Dunia Kereta - Resistansi Gerak Kerata

Ilmu tentang resistansi gerak kereta diperlukan dalam pemodelan longitudinal kereta. Pada pemodelan longitudinal kereta, kita bisa mensimulasikan pendekatan sederhana mengenai perhitungan daya penggerak kereta. Lihat Pemodelan Longitudinal Kereta Api. Pada artikel kali ini akan kita bahas mengenai beberapa resistansi yang umum dipakai dalam pemodelan longitudinal kereta.

Runing resistance

Running resistance adalah resistance yang timbul akibat adanya gaya gesek. Disini running resistance dibagai dua yakni yang tidak dipengarahi oleh kecepatan dan yang dipengaruhi oleh kecepatan. Yang tidak dipengaruhi oleh kecepatan misalnya gesekan antara roda dan rel, bearing dan lain sebagainya. Sedangkan yang dipengaruhi oleh kecepatan adalah gesekan flangeroda, benturan antar komponan dan lainya. Hubungan antara losses yang dihasilkan dari resistansi ini dengan kecepatan adalah linier seperti ditunjukkan gambar 1[1].

Gambar 1. Hubungan antara gaya gesek dan kecepatan

Aerodynamic resistance

Aerodynamic resistance atau air resistance adalah hambatan yang disebabkan oleh angin. Besarnya hambatan ini dipengaruhi oleh luas penampang kabin kereta, bentuk kereta, panjang kereta dan lain sebagainya. Hubungan antara hambatan ini dengan kecepatan kereta adalah kuadratis seperti dapat dilihat pada gambar 2[1]:

Gambar 2. Hubungan antara gaya aerodinamis dan kecepatan

Running resistance dan aerodynamic resistance dapat dimodelkan tanpa harus mengetahui kondisi lintasan. Untuk dua jenis resistansi ini, terdapat rumus yang sudah banyak dikenal dalam dunia perkeretaapian yakni rumus Davis dengan persamaan sebagai berikut:

Dimana konstanta A mewakili gaya gesek yang tidak dipengaruhi kecepatan, konstanta B mencerminkan gaya gesek yang dipengaruhi kecepatan, dan konstanta C mewakili aerodynamis resistance. Besaranya nilai dari konstanta A, B, dan C berbeda – beda setiap pabrikan dan memerlukan pengujian untuk memperolehnya. Berikut contoh Rumus Davis yang dipakai di Shinkansen Series 200[2]:

Dimana R(kN), V(m/s).

Gradient Resistance

Gradient resistance adalah hambatan yang dipengaruhi oleh gradient atau ketinggian lintasan. Biasanya gradient dinyatakan dalam % atau ‰. Gradient 10 % artinya setiap jarak 100 m terjadi kenaikan sebesar 10 m. Sedangkan jika gradient 10 ‰ artinya, setiap jarak 1000m terjadi kenaikan 10m. Di Indonesia sendiri dipakai satuan ‰.

Rumus untuk resistansi ini adalah sebagai berikut[1]:

Dimana Rg adalah gradient resistance (kN), M adalah massa kereta (ton), g adalah percepatan gravitasi (m/s2), dan G adalah gradient dalam %. Jika gradient dalam ‰, maka nilai penyebut pada rumus diatas, 100, diganti 1000.

Curve Resistance

Curve resistance adalah resistansi yang timbul akibat adanya tikungan di lintasan. Resistansi ini bersama gradient resistance termasuk resistansi yang berhubungan dengan lintasan, sehingga untuk menghitung keduanya diperlukan data lintasan. Curve resistance dirumuskan sebagai berikut[2]:

Dimana Rc adalah kurve resistance (kN), k adalah konstanta tanpa dimensi dimana besarnya antara 500 - 1200, M adalah massa kereta (ton) dan r adalah radius tikungan (m).

Ref:

[1] https://pantherfile.uwm.edu/horowitz/www/PropulsionResistance.html

[2]Rail Transportation: Adendum, Rail Resistence Equation.

http://128.173.204.63/courses/cee3604/cee3604_pub/rail_resistance.pdf