggang.

Sejarah Rel Kereta Api
Prinsip jalan rel telah berkembang sejak 2.000 tahun yang lalu. Waktu itu sarana transportasi untuk mengangkut penumpang dan barang masih sangat sederhana, yaitu dengan menggunakan kereta roda. Jalan yang dilewati masih berupa jalan tanah yang berdebu. Ketika jalan tanah tersebut diguyur hujan, kondisinya menjadi lembek dan kereta roda yang lewat meninggalkan bekas cekungan pada tanah. Setelah kering, cekungan tersebut mengeras, dan beberapa kereta roda yang lewat berikutnya juga melewati cekungan tersebut. Ternyata dengan mengikuti cekungan tersebut, kereta roda dapat berjalan dengan lebih terarah dan gampang, pengendara tinggal mengatur kecepatan kereta tanpa repot-repot lagi mengendalikan arah kereta roda. Kemudahan transportasi dengan prinsip jalur rel inilah, yang membuat jalur rel memiliki keunggulan tersendiri, sehingga terus berkembang hingga menjadi jalur rel KA yang kita kenal sekarang ini.

Prinsip Rel Kereta Api
Kereta api berjalan dengan roda besi, sehingga membutuhkan jalan khusus agar dapat berjalan dengan baik. Untuk itulah dibuat jalan rel KA dengan permukaan baja, sehingga roda baja KA beradu dengan jalan rel dari baja. Jalan baja ini memiliki karakteristik dan syarat-syarat khusus yang berbeda dengan jalan aspal, sehingga konstruksinya lebih rumit dan melibatkan banyak komponen. Jalan rel KA harus dibangun dengan kokoh, karena setiap rangkaian KA yang lewat memiliki beban yang berat, apalagi setiap harinya akan dilalui berulang kali oleh beberapa rangkaian KA. Oleh karena itu, konstruksi rel KA dibuat sebaik mungkin agar mampu menahan beban berat atau istilahnya BEBAN GANDAR (AXLE LOAD) dari rangkaian KA yang berjalan di atasnya, sehingga jalan baja ini dapat bertahan dalam waktu yang lama dan memungkinkan rangkaian KA dapat berjalan dengan cepat, aman dan nyaman.

Merujuk pada bagan di atas, pada dasarnya konstruksi jalan rel KA terdiri atas 2 bagian. Bagian bawah adalah Track Foundation atau Lapisan Landasan/Pondasi, dan bagian atas adalah Rail Track Structure atau Struktur Trek Rel.

Prinsipnya, jalan rel KA harus dapat mentransfer tekanan yang diterimanya dengan baik yang berupa beban berat (axle load) dari rangkaian KA melintas. Dalam arti, jalan rel KA harus tetap kokoh ketika dilewati rangkaian KA, sehingga rangkaian KA dapat melintas dengan cepat, aman, dan nyaman.

Roda-roda KA 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. Oleh lapisan ballast, tekanan dari bantalan ini akan disebar ke seluruh permukaan tanah disekitarnya, untuk mencegah amblesnya trek rel.

Konstruksi Jalan Rel Kereta Api – Lapisan Landasan
Prinsipnya, lapisan landasan (track foundation) ini dibuat untuk menjaga kestabilan trek rel saat rangkaian KA lewat. Sehingga trek rel tetap berada pada tempatnya, tidak bergoyang-goyang, tidak ambles ke dalam tanah, serta kuat menahan beban rangkaian KA yang lewat. Selain itu, lapisan landasan juga berfungsi untuk mentransfer beban berat (axle load) dari rangkaian KA untuk disebar ke permukaan bumi (pada gambar di atas adalah Subsoil/Natural Ground).

