PERENCANAAN JALUR LINTASAN KERETA API DENGAN WESEL TIPE R54 PADA EMPLASEMEN STASIUN ANTARA PASURUAN - JEMBER ( KM 62+976 – KM 197+285 ).
PERENCANAAN J ALUR LINTASAN KERETA API
DENGAN WESEL TIPE R54 PADA EMPLASEMEN
STASIUN ANTARA PASURUAN - J EMBER
( KM 62+976 – KM 197+285 )
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyar atan dalam memper oleh
gelar sarjana ( S-1 ) Program Studi Teknik Sipil
DISUSUN OLEH :
SURYO WAHYU PRANOTO
0853010038
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL ”VETERAN”
J AWA TIMUR
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERENCANAAN J ALUR LINTASAN KERETA API DENGAN WESEL TIPE
R54 PADA EMPLASEMEN STASIUN ANTARA PASURUAN - J EMBER
( KM 62+976 – KM 197+285 )
Telah dipertahankan dihadapan dan diterima oleh Tim Penguji Tugas Akhir
Progam Studi Teknik Sipil FTSP UPN “Veteran” Jawa Timur
Pembimbing Utama
Tim Penguji
Penguji I
Ibnu Sholichin, ST.,MT.
NPT. 3 7109 99 0167 1
I Nyoman Dita Pahang Putra, ST.,MT.
NPT. 3 7003 00 0175 1
Pembimbing Pendamping
Penguji II
Nugroho Utomo, ST.,MT.
NPT. 3 7501 04 0195 1
Masliyah, ST.,MT.
Penguji III
Ir. Hendrata Wibisana, MT.
NIP. 19651208 199103 1 00 1
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Univer sitas Pembangunan Nasional “Veteran” J awa Timur
Ir. NANIEK RATNI J ULIARDI AR., M.Kes.
NIP. 19590729 198603 2 00 1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Dengan segala puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini dengan judul “Perencanaan Jalur Lintasan Kereta Api Dengan Wesel Tipe R54
Pada Emplasemen Stasiun Antara Pasuruan – Jember (Km 62+976 – Km 197+285)“.
Dengan selesainya Tugas Akhir ini penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima
kasih kepada bapak dan ibu dosen serta seluruh staff terkait terutama kepada :
1.
Ibu Ir. Naniek Ratni Jar., M.Kes, selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
2.
Bapak Ibnu Sholichin, ST., MT, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur dan dosen pembimbing
utama.
3.
Bapak Nugroho Utomo, ST., MT, selaku dosen pembimbing kedua.
4.
Para Dosen dan Staff yang telah memberikan arahan-arahan yang membangun.
Dan sebagai akhir kata penulis diharapkan agar tugas akhir ini dapat bermanfaat
bagi penulis pada khususnya dan para pembaca pada umumnya.
Surabaya, 30 Oktober 2013
Penulis
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
Abstrak .....................................................................................................
i
Daftar Isi ...................................................................................................
ii
Daftar Gambar .........................................................................................
v
Daftar Tabel .............................................................................................
vii
BAB I
BAB II
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang Masalah ...................................................
1
1.2. Perumusan Masalah..........................................................
3
1.3. Tujuan Penelitian .............................................................
3
1.4. Batasan Masalah...............................................................
3
1.5. Manfaat Penelitian............................................................
4
1.6. Lokasi Penelitian ..............................................................
5
Tinjauan Pustaka
2.1. Umum ..............................................................................
6
2.2. Jalan Rel ..........................................................................
6
2.3. Pembebanan Kereta Api ...................................................
7
2.3.1. Rangkaian Kereta Api ...........................................
7
2.3.2. Analisa Perhitungan Pembebanan Kereta Api .......
13
2.4. Sambungan Rel ................................................................
16
2.4.1. Plat Sambungan Rel ..............................................
16
2.4.2. Suhu Pemasangan Rel ...........................................
18
2.4.3. Kekuatan Plat Sambungan ....................................
19
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB III
BAB IV
2.4.4. Kekuatan Geser Baut ............................................
21
2.4.5. Analisa Terhadap Kuat Tarik Baut ........................
23
2.5. Perancangan Wesel ..........................................................
25
2.6. Wesel ...............................................................................
26
2.7. Komponen Wesel .............................................................
30
2.8. Kecepatan Izin dan Sudut Simpang Wesel ........................
30
2.9. Desain Geometrid an Perancangan Wesel .........................
31
2.9.1. Perhitungan Panjang Jarum ...................................
33
2.9.2. Perhitungan Wesel Lidah Pegas ............................
34
2.9.3. Perhitungan Jari-Jari Lengkung Luar ....................
35
2.10. Analisa Kebutuhan Double Track Terhadap Kapasitas Lintas
36
2.11. Kapasitas Lintas ...............................................................
37
Metodologi Penelitian
3.1. Identifikasi Permasalahan ................................................
39
3.2. Pengumpulan Data ...........................................................
40
3.3. Analisa Data .....................................................................
41
3.4. Kesimpulan dan Saran ......................................................
42
3.5. Alur Metodologi Penelitian ..............................................
43
Perhitungan Dan Analisa Data
4.1. Pembebanan .....................................................................
44
4.1.1. Beban Rangkaian Kereta Api ................................
50
4.1.2. Perhitungan Pembebanan Kereta Api ....................
55
4.2. Sambungan Rel ................................................................
60
4.2.1. Plat Sambungan Rel ............................................
61
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4.2.2. Suhu Pemasangan Rel .........................................
62
4.2.3. Perhitungan Sambungan Pada Rel .......................
63
4.2.4. Analisa Terhadap Kuat Plat Sambungan ..............
64
4.2.5. Analisa Terhadap Kekuatan Geser Baut ...............
66
4.2.6. Analisa Terhadap Kekuatan Tarik Baut ...............
68
4.3. Perancangan Wesel ..........................................................
70
4.3.1. Perhitungan Panjang Jarum .................................
71
4.3.2. Perhitungan Wesel Lidah Pegas ...........................
73
4.3.3. Perhitungan Jari-Jari Lengkung Luar ...................
75
4.4. Analisa Kebutuhan Double Track Terhadap Kapasita Lintas
4.4.1. Analisa Frekuensi Kereta Api Barang Tahun 2023
78
83
4.4.2. Analisa Frekuensi Kereta Api Penumpang
Tahun 2023 .........................................................
86
4.4.3. Jumlah Frekuensi KA Penumpang dan Barang
Tahun 2023 .........................................................
BAB V
89
Kesimpulan Dan Saran
5.1. Kesimpulan ......................................................................
92
5.2. Saran ................................................................................
93
Daftar Pustaka ..........................................................................................
94
LAMPIRAN
v
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Lokasi Penelitian ................................................................
5
Gambar 2.1. Profil Rel................................................................................
11
Gambar 2.2. Distribusi Beban .....................................................................
13
Gambar 2.3. Plat Sambungan Rel ...............................................................
17
Gambar 2.4. Jarak Baut Pada Sambungan ...................................................
23
Gambar 2.5. Wesel Biasa ..........................................................................
26
Gambar 2.6. Wesel Dalam Lengkung ........................................................
27
Gambar 2.7. Wesel Tiga Jalan ...................................................................
27
Gambar 2.8. Wesel Inggris ........................................................................
28
Gambar 2.9. Wesel R25 yang berada di Stasiun Pasuruan..........................
28
Gambar 2.10. Wesel R33 yang berada di Stasiun Pasuruan ........................
29
Gambar 2.11. Wesel R42 yang berada di Stasiun Probolinggo ...................
29
Gambar 2.12. Skema Wesel.......................................................................
31
Gambar 2.13. Panjang Jarum .....................................................................
32
Gambar 2.14. Wesel Lidah Putar ...............................................................
33
Gambar 2.15. Jari – Jari Lengkung Luar ....................................................
34
Gambar 4.1. Profil Rel R.54 ......................................................................
52
Gambar 4.2. Distribusi Beban .....................................................................
56
Gambar 4.3. Beban Lokomotif ..................................................................
57
Gambar 4.4. Momen Akibat Beban Dinamis .............................................
58
Gambar 4.5. Tegangan Pada Rel ...............................................................
60
vi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 4.6. Plat Sambungan Rel ..............................................................
62
Gambar 4.7. Gaya Pada Sambungan .........................................................
64
Gambar 4.8. Jarak Baut Pada Smabungan .................................................
68
Gambar 4.9. Panjang Jarum ......................................................................
71
Gambar 4.10. Wesel Lidah Pegas................................................................
73
Gambar 4.11. Jari-jari Lengkung Luar ........................................................
75
vii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Profil Rel ................................................................................
11
Tabel 2.2
Kelas Jalan Rel .......................................................................
12
Tabel 2.3. Dimensi Plat Sambungan .........................................................
17
Tabel 2.4. Batas Suhu Pemasangan Rel Pada Bantalan Kayu ....................
18
Tabel 2.5. Batas Suhu Peamasangan Rel Pada Bantalan Beton..................
18
Tabel 2.6. Kecepatan Izin Sudut Simpang Wesel ......................................
31
Tabel 4.1. Rangkaian Kereta Api Bisnis Dan Eksekutif ............................
45
Tabel 4.2. Rangkaian Kereta Api Kelas Ekonomi .....................................
47
Tabel 4.3. Rangkaian Kereta Api Barang ..................................................
48
Tabel 4.4. Profil Rel .................................................................................
52
Tabel 4.5. Kelas Jalan Rel .......................................................................
53
Tabel 4.6. Dimensi Plat Sambungan .........................................................
61
Tabel 4.7. Batas Suhu Pemasangan Rel Pada Bantalan Kayu ....................
62
Tabel 4.8. Batas Suhu Peamasangan Rel Pada Bantalan Beton..................
63
Tabel 4.9. Kecepatan Izin Sudut Simpang Wesel ......................................
77
Tabel 4.10. Kapasitas Lintas .......................................................................
81
Tabel 4.11. Jumlah Angkutan Bijih Besi.....................................................
84
Tabel 4.12. Jumlah Angkutan Bijih Besi Tahun 2023 .................................
85
Tabel 4.13 Jumlah Angkutan Penumpang ..................................................
86
Tabel 4.14 Jumlah Angkutan Penumpang Tahun 2023...............................
87
viii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
PERENCANAAN J ALUR LINTASAN KERETA API
DENGAN WESEL TIPE R54 PADA EMPLASEMEN
STASIUN ANTARA PASURUAN - J EMBER
( KM 62+976 – KM 197+285 )
ABSTRAK
Oleh
SURYO WAHYU PRANOTO
NPM : 0853010038
Saat ini pada lintas Pasuruan – Jember kondisi existing wesel di emplasemen
masih menggunakan wesel dengan tipe R25, R33, dan R42 dengan sudut 1:10, maka
harus direncanakan untuk mengganti wesel tersebut menggunakan wesel dengan tipe
rel R54 sudut 1:12 untuk meningkatkan mutu pelayanan transportasi kereta api.
Setelah melakukan analisa data dan perhitungan terhadap perencanaan wesel
tipe R54 maka diketahui bahwa rel tipe R54 mampu dan aman untuk digunakan,
karena mampu menumpu beban operasional kereta api yang terberat yaitu lokomotif
sebesar 7 ton, serta menggunakan plat sambungan tipe fish bold plate yang dapat
menahan tegangan tarik sebesar 34937 kg, tegangan geser baut sebesar 773,67 kg,
dan tegangan tarik baut sebesar 157,15 kg.
Untuk perencanaan geometri wesel secara keseluruhan juga aman digunakan,
karena salah satu persyaratan wesel yaitu jarak antar lidah ke rel lantak sepanjang
4,22m harus lebih pendek dari panjang lidah itu sendiri yaitu 15,92m.
Kebutuhan lintas double track sangat diperlukan pada tahun 2023, karena
pada 10 tahun mendatang kapasitas lintas Pasuruan – Jember tidak dapat memenuhi
kebutuhan frekuensi kereta api yang beroperasi dengan asumsi adalah 65 KA/hari,
sedangkan kapasitas lintas yang disediakan hanya 51 KA/hari.
.
Kata Kunci : rel, wesel, frekuensi KA, kapasitas lintas, petak jalan, double track,
geometri, dan fish bold plate,
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Undang – undang perkeretaapian Republik Indonesia Nomor 13 Tahun 1992
bab II pasal 2 menerangkan bahwa asas dan tujuan perkeretaapian adalah salah satu
moda transportasi nasional yang diselenggarakan berdasarkan asas manfaat, adil dan
merata, keseimbangan, kepentingan umum, keterpaduan, dan percaya diri sendiri.
