Dunia Kereta - Adopsi Teknologi Kapal, Mobil F1, dan Pesawat untuk Kereta Api

Teknologi kereta api sudah berkembang pesat sehingga keselamatan transportasi ini pun makin terjamin. Penelitian di bidang kereta api pun terus dilakukan untuk meningkatkan keamanan dan kenyaman penumpang dan tentu saja peningkatan effisiensi. Salah satu komponen penting kereta api yang terus dilakukan riset adalah roda dan bogie.

Kemudian muncul pertanyaan, kenapa tidak mengadopsi teknologi transportasi lain untuk kereta api? Untuk bisa mengadopsi teknologi kendaraan lain maka catatan pertama yang harus diperhatikan adalah keamanannya. Selanjutnya, masa pakai kereta adalah 30-50 tahun sehingga juga harus diperhatikan. Salah satu lembaga penelitian tentang kereta api yang ada di inggris telah berinisiatif untuk melakukan penelitian ini, lembaga tersebuat adalah RSSB (Rail Safety and Standart Board).

Pada penelitian yang dilakukan RSSB seperti dikutip dari Global Railway Review Edisi Juli 2019 ada tiga mode transportasi yang diadopsi teknologinya untuk kereta apai yaitu: kapal, mobil balap F1, dan pesawat. Berikut pembahasannya, silakan baca sampai selesai.

Adopsi Teknologi Kapal

Kapal memiliki berat yang lebih ringan karena sebagian besar bahannya adalah carbon fibre. Untuk itu, telah dilakukan penelitian untuk memakai carbon fibre sebagai bogie frame. Bogie frame dengan bahan carbon fibre ini memiliki berat 35 kali lebih ringan dibandingkan dengan bogie dengan bahan besi. Bayangkan jika disatu kereta saja ada dua bogie dan satu rangkaian ada sepuluh kereta, total ada 20 bogie. Jika satu bogie material besi berat 40 ton, maka bogie carbon fiber ini hanya memiliki berat 1,15 ton. Jelas penurunan yang drastic. Apa pengaruhnya? Semakin ringan kereta maka daya traksi yang dibutuhkan semakin kecil. Semakin kecil daya traksi maka dapat semakin hemat BBM/ listrik. Pada penelitian ini, komponen bogie lainya seperti axle box masih terbuat dari besi, sehingga penelitian lebih lanjut masih dilakukan. Bogie prototype dari bahan carbon fiber telah sukses uji lab dan sekarang berada di University of Huddersfield dan rencananya akan dilakukan pengujian lapangan di akhir tahun 2019.

Gambar. Bogie carbon fiber

Adopsi Teknologi Mobil Balap F1

Teknologi yang diadopsi dari mobil balap F1 adalah suspensinya. Mobil F1 memakai inerter sebagai komponen suspensinya. Pengertian inerter diambil dari Wikipedia adalah “an inerter is a two-terminal device in which the forces applied at the terminals are equal, opposite, and proportional to relative acceleration between the nodes.” Lebih jelas silakan lihat gambar inerter dibawah ini.

Gambar. Inerter

Inerter terbukti bisa memperbaiki kontak antara ban dan jalan pada mobil F1. Penggunaan inerter pada kereta diharapkan dapat memperbaiki kontak antara roda dan rel sehingga lebih awet dan dapat mengurangi biaya maintenance.

Adopsi Teknologi Pesawat

Jika pada mobil F1 diadopsi bahan suspensinya, maka pada pesawat diadopsi cara kontrol suspensinya yaitu dengan menggunakan active suspension atau disebut ARSS(Active Radial Suspension System). Apa itu active suspension (suspense aktif)? Jika ada suspensi aktif maka ada suspensi pasif. Suspensi pasif adalah suspensi yang tanpa pelu diatur misalnya yang banyak dipakai seperti spring dan karet. Sedangkan pada suspensi aktif bisa diatur, contoh suspensi aktif adalah air suspension dimana tinggi air suspension bisa diatur berdasar berat kereta. Bahkan yang lebih canggih, sebagai ilustrasi sederhana, ketika melewati jalan berlobang, mobil dengan aktif suspension bisa diatur berapa lama lonjakan yang terjadi. Sedangkan pada pasif suspension lamanya lonjakan penumpang tidak bisa diatur dan berhenti secara alami sesuai getaran spring suspensinya. Teknologi aktif suspensi pada pesawat yang diadopsi adalah dengan electro-hydraulic yang diharapkan dapat memperhalus kontak antara roda dan rel ketika terjadi lonjakan missal di wesel.

Gambar. ARSS

Referensi:

www.globalrailwayreview.com

https://scarbsf1.wordpress.com/2011/11/29/lotus-renault-gp-fluid-inerter/

ttps://www.hud.ac.uk

hydraulic--1.blogspot.com

Read More

Dunia Kereta - Suspensi pada Kereta Api

Pada artikel kali ini akan kita pelajari bersama tentang sistem suspensi yang ada pada kereta api. Mulai dari sistem yang sederhana hingga yang modern. Sebelum masuk lebih jauh, sebaiknya kita tahu apa itu sistem suspensi dan fungsinya. Sistem suspensi adalah sistem yang berfungsi memberikan redaman pada goncangan yang dialami kereta sehingga memberikan kenyamanan bagi penumpang. Sistem suspensi memegang peranan sangat penting pada kereta api. Kita tahu bahwa rel terbuat dari besi baja, begitupun roda kereta api, apa jadinya ketika terjadi goncangan jika tidak ada suspensi pada kereta api.