Lapisan landasan merupakan lapisan yang harus dipersiapkan terlebih dahulu sebelum membangun trek rel, sehingga posisinya berada di bawah trek rel dan berfungsi sebagai pondasi. Sebagaimana struktur pondasi pada suatu bangunan, lapisan landasan juga tersusun atas lapisan-lapisan material tanah dan bebatuan, diantaranya:

1. FORMATION LAYER
Formation layer merupakan perkerjaan pemadatan tanah sebagai pondasi trek rel KA. Formation layer ini dipersiapkan sebagai tempat ditaburkannya lapisan ballast. Lapisan ini berupa campuran tanah, pasir, dan lempung yang diatur tingkat kepadatan dan kelembapan airnya. Pada Negara-negara maju yang lintasan KA-nya sangat padat, ditambahkan lapisan Geotextile di bawah formation layer. Geotextile adalah material semacam kain yang bersifat permeable yang terbuat dari polipropilena atau polyester yang berguna untuk memperlancar drainase dari atas ke bawah (subgrade ke subsoil), dan sekaligus memperkuat formation layer.

2. SUB-BALLAST DAN BALLAST
Lapisan ini disebut pula sebagai Tack Bed, karena fungsinya sebagai tempat pembaringan trek rel KA. Lapisan Ballast merupakan suatu lapisan berupa batu-batu berukuran kecil yang ditaburkan di bawah trek rel, tepatnya di bawah, samping, dan sekitar bantalan rel (sleepers). Bahkan terkadang dijumpai bantalan rel yang “tenggelam” tertutup lapisan ballast, sehingga hanya terlihat batang relnya saja. Fungsi lapisan ballast adalah: (1) untuk meredam getaran trek rel saat rangkaian KA melintas, (2) menyebarkan axle load dari trek rel ke lapisan landasan di bawahnya, sehingga trek rel tidak ambles, (3) menjaga trek rel agar tetap berada di tempatnya, (4) sebagai lapisan yang mudah direlokasi untuk menyesuaikan dan meratakan ketinggian trek rel (Levelling), (5) memperlancar proses drainase air hujan, serta (6) mencegah tumbuhnya rumput yang dapat mengganggu drainase air hujan.

Ballast yang ditabur biasanya adalah batu kricak (bebatuan yang dihancurkan menjadi ukuran yang kecil) dengan diameter sekitar 28-50 mm dengan sudut yang tajam (bentuknya tidak bulat). Ukuran partikel ballast yang terlalu kecil akan mengurangi kemampuan drainase, dan ukuran yang terlalu besar akan mengurangi kemampuannya dalam mentransfer axle load saat rangkaian KA melintas. Dipilih yang sudutnya tajam untuk mencegah timbulnya rongga-rongga di dalam taburan ballast, sehingga lapisan ballast tersebut susunannya menjadi lebih rapat.

Ballast ditaburkan dalam dua tahap. Pertama saat sebelum perakitan trek rel, yakni ditaburkan diatas formation layer dan menjadi track bed atau “kasur” bagi bantalan rel, agar bantalan tidak bersentuhan langsung dengan lapisan tanah. Karena jika bantalan langsung bersentuhan dengan tanah (formation layer) bisa-bisa bantalan tersebut akan ambles, karena axle load yang diterima bantalan langsung menekan frontal ke bawah karena ketiadaan ballast untuk menyebarkan axle load. Kedua ketika trek rel selesai dirakit, untuk menambah ketinggian lapisan ballast hingga setinggi bantalan, mengisi rongga-rongga antarbantalan, dan di sekitar bantalan itu sendiri. Ballast juga ditabur disisi samping bantalan hingga jarak minimal 50cm dengan kemiringan (slope) tertentu sehingga membentuk “bahu” ballast yang berfungsi menahan gerakan lateral dari trek rel.

Pada kasus tertentu, sebelum ballast, ditaburkan terlebih dahulu lapisan sub-ballast, yang berupa batu kricak yang berukuran lebih kecil. Fungsinya untuk memperkuat lapisan ballast, meredam getaran saat rangkaian KA lewat, dan sekaligus menahan resapan air dari lapisan blanket dan subgrade di bawahnya agar tidak merembes ke lapisan ballast. Ketebalan lapisan ballast minimal 150 mm hingga 500 mm, karena jika kurang dari 150 mm menyebabkan mesin pecok ballast (Plasser and Theurer Tamping Machine) justru akan menyentuh formation layer yang berupa tanah, sehingga bercampurlah ballast dengan tanah, yang akan mengurangi elastisitas ballast dalam menahan trek rel dan mengurangi kemampuan drainasenya.

