Geometri Jalan Rel - Nursyamsu Hidayat

Geometri Jalan RelNursyamsu Hidayat, Ph.D.

Geometri Jalan Rel Meliputi bentuk dan ukuran jalan rel,pada arah memanjang-melebar, yangmeliputi lebar sepur, kelandaian,lengkung horizontal dan vertikal,peninggian rel, dan pelebaran sepur. Perencanaan geometri jalan rel merujukpada standar PT KA: Peraturan DinasNo 10 (PD 10)

Lebar Sepur Untuk seluruh kelas jalan rel lebar sepurdi Indonesia adalah 1067 mm (kategorisepur sempit) yang merupakan jarakterkecil antara kedua sisi kepala rel,diukur pada daerah 0-14 mm di bawahpermukaan teratas kepala rel.

Lengkung HorisontalPada saat kereta api berjalan melaluilengkung horizontal, timbul gayasentrifugal ke arah luar yang berakibat :1. Tekanan rel luar rel dalam.2. Keausan rel luar rel dalam3. Bahaya tergulingnya kereta api.

antanpatranasisiKA berjalanmelaluilengkunghorizontal,timbul gayasentrifugal kearah luar Tekanan rel luar rel dalam. Keausan rel luar rel dalam Bahaya tergulingLengkungtransisiPeninggianRel

Lengkung LingkaranRCwGmghm.V 2C RGm g: jari-jari lengkung: gaya sentrifugal: jarak antara kedua titik kontak antara roda dengan kepala rel (1120 mm): berat kereta: massa: percepatan gravitasi 9,81 m/det2: peninggian rel

Lengkung LingkaranGaya sentrifugal gaya beratJari-jari minimumyang diperlukan ?Gaya sentrifugal gaya berat dayadukung komponenstruktur rel

Lengkung Lingkaran Gaya sentrifugal hanya diimbangi gayaberat saja R 0,08V 2min Gaya sentrifugal diimbangi oleh gayaberat dan gaya dukung komponen jalanrelR min 0,054V 2– Rmin (m): jari-jari minimum tikungan dengan hmaks 110 mm– V: kecepatan rencana (km/jam)

Lengkung Lingkaran tanpa LengkungTransisi Lengkung lingkaran tanpa lengkungtransisi tidak ada peninggian rel (h 0) Persamaan peninggian minimum2Vh 8,8 53,54R Jika h 0, makaR 0,164V2

Lengkung Lingkaran tanpa LengkungTransisiPersyaratan perencanaan lengkung

Lengkung transisi/peralihan Lengkung peralihan adalah suatu lengkungdengan jari-jari yang berubah beraturan. Lengkung peralihan dipakai sebagaiperalihan antara bagian yang lurus danbagian lingkaran dan sebagai peralihanantara dua jari-jari lingkaran yang berbeda. Lengkung peralihan dipergunakan pada jarijari lengkung yang relative kecil

Lengkung transisi/peralihan Panjang minimum lengkung peralihanLh 0,01 h.Vdengan Lh : panjang minimum lengkung transisi (m) h: peninggian rel (mm) V: kecepatan rencana (km/jam) R: jari-jari lengkung lingkaran (m)

Lengkung transisi/peralihan Salah satu bentuk lengkung peralihan adalahcubic parabola

Lengkungtransisi/peralihan TS titik pertemuan antara bagian lurusdengan lengkung transisi SC titik pertemuan antara lengkung transisidengan lengkung lingkaranLp R. sin 2L: panjang lengkung peralihan k L R. sin (Lh)2Lq R. cos R6RNote: Lengkung transisi terbentuk parabola dari TS melalui Ahingga titik SC, mulai SC didapatkan lengkung lingkaran.

Lengkung S Lengkung S terjadi bila dua lengkungdari suatu lintas yang berbeda arahlengkungnya terletak bersambungan. Antara kedua lengkung yang berbedaarah ini harus ada bagian lurussepanjang paling sedikit 20 meter diluar lengkung peralihan.