Pada kesempatan ini akan dibahas sistem suspensi pegas (spring), karet (rubber), dan udara (air spring). Akan tetapi sebelum itu, lebih baik kita kenal terlebih dahulu apa itu primary suspension(suspensi primer) dan secondary suspension(suspensi sekunder). Suspensi primer adalah suspensi yang menghubungkan antara roda dan bogie frame. Sedangkan suspensi sekunder adalah suspensi yang menghubungkan antara bogie frame dan bodi kereta.

Suspensi pegas (Steel spring)

Gambar 1

Suspensi pegas terbuat dari pegas baja sehingga dikenal dengan steel spring. Gambar 1 diatas adalah salah satu ilustrasi dari steel spring, dimana jenis yang dipakai adalah daun (leaf spring), yakni berupa beberapa lempeng baja yang memiliki panjang berbeda yang disatukan oleh strap (pengkikat)(gambar warna kuning di tengan steel spring). Horn plate berfungsi sebagai tempat axle box yang sekaligus menjaga gerakan horizontal dari axle. Sedangkan spring hanger adalah tempat tumpuan steel spring.

Jika satu kereta (car) memiliki dua bogie, maka masing – masing bogie akan menahan setangah berat kereta. Dan jika satu  bogie memiliki dua axle, maka setiap axle akan menahan seperempat beben kereta. Dan jika pada satu axle terdapat empat spring hanger, berarti masing – masing spring hanger akan menahan beban 1/16 dari berat kereta. Ketinggian bogie relative terhadap rel biasa diatur melalui srew di spring hanger. Pengaturan ini diperlukan seiring dengan berkurangnya diameter roda karena keausan.

Seperti disebutkan sebelumnya, suspensi sekunder adalah suspensi yang menghubungkan antara bogie dan body kereta. Seperti terlihat pada gambar dibawah, suspensi sekunder yang berupa coil spring bertumpu pada spring plank, Gambar 4. Dimana spring plank sendiri ditahan oleh bearer rod yang berpegangan pada transom melalui  swing link ,Gambar 2.  Swing link disini berfungsi untuk mengakomodasi gerakan kesamping.

Gambar 2

Gambar 3

Gambar 4

Body kereta sendiri bertumpu pada centre bearing, dimana centre bearing ini juga berfungsi sebagai titik pivot ketika kereta berbelok. Sedangkan dua side bearer di sisi kanan dan kiri berfungsi sebagai penyangga tambahan agar lebih stabil. Keduanya memiliki permukaan atas datar sehingga tidak menghalangi putaran pivot bogie di tikungan.

 Suspensi Karet (Rubber suspension)

Suspensi pegas (steel spring) memiliki stabilitas yang baik dan cukup reliable, akan tetapi cukup berat dan memerlukan maintenance yang teratur karena sifatnya yang bisa berkarat. Disisi lain, sudah ditemukan karet yang cukup kuat dan mampu memberikan fungsi yang sama dengan steel sping. Untuk itu, pada abad ke 19 suspensi karet mulai dipakai dikombinasikan dengan suspensi pegas. Baru pada tahun 1950an, beberapa kereta mulai memakai suspensi karet penuh, baik pada suspensi primer maupun sekundernya. Seperti terlihat pada gambar 5, desain axlebox dibuat dengan bentuk khusus yang memungkinkan untuk pemasangan suspensi karet disudut-sudutnya sehingga gaya berat dapat terdistribusi ke bogie frame.

Gambar 5

Suspensi Udara (Air suspension)

Suspensi udara pertama kali muncul pada 1960 dan saat ini telah menjadi standart untuk kereta penumpang. Suspensi udara biasanya hanya dipakai pada suspensi skunder, sedangkan suspensi primer memakai spring atau karet, seperti terlihat pada gambar 6.

Gambar 6

Gambar 7

Kelebihan dari suspensi ini adalah, mampu mendeteksi beban dikereta dan mampu menyesuiakan tingkat suspensi yang diperlukan. Ketika penumpang banyak, maka operating lever akan mendeteksi dan selanjutnya supply udara pada kantong udara (air bag) di suspensi ditambah, dan sebaliknya ketika jumlah penumpang sedikit, udara yang ada di kantong suspensi dibuang. Dengan demikian, suspensi udara mampu mempertahan tinggi kereta terhadap permukaan rel hampir konstan ketika terjadi perubahan jumlah beban/ penumpang di kereta. Disini dikatakan hampir konstan, karena suspensi primer yang terbuat dari spring atau karet akan tetap terpengaruh ketika terjadi perubahan beban di kereta. Selain itu, pada sistem suspensi udara juga dilengkapi suspensi karet atau spring untuk kondisi emergensi misalnya ketika kantong udara suspensi  bocor atau kerusakan lainnya. Suspensi udara umunya dipakai pada bogie bosterless.

Reff: http://www.railway-technical.com

Read More