Pada faktanya masyarakat dewasa ini lebih menyebut kereta api sebagai angkutan
rakyat karena ditinjau dari segi harganya yang murah, sehingga dapat dijangkau oleh
masyarakat sampai dengan kelas menengah ke bawah. Maka demi terselenggaranya
angkutan yang aman dan nyaman, perlu diadakan peningkatan fasilitas dan mutu
pelayanan.
Agar masyarakat merasa lebih nyaman untuk menggunakan transportasi
kereta api, upaya pembaruan dan inovasi terus dilakukan karena sangat berkaitan
dengan keselamatan penumpang kereta api. Sejarah kecelakaan kereta api di
Indonesia sudah banyak tercatat, dalam kurun waktu tahun 2010 saja di Indonesia
sudah terdapat 3 kecelakaan, yang satunya adalah kecelakaan pada tanggal 29 Juni
2010 kereta api Logawa 3 gerbong terguling dan anjlok dan terguling di Madiun,
Wilangan, Nganjuk Kecamatan Saradan, Jawa Timur. Setidaknya 73 orang yang
menjadi korban mengalami luka dibagian kepala dan kaki dan 6 orang tewas. Hal ini
diduga karena kereta api terguling saat memasuki jalur belok atau disebut wesel
akibat kecepatan tinggi (Suprapto, 2010)
1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
Melihat banyaknya kecelakaan kereta api yang ada, seharusnya perlu
diadakan peningkatan fasilitas dan prasarana perkeretaapian khusunya di Jawa
Timur, yaitu stasiun antara Pasuruan – Jember. Pada lintas tersebut dengan kondisi
lapangan saat ini harus ada beberapa peningkatan fasilitas yang perlu dilakukan,
yaitu dengan melakukan pergantian rel wesel. Dengan kondisi wesel di lapangan
yang saat ini masih menggunakan R25, R33, dan R42 dengan sudut 1:10 maupun
track lintas Pasuruan - Jember yang keausannya sudah mencapai fatigue (lelah),
maka seharusnya dilakukan pergantian dengan rel wesel tipe R.54 dengan sudut 1:12,
karena dengan dilakukan pergantian ini maka akan dapat meningkatkan kecepatan
kereta api saat berbelok dan mempermudah perawatan wesel tersebut (PT.Daya Cipta
Dianrancana, 2012).
Kebutuhan jalur ganda atau double track pada lintas tersebut pada masa
mendatang mungkin perlu untuk dikaji, hal ini dikarenakan kebutuhan kereta api
barang sangat banyak yaitu kereta barang bijih besi dan keretaa barang batu bara dan
dimungkinkan pada beberapa tahun mendatang kapasitas lintas pada saat ini tidak
akan cukup untuk memenuhi kebutuhan angkutan tersebut (PT.Daya Cipta
Dianrancana, 2012).
Dalam tugas akhir ini akan dijelaskan mengenai penggantian wesel lama
menjadi wesel tipe R54 dengan sudut 1:12 lintas Pasuruan – Jember serta
perhitungan operasionalnya untuk menganalisa kebutuhan double track untuk 10
tahun mendatang.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
1.2.
Perumusan Masalah
Berdasarkan kondisi lapangan, maka permasalahan yang timbul adalah
sebagai berikut:
1. Apakah wesel dengan rel tipe R54 mampu menahan beban kereta api
yang beroperasi pada lintas Pasuruan - Jember ?
2. Apakah sambungan pada rel tipe R54 dapat menahan beban rangkaian
kereta api yang beroperasi pada lintas Pasuruan - Jember ?
3. Apakah perhitungan geometri wesel dengan tipe rel R54 dapat digunakan
bila direncanakan dengan sudut 1:12 ?
4. Bagaimana kebutuhan fasilitas double track pada tahun 2023 terhadap
kapasitas lintas dan frekuensi kereta api yang ada ?
1.3.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini sebagai berikut:
1. Mengetahui kekuatan dan keamanan wesel rel tipe R54 terhadap beban
kereta api yang beroperasi pada lintas Pasuruan – Jember.
2. Mengetahui kekuatan plat sambungan pada rel tipe R.54.
3. Mengetahui desain geometri wesel rel dengan tipe rel R54 apabila
direncanakan dengan sudut 1:12.
4. Mengetahui kondisi petak jalan di stasiun antara Pasuruan – Jember
dalam 20 tahun kedepan memerlukan jalur double track.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
1.4.
Batasan Penelitian
Agar penulisan Tugas Akhir ini tidak menyimpang dari tujuan awal
penulisan, maka dilakukan batasan penelitian berikut ini yaitu:
1. Obyek penelitian adalah emplasemen stasiun antara Pasuruan – Jember.
2. Penelitian adalah mengenai pergantian wesel rel dengan tipe R54 dengan
sudut 1:12.
3. Di sertakan pula analisa perhitungan untuk kebutuhan double track pada
tahun 2023 terhadap kapasitas lintas dan frekuensi kereta api yang ada.
4. Tidak membahas mengenai perhitungan struktur di bawah rel yaitu ballas,
penambat, bantalan, dan subgrade.
1.5.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh adalah sebagai berikut:
1. Sebagai referensi bagi pemerintah, terutama Ditjen Perkeretaapian agar
dapat lebih memperhatikan mutu pelayanan angkutan kereta api.
2. Memberikan himbauan kepada masyarakat agar cenderung menggunakan
jasa angkutan kereta api.
3. Hasil penelitian ini kiranya dapat menjadi input bagi penelitian
selanjutnya.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5
1.6.
Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian adalah dari Pasuruan sampai Jember. Di bawah ini adalah
gambar lokasi dengan rute yang telah di beri tanda merah.
Dari rute tersebut terdapat stasiun – stasiun yaitu Pasuruan, Rejoso, Grati,
Bayeman, Probolinggo, Leces, Malasan, Ranuyoso, Klakah, Randuagung,
Jatiroto, Tanggul, Bangsalsari, Rambipuji, Mangli, Jember.
U
Skala:
1 : 1.350.000
Gambar 1.1. Lokasi penelitian
Sumber: PT. Daya Cipta Dianrancanana, 2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1.
Umum
Kereta api adalah transportasi angkutan penumpang maupun barang yang
berjalan di atas rel dan terdiri dari beberapa rangkaian gerbong serta ditarik atau
didorong oleh lokomotif. Struktur rel menjadi sangat penting karena berkaitan
dengan keselamatan transportasi kereta api. Untuk meningkatkan fasilitas dan
prasarana kereta api pada lintas Pasuruan – Jember karena jika mengingat kondisi
lapangan pada lintas tersebut rel dan wesel yang digunakan masih dengan tipe lama,
dengan diubahnya rel dan wesel pada lintas tersebut maka banyak keuntungan yang
dapat diperoleh penumpang maupun perusahaan kereta api, karena dapat
meningkatkan mutu pelayanan dan keselamatan transportasi (PT.Daya Cipta
Dianrancana, 2012).
2.2.
J alan Rel
Jalan rel saat ini memiliki banyak kelebihan daripada jalan rel salah satunya
karena kecepatan relatif lebih tinggi .Jalan rel merupakan bagian terpenting dari
perjalanan kereta api, maka perencanaan dan pemasangannya harus tepat serta dari
segi perawatan harus dicek secara berkala terlebih bila rel sudah aus harus cepat
dilakukan pergantian karena mempengaruhi kesalamatan perjalanan kereta api.
Struktur rel sendiri terdiri dari dua buah rel sejajar yang diletakkan di atas bantalan
dengan dijepit penambat rel. (Utomo, 1997)
6
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
Saat struktur jalan rel akan memasuki area emplasemen stasiun maka terdapat
percabangan–percabangan, dan percabangan tersebut disebut wesel. Dalam studi ini
akan membahas mengenai pergantian wesel tipe lama menjadi wesel tipe R54
dengan sudut 1:12 pada lintas antara Pasuruan – Jember.
Wesel tersebut strukturnya terlihat hampir sama dengan rel biasa, hanya saja
wesel memiliki mesin penggerak untuk menggerakkan rel di mana rel tersebut
mengarah dari satu lintasan ke lintasan yang lain.
2.3.
Pembebanan Kereta Api
Kereta api memiliki beberapa rangkaian gerbong yang terdiri dari lokomotif,
gerbong penumpang, gerbong barang, kereta makan, dan kereta pembangkit. Agar
rangkaian kereta api dapat berjalan dengan aman, maka struktur track dibawahnya
juga harus kuat dalam hal ini adalah rel, untuk merencanakan rel tersebut utamanya
wesel terlebih dahulu harus diketahui beban yang berada di atasnya. (Utomo, 1997)
2.3.1. Rangkaian Kereta Api
Pada setiap jenis kereta api yang beroperasi pasti terdapat rangkaian –
rangkaian yang panjang tergantung pada jenis muatannya. Kereta api penumpang
beroperasi dengan lokomotif, 6 sampai 7 kereta penumpang tergantung pada jenis
kereta api tersebut, kereta makan, kereta bagasi, dan kereta pembangkit. Kereta api
berang biasa beroperasi dengan lokomotif dan sekitar 20 gerbong barang. Di bawah
ini adalah penjelasan mengenai beban pada setiap rangkaian tersebut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
1. Lokomotif
Saat ini hanya ada 2 jenis lokomotif di Indonesia yaitu lokomotif dengan bogie
terdiri dari 2 gandar yaitu lokomotif tipe BB, dan yang ke 2 adalah lokomotif tipe
CC 201 dan 203 yang pada masing-masing bogie terdiri dari 3 gandar.
Dibawah ini adalah penjelasan mengenai perhitungan beban gandar ( axle load )
dan beban roda pada masing-masing jenis lokomotif.
a. Lokomotif BB, beban lokomotif adalah 56 ton
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Ps )
= Ps / 2
b. Lokomotif CC, beban lokomotif adalah 84 ton
Gaya bogie ( Pb
) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 3
Gaya roda ( Ps )
= Ps / 2
2. Kereta Penumpang
Kereta penumpang berfungsi untuk mengangkut penumpang. Kereta ini memiliki
karakteristik kenyamanan dan kecepatan yang tinggi, kereta ini memiliki 2 bogie
dan masing-masing bogie terdapat 2 gandar berat kereta (berisi penumpang) ialah
sekitar 40 ton.
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
3. Kereta Makan
Kereta makan berfungsi untuk restorasi bagi penumpang. Kereta ini memiliki
karakteristik sama seperti gerbong penumpang, kereta ini terdapat 2 bogie, dan
masing-masing bogie terdapat 2 gandar, berat kereta ialah sekitar 41 ton.
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
4. Kereta Bagasi
Kereta bagasi berfungsi untuk mengangkut barang. Kereta ini memiliki
karakteristik seperti cargo, kereta ini memiliki 2 bogie dan masing-masing bogie
terdapat 2 gandar, berat kereta ialah sekitar 43 ton.
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
5. Kereta Barang
Kereta barang berfungsi untuk mengangkut barang. Di lintas Pasuruan – Jember
kereta barang yang beroperasi hanyalah 2 jenis yaitu kereta api batu bara dan
bijih besi, kereta ini memiliki 2 bogie dan masing-masing bogie terdapat 2 gandar
berat kereta (berisi muatan) ialah sekitar 35 ton.
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
6. Kereta Pembangkit
Kereta pembangkit berfungsi untuk gerbong penyimpanan mesin diesel dan
bahan bakar. Kereta ini memiliki 2 bogie dan masing-masing bogie terdapat 2
gandar berat kereta ialah sekitar 42 ton.
Gaya bogie ( Pb )
= Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg )
= Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
Dari penjelasan di atas, maka ditentukan untuk perhitungan pembebanan memakai
lokomotif tipe CC tpe 201 dan 203 dengan 3 gandar karena memiliki beban yang
paling besar yaitu 84 ton. Untuk menganalisa dan menghitung pembebanan, terlebih
dahulu harus mengetahui mengenai data dan profil rel. Di bawah ini adalah data
profil mengenai tipe rel R54 yang akan dijelaskan dalam tabel 2.1.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
Tabel 2.1. Profil Rel
Tipe Rel
Besaran Geometrui Wesel
R.42
R.50
R.54
R.60
H (mm)
138,00
153,00
159,00
172,00
B (mm)
110,00
127,00
140,00
150,00
C (mm)
68,50
65,00
72,20
74,30
D (mm)
13,50
15,00
16,00
16,50
E (mm)
40,50
49,00
49,40
51,00
F (mm)
23,50
30,00
30,20
31,50
G (mm)
72,00
76,00
74,97
80,95
R (mm)
320,00
500,00
508,00
120,00
A (cm2)
54,26
64,20
69,34
76,86
W (kg/m)
42,59
50,40
54,43
60,34
Yb (mm)
68,50
71,60
76,20
80,95
Ix (cm4)
1,263
1,860
2,345
3,066
A
: Luas penampang
W
Yb
: Berat rel per meter
: Jarak kaki rel ke sumbu x
I
: Jarak tepi bawah rel ke garis netral
Sumber: Utomo (1997)
Di bawah ini adalah gambar profil rel, lanjutan penjelasan mengenai keterangan tabel
di atas.
