modul 10-geometrik-jalan-rel-jalan-rel

MODUL 10

GEOMETRIK JALAN REL

1. PENGANTAR

Yang di maksud geometri jalan rel adalah bentuk dan ukuran jalan rel, baik pada arah

memanjang maupun arah melebar yang meliputi lebar sepur, kelandaian, lengkung horizontal

dan lengkung vertical, peninggian rel, pelebaran sepur.

2. LEBAR SEPUR ( S )

S = r + 2.f + 2.c, dimana: S = lebar sepur ( mm )

r = jarak antara bagian terdalam roda ( mm )

f = tebal flens ( mm )

c = celah antara tepi dalam flens dengan kepala rel

( mm )

Lebar sepur yang digunakan di Indonesia adalah

1067 mm ( 3 feet 6 inches )

3. LENGKUNG HORIZONTAL

Pada saat kereta api berjalan melalui lengkung horizontal, timbul gaya sentrifugal ke arah luar

yang berakibat :

a. Rel luar mendapat tekanan yang lebih besar dibandingkan rel dalam.

b. Keausan rel luar akan lebih banyak dibandingkan dengan yang terjadi pada rel dalam

c. Bahaya teergulingnya kereta api.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 1

Untuk mencegah hal-hal diatas, maka lengkung horizontal perlu dibeeri peninggian pada rel

luarnya.

Terdapat 3 jenis lengkung horizontal :

1. Lengkung Lingkaran

Gambar 7.3 Kedudukan kereta/gerbong/lokomotif pada saat melalui lengkung horizontal.

R = jari – jari lengkung

D = dukungan komponen struktur rel

C = gaya sentrifugal

w = jarak antara kedua titik kontak antara roda dengan kepala rel.

G = berat kereta/gerbong/lokomotif

h = peninggian rel


Pada gambar diatas, untuk berbagai kecepatan, jari-jari minimum yang digunakan perlu ditinjau

dari dua kondisi, yaitu :

Gaya sentrifugal yang timbul diimbangi oleh gaya berat saja

Gaya sentrifugal yang timbul C = ( m . V2)/R dengan :

C = gaya sentrifugal

R = jari-jari lengkung lingkaran

V = kecepatan kereta api

m = massa ( G / g )

g = percepatan gravitasi = 9.81 m/detik2

Pendekatan yang dilakukan dalam perhitungan disain tikungan dengan memperhitungan

besarnya gaya sentrifugal yang terjadi, maka :

Gaya sentrifugal yang timbul diimbangi oleh gaya berat :


Dimana :

V = kecepatan perancangan ( km/jam)R = jari-jari lengkung horizontal ( m)w = jarak antara kedua titik kontak roda dan rel ( 1120 mm)h = peningian rel pada lengkung horizontal (mm)g = percepatan gravitasi = 9.81 m/detik 2

8.8 x V2 8.8 x V2

didapat : h = -------------- sehingga, R = ----------------- R


Gaya sentrifugal yang timbul diimbangi oleh gaya berat dan kemampuan dukung

komponen struktur jalan rel

Kemampuan dukung struktur jalan rel yang dimaksud adalah kemampuan dukung total yang

dapat diberikan oleh komponen struktur jalan rel, yaitu rel, sambungan rel, penambat rel,

bantalan dan balas.

Besarnya dukungan komponen struktur jalan rel tergantung pada massa dan percepatan

sentrifugal, yaitu :

D = m . a a = percepatan sentrifugal, m = massa

Karena tan = h / w

Maka : karena V satuan km/jam maka diubah menjadi m/detik,

Sehingga :


Besarnya percepatan sentrifugal ( a ) maksimum agar penumpang kereta api tetaap merasa

nyaman adalah 0,0478 . g , w jarak antara kedua titik kontak roda dan rel sebesar 1120m,

dengan penggunaan peninggian maksimum h maks sebesar 110m, maka :

4. Lengkung Lingkaran Tanpa Lengkung Transisi

h = 8,8(V2 / R ) – 53,54

karena h = 0 ( tidak ada peninggian rel ), maka :

R = 0,164 V2

i. Lengkung Transisi


Untuk mengurangi pengaruh perubahan gaya sentrifugal sehingga penumpang

kereta api tidak terganggu kenyamanannya, dapat digunakan lengkung transisi

yang tergantung pada perubahan gaya sentrifugal tiap satuan waktu, kecepatan,

dan jari-jari lengkung lingkaran.

Gaya sentrifugal = m . a = V2 / R

t = waktu yang diperlukan untuk melintasi lengkung transisi = L/V

L = panjang lengkung transisi

V = kecepatan kereta api

Sehingga :

Panjang lengkung minimum transisi yang diperlukan ialah :


L h = 0,01 . h . V

Dengan :

Lh = panjang minimum lengkung transisi ( m )

h = peninggian rel pada lengkung lingkaran ( mm )

V = kecepatan perancangan ( km/jam )

R = jari-jari lengkung lingkaran ( m )

Salah satu bentuk lengkung transisi adalah cubic parabola

TS = titik pertemuan antara bagian lurus dengan lengkung transisi

SC = titik pertemuan antara lengkung transisi dengan lengkung lingkaran

p = L/2 – R . sin

k = L – R . sin

q = ( L2 / 6R ) + R . cos - R


dengan L adalah panjang lengkung peralihan ( Lh )

Lengkung transisi terbentuk parabola dari TS melalui A hingga titik SC, mulai SC

didapatkan lengkung lingkaran.

ii. Lengkung S

Pada dua lengkung dari suatu lintas yang berbeda arah lengkungnya terletak

bersambungan akan membentuk suatu lengkung membalik ( reverse curve )

dengan membentuk huruf S yang dikenal dengan lengkung S, dimana harus

diberi bagian lurus minimum 20m di luar lengkung transisi.

b. PERCEPATAN SENTRIFUGAL

Gaya sentrifugal adalah fungsi dari massa benda dan percepatan sentrifugal.