Secara periodik, dilakukan perawatan terhadap lapisan ballast dengan dibersihkan dari lumpur dan debu yang mengotorinya, dipecok, atau bahkan diganti dengan yang baru. Untuk itu, dilakukan perawatan dengan mesin khusus yang diproduksi oleh Plasser and Theurer Austria. Di Indonesia ada mesin pemecok ballast (Ballast Tamping Machine) untuk mengembalikan ballast yang telah bergeser ke tempatnya semula, sekaligus merapatkan lapisan ballast di bawah bantalan agar bantalan tidak bersinggungan langsung dengan tanah.

Intinya lapisan ballast harus (1) rapat, (2) bersih tidak bercampur tanah dan lumpur, (3) harus ada di bawah bantalan (karena kalau bantalan langsung bersinggungan dengan tanah, akan mengurangi kestabilan jalan rel KA), dan juga (4) elastis (elastis bukan dalam arti material ballastnya yang elastis, tetapi formasi/susunannya yang tidak kaku, dapat bergerak-gerak sedikit) sehingga dapat “mencengkeram” bantalan rel saat rangkaian KA lewat.

(source: Aghi Wirawan’s note on Facebook)

Konstruksi Rel Kereta Api (II)

Setelah lapisan landasan sebagai pondasi jalan rel KA selesai dibangun, tahap berikutnya adalah membangun trek rel KA.
Perlu diketahui bahwa pada setiap komponen terdapat beberapa tipe yang berbeda sehingga memiliki kekuatan/kemampuan yang berbeda pula, yang akhirnya akan menentukan kualitas dari jalan rel KA itu sendiri. Gambar di bawah ini adalah skema konstruksi jalan rel KA beserta komponen-komponennya.

1. BATANGAN BESI BAJA (RAIL, REL)
Batang rel terbuat dari besi ataupun baja bertekanan tinggi, dan juga mengandung karbon, mangan, dan silikon. Batang rel khusus dibuat agar dapat menahan beban berat (axle load) dari rangkaian KA yang berjalan di atasnya. Inilah komponen yang pertama kalinya menerima transfer berat (axle load) dari rangkaian KA yang lewat.
Tiap potongan (segmen) batang rel memiliki panjang 20-25 m untuk rel modern, sedangkan untuk rel jadul panjangnya hanya 5-15 m tiap segmen. Batang rel dibedakan menjadi beberapa tipe berdasarkan berat batangan per meter panjangnya. Di Indonesia dikenal 4 macam batang rel, yakni R25, R33, R42, dan R54. Misalkan, R25 berarti batang rel ini memiliki berat rata-rata 25 kilogram/meter. Makin besar “R”, makin tebal pula batang rel tersebut.
Perbedaan tipe batang rel mempengaruhi beberapa hal, antara lain (1) besar tekanan maksimum (axle load) yang sanggup diterima rel saat KA melintas, dan (2) kecepatan laju KA yang diijinkan saat melewati rel. Semakin besar “R”, maka makin besar axle load yang sanggup diterima oleh rel tersebut, dan KA yang melintas di atasnya dapat melaju pada kecepatan yang tinggi dengan stabil dan aman.

Penampang rel, terdiri atas Head, Web, dan Base.

Tipe rel paling besar yang digunakan di Indonesia adalah UIC R54) yang digunakan untuk jalur KA yang lalu lintasnya padat, seperti lintas Jabodetabek dan lintas Trans Jawa. Tak ketinggalan lintas angkutan batubara di Sumsel-Lampung yang memiliki axle load paling tinggi di Indonesia.