Gambar 2.1. Profil Rel
Sumber: Utomo (1997)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
Untuk menghitung pembebanan terlebih dahulu harus diketahui kelas jalan,
kecepatan maksimum, beban maksimum, tegangan dasar, dan tegangan izin. Di
bawah ini adalah kelas jalan rel yang ditunjukkan pada tabel 2.2. berikut.
Tabel 2.2. Kelas Jalan Rel
Daya angkut
Kelas
V rencana
lintas
P maks
jalan
(ton/tahun)
(km/jam)
gandar
(ton)
I
> 20.106
150
18
II
10.106 – 20.106
6
140
18
Jenis
rel
Tegangan
dasar rel
Tegangan
ijin
(kg/cm2)
(kg/cm2)
R.60
1042,3
R.54
1176,8
R.54
R.50
1128,2
1231,8
R.54
1097,7
1325
1325
III
6
5.10 – 10.10
125
18
R.50
R.52
R.54
1178,8
1476,3
1031
1663
IV
2,5.106 – 5.106
115
18
R.50
R.42
1125,8
1410
1843
100
18
R.42
1343,5
2000
V
< 2,5.106
Sumber: Atmaja (1998)
Keterangan:
a. Kelas Jalan
: Klasifikasi jalan Kereta Api yang di urutkan berdasar
daya angkut lintas.
b. Daya angkut lintas
: Jumlah angkutan yang dapat dicapai oleh Kereta Api
yang beroperasi pada petak jalan tersebut.
c. V maks
: Kecepatan maksimum Kereta Api yang diizinkan.
d. P maks gandar
: Beban maksimum yang diizinkan
e. Jenis rel
: Jenis rel yang terdapat pada lintas tersebut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
f. Tegangan dasar rel
: Tegangan yang biasa terjadi pada rel.
g. Tegangan izin
: Tegangan maksimum yang diperbolehkan pada lintas
tersebut.
2.3.2. Analisa Perhitungan Pembebanan Kereta Api
Untuk merencanakan wesel tipe R54 yang nantinya akan dipasang pada
lintas Pasuruan - Jember ditinjau dari segi kemampuan dan keamanan untuk
menerima beban kereta api, maka diperlukan tahapan perhitungan sebagai berikut:
1. Distribusi Beban
Akibat beban kereta api yang melaju di atas rel, maka akan terjadi momen yang
diterima oleh rel. Di bawah ini adalah sketsa pendistribusian beban yang
diakibatkan oleh kereta api.
Pr
Gaya yang di akibatkan oleh beban roda
Ma
Distribusi momen yang diterima rel
Gambar 2.2. Distribusi Beban
Sumber: Utomo (1997)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
2. Dumping Factor
Akibat defleksi dan momen yang diakibatkan roda pada rel, maka diperlukan
persamaan dumping factor (Utomo, 1997).
λ
1
= 180 4
(2.1)
4 EI
Dimana:
λ
: Dumping
E
: Modulus elastisitas rel (2,1 . 106kg/cm2)
I
: Jarak tepi bawah rel ke garis netral (cm) (Tabel 2.1. Profil Rel)
factor
3. Perhitungan Beban Dinamik
Sebelum menentukan momen yang diterima oleh rel akibat kereta api, terlebih
dulu harus diketahui beban dinamik yang terjadi. Beban dinamik adalah
transformasi dari beban statis roda menjadi beban roda dinamik. Di bawah ini
adalah persamaan untuk menghitung beban dinamik (Kramadibrata, 1996).
Pd = Pr + 0,01.Pr (Vr – 5)
(2.2)
Dimana:
Pd : Beban dinamik
Pr : Beban roda statis, dari penjelasan sub bab 2.3.1.Rangkaian kereta api di atas
diketahui bahwa lokomotif tipe CC 201 dan 203 yang terbesar yaitu dengan
(Pr) sebesar 7ton
Vr : Kecepatan rencana (Tabel 2.2. Kelas Jalan Rel)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
4. Perhitungan Momen Akibat Beban Lokomotif
Karena dari seluruh rangkaian kereta api yang memiliki beban terbesar adalah
lokomotif, maka untuk mengetahui momen yang terjadi pada rel dilakukan
perhitungan momen (Utomo, 1997).
Ma
=
Pd
4λ
(2.3)
Dimana:
Ma
: Momen pada rel (kg.cm)
Pd
: Beban dinamis lokomotif (kg)
λ
: Dumping factor
5. Tegangan Pada Rel
Akibat dari momen yang ditimbulakan Lokomotif, maka terjadi tegangan pada
rel. Untuk mengetahui tegangan yang terjadi, maka diperlukan perhitungan
tegngan pada rel (Utomo, 1997).
σx =
Ma. yb
I
Dimana:
σx : Tegangan pada rel (kg/cm2)
Ma : Momen pada rel (kg.cm)
yb : jarak kaki rel terhadap sumbu x (cm) (Tabel 2.1. Profil Rel)
I
: Jarak tepi bawah rel ke garis netral (cm) (Tabel 2.1. Profil Rel)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.4)
16
6. Periksa Tegangan.
Pemeriksaan tegangan dimaksudkan untuk membandingkan antara tegangan yang
terjadi dengan tegangan izin.
σx < σ
(2.5)
Dimana:
σx : Tegangan pada rel (kg/cm2)
σ : Tegangan izin (kg/cm2)
2.4.
Sambungan Rel
Sambungan pada rel berfungsi untuk menahan rel agara tidak terlepas dari
satu rel dengan rel lainnya, sambungan rel ini biasanya terletak tidak jauh dari posisi
wesel dalam lintas Pasuruan – Jember rencananya rel yang akan digunakan adalah rel
dengan tipe R54. Untuk merencanakan sambungan rel terlebih dulu harus
mengetahui komponen –komponen sambungan di bawah ini.
2.4.1. Plat Sambungan Rel
Di Indonesia saat ini semua kebutuhan rel di suplai oleh produksi China
untuk plat sambungan mutu baja menggunakan BJ 33 (DED SINTEL PASURUAN –
JEMBER). Tipe plat penyambung yang digunakan untuk rel tipe R54 sama dengan
tipe plat penyambung dengan rel tipe R42, R50, dan R60 yatu plat penyambung fish
bold plate, dengan karakteristik yang ditunjukkan pada tabel 2.3. Dimensi plat
sambungan berikut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
Tabel 2.3. Dimensi Plat Sambungan
Dimensi Plat Penyambung Tipe Rel R.54
Besaran Dimensi
Dimensi
P (mm)
560
L (mm)
79,4
T (mm)
20
Ø (mm)
24
Sumber: Peraturan Dinas No.10 PJKA (1968)
Di bawah ini adalah gambar plat sambungan yang digunakan dengan dimensi yang
sudah tertera pada keterangan di atas. Di bawah ini adalah gambar plat sambungan
rel rel tipe R.54 yang ditunjukkan pada gambar 2.3. berikut.
Gambar 2.3. Plat Sambungan Rel
Sumber: Hasil survey
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
2.4.2. Suhu Pemasangan Rel
Suhu Pemasangan batas suhu minimum dan maksimum yang ditetapkan
sesuai dengan kondisi cuaca dan iklim di Indonesia. Hal ini diperlukan untuk
mengetahui perbedaan suhu yang terjadi saat suhu mencapai tingkat tertinggi dan
terendah sehingga dapat memperhitungkan gaya tarik yang terjadi akibat pemuaian
rel Batas suhu pemasangan rel yang dikategorikan berdasar pada jenis bantalan akan
dijelaskan dengan dua tabel yang ditunjukkan pada tabel 2.4. dan 2.5.
Tabel 2.4. Batas Suhu Rel Pada Bantalan Kayu
Suhu ( C⁰ )
Tipe Rel
Minimum
Maksimum
R.42
28
46
R.50
30
48
R.54
30
48
R.60
32
48
Sumber: Utomo (1997)
Tabel 2.5. Batas Suhu Rel Pada Bantalan Beton
Suhu ( C⁰ )
Tipe Rel
Minimum
Maksimum
R.42
22
46
R.50
24
46
R.54
24
46
R.60
26
46
Sumber: Utomo (1997)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
2.4.3. Kekuatan Plat Sambungan
Analisa kekuatan pada plat sambungan diperlukan untuk mengetahui
kekuatan pada rel yang saling berpotongan dan dikaitkan dengan plat sambungan,
karena hal ini berkaitan dengan keamanan pada saat kereta api melintas tetpat pada
sambungan rel rel tersebut. Di bawah ini adalah tahapan perhitungan untuk
mengetahui kekuatan pada sambungan rel tersebut.
a. Gaya Longitudinal
Gaya longitudinal adalah gaya yang terjadi akibat rem dan gesekan roda, gaya
percepatan kereta api dan temperatur udara sehingga mempengaruhi temperatur
udara, gaya ini terjadi ke sepanjang arah rel. Gaya longitudinal dapat diketahui
dengan perhitungan sebagai berikut (Alamsyah, 2001).
N = E. A. λ. Δ t
(2.6)
Dimana:
N : Gaya longitudinal (kg)
E : Modulus elastisitas rel (2,1 . 106kg/cm2)
A : Luas penampang rel (cm2) (Tabel 2.1. Profil Rel)
λ
: Koef pemuaian (1,2 x 10-5)
Δ t : Perubahan suhu saat pemasangan rel, karena pada lintas Pasuruan – Jember
menggunakan bantalan beton, maka acuan yang dipakai adalah Tabel 2.5.
Batas Suhu Rel Pada Bantalan Beton
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
b. Pengurangan Luas Plat Akibat Pemasangan Baut
Pemasangan baut pada plat pasti mengurangi area luas dari plat tersebut, untuk
mengetahui seberapa besar luas yang berkurang dilakukan perhitungan seperti
berikut.
Ø baut x tebal plat x ∑ baut
(2.7)
Untuk mengetahui diameter baut dan tebal plat, ditinjau kembali pada tabel 2.3.
Dimensi Plat Sambungan
c. Luas Bersih (An)
Dari pengurangan luas plat, perhitungan selanjutnya adalah menghitung luas
bersih (An) plat sambungan. Perhitungan dapat dilakukan sebagai berikut.
An
= (Pplat – Tplat) – pengurangan luas plat
(2.8)
Dimana:
Pplat : Panjang plat (mm) (Tabel 4.3. Dimensi Plat Sambungan)
Tplat : Tebal plat (mm) (Tabel 4.3. Dimensi Plat Sambungan)
d. Tegangan Tarik Izin Plat
Tegangan tarik izin adalah tegangan tarik maksimum yang dapat ditahan oleh
plat sambungan. Apabila tegangan tarik lebih besar dari tegangan yang diizinkan
maka plat sambungan akan mengalami putus.
σN
= 0,75 x σ x An
Dimana:
σN
: Tegangan tarik izin (kg)
σ
: Mutu baja BJ 33 (kg/cm2)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.9)
21
An
: Luas bersih plat (mm2)
0,75
: Faktor reduksi terhadap kuat tarik
e. Periksa Tegangan Tarik Plat
Periksa tegangan tarik plat bertujuan untuk membandingkan tegangan yang
dialami plat dengan tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh plat. Kontrol
tersebut dapat diketahui dengan persamaan berikut:
N < σN
(2.10)
Dimana:
N
: Gaya longitudinal/gaya tarik (kg/cm2)
σN
: Kuat tarik izin (kg/cm2)
2.4.4. Kekuatan Geser Baut
Pemasangan baut pada plat sangat diperhatikan karena berdampak pada
keselamatan kereta api, pasangan baut pada plat dapat bergeser karena beban
bergerak pada rel baut dapat bergeser dan lepas dari sambungan apabila tidak kuat
menahan beban kereta api untuk itu dilakukan tahapan perhitungan seperti berikut:
a. Tegangan Geser
Perhitungan tegangan geser baut dilakukan untuk mengetahui seberapa besar
tegangan yang dialami baut pada saat kereta api melintas di atas sambungan
(Alamsyah, 2001).