Percepatan Sentrifugala V2/RPercepatan sentrifugal yang timbul akanberpengaruh pada : Kenyamanan penumpang kereta api Tergesernya ( kea rah luar ) barang-barang didalam kereta/gerbong/lokomotif Gaya sentrifugal yang berpengaruh padakeausan rel dan bahaya tergulingnya keretaapi.

Percepatan Sentrifugal Untuk mengatasinya perlu dilakukanlangkah-langkah :– Pemilihan jari-jari lengkung horizontal ( R )yang cukup besar– Pembatasan kecepatan kereta api ( V )– Peninggian rel sebelah luar Percepatan sentrifugal maksimumamaks 0,0478 . gg percepatan gravitasi ( m/detik2 )

Peninggian eninggianMaksimum

Peninggian Normal Peninggian normal disesuaikan padakondisi komponen jalan rel tidak ikutmenahan gaya sentrifugal Gaya sentrifugal sepenuhnya diimbangioleh gaya berat saja2Vh normal 5,95RV: kecepatan rencana (km/jam)R: jari-jari lengkung horisontal (m)hnormal: peninggian normal (mm)

Peninggian Minimum Peninggian minimum berdasar padakondisi gaya maksimum yang dapatditahan oleh komponen jalan rel dankenyamanan penumpang kereta api.h minV2 8,8 53,54RV: kecepatan rencana (km/jam)R: jari-jari lengkung horisontal (m)hmin: peninggian minimum (mm)

Peninggian Maksimum Peninggian Maksimum ditentukanberdasarkan pada stabilitas kereta apipada saat berhenti di bagian lengkunghorizontal dengan pembatasankemiringan maksimum sebesar 10%. Jika kemiringan maks 10%, makapeninggian rel maks (hmaks) 110 mm

Peninggian Maksimum Apabila di gunakan h h maks 110mm, w 1120 mm dan y untukkereta/gerbong/lokomotif yangdigunakan di Indonesia 1700 mm,maka,2wSF 2hySF 3,35

Peninggian Rel Peninggian rel dibulatkan ke 5 mmterdekat ke atas, misal h 3,5 mm 5mm Peninggian rel dilakukan denganmeninggikan rel luar

Peninggian Rel Peninggian rel dicapai dan dihilangkantidak mendadak tetapi berangsurangsur sepanjang lengkung transisi. Pada keadaan lengkung horizontaltanpa lengkung transisi, peniggian reldicapai dan dihilangkan berangsurangsur sepanjang suatu “panjangtransisi”.

Peninggian RelPh 0,01 h vdengan,Ph: panjang minimum panjang transisi (m)h: peninggian rel pada lengkung lingkaran(mm)V: kecepatan rencana (km/jam)

PeninggianRel

Pelebaran Sepur Perlebaran sepur dilakukan agar rodakendaraan rel dapat melewati lengkungtanpa mengalami hambatan. Perlebaran sepur dicapai denganmenggeser rel dalam kearah dalam.

Pelebaran Sepur Perlebaran sepur maksimum yang diijinkan adalah20 mm. Perlebaran sepur dicapai dan dihilangkan secaraberangsur sepanjang lengkung peralihan.

Faktor yang mempengaruhi pelebaransepur Jari-jari lengkungUkuran / Jarak gandar muka belakng yang teguh (d)(rigidWheel/ Base)Kondisi Keausan roda dan rel29

Gerbong Dalam Tikungan Kedudukan I– Gandar depan menempel pada rel luar sedangkan gandarbelakang bebas diatara kedua rel, disebut jalan bebas Kedudukan II– Gandar depan menjacapi rel luar sedangkan gandar belakangmenempel pada rel dalam akan tetapi tidak sampai menekan.Gandar belakang ini berkedudukan radial terhadap titik pusattikungan (M) Kedudukan III– Gandar depan menempel pada rel luar sedangkan gandarbelakang menekan dan menempel pada rel dalam. Kedua gandartidak ada yang letaknnya radial terhadap titik pusat tikungan.Disebut Kedudukan IV– Gandar depan menempel pada rel luar sedangkan gandarbelakang menempel rel luar. Kedudukan ini disebut jalan tali busuruang hanya dicapai pada kecepatan tinggi

Gambar Kedudukan Roda pada Tikungan

Ukuran gandar di Indonesia

Ukuran pelebaran sepur Jika jarak gandar 3 m Jika jarak gandar 4 mp: pelebaran sepur (mm)R: jari-jari lengkung tikungan (m)4500p 8R8000p 8R

Alinemen Vertikal Alinemen vertikal adalah proyeksi sumbu jalan relpada bidang vertikal yang melalui sumbu jalan reltersebut Alinemen vertikal terdiri dari garis lurus dengan atautanpa kelandaian serta lengkung vertikal berupabusur lingkaran.