2. BANTALAN REL (USA: TIES, UK: SLEEPERS)
Bantalan rel (sleepers) dipasang sebagai landasan dimana batang rel diletakkan dan ditambatkan. Berfungsi untuk (1) meletakkan dan menambat batang rel, (2) menjaga kelebaran trek (track gauge, adalah ukuran lebar trek rel. Indonesia memiliki track gauge 1067 mm) agar selalu konstan, dengan kata lain agar batang rel tidak meregang atau menyempit, (3) menumpu batang rel agar tidak melengkung ke bawah saat dilewati rangkaian KA, sekaligus (4) mentransfer axle load yang diterima dari batang rel dan plat landas untuk disebarkan ke lapisan batu ballast di bawahnya.
Oleh karena itu bantalan harus cukup kuat untuk menahan batang rel agar tidak bergesar, sekaligus kuat untuk menahan beban rangkaian KA. Bantalan dipasang melintang dari posisi rel pada jarak antarbantalan maksimal 60 cm.
Ada tiga jenis bantalan, yakni (1) Bantalan Kayu (Timber Sleepers), terbuat dari batang kayu asli maupun kayu campuran, yang dilapisi dengan creosote (minyak pelapis kayu) agar lebih awet dan tahan jamur. Merupakan bantalan yang pertama kali digunakan, tapi tidak begitu awet terutama pada lingkungan yang lembab, sehingga kini telah banyak ditinggalkan. Namun demikian tetap diperlukan sebagai bantalan rel pada wesel (wesel adalah bagian rel yang dapat digeser-geser untuk memindahkan jalur), terowongan, maupun jembatan karena sifatnya yang lebih elastis daripada bantalan beton. (2) Bantalan Plat Besi (Steel Sleepers), merupakan bantalan generasi kedua, lebih awet dari kayu. Bantalan besi tidak dipasang pada trek yang ter-eletrifikasi maupun pada trek yang menggunakan persinyalan elektrik. Dan (3) Bantalan Beton Bertulang (Concrete Sleepers), merupakan bantalan modern saat ini, dan paling banyak digunakan karena lebih kuat, awet, murah, dan mampu menahan beban lebih besar daripada dua bantalan lainnya. Di Indonesia, bantalan beton diproduksi oleh PT. Wijaya Karya (Wika).

Jenis-jenis Bantalan Rel.

Menurut perkiraan yang ada, perbandingan umur bantalan rel KA yang dipergunakan dalam keadaan normal dapat ditaksir sebagai berikut :
Bantalan kayu yang tidak diawetkan: 3-15 tahun.
Bantalan kayu yang diawetkan: 25-40 tahun.
Bantalan besi baja: sekitar 45 tahun.

3. PLAT LANDAS (TIE PLATE, RUBBER PAD).

Pada bantalan kayu maupun besi, di antara batang rel dengan bantalan dipasangi Tie Plate (plat landas), semacam pelat tipis berbahan besi tempat diletakkannya batang rel sekaligus sebagai lubang tempat dipasangnya Penambat (Spike).
Sedangkan pada bantalan beton, dipasangi Rubber Pad, sama seperti Tie Plate, tapi berbahan plastik atau karet dan fungsinya hanya sebagai landasan rel, sedangkan lubang/tempat dipasangnya penambat umumnya terpisah dari rubber pad karena telah melekat pada beton.
Fungsi plat landas selain sebagai tempat perletakan batang rel dan juga lubang penambat, juga untuk melindungi permukaan bantalan dari kerusakan karena tindihan batang rel, dan sekaligus untuk mentransfer axle load yang diterima dari rel di atasnya ke bantalan yang ada tepat dibawahnya.

Rubber Pad dan Tie Plate, beserta penggunaannya pada bantalan.