D=
Pd / 2
1 / 4 .π . 2 , 4 2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.11)
22
Dimana
D : Tegangan geser ( kg/cm2 )
Pd : Beban roda kereta api (Kg )
b. Tegangan Geser Izin Baut
Tegangan geser izin adalah kuat geser maksimum yang dapat dapat diterima oleh
baut, untuk mengetahui kuat geser maksimum yang dapat diterima oleh baut
dilakukan dengan perhitungan sebagai berikut.
σD = 0,6 x σ
(2.12)
Dimana:
σD : Tegangan geser izin ( kg/cm2 )
σ : Mutu baja BJ 33( kg/cm2 )
0,6 : Faktor reduksi terhadap kuat geser
c. Periksa Tegangan Geser Baut
Pemeriksaan tegangan geser dimaksudkan untuk memebandingkan tegangan
yang dialami baut dengan kuat maksimum baut agar baut tidak terlepas dari
sambungan. Pemeriksaan tersebut dapat diketahui dengan persamaan berikut.
D < σD
Dimana:
D : Tegangan geser baut ( kg/cm2 )
σD : Tegangan geser izin baut ( kg/cm2 )
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.13)
23
2.4.5. Analisa Terhadap Kekuatan Tarik Baut
Untuk menganalisa kuat tarik yang dapat ditahan oleh baut maka harus
dilakukan tahapan perhitungan momen, tegangan tarik, dan periksa tegangan tarik
izin pada baut, berikut adalah tahapan perhitungan yang harus dilakukan.
a. Perhitungan Momen
Perhitungan momen yang terjadi di atas sambungan yang diakibatkan oleh beban
kereta api pada beban terbesar dari seluruh rangkaian kereta api yaitu
lokomotif.dengan Pr 7 ton..Untuk mengitung momen terlebih dulu harus
mengetahui jarak baut pada sambungan yang dijelaskan pada gambar 2.4.
berikut:
Gambar 2.4. Jarak Baut Pada Sambungan
Sumber: (Peraturan Dinas PJKA, 1986)
Perhitungan momen pada sambungan plat dapat dijelaskan dengan persamaan
sebagai berikut (Peraturan Dinas PJKA, 1986)
M = Pd lok x e
Dimana
M : Momen akibat beban roda ( kg.cm)
Pd : Beban dinamis lokomotif ( kg )
e
: Jarak baut dengan as plat ( cm )
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.14)
24
Setelah dilakukan perhitungan momen di atas, selanjutnya dilakukan perhitungan
dengan persamaan seperti berikut (Alamsyah, 2001).
Km=
M. a
2.d12
(2.15)
Dimana
M : Momen akibat beban dinamis (kg.cm)
d1 : 2x jarak baut ke as plat (cm) (Gambar 2.4. Jarak Baut Plat Sambungan)
b. Tegangan Tarik Baut
Pada pemasangan baut perlu diketahui tegangan tarik pada baut kerana jika baut
tidak mampu menahan tegangan tersebut maka baut dapat putus, untuk
mengetahui besar tegangan maka dibuat persamaan berikut (Alamsyah, 2001).
T=
Km
1 / 4.π .2,4 2
(2.16)
Dimana:
T
: Tegangan tarik baut (kg/cm2)
Km
: Momen pada plat (kg)
2,4
: Diameter baut (cm) (Gambar 2.4. Jarak Baut Plat Sambungan)
c. Tegangan Tarik Izin Baut
Tegangan tarik izin adalah tegangan tarik maksimun yang dapat ditahan oleh
baut, apabila tegangan yang terjadi melampaui kuat tarik maksimum baut maka
baut akan terputus, untuk mendapatkan kuat maksimum baut maka dibuat
persamaan berikut.
σT
= 0,7 x σ
(2.17)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
Dimana:
σT
: Tegangan tarik izin
σ
: Mutu baja BJ 33 (1333kg/cm2)
0,7
: Faktor reduksi
d. Periksa Tegangan Tarik Baut
Pemeriksaan tegangan tarik baut untuk membandingkan tegangan tarik yang
dialami dengan kuat tarik maksimum baut, agar baut tidak putus maka tegangan
yang dialami harus lebih kecil dari kuat tarik maksimum baut hal itu dapat
diketahui dengan persamaan berikut
T < σT
(2.18)
Dimana:
T : Tegangan tarik baut (kg/cm2)
σT : Tegangan tarik izin (kg/cm2)
Dari semua tahapan perhitungan yang dilakukan pada sambungan rel akan diketahui
kekuatan yang dapat ditahan oleh plat sambungan dan baut dari beban kereta api
yang melintas pada jalur tersebut.
2.5.
Perancangan Wesel
Perancangan wesel dibutuhkan untuk dapat menentukan berapa jarak dan
ukuran wesel tersebut, dimaksudkan perancangan wesel tersebut nantinya akan layak
dan aman untuk dilalui kereta api. Di bawah ini adalah gambar mengenai komponenkomponen wesel.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
2.6
Wesel
Wesel adalah perangkat pada track kereta api yang menghubungkan dua jalur
yang saling bersimpangan. Sebuah rangkaian kereta api dapat bergerak melewati dari
satu lintasan ke lintasan yang lain dengan melewati wesel dan persilangan dari arah
kedua lintasan. Penggunaan wesel di Indonesia ada beberapa macam jenis, yaitu
wesel biasa yang terdiri dari jalur lurus dan belok, wesel dalam lengkung yang ke
dua jalur sama-sama mengarah belok, wesel 3 jalan yang memiliki 3 jalur sekaligus,
dan yag terakhir adalah wesel inggris yang memiliki banyak cabang jalur, wesel
inggris
ini adalah wesel yang terumit di antara semua wesel yang digunakan
diseluruh Indonesia.
Wesel biasa
Wesel biasa merupakan wesel sederhana yang membagi lintasan antara lintasan lurus
dengan lintasan belok. Di bawah ini adalah wesel biasa yang ditunjukkan dalam
gambar 2.5.
Gambar 2.5. Wesel biasa
Sumber: Alizar (2013)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
27
Wesel dalam lengkung
Wesel dalam lengkung adalah wesel jalur lengkung dan jalur belok yang membentuk
sudut terhadap jalur beloknya. Di bawah ini adalah wesel dalam lengkung yang
ditunjukkan dalam gambar 2.6.
Gambar 2.6. Wesel dalam lengkung
Sumber: Alizar (2013)
Wesel tiga jalan
Wesel tiga jalan adalah wesel denga 3 jalur lintasan. Di bawah ini adalah wesel tiga
jalan yang ditunjukan dalam gambar 2.7.
Gambar 2.7. Wesel tiga jalan
Sumber: Alizar (2013)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Wesel inggris
Wesel inggris adalah wesel yang merupakan perpotongan dua jalur sekaligus. Di
bawah ini adalah wesel inggris yang ditunjukkan pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Wesel inggris
Sumber: Alizar (2013)
Wesel tipe R25
Wesel tipe R25 adalah rel wesel yang berukuran paling kecil. Di bawah ini adalah
wesel tipe R25 yang berada di Stasiun Pasuruan yang ditunjukan dalam gambar 2.9.
Gambar 2.9. Wesel tipe R25 di Stasiun Pasuruan
Sumber: PT. Daya Cipta Dianrancana (2012)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
29
Wesel tipe R33
Wesel tipe R33 atau biasa disebut dengan wesel tipe R3 saat ini sudah jarang
digunakan. Di bawah ini adalah wesel tipe R33 yang berada di Stasiun Pasuruan
yang ditunjukkan pada gambar 2.10.
Gambar 2.10. Wesel tipe R33 di Stasiun Pasuruan
Sumber: PT. Daya Cipta Dianrancana (2012)
Wesel tipe R42
Wesel tipe R42 rencananya akan diganti dengan wesel tipe R54. Di bawah ini
adalah wesel tipe R42 yang berada di Stasiun Probolinggo yang ditunjukkan pada
gambar 2.11.
Gambar 2.11. Wesel tipe R42 di Stasiun Probolinggo
Sumber: PT. Daya Cipta Dianrancana (2012)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
2.7
Komponen Wesel
Agar wesel berfungsi dengan baik, maka bagian–bagian wesel harus dalam
kondisi yang optimal, adapun bagian–bagian wesel sebagai berikut:
a). Lidah wesel atau ujung lidah adalah bagian dari wesel yang dapat
berputar atau pegas. Ujung lidah wesel dapat digeser dengan suatu
pembalik wesel untuk menghubungkan antara jalur lurus dan belok.
b). Rel lantak adalah rel induk tetap, sebagai sandaran lidah wesel.
c). Jarum dan Sayap adalah bagian wesel untuk memungkinkan flens roda
kereta api agar berjalan melalui perpotongan rel dalam.
d). Rel paksa adalah rel yang berfungsi untuk menahan flens roda kereta api.
e). Penggerak wesel adalah alat penarik untuk menggeser lidah wesel.
2.8
Kecepatan Izin dan Sudut Simpang Wesel
Pada saat kereta api melewati wesel ada kecepatan maksimum tertentu yang
diizinkan tergantung pada sudut weselnya hal ini bertujuan agar kereta api tidak
keluar atau terlempar dari jalurnya karena besarnya benturan antara rel dan flens roda
akibat kecepatan yang yang sangat tinggi.
Kecepatan maksimum kereta api saat melintasi wesel terganting pada sudut
simpang arah (α) semakin besar α, maka semakin kecil sudut pada wesel sehingga
kecepatan yang digunakan dapat semakin tinggi. Di bawah ini adalah sudut simpang
arah nomor wesel dan kecepatan izin yang ditunjukkan pada tabel 2.6. berikut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
31
Tabel 2.6. Sudut wesel dan kecepatan izin
Tg α
1:8
1:10
1:12
Nomor Wesel
1:14
1:16
1:20
W8
W10
W12
W14
W16
W20
25
35
45
50
60
70
Kec izin
(km/jam)
Sumber: Utomo (1997)
2.9.
Desain Geometri dan Perancangan Wesel
Dalam emplasemen, lintasan dan wesel digambarkan dengan garis tunggal.
Desain geometri dan perancangan wesel ini dimaksudkan untuk mengetahui detail
dari komponen-komponen wesel tipe R54 dengan sudut 1:12 seperti panjang jarum
wesel, lidah wesel, dan jari-jari lengkung. Seperti yang telah diketahui bahwa detail
dari kompnen-komponen wesel ini sangat penting, karena berpengaruh penting pada
keselamatan kereta api pada saat melintas jalur wesel.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
32
Sebelum memasuki tahap perhitungan komponen-komponen wesel tersebut terlebih
diulu mengetahui skema wesel yang di tunjukkan pada gambar 2.12. berikut.
Gambar 2.12. Skema Wesel
Sumber: Utomo (1997)
Perancangan wesel dibagi beberapa hal, yaitu panjang jarum, perhitungan wesel
lidah wesel, dan perhitungan jari-jari lengkung . Komponen wesel berkaitan dengan
komponen yang lain, sebagai contoh panjang lidah wesel sangat berkaitan dengan rel
lantak, panjang lidah wesel harus lebih panjang daripada jarak antara lidah wesel
dengan rel lantak. Untuk lebih jelas di bawah ini adalah bagian–bagian wesel yang
harus diperhitungkan agar kereta api dapat melewati wesel secara optimal.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
33
2.9.1. Perhitungan Panjang J arum
Panjang jarum berfungsi sebagai pusat percabangan. Di bawah ini adalah
skema panjang jarum wesel yang ditunjukkan pada gambar 2.13. berikut.
Gambar 2.13. Panjang Jarum
Sumber: Utomo (1997)
Dari gambar 2.13. di atas tentang perhitungan panjang jarum, maka di dapatkan
model perhitungan seperti berikut (Utomo, 1997).
P =
B+C
2 tg (α/2)
-
d
Dimana:
P : Panjang jarum (m)
B : Lebar kaki rel (Tabel 2.1. Profil Rel)
C : Lebar kepala rel (Tabel 2.1. Profil Rel)
α
: Sudut simpang arah (Tabel 2.6. Sudut Wesel dan Kec Izin)
d
: Celah antara jarum dan ujung rel
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.19)
34
2.9.2. Perhitungan Wesel Lidah Pegas
Panjang lidah pegas bergantung pada besarnya sudut tumpu, lebar kepala rel.
