PERENCANAAN GEOMETRI JALAN REL Dasar prencanaan Geometri jalan rel: Kecepatan rencana dan ukuran kereta/lok yang akan melewatinya dengan memperhatikan faktor keamanan, kenyamanan, ekonomi dan keserasian dengan lingkungan sekitarnya.
Perencanaan geometri jalan rel mencakup: Perencanaan bentuk dan ukuran jalan rel, arah melebar maupun arah memanjang dalam kondisi horizontal dan vertikal.
Lebar Sepur Untuk seluruh kelas jalan rel lebar sepur adalah 1067 mm yang merupakan jarak terkecil antara ke dua sisi kepala rel. Diukur pada daerah 014 mm di bawah permukaan teratas kepala rel.
Pengukuran Lebar sepur ( S ) = C + 2 F + 2 E ± 1120 mm F C 14 mm
E
Titik Kontak
1067 mm REL
Gambar : Roda Kereta Api Dengan :
26.5 mm
C = Jarak antara Bagian Terdalam Roda F = Tebal Flens Roda E = Kelonggaran antara Rel dan Roda
Renggang minimum ( E ) adalah renggang yang sedemikian rupa hingga apabila pasangan roda diputar 360o pada bidang horisontal akan tetap bebas.
Besar renggang minimum adalah sebagai berikut: Sepur sempit E = 8 mm Sepur standar E = 10 mm Sepur lebar E = 12 mm
Peninggian Rel: Pada saat kereta memasuki bagian lengkung horizontal, maka akan timbul gaya sentrifugal yang mempunyai kecendrungan melempar kereta kearah luar rel/lengkung. Untuk mengatasi lemparan gaya tersebut, perlu dibuat peninggian rel bagian luar. Dengan adanya peninggian tersebut maka gaya sentrifugal dapat diatasi dengan kerjasama dengan berat kereta, kekuatan rel, bibir/flens roda, penambat/penjepit rel, bantalan, balas dan subgrade.
Peningian Maksimum. Peninggian rel pada lengungan ada batasan maksimum , yaitu kondisi pada saat sin α tidak boleh melampaui harga 0.1 atau sudut α maksimum sebesar 50 45’. Apabila sin α > 0.1, maka bila rangkaian kereta berhenti pada tikungan, benda-benda yang terletak diatas lantai kereta bisa bergeser/menggelincir kearah sisi kebagian dalam. Untuk lebar sepur 1067 mm peninggian maksimum adalah: Sin α = H/S = 0.1 ---> H = 0.1 x 1067 =107 mm. Dalam Peraturan konstruksi J.Rel P.D.10/86, disyaratkan H mak. 110 mm.
Besar faktor keamanan (SF) terhadap gaya guling adalah:
G. Sin α
C. G
G. Cos α
L. Cos α α
H
Momen terhadap titik O: SF x G Sin α x Y = G x Cos α W/2. Tg α = W/(SF x 2Y) sedangkan Tg α = H/W Maka
SF = w2 / ( H maks x 2 Y )
Dengan: W : Jarak antara kedua titik kontak roda dan rel ( 1120 mm ) Y : Jarak tinggi titik berat kereta ke atas kepala rel.
Peninggian Minimum. Berdasarkan gaya maksimum yang mampu dipikul rel dan kenyamanan bagi penumpang di dalam kereta, maka dapat dinyatanya:
G. Sin α
C. Cos α C C. Sin α
G
G. Cos α
L
L. Cos α
α
H
C x Cos ∝ = G x Sin ∝ + L x Cos ∝ Æ C = ( m x(V2/R) G x Sin ∝ = C x Cos ∝ - L x Cos ∝ G . Sin ∝ = ( m x(V2/R) - L ) Cos ∝ G. Tan ∝ = ( G/g )( V2/R ) - L Dimana: L = m . a Æ m = G/g Tan ∝ = H / W, karena ∝ < 50, maka Æ sin ∝ = Tan ∝ = H / W L = G/g x a Maka:
G . H / w = ( G / g )(V2 / R ) – G/g . a a= ( V2 / R ) – g . H /W H = ( W. V2 / g . R ) – W/g . a
Apabila: W = 1120 mm, G = 9.81 (m / det2), dan a = 0.0478 g m / det2 Maka Æ W .a / g = 1120/9.81*0.0478 = 53.5 Didapat: Hminimum = ( 8,8 . V2 / R ) – 53,5 Dengan Hminimum V R
= Peninggian minimum ( mm ), komponen rel bekerja. = Kecepatan rencana ( Km / jam ) = Jari-jari lengkung ( m )
Peninggian Normal. Yaitu kondisi dimana komponen rel tidak memikul gaya sentrifugal pada keadaan ini komponen gaya sentrifugal sepenuhnya diimbangi oleh gaya berat.
G. Sin α
C. Cos α C C. Sin α
G
G. Cos α
α
h
W
G . Sin ∝ = C. Cos ∝ Æ L x Cos ∝ = 0 (komponen rel tidak bekerja) G . Sin ∝ = ( m . V2 / R ) Cos ∝ G . Sin ∝ = ( G . V2 / g . R ) Cos ∝ Tan ∝ = V2 / g . R
Tan ∝ = H / W
Sedangkan: maka:
H / W = V2 / g . R H = ( W . V2 / g . R ) H = (1.12(1000/3600)2.V2)/(9.81 R) = 0.008809 V2/R (meter) H = 8,8 . V2 / R ( mm ) Æ H normal, komponen rel tdk bekerja.
Dimana: V R W g Apabila: Dan:
= Kecepatan rangka Kereta Api ( Km/jam ) = Jari-jari lengkung ( m ) = 1120 mm = 9,81 m/det. 2
V2 H=k. — R
V = 4,3 R0.5 k = 5,95 H = 110 mm
Jadi : Hnormal V R Hnormal
( 4,3 R0.5 ) 2 110 = k ——————— R
V2 = 5,95 . — R = Kecepatan rencana ( Km/jam ) = Jari-jari ( m ) = peninggian normal
Kesimpulan: Dari uraian besar peninggian yang diperlukan pada tikungan seperti tersebut di atas, maka dapat disimpulkan bahwa peninggian pada lengkung di tetapkan berdasarkan H normal. V2 Hnormal = 5,95 . —— R Dengan batasan: Hmax = 110 mm V2 Hmin = 8,8 . —— - 53,5 ( mm ) R Dasar Pertimbangan Peninggian Rel: 1. Kereta berhenti ditikungan ---> peninggian maksimum. (Fcf (gaya sentrifugal) = 0, V (kecepatan kereta) = 0). 2. Kereta tidak berhenti ditikungan ---> peninggian normal, Fcf diimbangi oleh G. Sedangkan flens dan rel tidak menahan gaya sentrifugal (Fcf # 0, V # 0). 3. Kereta tidak berhenti ditikungan ---> peninggian minimal, Fcf diimbangi oleh G, flens dan rel menahan gaya sentrifugal (Fcf # 0, V # 0). Î Pada ketiga keadaan tersebut Kereta tidak boleh terguling. *) Pada perencanaan di lapangan, nilai h hasil hitungan teoritis, harus dipertimbangkan dari segi pelaksanaannya. ( di bulatkan ke 5 mm terdekat ke atas misal : H teoritik = 3,5 mm, maka peninggian di lapangan = 5 mm ).