4. PENAMBAT REL (SPIKE, CLIPS).
Fungsinya untuk menambat/mengaitkan batang rel dengan bantalan yang menjadi tumpuan batang rel tersebut, agar (1) batang rel tetap menyatu/terikat pada bantalannya, dan (2) menjaga kelebaran trek (track gauge). Jenis penambat yang digunakan bergantung kepada jenis bantalan dan tipe batang rel yang digunakan. Ada dua jenis penambat rel, yakni Penambat Kaku dan Penambat elastis.
Penambat kaku misalnya paku rel, mur, baut, sekrup, atau menggunakan tarpon (tirefond)) yang dipasang menggunakan pelat landas. Umumnya penambat kaku ini digunakan pada jalur kereta api tua, baik yang masih aktif maupun tidak aktif. Karakteristik dari penambat kaku adalah selalu dipasang pada bantalan kayu atau bantalan besi. Penambat kaku kini sudah tidak layak digunakan untuk jalan rel dengan frekuensi dan axle load yang tinggi. Namun demikian tetap diperlukan sebagai penambat rel pada bantalan kayu yang dipasang pada jalur wesel, jembatan, dan terowongan.

Penambat Kaku

Penambat elastis dibuat untuk menghasilkan jalan rel KA yang berkualitas tinggi, yang biasanya digunakan pada jalan rel KA yang memiliki frekuensi dan axle load yang tinggi. Karena sifatnya yang elastis sehingga mampu mengabsorbsi getaran pada rel saat rangkaian KA melintas, oleh karena itu perjalan KA menjadi lebih nyaman dan dapat mengurangi resiko kerusakan pada rel maupun bantalannya. Selain itu penambat elastis juga dipakai pada rel yang disambungan dengan las termit (istilahnya Continuous Welded Rails, karena sambungan rel dilas sehingga tidak punya celah pemuaian) karena kemampuannya untuk menahan batang rel agar tidak bergerak secara horizontal saat pemuaian. Penambat elastis inilah yang sekarang banyak digunakan, terutama pada bantalan beton, meskipun ada juga yang digunakan pada bantalan kayu dan bantalan besi.
Berbagai macam penambat elastis, antara lain:

1. Penambat Pandrol E-Clip produksi Pandrol Inggris
2. Penambat Pandrol Fastclip produksi Pandrol Inggris
3. Penambat Kupu-kupu produksi Vossloh
4. Penambat DE-Clip produksi PT. Pindad Bandung
5. Penambat KA Clip produksi PT. Pindad Bandung.

Yang digunakan di Indonesia adalah E-Clip, DE-Clip, dan KA Clip.

5. PLAT BESI PENYAMBUNG (FISHPLATE, JOINTBARS), BAUT (BOLT), DAN MUR (NUT).
Merupakan plat besi dengan panjang sekitar 50-60 cm, yang berfungsi untuk menyambung dua segmen/potongan batang rel. Pada plat tersebut terdapat 4 atau 6 lubang untuk tempat skrup/baut (Bolt) penyambung serta mur-nya (Nut). Batang rel biasanya hanya memiliki panjang sekitar 20-25 meter tiap potongnya, sehingga perlu komponen penyambung berupa plat besi penyambung beserta bautnya. Pada setiap sambungan rel, terdapat celah pemuaian (Expansion Space), sehingga saat rangkaian KA lewat akan terdengar bunyi “jeg-jeg…jeg-jeg” dari bunyi roda KA yang melewati celah pemuaian tersebut.
Penyambungan rel menggunakan komponen-komponen di atas dikenal sebagai Metode Sambungan Tradisional (Conventional Jointed Rails). Sedangkan dewasa ini telah dikenal metode penyambungan rel dengan Las Termit, yang disebut dengan Continuous Welded Rails (CWR). Dengan metode CWR, tiap 2 sampai 4 potong batang rel dapat dilas menjadi satu rel yang panjang tanpa diberi celah pemuaian, sehingga tiap CWR memiliki panjang sekitar 40-100 m.
CWR biasanya diterapkan pada jalur dengan kecepatan laju KA yang tinggi, karena permukaan rel menjadi lebih rata dan halus sehingga rangkaian KA dapat lewat dengan lebih nyaman. Penerapan CWR juga mengurangi resiko rusaknya roda KA, karena roda KA akan “njeglong” atau “tersandung” saat melewati celah pemuaian. Lalu bagaimana dengan pemuaian batang rel? hal ini dapat disiasati dengan menggunakan penambat elastis yang mampu menahan gerakan pemuaian batang rel (gerakan mendatar dimana batang rel akan meregang saat panas dan menyusut saat dingin). Jika penambatnya berupa penambat kaku, bisa disiasati dengan memasang rail anchor.