Di bawah ini adalah penjelasan mengenai wesel lidah putar yang diterangkan pada
gambar 2.14. berikut
DENGAN WESEL TIPE R54 PADA EMPLASEMEN
STASIUN ANTARA PASURUAN - J EMBER
( KM 62+976 – KM 197+285 )
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyar atan dalam memper oleh
gelar sarjana ( S-1 ) Program Studi Teknik Sipil
DISUSUN OLEH :
SURYO WAHYU PRANOTO
0853010038
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL ”VETERAN”
J AWA TIMUR
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERENCANAAN J ALUR LINTASAN KERETA API DENGAN WESEL TIPE
R54 PADA EMPLASEMEN STASIUN ANTARA PASURUAN - J EMBER
( KM 62+976 – KM 197+285 )
Telah dipertahankan dihadapan dan diterima oleh Tim Penguji Tugas Akhir
Progam Studi Teknik Sipil FTSP UPN “Veteran” Jawa Timur
Pembimbing Utama
Tim Penguji
Penguji I
Ibnu Sholichin, ST.,MT.
NPT. 3 7109 99 0167 1
I Nyoman Dita Pahang Putra, ST.,MT.
NPT. 3 7003 00 0175 1
Pembimbing Pendamping
Penguji II
Nugroho Utomo, ST.,MT.
NPT. 3 7501 04 0195 1
Masliyah, ST.,MT.
Penguji III
Ir. Hendrata Wibisana, MT.
NIP. 19651208 199103 1 00 1
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Univer sitas Pembangunan Nasional “Veteran” J awa Timur
Ir. NANIEK RATNI J ULIARDI AR., M.Kes.
NIP. 19590729 198603 2 00 1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Dengan segala puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini dengan judul “Perencanaan Jalur Lintasan Kereta Api Dengan Wesel Tipe R54
Pada Emplasemen Stasiun Antara Pasuruan – Jember (Km 62+976 – Km 197+285)“.
Dengan selesainya Tugas Akhir ini penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima
kasih kepada bapak dan ibu dosen serta seluruh staff terkait terutama kepada :
1.
Ibu Ir. Naniek Ratni Jar., M.Kes, selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
2.
Bapak Ibnu Sholichin, ST., MT, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur dan dosen pembimbing
utama.
3.
Bapak Nugroho Utomo, ST., MT, selaku dosen pembimbing kedua.
4.
Para Dosen dan Staff yang telah memberikan arahan-arahan yang membangun.
Dan sebagai akhir kata penulis diharapkan agar tugas akhir ini dapat bermanfaat
bagi penulis pada khususnya dan para pembaca pada umumnya.
Surabaya, 30 Oktober 2013
Penulis
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
Abstrak .....................................................................................................
i
Daftar Isi ...................................................................................................
ii
Daftar Gambar .........................................................................................
v
Daftar Tabel .............................................................................................
vii
BAB I
BAB II
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang Masalah ...................................................
1
1.2. Perumusan Masalah..........................................................
3
1.3. Tujuan Penelitian .............................................................
3
1.4. Batasan Masalah...............................................................
3
1.5. Manfaat Penelitian............................................................
4
1.6. Lokasi Penelitian ..............................................................
5
Tinjauan Pustaka
2.1. Umum ..............................................................................
6
2.2. Jalan Rel ..........................................................................
6
2.3. Pembebanan Kereta Api ...................................................
7
2.3.1. Rangkaian Kereta Api ...........................................
7
2.3.2. Analisa Perhitungan Pembebanan Kereta Api .......
13
2.4. Sambungan Rel ................................................................
16
2.4.1. Plat Sambungan Rel ..............................................
16
2.4.2. Suhu Pemasangan Rel ...........................................
18
2.4.3. Kekuatan Plat Sambungan ....................................
19
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB III
BAB IV
2.4.4. Kekuatan Geser Baut ............................................
21
2.4.5. Analisa Terhadap Kuat Tarik Baut ........................
23
2.5. Perancangan Wesel ..........................................................
25
2.6. Wesel ...............................................................................
26
2.7. Komponen Wesel .............................................................
30
2.8. Kecepatan Izin dan Sudut Simpang Wesel ........................
30
2.9. Desain Geometrid an Perancangan Wesel .........................
31
2.9.1. Perhitungan Panjang Jarum ...................................
33
2.9.2. Perhitungan Wesel Lidah Pegas ............................
34
2.9.3. Perhitungan Jari-Jari Lengkung Luar ....................
35
2.10. Analisa Kebutuhan Double Track Terhadap Kapasitas Lintas
36
2.11. Kapasitas Lintas ...............................................................
37
Metodologi Penelitian
3.1. Identifikasi Permasalahan ................................................
39
3.2. Pengumpulan Data ...........................................................
40
3.3. Analisa Data .....................................................................
41
3.4. Kesimpulan dan Saran ......................................................
42
3.5. Alur Metodologi Penelitian ..............................................
43
Perhitungan Dan Analisa Data
4.1. Pembebanan .....................................................................
44
4.1.1. Beban Rangkaian Kereta Api ................................
50
4.1.2. Perhitungan Pembebanan Kereta Api ....................
55
4.2. Sambungan Rel ................................................................
60
4.2.1. Plat Sambungan Rel ............................................
61
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4.2.2. Suhu Pemasangan Rel .........................................
62
4.2.3. Perhitungan Sambungan Pada Rel .......................
63
4.2.4. Analisa Terhadap Kuat Plat Sambungan ..............
64
4.2.5. Analisa Terhadap Kekuatan Geser Baut ...............
66
4.2.6. Analisa Terhadap Kekuatan Tarik Baut ...............
68
4.3. Perancangan Wesel ..........................................................
70
4.3.1. Perhitungan Panjang Jarum .................................
71
4.3.2. Perhitungan Wesel Lidah Pegas ...........................
73
4.3.3. Perhitungan Jari-Jari Lengkung Luar ...................
75
4.4. Analisa Kebutuhan Double Track Terhadap Kapasita Lintas
4.4.1. Analisa Frekuensi Kereta Api Barang Tahun 2023
78
83
4.4.2. Analisa Frekuensi Kereta Api Penumpang
Tahun 2023 .........................................................
86
4.4.3. Jumlah Frekuensi KA Penumpang dan Barang
Tahun 2023 .........................................................
BAB V
89
Kesimpulan Dan Saran
5.1. Kesimpulan ......................................................................
92
5.2. Saran ................................................................................
93
Daftar Pustaka ..........................................................................................
94
LAMPIRAN
v
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Lokasi Penelitian ................................................................
5
Gambar 2.1. Profil Rel................................................................................
11
Gambar 2.2. Distribusi Beban .....................................................................
13
Gambar 2.3. Plat Sambungan Rel ...............................................................
17
Gambar 2.4. Jarak Baut Pada Sambungan ...................................................
23
Gambar 2.5. Wesel Biasa ..........................................................................
26
Gambar 2.6. Wesel Dalam Lengkung ........................................................
27
Gambar 2.7. Wesel Tiga Jalan ...................................................................
27
Gambar 2.8. Wesel Inggris ........................................................................
28
Gambar 2.9. Wesel R25 yang berada di Stasiun Pasuruan..........................
28
Gambar 2.10. Wesel R33 yang berada di Stasiun Pasuruan ........................
29
Gambar 2.11. Wesel R42 yang berada di Stasiun Probolinggo ...................
29
Gambar 2.12. Skema Wesel.......................................................................
31
Gambar 2.13. Panjang Jarum .....................................................................
32
Gambar 2.14. Wesel Lidah Putar ...............................................................
33
Gambar 2.15. Jari – Jari Lengkung Luar ....................................................
34
Gambar 4.1. Profil Rel R.54 ......................................................................
52
Gambar 4.2. Distribusi Beban .....................................................................
56
Gambar 4.3. Beban Lokomotif ..................................................................
57
Gambar 4.4. Momen Akibat Beban Dinamis .............................................
58
Gambar 4.5. Tegangan Pada Rel ...............................................................
60
vi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 4.6. Plat Sambungan Rel ..............................................................
62
Gambar 4.7. Gaya Pada Sambungan .........................................................
64
Gambar 4.8. Jarak Baut Pada Smabungan .................................................
68
Gambar 4.9. Panjang Jarum ......................................................................
71
Gambar 4.10. Wesel Lidah Pegas................................................................
73
Gambar 4.11. Jari-jari Lengkung Luar ........................................................
75
vii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Profil Rel ................................................................................
11
Tabel 2.2
Kelas Jalan Rel .......................................................................
12
Tabel 2.3. Dimensi Plat Sambungan .........................................................
17
Tabel 2.4. Batas Suhu Pemasangan Rel Pada Bantalan Kayu ....................
18
Tabel 2.5. Batas Suhu Peamasangan Rel Pada Bantalan Beton..................
18
Tabel 2.6. Kecepatan Izin Sudut Simpang Wesel ......................................
31
Tabel 4.1. Rangkaian Kereta Api Bisnis Dan Eksekutif ............................
45
Tabel 4.2. Rangkaian Kereta Api Kelas Ekonomi .....................................
47
Tabel 4.3. Rangkaian Kereta Api Barang ..................................................
48
Tabel 4.4. Profil Rel .................................................................................
52
Tabel 4.5. Kelas Jalan Rel .......................................................................
53
Tabel 4.6. Dimensi Plat Sambungan .........................................................
61
Tabel 4.7. Batas Suhu Pemasangan Rel Pada Bantalan Kayu ....................
62
Tabel 4.8. Batas Suhu Peamasangan Rel Pada Bantalan Beton..................
63
Tabel 4.9. Kecepatan Izin Sudut Simpang Wesel ......................................
77
Tabel 4.10. Kapasitas Lintas .......................................................................
81
Tabel 4.11. Jumlah Angkutan Bijih Besi.....................................................
84
Tabel 4.12. Jumlah Angkutan Bijih Besi Tahun 2023 .................................
85
Tabel 4.13 Jumlah Angkutan Penumpang ..................................................
86
Tabel 4.14 Jumlah Angkutan Penumpang Tahun 2023...............................
87
viii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
PERENCANAAN J ALUR LINTASAN KERETA API
DENGAN WESEL TIPE R54 PADA EMPLASEMEN
STASIUN ANTARA PASURUAN - J EMBER
( KM 62+976 – KM 197+285 )
ABSTRAK
Oleh
SURYO WAHYU PRANOTO
NPM : 0853010038
Saat ini pada lintas Pasuruan – Jember kondisi existing wesel di emplasemen
masih menggunakan wesel dengan tipe R25, R33, dan R42 dengan sudut 1:10, maka
harus direncanakan untuk mengganti wesel tersebut menggunakan wesel dengan tipe
rel R54 sudut 1:12 untuk meningkatkan mutu pelayanan transportasi kereta api.
Setelah melakukan analisa data dan perhitungan terhadap perencanaan wesel
tipe R54 maka diketahui bahwa rel tipe R54 mampu dan aman untuk digunakan,
karena mampu menumpu beban operasional kereta api yang terberat yaitu lokomotif
sebesar 7 ton, serta menggunakan plat sambungan tipe fish bold plate yang dapat
menahan tegangan tarik sebesar 34937 kg, tegangan geser baut sebesar 773,67 kg,
dan tegangan tarik baut sebesar 157,15 kg.
Untuk perencanaan geometri wesel secara keseluruhan juga aman digunakan,
karena salah satu persyaratan wesel yaitu jarak antar lidah ke rel lantak sepanjang
4,22m harus lebih pendek dari panjang lidah itu sendiri yaitu 15,92m.
Kebutuhan lintas double track sangat diperlukan pada tahun 2023, karena
pada 10 tahun mendatang kapasitas lintas Pasuruan – Jember tidak dapat memenuhi
kebutuhan frekuensi kereta api yang beroperasi dengan asumsi adalah 65 KA/hari,
sedangkan kapasitas lintas yang disediakan hanya 51 KA/hari.
.
Kata Kunci : rel, wesel, frekuensi KA, kapasitas lintas, petak jalan, double track,
geometri, dan fish bold plate,
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Undang – undang perkeretaapian Republik Indonesia Nomor 13 Tahun 1992
bab II pasal 2 menerangkan bahwa asas dan tujuan perkeretaapian adalah salah satu
moda transportasi nasional yang diselenggarakan berdasarkan asas manfaat, adil dan
merata, keseimbangan, kepentingan umum, keterpaduan, dan percaya diri sendiri.