Alinemen VertikalLandaipenentuKelandainterbesar padalintasa lurusLandai curamJika terpaksamelebihi landaipenentuKelandaian

Pengelompokan lintasanKelompokKelandaian (‰)Emplasemen0 - 1,5Lintas Datar0 – 10Lintas Pegunungan10 – 40Lintas dengan Rel gigi40 - 80

Landai penentuKelas jalanRelKelandaian penentumaksimum(‰)110210320425525

Landai Curam Landai curam adalah kelandaian dalam keadaan yangmemaksa dari lintas lurus dapat melebihi landai penentuPanjang maksimum landai curam22Va Vbl 2g (Sk Sm)Dimana :l panjang maksimum landai curam (m)Va kecepatan minimum yang diijinkan di kaki ladai curam (m/detik)Vb kecepatan minimum di puncak landai curam (m/detik)½ Va Vbg percepatan gravitasiSk besar landai curam (‰)Sm besar landai penentu (‰)

Lengkung vertikal cembung Letak lengkung vertikal diusahakan tidak berhimpitatau bertumpangan dengan lengkung horizontal Besar jari-jari minimum busur lingkaran (lengkungvertikal) tergantung pada besarnya kecepatanrencana yang digunakan seperti pada tabel:Kecepatan Rencana(km/jam)Jari-jari minimumlengkung vertikal (m) 1008000 1006000

Lengkunglingkarandengan,R: jari-jari lengkungl: panjang lengkunga: titik pertemuan antara perpanjangankedua landai/garis lurus : perbedaan landaio-a: 0,5 lRxm 2R 2ym 8

Lengkung ParabolaMenurut Hay, 1982, panjang lengkung vertikal denganbentuk parabola dapat dihutung dengan rumus :G1 G 2L rdengan :G1 dan G2 dua kemiringan kelandaian yang bertemu (%), ( ) jikanaik/tanjakan; (-) jika turunanL Panjang lengkung dalam kelipatan 100 ftr tingkat perubahan kemiringan (%) tiap 100 ftr 0.10 untuk lengkung cembungr 0.05 untuk lengkung cekungNote: r dapat dikalikan dua untuk jalan rel sekunder

Lengkung Parabola Vazirani dan Chandola (1981)menyatakan hal yang sama denganpanjang lengkung menggunakankelipatan 30 m Apabila diperoleh hasil angka ganjiluntuk L, maka digunakan angka genappersis di atasnya.

Soal: Pelebaran sepur Jika jari-jari lengkung tikungan adalah950 m dan gerbong/kereta memilikipanjang antar gandar kokoh 4,00 m,tentukan nilai pelebaran sepur padaalinemen rencana menggunakanpendekatan cara Indonesia.

Data untuk perhitungan pelebaransepur :– R 950 m– d 4,00 m8000w 8 0,42mm 0mm950 Karena nilai w sangat kecil maka padaalinemen rencana tidak memerlukanpelebaran sepur.

Soal 2: Rencanakan lengkung vertikal denganrencana landai sebagaimanaditunjukkan dalam gambar, apabiladigunakan kecepatan rencana 100km/jam

Perencanaan geometri jalan rel merujuk pada standar PT KA: Peraturan Dinas No 10 (PD 10) Lebar Sepur . permukaan teratas kepala rel. Lengkung Horisontal Pada saat kereta api berjalan melalui lengkung horizontal, timbul gaya sentrifugal ke arah luar yang berakibat : 1. Tekanan rel luar rel dalam. 2. Keausan rel luar rel dalam 3 .