Jointbars dan CWR

6. RAIL ANCHOR
Satu lagi komponen trek rel KA yakni rail anchor (anti creep). Rail anchor digunakan pada rel yang disambung secara CWR. Fungsinya untuk menahan gerakan pemuaian batang rel, karena pada sambungan CWR tidak terdapat celah pemuaian.
Pada gambar di bawah, rail anchor dipasang di bawah permukaan batang rel tepat disamping bantalan agar dapat menahan gerakan pemuaian rel. Rail anchor tidak dipasang pada rel yang ditambat dengan penambat elastic, karena fungsinya sama seperti penambat elastis, yakni untuk mencegah gerakan pemuaian batang rel. Jadi, rail anchor dipasang bersama dengan penambat kaku pada bantalan kayu atau besi.

Rail Anchor
Semoga bermanfaat.
(source: Sukoharjo’s Railfans)
Bantalan beton: diperkirakan 60 tahun.

Railway Bridge (Jembatan Kereta Api)

Bagi yang sering bepergian dengan menggunakan alat transportasi kereta api, suatu hal yang wajar jika sepanjang perjalanan kita melintasi jembatan, baik itu yang dibawahnya berupa sungai, jalan raya, ataupun yang lainnya. Berikut ini ada beberapa bahasan tentang jembatan kereta api yang mungkin kita belum pernah mengetahui sebelumnya seperti fungsi dan jenis dari jembatan tersebut.

1. Jika kita melihat ada pagar/dinding di dipinggir jembatan KA, maka sebenarnya Pagar Jembatan KA itu bukan di desain untuk menahan KA (kalau anjlog), tidak seperti orang ataupun kendaraan, KA dianggap bisa jalan lurus karena dipandu oleh RE nya, sehingga secara teoritis bisa dianggap aman.

2. Sebenarnya konstruksi rangka jembatan KA itu pada dasarnya cukup sederhana, yaitu sediakan 2 buah balok memanjang/menerus, letakkan persis dibawah rel masing-masing. Dalam bahasa Inggris disebut Grider, dalam bahasa PT. KA disebut Rasuk. Ini bentuk/sistem paling hemat/efisien (dari segi bahan baja). Tapi yang seperti ini harus mempunyai ruang kolong sungai yang dalam, jadi Rasuk tadi punya tempat dibawah rel, tanpa takut di sapu air banjir (kalau terjadi banjir). Nah, yang mungkin dipasang seperti ini, kebanyakan di sungai Jawa Barat, yang kolong-kolong sungainya dalam.

3. Pada daerah di Jawa Tengah dan Jawa Timur, yang medannya datar, kalau terjadi banjir, dan juga untuk lewat perahu, Rasuk tadi tak bisa dipasang di bawah jembatan, karena jarak air ke bawah rel sangat dekat, jadi terpaksa pakai dinding di samping luar rel. Buat orang awam tampaknya seperti pagar, padahal fungsinya bukan untuk itu. Tipe ini lebih boros bahan, karena selain perlu dinding diluar), juga perlu balok melintang yang menghubungkan kedua dinding itu, posisinya dibawah rel. tergantung bentangnya, dindingnya ada yang tingginya pendek saja, ada yg tingginya 1-2 meteran (jadi mirip pagar terbuka tanpa atap), ada juga yang sampai ke atas dan dihubungkan dengan rangka lagi diatas, sehingga seakan-akan memiliki atap.