Pada faktanya masyarakat dewasa ini lebih menyebut kereta api sebagai angkutan
rakyat karena ditinjau dari segi harganya yang murah, sehingga dapat dijangkau oleh
masyarakat sampai dengan kelas menengah ke bawah. Maka demi terselenggaranya
angkutan yang aman dan nyaman, perlu diadakan peningkatan fasilitas dan mutu
pelayanan.
Agar masyarakat merasa lebih nyaman untuk menggunakan transportasi
kereta api, upaya pembaruan dan inovasi terus dilakukan karena sangat berkaitan
dengan keselamatan penumpang kereta api. Sejarah kecelakaan kereta api di
Indonesia sudah banyak tercatat, dalam kurun waktu tahun 2010 saja di Indonesia
sudah terdapat 3 kecelakaan, yang satunya adalah kecelakaan pada tanggal 29 Juni
2010 kereta api Logawa 3 gerbong terguling dan anjlok dan terguling di Madiun,
Wilangan, Nganjuk Kecamatan Saradan, Jawa Timur. Setidaknya 73 orang yang
menjadi korban mengalami luka dibagian kepala dan kaki dan 6 orang tewas. Hal ini
diduga karena kereta api terguling saat memasuki jalur belok atau disebut wesel
akibat kecepatan tinggi (Suprapto, 2010)
1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
Melihat banyaknya kecelakaan kereta api yang ada, seharusnya perlu
diadakan peningkatan fasilitas dan prasarana perkeretaapian khusunya di Jawa
Timur, yaitu stasiun antara Pasuruan – Jember. Pada lintas tersebut dengan kondisi
lapangan saat ini harus ada beberapa peningkatan fasilitas yang perlu dilakukan,
yaitu dengan melakukan pergantian rel wesel. Dengan kondisi wesel di lapangan
yang saat ini masih menggunakan R25, R33, dan R42 dengan sudut 1:10 maupun
track lintas Pasuruan - Jember yang keausannya sudah mencapai fatigue (lelah),
maka seharusnya dilakukan pergantian dengan rel wesel tipe R.54 dengan sudut 1:12,
karena dengan dilakukan pergantian ini maka akan dapat meningkatkan kecepatan
kereta api saat berbelok dan mempermudah perawatan wesel tersebut (PT.Daya Cipta
Dianrancana, 2012).
Kebutuhan jalur ganda atau double track pada lintas tersebut pada masa
mendatang mungkin perlu untuk dikaji, hal ini dikarenakan kebutuhan kereta api
barang sangat banyak yaitu kereta barang bijih besi dan keretaa barang batu bara dan
dimungkinkan pada beberapa tahun mendatang kapasitas lintas pada saat ini tidak
akan cukup untuk memenuhi kebutuhan angkutan tersebut (PT.Daya Cipta
Dianrancana, 2012).
Dalam tugas akhir ini akan dijelaskan mengenai penggantian wesel lama
menjadi wesel tipe R54 dengan sudut 1:12 lintas Pasuruan – Jember serta
perhitungan operasionalnya untuk menganalisa kebutuhan double track untuk 10
tahun mendatang.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
1.2.
Perumusan Masalah
Berdasarkan kondisi lapangan, maka permasalahan yang timbul adalah
sebagai berikut:
1. Apakah wesel dengan rel tipe R54 mampu menahan beban kereta api
yang beroperasi pada lintas Pasuruan - Jember ?
2. Apakah sambungan pada rel tipe R54 dapat menahan beban rangkaian
kereta api yang beroperasi pada lintas Pasuruan - Jember ?
3. Apakah perhitungan geometri wesel dengan tipe rel R54 dapat digunakan
bila direncanakan dengan sudut 1:12 ?
4. Bagaimana kebutuhan fasilitas double track pada tahun 2023 terhadap
kapasitas lintas dan frekuensi kereta api yang ada ?
1.3.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini sebagai berikut:
1. Mengetahui kekuatan dan keamanan wesel rel tipe R54 terhadap beban
kereta api yang beroperasi pada lintas Pasuruan – Jember.
2. Mengetahui kekuatan plat sambungan pada rel tipe R.54.
3. Mengetahui desain geometri wesel rel dengan tipe rel R54 apabila
direncanakan dengan sudut 1:12.
4. Mengetahui kondisi petak jalan di stasiun antara Pasuruan – Jember
dalam 20 tahun kedepan memerlukan jalur double track.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
1.4.
Batasan Penelitian
Agar penulisan Tugas Akhir ini tidak menyimpang dari tujuan awal
penulisan, maka dilakukan batasan penelitian berikut ini yaitu:
1. Obyek penelitian adalah emplasemen stasiun antara Pasuruan – Jember.
2. Penelitian adalah mengenai pergantian wesel rel dengan tipe R54 dengan
sudut 1:12.
3. Di sertakan pula analisa perhitungan untuk kebutuhan double track pada
tahun 2023 terhadap kapasitas lintas dan frekuensi kereta api yang ada.
4. Tidak membahas mengenai perhitungan struktur di bawah rel yaitu ballas,
penambat, bantalan, dan subgrade.
1.5.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh adalah sebagai berikut:
1. Sebagai referensi bagi pemerintah, terutama Ditjen Perkeretaapian agar
dapat lebih memperhatikan mutu pelayanan angkutan kereta api.
2. Memberikan himbauan kepada masyarakat agar cenderung menggunakan
jasa angkutan kereta api.
3. Hasil penelitian ini kiranya dapat menjadi input bagi penelitian
selanjutnya.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5
1.6.
Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian adalah dari Pasuruan sampai Jember. Di bawah ini adalah
gambar lokasi dengan rute yang telah di beri tanda merah.
Dari rute tersebut terdapat stasiun – stasiun yaitu Pasuruan, Rejoso, Grati,
Bayeman, Probolinggo, Leces, Malasan, Ranuyoso, Klakah, Randuagung,
Jatiroto, Tanggul, Bangsalsari, Rambipuji, Mangli, Jember.
U
Skala:
1 : 1.350.000
Gambar 1.1. Lokasi penelitian
Sumber: PT. Daya Cipta Dianrancanana, 2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1.
Umum
Kereta api adalah transportasi angkutan penumpang maupun barang yang
berjalan di atas rel dan terdiri dari beberapa rangkaian gerbong serta ditarik atau
didorong oleh lokomotif. Struktur rel menjadi sangat penting karena berkaitan
dengan keselamatan transportasi kereta api. Untuk meningkatkan fasilitas dan
prasarana kereta api pada lintas Pasuruan – Jember karena jika mengingat kondisi
lapangan pada lintas tersebut rel dan wesel yang digunakan masih dengan tipe lama,
dengan diubahnya rel dan wesel pada lintas tersebut maka banyak keuntungan yang
dapat diperoleh penumpang maupun perusahaan kereta api, karena dapat
meningkatkan mutu pelayanan dan keselamatan transportasi (PT.Daya Cipta
Dianrancana, 2012).
2.2.
J alan Rel
Jalan rel saat ini memiliki banyak kelebihan daripada jalan rel salah satunya
karena kecepatan relatif lebih tinggi .Jalan rel merupakan bagian terpenting dari
perjalanan kereta api, maka perencanaan dan pemasangannya harus tepat serta dari
segi perawatan harus dicek secara berkala terlebih bila rel sudah aus harus cepat
dilakukan pergantian karena mempengaruhi kesalamatan perjalanan kereta api.
Struktur rel sendiri terdiri dari dua buah rel sejajar yang diletakkan di atas bantalan
dengan dijepit penambat rel. (Utomo, 1997)
6
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
Saat struktur jalan rel akan memasuki area emplasemen stasiun maka terdapat
percabangan–percabangan, dan percabangan tersebut disebut wesel. Dalam studi ini
akan membahas mengenai pergantian wesel tipe lama menjadi wesel tipe R54
dengan sudut 1:12 pada lintas antara Pasuruan – Jember.
Wesel tersebut strukturnya terlihat hampir sama dengan rel biasa, hanya saja
wesel memiliki mesin penggerak untuk menggerakkan rel di mana rel tersebut
mengarah dari satu lintasan ke lintasan yang lain.
2.3.
Pembebanan Kereta Api
Kereta api memiliki beberapa rangkaian gerbong yang terdiri dari lokomotif,
gerbong penumpang, gerbong barang, kereta makan, dan kereta pembangkit. Agar
rangkaian kereta api dapat berjalan dengan aman, maka struktur track dibawahnya
juga harus kuat dalam hal ini adalah rel, untuk merencanakan rel tersebut utamanya
wesel terlebih dahulu harus diketahui beban yang berada di atasnya. (Utomo, 1997)
2.3.1. Rangkaian Kereta Api
Pada setiap jenis kereta api yang beroperasi pasti terdapat rangkaian –
rangkaian yang panjang tergantung pada jenis muatannya. Kereta api penumpang
beroperasi dengan lokomotif, 6 sampai 7 kereta penumpang tergantung pada jenis
kereta api tersebut, kereta makan, kereta bagasi, dan kereta pembangkit. Kereta api
berang biasa beroperasi dengan lokomotif dan sekitar 20 gerbong barang. Di bawah
ini adalah penjelasan mengenai beban pada setiap rangkaian tersebut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
1. Lokomotif
Saat ini hanya ada 2 jenis lokomotif di Indonesia yaitu lokomotif dengan bogie
terdiri dari 2 gandar yaitu lokomotif tipe BB, dan yang ke 2 adalah lokomotif tipe
CC 201 dan 203 yang pada masing-masing bogie terdiri dari 3 gandar.
Dibawah ini adalah penjelasan mengenai perhitungan beban gandar ( axle load )
dan beban roda pada masing-masing jenis lokomotif.
a. Lokomotif BB, beban lokomotif adalah 56 ton
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Ps )
= Ps / 2
b. Lokomotif CC, beban lokomotif adalah 84 ton
Gaya bogie ( Pb
) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 3
Gaya roda ( Ps )
= Ps / 2
2. Kereta Penumpang
Kereta penumpang berfungsi untuk mengangkut penumpang. Kereta ini memiliki
karakteristik kenyamanan dan kecepatan yang tinggi, kereta ini memiliki 2 bogie
dan masing-masing bogie terdapat 2 gandar berat kereta (berisi penumpang) ialah
sekitar 40 ton.
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
3. Kereta Makan
Kereta makan berfungsi untuk restorasi bagi penumpang. Kereta ini memiliki
karakteristik sama seperti gerbong penumpang, kereta ini terdapat 2 bogie, dan
masing-masing bogie terdapat 2 gandar, berat kereta ialah sekitar 41 ton.
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
4. Kereta Bagasi
Kereta bagasi berfungsi untuk mengangkut barang. Kereta ini memiliki
karakteristik seperti cargo, kereta ini memiliki 2 bogie dan masing-masing bogie
terdapat 2 gandar, berat kereta ialah sekitar 43 ton.
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
5. Kereta Barang
Kereta barang berfungsi untuk mengangkut barang. Di lintas Pasuruan – Jember
kereta barang yang beroperasi hanyalah 2 jenis yaitu kereta api batu bara dan
bijih besi, kereta ini memiliki 2 bogie dan masing-masing bogie terdapat 2 gandar
berat kereta (berisi muatan) ialah sekitar 35 ton.
Gaya bogie ( Pb ) = Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg ) = Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
6. Kereta Pembangkit
Kereta pembangkit berfungsi untuk gerbong penyimpanan mesin diesel dan
bahan bakar. Kereta ini memiliki 2 bogie dan masing-masing bogie terdapat 2
gandar berat kereta ialah sekitar 42 ton.
Gaya bogie ( Pb )
= Wlok / 2
Gaya gandar ( Pg )
= Pb / 2
Gaya roda ( Pr )
= Pg / 2
Dari penjelasan di atas, maka ditentukan untuk perhitungan pembebanan memakai
lokomotif tipe CC tpe 201 dan 203 dengan 3 gandar karena memiliki beban yang
paling besar yaitu 84 ton. Untuk menganalisa dan menghitung pembebanan, terlebih
dahulu harus mengetahui mengenai data dan profil rel. Di bawah ini adalah data
profil mengenai tipe rel R54 yang akan dijelaskan dalam tabel 2.1.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
Tabel 2.1. Profil Rel
Tipe Rel
Besaran Geometrui Wesel
R.42
R.50
R.54
R.60
H (mm)
138,00
153,00
159,00
172,00
B (mm)
110,00
127,00
140,00
150,00
C (mm)
68,50
65,00
72,20
74,30
D (mm)
13,50
15,00
16,00
16,50
E (mm)
40,50
49,00
49,40
51,00
F (mm)
23,50
30,00
30,20
31,50
G (mm)
72,00
76,00
74,97
80,95
R (mm)
320,00
500,00
508,00
120,00
A (cm2)
54,26
64,20
69,34
76,86
W (kg/m)
42,59
50,40
54,43
60,34
Yb (mm)
68,50
71,60
76,20
80,95
Ix (cm4)
1,263
1,860
2,345
3,066
A
: Luas penampang
W
Yb
: Berat rel per meter
: Jarak kaki rel ke sumbu x
I
: Jarak tepi bawah rel ke garis netral
Sumber: Utomo (1997)
Di bawah ini adalah gambar profil rel, lanjutan penjelasan mengenai keterangan tabel
di atas.