Percepatan sentrifugal adalah fungsi dari kecepatan dan jari-jari lengkung.

a = V2 / R

percepatan sentrifugal yang timbul akan berpengaruh pada :

- Kenyamanan penumpang kereta api

- Tergesernya ( kea rah luar ) barang-barang di dalam kereta/gerbong/lokomotif dan

- Gaya sentrifugal yang berpengaruh pada keausan rel dan bahaya tergulingnya

kereta api.


Untuk mengatasinya perlu dilakukan langkah-langkah :

- Pemilihan jari-jari lengkung horizontal ( R ) yang cukup besar

- Pembatasan kecepatan kereta api ( V )

- Peninggian rel sebelah luar

Percepatan sentrifugal maksimum a maks = 0,0478 . g

g = percepatan gravitasi ( m/detik2 )

c. PENINGGIAN REL

Terdapat 3 peninggian rel :

- Peninggian normal

- Peninggian minimum

- Peninggian maksimum

i. Peninggian Normal

Peninggian normal disesuaikan pada kondisi komponen jalan, rel tidak ikut

menahan gaya sentrifugal.

h normal = 5,95 V2 / R

V = kecepatan rencana ( km/jam )

R = jari-jari lengkung horizontal ( m )

h normal = peninggian normal ( mm )

ii. Peninggian Minimum


Peninggian minimum berdasar pada kondisi gaya maksimum yang dapat ditahan

oleh komponen jalan rel dan kenyamanan penumpang kereta api.

h min = ( 8,8 V2 / R ) – 53,54

iii. Peninggian Maksimum

Peninggian Maksimum ditentukan berdasarkan pada stabilitas kereta api pada

saat berhenti di bagian lengkung horizontal dengan pembatasan kemiringan

maksimum sebesar 10%.

Apabila di gunakan h = h maks = 110 mm, w = 1120 mm dan y untuk

kereta/gerbong/lokomotif yang digunakan di Indonesia = 1700 mm, maka

SF = 3,35 SF = w2 / ( h . 2 . y )

iv. Penggunaan Peninggian Rel

Dalam pelaksanaannya, peninggian rel dilakukan dengan cara meninggikan rel

luar, bukan menurunkan rel dalam.

Peninggian rel dicapai dan dihilangkan tidak mendadak tetapi berangsur-angssur

sepanjang lengkung transisi. Pada keadaan lengkung horizontal tanpa lengkung

transisi, peniggian rel dicapai dan dihilangkan berangsur-angsur sepanjang suatu

“panjang transisi” dengan batasan panjang minimum yang pada dasarnya dapat

dihitung dengan :

Ph = 0,01 . h . v

Ph = panjang minimum “panjang transisi” ( m )

h = peninggian rel pada lengkung lingkaran ( mm 0

V = kecepatan perancangan ( km/jam )


d. PERLEBARAN SEPUR

Analisis perlebaran sepur didasarkan pada kereta/geerbong yang menggunakan dua

gandar yaitu gandar depan dan gandar belakang merupakan satu kesatuan yang teguh

sehingga disebut gandar teguh ( rigid wheel base ) karena merupakan kesatuan maka


gandar belakang akan tetap sejajar dengan gandar depan, sehingga pada waktu kereta

dengan gandar teguh melalui suatu lengkung, akan terdapat 4 kemungkinan posisi :

- Posisi 1 : gandar depan mencapai rel luar, gandar belakang pada posisi bebas di

antara rel dalam dan rel luar. Posisi ini disebut Jalan bebas.

- Posisi 2 : gandar depan mencapai rel luar, gandar belakang menempel pada rel

dalam tetapi tidak menekan, dan gandar belakang posisinya radial terhadap pusat

lengkung horizontal

- Posisi 3 : gandar depan menempel pada rel luar, gandar belakang menempel dan

menekan rel dalam. Baik gandar depan maupun gandar belakang tidak pada posisi

radial terhadap pusat lengkung horizontal

- Posisi 4 : gandar depan dan gandar belakang menempel pada rel luar. Posisi ini

dapat terjadi pada kereta/gerbong dengan kecepatan yang tinggi. Posisi 4 ini

disebut Jalan Tali Busur.

Gaya tekan yang timbul akibat terjepitnya roda kereta/gerbong akan

mengakibatkan keausan rel dan roda menjadi lebih cepat. Untuk menguranginya

maka perlu perlebaran sepur yang ukurannya dipengaruhi oleh :

- Jari-jari lengkung horizontal

- Jarak gandar depan dan belakang pada gandar teguh

- Kondisi keausan roda kereta dan rel

Ukuran perlebaran sepur di Indonesia


modul 10-geometrik-jalan-rel-jalan-rel

Investor Relations