Ciri dari jembatan Rasuk ialah tidak memakai balok melintang (yang besar ukurannya) melintang dibawah rel. Benar memang mutlak perlu struktur penghubung diantara dua Rasuk tadi, tapi ini bisa berupa struktur baja profil ukuran kecil, membentuk (dengan nama agak teknis) Ikatan Rem dan / atau Ikatan Angin. Jadi cara menghitungnya: Rasuknya di desain untuk menahan langsung beban rel diatasnya, tidak lewat Balok melintang.

Desain astistik pada jembatan ini tidak semata-mata artistik, tapi seperti bentuk Pelengkung Ini bentuk yang paling baik/kuat untuk menahan beban. Perhatikan balok datar kalau dipasang melintang, pasti melendut kebawah karena gaya gravitasi bumi (belum dibabani, apalagi kalau nanti diberi beban). Jadi supaya masalah melendut ini dihilangkan, maka baloknya sengaja dibuat melengkung ke atas, prinsip dikenal dengan istilah ZEG (lawan lendut), sehinga ketika dibebani nanti (berat sendiri dan bebannya) diharapkan baloknya mendatar. Atau untuk bentang besar, sengaja dibikin melengkung keatas sebagai Jembatan Lengkung (Cisomang baru), diatas lengkungan ini dipasang rangka yang membuat lantai jembatan mendatar.

Pada jembatan Cirahong, di desain sebagai Double decker bridge, dua lantai, yang atas buat KA, yang bawah buat Jalan. Jika dilihat tampaknya dindingnya dibuat dari struktur baja ukuran kecil tapi rapat-rapat jaraknya. Jadi ini termasuk Dinding Rangka, karena pasti lebar antara dua dinding cukup besar untuk lewat mobil dan rel tadi terpaksa ditopang oleh balok melintang.

Sedikit pemahaman tentang Ikatan Angin:
Kalau KA lagi lewat dan ditiup angin (keras), maka KA akan cenderung terguling ke satu sisi, artinya satu roda menekan rel, satu rodal lain terangkat, jadi tidak seimbang, satu sisi tertarik, satu sisi lain tertekan. Kemudian si angin (yg mendorong KA tadi) juga akan menekan sisi jembatan akibat KA yang terdorong melintang tadi duduk diatas rel yang ditumpu jembatan, jadi kedua sisi/dinding jembatan tadi harus bekerja sama supaya bebannya dibagi dua, lebih ringan.

Beban melintang ini (mengikuti sumbu sungai) yg ditahan oleh ikatan angin. Juga agar bentuk jembatan tetap kotak persegi panjang (90 derajat) tidak berubah bentuk menjadi jajaran genjang (atau belah ketupat), karena didorong angin dari samping yang tidak tegak lurus, maka ikatan angin ini yang menahan deformasi tadi.

Satuan kecepatan angin dihitung dari Kg/m2 tekanan angin ke dinding KA,beban ini dapat diubah menjadi momen guling (kgm atau tonm) atau ke gaya tekan (kg atau ton) dibebankan ke rel, ke rangka dinding, dan juga ke landasan jembatan

Rangka pada bagian atas jembatan itu disebut Ikatan Angin, (bentuknya ada yang model bersilang, diamond, dll) gunanya untuk menahan gaya angin (diandaikan KA sedang lewat dan ditiup angin melintang, jadi mirip layar) untuk menghubungkan ke dua sisi agar bekerja bersamaan.

Ikatan angin juga bisa di letakkan pada dua posisi, yaitu pada bagian atas dan bawah. Namun pada jembatan tanpa atap, ikatan angin cuma berada pada bagian bawah.

Kenapa di setiap jembatan selalu menggunakan bantalan kayu ?
Selaian karena lebih ringan, berat bantalan kayu hanya sepertiga berat bantalan beton. Jadi kasihan jembatan nya kalau harus menggendong beban mati lebih berat terus-terusan seumur hidup (kalau pakai bantalan beton).

Sekian, semoga bermanfaat.
(source: Blog Kereta Api Indonesia)