Gambar 2.1. Profil Rel
Sumber: Utomo (1997)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
Untuk menghitung pembebanan terlebih dahulu harus diketahui kelas jalan,
kecepatan maksimum, beban maksimum, tegangan dasar, dan tegangan izin. Di
bawah ini adalah kelas jalan rel yang ditunjukkan pada tabel 2.2. berikut.
Tabel 2.2. Kelas Jalan Rel
Daya angkut
Kelas
V rencana
lintas
P maks
jalan
(ton/tahun)
(km/jam)
gandar
(ton)
I
> 20.106
150
18
II
10.106 – 20.106
6
140
18
Jenis
rel
Tegangan
dasar rel
Tegangan
ijin
(kg/cm2)
(kg/cm2)
R.60
1042,3
R.54
1176,8
R.54
R.50
1128,2
1231,8
R.54
1097,7
1325
1325
III
6
5.10 – 10.10
125
18
R.50
R.52
R.54
1178,8
1476,3
1031
1663
IV
2,5.106 – 5.106
115
18
R.50
R.42
1125,8
1410
1843
100
18
R.42
1343,5
2000
V
< 2,5.106
Sumber: Atmaja (1998)
Keterangan:
a. Kelas Jalan
: Klasifikasi jalan Kereta Api yang di urutkan berdasar
daya angkut lintas.
b. Daya angkut lintas
: Jumlah angkutan yang dapat dicapai oleh Kereta Api
yang beroperasi pada petak jalan tersebut.
c. V maks
: Kecepatan maksimum Kereta Api yang diizinkan.
d. P maks gandar
: Beban maksimum yang diizinkan
e. Jenis rel
: Jenis rel yang terdapat pada lintas tersebut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
f. Tegangan dasar rel
: Tegangan yang biasa terjadi pada rel.
g. Tegangan izin
: Tegangan maksimum yang diperbolehkan pada lintas
tersebut.
2.3.2. Analisa Perhitungan Pembebanan Kereta Api
Untuk merencanakan wesel tipe R54 yang nantinya akan dipasang pada
lintas Pasuruan - Jember ditinjau dari segi kemampuan dan keamanan untuk
menerima beban kereta api, maka diperlukan tahapan perhitungan sebagai berikut:
1. Distribusi Beban
Akibat beban kereta api yang melaju di atas rel, maka akan terjadi momen yang
diterima oleh rel. Di bawah ini adalah sketsa pendistribusian beban yang
diakibatkan oleh kereta api.
Pr
Gaya yang di akibatkan oleh beban roda
Ma
Distribusi momen yang diterima rel
Gambar 2.2. Distribusi Beban
Sumber: Utomo (1997)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
2. Dumping Factor
Akibat defleksi dan momen yang diakibatkan roda pada rel, maka diperlukan
persamaan dumping factor (Utomo, 1997).
λ
1
= 180 4
(2.1)
4 EI
Dimana:
λ
: Dumping
E
: Modulus elastisitas rel (2,1 . 106kg/cm2)
I
: Jarak tepi bawah rel ke garis netral (cm) (Tabel 2.1. Profil Rel)
factor
3. Perhitungan Beban Dinamik
Sebelum menentukan momen yang diterima oleh rel akibat kereta api, terlebih
dulu harus diketahui beban dinamik yang terjadi. Beban dinamik adalah
transformasi dari beban statis roda menjadi beban roda dinamik. Di bawah ini
adalah persamaan untuk menghitung beban dinamik (Kramadibrata, 1996).
Pd = Pr + 0,01.Pr (Vr – 5)
(2.2)
Dimana:
Pd : Beban dinamik
Pr : Beban roda statis, dari penjelasan sub bab 2.3.1.Rangkaian kereta api di atas
diketahui bahwa lokomotif tipe CC 201 dan 203 yang terbesar yaitu dengan
(Pr) sebesar 7ton
Vr : Kecepatan rencana (Tabel 2.2. Kelas Jalan Rel)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
4. Perhitungan Momen Akibat Beban Lokomotif
Karena dari seluruh rangkaian kereta api yang memiliki beban terbesar adalah
lokomotif, maka untuk mengetahui momen yang terjadi pada rel dilakukan
perhitungan momen (Utomo, 1997).
Ma
=
Pd
4λ
(2.3)
Dimana:
Ma
: Momen pada rel (kg.cm)
Pd
: Beban dinamis lokomotif (kg)
λ
: Dumping factor
5. Tegangan Pada Rel
Akibat dari momen yang ditimbulakan Lokomotif, maka terjadi tegangan pada
rel. Untuk mengetahui tegangan yang terjadi, maka diperlukan perhitungan
tegngan pada rel (Utomo, 1997).
σx =
Ma. yb
I
Dimana:
σx : Tegangan pada rel (kg/cm2)
Ma : Momen pada rel (kg.cm)
yb : jarak kaki rel terhadap sumbu x (cm) (Tabel 2.1. Profil Rel)
I
: Jarak tepi bawah rel ke garis netral (cm) (Tabel 2.1. Profil Rel)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.4)
16
6. Periksa Tegangan.
Pemeriksaan tegangan dimaksudkan untuk membandingkan antara tegangan yang
terjadi dengan tegangan izin.
σx < σ
(2.5)
Dimana:
σx : Tegangan pada rel (kg/cm2)
σ : Tegangan izin (kg/cm2)
2.4.
Sambungan Rel
Sambungan pada rel berfungsi untuk menahan rel agara tidak terlepas dari
satu rel dengan rel lainnya, sambungan rel ini biasanya terletak tidak jauh dari posisi
wesel dalam lintas Pasuruan – Jember rencananya rel yang akan digunakan adalah rel
dengan tipe R54. Untuk merencanakan sambungan rel terlebih dulu harus
mengetahui komponen –komponen sambungan di bawah ini.
2.4.1. Plat Sambungan Rel
Di Indonesia saat ini semua kebutuhan rel di suplai oleh produksi China
untuk plat sambungan mutu baja menggunakan BJ 33 (DED SINTEL PASURUAN –
JEMBER). Tipe plat penyambung yang digunakan untuk rel tipe R54 sama dengan
tipe plat penyambung dengan rel tipe R42, R50, dan R60 yatu plat penyambung fish
bold plate, dengan karakteristik yang ditunjukkan pada tabel 2.3. Dimensi plat
sambungan berikut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
Tabel 2.3. Dimensi Plat Sambungan
Dimensi Plat Penyambung Tipe Rel R.54
Besaran Dimensi
Dimensi
P (mm)
560
L (mm)
79,4
T (mm)
20
Ø (mm)
24
Sumber: Peraturan Dinas No.10 PJKA (1968)
Di bawah ini adalah gambar plat sambungan yang digunakan dengan dimensi yang
sudah tertera pada keterangan di atas. Di bawah ini adalah gambar plat sambungan
rel rel tipe R.54 yang ditunjukkan pada gambar 2.3. berikut.
Gambar 2.3. Plat Sambungan Rel
Sumber: Hasil survey
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
2.4.2. Suhu Pemasangan Rel
Suhu Pemasangan batas suhu minimum dan maksimum yang ditetapkan
sesuai dengan kondisi cuaca dan iklim di Indonesia. Hal ini diperlukan untuk
mengetahui perbedaan suhu yang terjadi saat suhu mencapai tingkat tertinggi dan
terendah sehingga dapat memperhitungkan gaya tarik yang terjadi akibat pemuaian
rel Batas suhu pemasangan rel yang dikategorikan berdasar pada jenis bantalan akan
dijelaskan dengan dua tabel yang ditunjukkan pada tabel 2.4. dan 2.5.
Tabel 2.4. Batas Suhu Rel Pada Bantalan Kayu
Suhu ( C⁰ )
Tipe Rel
Minimum
Maksimum
R.42
28
46
R.50
30
48
R.54
30
48
R.60
32
48
Sumber: Utomo (1997)
Tabel 2.5. Batas Suhu Rel Pada Bantalan Beton
Suhu ( C⁰ )
Tipe Rel
Minimum
Maksimum
R.42
22
46
R.50
24
46
R.54
24
46
R.60
26
46
Sumber: Utomo (1997)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
2.4.3. Kekuatan Plat Sambungan
Analisa kekuatan pada plat sambungan diperlukan untuk mengetahui
kekuatan pada rel yang saling berpotongan dan dikaitkan dengan plat sambungan,
karena hal ini berkaitan dengan keamanan pada saat kereta api melintas tetpat pada
sambungan rel rel tersebut. Di bawah ini adalah tahapan perhitungan untuk
mengetahui kekuatan pada sambungan rel tersebut.
a. Gaya Longitudinal
Gaya longitudinal adalah gaya yang terjadi akibat rem dan gesekan roda, gaya
percepatan kereta api dan temperatur udara sehingga mempengaruhi temperatur
udara, gaya ini terjadi ke sepanjang arah rel. Gaya longitudinal dapat diketahui
dengan perhitungan sebagai berikut (Alamsyah, 2001).
N = E. A. λ. Δ t
(2.6)
Dimana:
N : Gaya longitudinal (kg)
E : Modulus elastisitas rel (2,1 . 106kg/cm2)
A : Luas penampang rel (cm2) (Tabel 2.1. Profil Rel)
λ
: Koef pemuaian (1,2 x 10-5)
Δ t : Perubahan suhu saat pemasangan rel, karena pada lintas Pasuruan – Jember
menggunakan bantalan beton, maka acuan yang dipakai adalah Tabel 2.5.
Batas Suhu Rel Pada Bantalan Beton
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
b. Pengurangan Luas Plat Akibat Pemasangan Baut
Pemasangan baut pada plat pasti mengurangi area luas dari plat tersebut, untuk
mengetahui seberapa besar luas yang berkurang dilakukan perhitungan seperti
berikut.
Ø baut x tebal plat x ∑ baut
(2.7)
Untuk mengetahui diameter baut dan tebal plat, ditinjau kembali pada tabel 2.3.
Dimensi Plat Sambungan
c. Luas Bersih (An)
Dari pengurangan luas plat, perhitungan selanjutnya adalah menghitung luas
bersih (An) plat sambungan. Perhitungan dapat dilakukan sebagai berikut.
An
= (Pplat – Tplat) – pengurangan luas plat
(2.8)
Dimana:
Pplat : Panjang plat (mm) (Tabel 4.3. Dimensi Plat Sambungan)
Tplat : Tebal plat (mm) (Tabel 4.3. Dimensi Plat Sambungan)
d. Tegangan Tarik Izin Plat
Tegangan tarik izin adalah tegangan tarik maksimum yang dapat ditahan oleh
plat sambungan. Apabila tegangan tarik lebih besar dari tegangan yang diizinkan
maka plat sambungan akan mengalami putus.
σN
= 0,75 x σ x An
Dimana:
σN
: Tegangan tarik izin (kg)
σ
: Mutu baja BJ 33 (kg/cm2)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.9)
21
An
: Luas bersih plat (mm2)
0,75
: Faktor reduksi terhadap kuat tarik
e. Periksa Tegangan Tarik Plat
Periksa tegangan tarik plat bertujuan untuk membandingkan tegangan yang
dialami plat dengan tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh plat. Kontrol
tersebut dapat diketahui dengan persamaan berikut:
N < σN
(2.10)
Dimana:
N
: Gaya longitudinal/gaya tarik (kg/cm2)
σN
: Kuat tarik izin (kg/cm2)
2.4.4. Kekuatan Geser Baut
Pemasangan baut pada plat sangat diperhatikan karena berdampak pada
keselamatan kereta api, pasangan baut pada plat dapat bergeser karena beban
bergerak pada rel baut dapat bergeser dan lepas dari sambungan apabila tidak kuat
menahan beban kereta api untuk itu dilakukan tahapan perhitungan seperti berikut:
a. Tegangan Geser
Perhitungan tegangan geser baut dilakukan untuk mengetahui seberapa besar
tegangan yang dialami baut pada saat kereta api melintas di atas sambungan
(Alamsyah, 2001).
