Dunia Kereta - Aerodinamis Kereta Api dan Konsumsi Energi

Setelah sebelumnya kita pelajari bahwa massa kereta mempengarumi konsumsi energi dimana semakin berat massa kereta maka semakin besar pula konsumsi energinya, maka pada kesempatan ini akan kita pelajadi pengaruh bentuk aerodinamis kereta terhadap konsumsi energi. Aerodinamis disini berkaitan dengan bentuk kereta, karena aerodinamis memiliki pengaruh pada timbulnya air resistance ( gaya hambat udara). Selain berpengaruh pada konsumsi energi, aerodinamis juga berperan pada noise/ kebisingan ketika kereta berjalan, safety pada high speed train, bahkan pada kenyamanan penumpang.

Gambar 1. Simulasi aerodinamis kereta api

Baca: Macam – macam resistansi (gaya gesek) padaKereta Api

Air resistance yang bekerja pada kereta dipengaruhi oleh dua faktor: bentuk geometri kereta api dan kekasaran permukaan. Secara umum semua bagian luar kereta memiliki peran untuk timbulnya air resistance. Pada high speed train, aerodinamis sangat penting. Gambar 2 dibawah menunjukkan presentase besarnya air resistance yang ditimbulkan beberapa komponen luar kereta high speed.

Gambar 2. Prosentase penyumbang air resistance

Berdasarkan Gambar 2 diatas, terlihat bahwa komponen penyumbang air resistance terbesar adalah bogie dan roda. Salah satu usaha untuk memperbaiki aerodinamis kereta api pada bagian bogie dan roda dapat dilakukan dengan memberikan cover di depan roda. Penyebab utama dari air resistance adalah pada transisi aliran udara laminar ke turbulensi, Gambar 3, maka aeroninamis pada sisi samping dan roof kereta dapat diperbaiki dengan menghindari lekuk-lekuk tajam kereta. Setiap sudut peralihat bentuk dibuat lengkung tidak menyudut.

Gambar 3. Laminar dan Turbulensi

Sedangkan pada kereta barang, yang memang memiliki bentuk tidak se-aerodinamis kereta high speed atau kereta penumpang, air resistence dapat dikurangan dengan pemberian cover dan pengaturan pada jarak antar kereta. Berdasarkan penelitian pada gerbong barang, ditemukan bahwa gerbong penuh memiliki aerodinamis yang lebih baik daripada gerbong kosong.

Selain air resistance, running resistance, yang timbul akibat gaya gesek juga berperan pada konsumsi energi kereta. Sedikit kita bahas tentang gaya gesek pada kereta api. Gaya gesek pada kereta api utamanya ditimbulkan karena kontak antara roda dan rel, selain itu pada flange roda ketika kereta berjalan di lintasan lengkung/ belokan. Kedua gaya gesek tadi berkontribusi pada 10 % penggunaan energi pada kereta api. Untuk itu, terkadang pada saat kereta berbelok dipakai pelumas untuk mengurangi gaya gesek sisi flange roda. Sedangkan pada gaya gesek antara roda dan rel, secara desain sudah dipertimbangkan seminimal mungkin, dimana pada perhitungannya mempertimbangkan syarat koefisien adhesive. Jika gaya gesek terlalu besar, maka rugi – rugi akibat gaya gesek besar, sebaliknya jika terlalu kecil maka kereta akan slip dan tidak bisa berjalan.

Semoga dengan sedikit pembahasan mengenai pengaruh aerodinamis kereta pada konsumsi energi ini bisa menambah pengetahuan kita bersama. Terima kasih atas kunjungan Anda pada website ini.

English title: The effect of train aerodynamic to the energy consumption

Artikel terkait:

Efek Berat Kereta Terhadap Konsumsi Energi

Resistansi Gerak Kereta
Effisiensi Penggunaan Space pada Kereta Api

  

Reff: 
www.railway-energy.com 
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167610515000288