D=
Pd / 2
1 / 4 .π . 2 , 4 2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.11)
22
Dimana
D : Tegangan geser ( kg/cm2 )
Pd : Beban roda kereta api (Kg )
b. Tegangan Geser Izin Baut
Tegangan geser izin adalah kuat geser maksimum yang dapat dapat diterima oleh
baut, untuk mengetahui kuat geser maksimum yang dapat diterima oleh baut
dilakukan dengan perhitungan sebagai berikut.
σD = 0,6 x σ
(2.12)
Dimana:
σD : Tegangan geser izin ( kg/cm2 )
σ : Mutu baja BJ 33( kg/cm2 )
0,6 : Faktor reduksi terhadap kuat geser
c. Periksa Tegangan Geser Baut
Pemeriksaan tegangan geser dimaksudkan untuk memebandingkan tegangan
yang dialami baut dengan kuat maksimum baut agar baut tidak terlepas dari
sambungan. Pemeriksaan tersebut dapat diketahui dengan persamaan berikut.
D < σD
Dimana:
D : Tegangan geser baut ( kg/cm2 )
σD : Tegangan geser izin baut ( kg/cm2 )
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.13)
23
2.4.5. Analisa Terhadap Kekuatan Tarik Baut
Untuk menganalisa kuat tarik yang dapat ditahan oleh baut maka harus
dilakukan tahapan perhitungan momen, tegangan tarik, dan periksa tegangan tarik
izin pada baut, berikut adalah tahapan perhitungan yang harus dilakukan.
a. Perhitungan Momen
Perhitungan momen yang terjadi di atas sambungan yang diakibatkan oleh beban
kereta api pada beban terbesar dari seluruh rangkaian kereta api yaitu
lokomotif.dengan Pr 7 ton..Untuk mengitung momen terlebih dulu harus
mengetahui jarak baut pada sambungan yang dijelaskan pada gambar 2.4.
berikut:
Gambar 2.4. Jarak Baut Pada Sambungan
Sumber: (Peraturan Dinas PJKA, 1986)
Perhitungan momen pada sambungan plat dapat dijelaskan dengan persamaan
sebagai berikut (Peraturan Dinas PJKA, 1986)
M = Pd lok x e
Dimana
M : Momen akibat beban roda ( kg.cm)
Pd : Beban dinamis lokomotif ( kg )
e
: Jarak baut dengan as plat ( cm )
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.14)
24
Setelah dilakukan perhitungan momen di atas, selanjutnya dilakukan perhitungan
dengan persamaan seperti berikut (Alamsyah, 2001).
Km=
M. a
2.d12
(2.15)
Dimana
M : Momen akibat beban dinamis (kg.cm)
d1 : 2x jarak baut ke as plat (cm) (Gambar 2.4. Jarak Baut Plat Sambungan)
b. Tegangan Tarik Baut
Pada pemasangan baut perlu diketahui tegangan tarik pada baut kerana jika baut
tidak mampu menahan tegangan tersebut maka baut dapat putus, untuk
mengetahui besar tegangan maka dibuat persamaan berikut (Alamsyah, 2001).
T=
Km
1 / 4.π .2,4 2
(2.16)
Dimana:
T
: Tegangan tarik baut (kg/cm2)
Km
: Momen pada plat (kg)
2,4
: Diameter baut (cm) (Gambar 2.4. Jarak Baut Plat Sambungan)
c. Tegangan Tarik Izin Baut
Tegangan tarik izin adalah tegangan tarik maksimun yang dapat ditahan oleh
baut, apabila tegangan yang terjadi melampaui kuat tarik maksimum baut maka
baut akan terputus, untuk mendapatkan kuat maksimum baut maka dibuat
persamaan berikut.
σT
= 0,7 x σ
(2.17)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
Dimana:
σT
: Tegangan tarik izin
σ
: Mutu baja BJ 33 (1333kg/cm2)
0,7
: Faktor reduksi
d. Periksa Tegangan Tarik Baut
Pemeriksaan tegangan tarik baut untuk membandingkan tegangan tarik yang
dialami dengan kuat tarik maksimum baut, agar baut tidak putus maka tegangan
yang dialami harus lebih kecil dari kuat tarik maksimum baut hal itu dapat
diketahui dengan persamaan berikut
T < σT
(2.18)
Dimana:
T : Tegangan tarik baut (kg/cm2)
σT : Tegangan tarik izin (kg/cm2)
Dari semua tahapan perhitungan yang dilakukan pada sambungan rel akan diketahui
kekuatan yang dapat ditahan oleh plat sambungan dan baut dari beban kereta api
yang melintas pada jalur tersebut.
2.5.
Perancangan Wesel
Perancangan wesel dibutuhkan untuk dapat menentukan berapa jarak dan
ukuran wesel tersebut, dimaksudkan perancangan wesel tersebut nantinya akan layak
dan aman untuk dilalui kereta api. Di bawah ini adalah gambar mengenai komponenkomponen wesel.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
2.6
Wesel
Wesel adalah perangkat pada track kereta api yang menghubungkan dua jalur
yang saling bersimpangan. Sebuah rangkaian kereta api dapat bergerak melewati dari
satu lintasan ke lintasan yang lain dengan melewati wesel dan persilangan dari arah
kedua lintasan. Penggunaan wesel di Indonesia ada beberapa macam jenis, yaitu
wesel biasa yang terdiri dari jalur lurus dan belok, wesel dalam lengkung yang ke
dua jalur sama-sama mengarah belok, wesel 3 jalan yang memiliki 3 jalur sekaligus,
dan yag terakhir adalah wesel inggris yang memiliki banyak cabang jalur, wesel
inggris
ini adalah wesel yang terumit di antara semua wesel yang digunakan
diseluruh Indonesia.
Wesel biasa
Wesel biasa merupakan wesel sederhana yang membagi lintasan antara lintasan lurus
dengan lintasan belok. Di bawah ini adalah wesel biasa yang ditunjukkan dalam
gambar 2.5.
Gambar 2.5. Wesel biasa
Sumber: Alizar (2013)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
27
Wesel dalam lengkung
Wesel dalam lengkung adalah wesel jalur lengkung dan jalur belok yang membentuk
sudut terhadap jalur beloknya. Di bawah ini adalah wesel dalam lengkung yang
ditunjukkan dalam gambar 2.6.
Gambar 2.6. Wesel dalam lengkung
Sumber: Alizar (2013)
Wesel tiga jalan
Wesel tiga jalan adalah wesel denga 3 jalur lintasan. Di bawah ini adalah wesel tiga
jalan yang ditunjukan dalam gambar 2.7.
Gambar 2.7. Wesel tiga jalan
Sumber: Alizar (2013)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Wesel inggris
Wesel inggris adalah wesel yang merupakan perpotongan dua jalur sekaligus. Di
bawah ini adalah wesel inggris yang ditunjukkan pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Wesel inggris
Sumber: Alizar (2013)
Wesel tipe R25
Wesel tipe R25 adalah rel wesel yang berukuran paling kecil. Di bawah ini adalah
wesel tipe R25 yang berada di Stasiun Pasuruan yang ditunjukan dalam gambar 2.9.
Gambar 2.9. Wesel tipe R25 di Stasiun Pasuruan
Sumber: PT. Daya Cipta Dianrancana (2012)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
29
Wesel tipe R33
Wesel tipe R33 atau biasa disebut dengan wesel tipe R3 saat ini sudah jarang
digunakan. Di bawah ini adalah wesel tipe R33 yang berada di Stasiun Pasuruan
yang ditunjukkan pada gambar 2.10.
Gambar 2.10. Wesel tipe R33 di Stasiun Pasuruan
Sumber: PT. Daya Cipta Dianrancana (2012)
Wesel tipe R42
Wesel tipe R42 rencananya akan diganti dengan wesel tipe R54. Di bawah ini
adalah wesel tipe R42 yang berada di Stasiun Probolinggo yang ditunjukkan pada
gambar 2.11.
Gambar 2.11. Wesel tipe R42 di Stasiun Probolinggo
Sumber: PT. Daya Cipta Dianrancana (2012)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
2.7
Komponen Wesel
Agar wesel berfungsi dengan baik, maka bagian–bagian wesel harus dalam
kondisi yang optimal, adapun bagian–bagian wesel sebagai berikut:
a). Lidah wesel atau ujung lidah adalah bagian dari wesel yang dapat
berputar atau pegas. Ujung lidah wesel dapat digeser dengan suatu
pembalik wesel untuk menghubungkan antara jalur lurus dan belok.
b). Rel lantak adalah rel induk tetap, sebagai sandaran lidah wesel.
c). Jarum dan Sayap adalah bagian wesel untuk memungkinkan flens roda
kereta api agar berjalan melalui perpotongan rel dalam.
d). Rel paksa adalah rel yang berfungsi untuk menahan flens roda kereta api.
e). Penggerak wesel adalah alat penarik untuk menggeser lidah wesel.
2.8
Kecepatan Izin dan Sudut Simpang Wesel
Pada saat kereta api melewati wesel ada kecepatan maksimum tertentu yang
diizinkan tergantung pada sudut weselnya hal ini bertujuan agar kereta api tidak
keluar atau terlempar dari jalurnya karena besarnya benturan antara rel dan flens roda
akibat kecepatan yang yang sangat tinggi.
Kecepatan maksimum kereta api saat melintasi wesel terganting pada sudut
simpang arah (α) semakin besar α, maka semakin kecil sudut pada wesel sehingga
kecepatan yang digunakan dapat semakin tinggi. Di bawah ini adalah sudut simpang
arah nomor wesel dan kecepatan izin yang ditunjukkan pada tabel 2.6. berikut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
31
Tabel 2.6. Sudut wesel dan kecepatan izin
Tg α
1:8
1:10
1:12
Nomor Wesel
1:14
1:16
1:20
W8
W10
W12
W14
W16
W20
25
35
45
50
60
70
Kec izin
(km/jam)
Sumber: Utomo (1997)
2.9.
Desain Geometri dan Perancangan Wesel
Dalam emplasemen, lintasan dan wesel digambarkan dengan garis tunggal.
Desain geometri dan perancangan wesel ini dimaksudkan untuk mengetahui detail
dari komponen-komponen wesel tipe R54 dengan sudut 1:12 seperti panjang jarum
wesel, lidah wesel, dan jari-jari lengkung. Seperti yang telah diketahui bahwa detail
dari kompnen-komponen wesel ini sangat penting, karena berpengaruh penting pada
keselamatan kereta api pada saat melintas jalur wesel.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
32
Sebelum memasuki tahap perhitungan komponen-komponen wesel tersebut terlebih
diulu mengetahui skema wesel yang di tunjukkan pada gambar 2.12. berikut.
Gambar 2.12. Skema Wesel
Sumber: Utomo (1997)
Perancangan wesel dibagi beberapa hal, yaitu panjang jarum, perhitungan wesel
lidah wesel, dan perhitungan jari-jari lengkung . Komponen wesel berkaitan dengan
komponen yang lain, sebagai contoh panjang lidah wesel sangat berkaitan dengan rel
lantak, panjang lidah wesel harus lebih panjang daripada jarak antara lidah wesel
dengan rel lantak. Untuk lebih jelas di bawah ini adalah bagian–bagian wesel yang
harus diperhitungkan agar kereta api dapat melewati wesel secara optimal.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
33
2.9.1. Perhitungan Panjang J arum
Panjang jarum berfungsi sebagai pusat percabangan. Di bawah ini adalah
skema panjang jarum wesel yang ditunjukkan pada gambar 2.13. berikut.
Gambar 2.13. Panjang Jarum
Sumber: Utomo (1997)
Dari gambar 2.13. di atas tentang perhitungan panjang jarum, maka di dapatkan
model perhitungan seperti berikut (Utomo, 1997).
P =
B+C
2 tg (α/2)
-
d
Dimana:
P : Panjang jarum (m)
B : Lebar kaki rel (Tabel 2.1. Profil Rel)
C : Lebar kepala rel (Tabel 2.1. Profil Rel)
α
: Sudut simpang arah (Tabel 2.6. Sudut Wesel dan Kec Izin)
d
: Celah antara jarum dan ujung rel
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
(2.19)
34
2.9.2. Perhitungan Wesel Lidah Pegas
Panjang lidah pegas bergantung pada besarnya sudut tumpu, lebar kepala rel.
Di bawah ini adalah penjelasan mengenai wesel lidah putar yang diterangkan pada
gambar 2.14. berikut