Pemodelan Dan Simulasi Getaran Pada Penyambungan Train Coupler Pada Kereta Api Indonesia

Nashru Isnanto Abdillah, Dr. I Made Miasa, ST., M.Sc.

2009 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Getaran merupakan salah satu permasalahan pada kereta api yang layak diperhatikan karena menyangkut kenyamanan penumpang yang ada di dalam kereta api. Penelitian getaran gerbong yang banyak dilakukan umumnya adalah getaran pada arah vertikal, sedangkan getaran longitudinal belum begitu diperhatikan. Dengan berdasar pada hal tersebut, penulis mencoba untuk meneliti getaran gerbong pada arah longitudinal dengan gaya eksitasi berupa gaya impuls akibat tumbukan dari lokomotif. Tujuan utama dari penelitian ini adalah mengetahui hubungan antara nilai kekakuan komponen rubber draft gear pada train coupler dengan respond-time dari getaran gerbong akibat tumbukan dari lokomotif pada saat lokomotif dan gerbong disatukan. Dengan mengetahui hubungan antara keduanya, kita dapat memilih komponen rubber draft gear yang diinginkan, dengan mengacu pada respond-time getaran gerbong yang diinginkan. Selain itu juga mengetahui hubungan antara nilai kekakuan komponen tersebut dengan frekuensi getaran yang dihasilkan gerbong. Selain itu, penelitian ini juga bermaksud untuk memperkenalkan software MSC ADAMS untuk digunakan sebagai media penelitian. Penelitian ini menggunakan software simulasi dinamika MSC ADAMS R1 2007. Karena software ini berbasis pemodelan tiga-dimensi, maka pemodelan gerbong dibuat sedikit lebih detail, terutama pemodelan gandarnya. Hal ini dilakukan agar dihasilkan data-data yang lebih valid. Simulasi ini dibatasi hanya menggunakan model satu lokomotif dan satu gerbong. Simulasi menggunakan 10 kecepatan tumbukan, yaitu dari 1 m/s sampai dengan 10 m/s. Nilai kekakuan menggunakan 18 nilai, yaitu dari 700 kN/m sampai dengan 25000 kN/m. Kurva antara nilai kekakuan (k) dengan respond-time rata-rata (t) memperlihatkan bahwa nilai kekakuan (k) berbanding terbalik dengan kuadrat respond-time (t), dan berbanding lurus dengan kuadrat frekuensi (f). Nilai kekakuan asli adalah 9000 kN/m, dan memberikan respond-time sebesar 5,66 detik dan frekuensi 1,65 Hz. Untuk mendapatkan respond-time yang lebih singkat yang paling tidak 50% dari respond-time asli, maka nilai kekakuan yang didapatkan adalah 40960 kN/m. Dengan nilai kekakuan sebesar itu, respond-time yang dihasilkan adalah 2,5 detik dan frekuensi sebesar 3,65 Hz. Dari hasil simulasi menggunakan nilai kekakuan 40960 kN/m, gandar mulai mengalami selip pada saat gerbong berosilasi pada kecepatan tumbukan 6 m/s. Jadi, disarankan untuk menghindari kecepatan tumbukan di atas 6 m/s atau sekitar 21 km/jam

Vibration is a significant issue in railway operations, particularly regarding passenger comfort. While much research on wagon vibration has focused on the vertical direction, longitudinal vibration has received less attention. Consequently, this study investigates longitudinal wagon vibration induced by an impulsive excitation force resulting from a collision with a locomotive. The primary objective of this study is to determine the relationship between the stiffness of the rubber draft gear component in the train coupler and the vibration response time of the wagon following a collision with the locomotive during coupling. Understanding this relationship allows for the selection of an appropriate rubber draft gear component based on the desired vibration response time. Additionally, the study examines the relationship between the component's stiffness and the resulting vibration frequency of the wagon. It also aims to introduce the use of MSC ADAMS software as a research tool. This study utilizes the MSC ADAMS R1 2007 dynamic simulation software. Given the software's 3D modeling capabilities, the wagon model—particularly the axle assembly—was constructed with a higher level of detail to ensure data validity. The simulation was limited to a configuration comprising one locomotive and one wagon. Ten collision speeds were tested, ranging from 1 m/s to 10 m/s, and eighteen stiffness values ??were analyzed, ranging from 700 kN/m to 25,000 kN/m. The curve plotting stiffness (k) against average response time (t) demonstrates that stiffness (k) is inversely proportional to the square of the response time (t) and directly proportional to the square of the frequency (f). The initial stiffness value is 9,000 kN/m, yielding a response time of 5.66 seconds and a frequency of 1.65 Hz. To achieve a shorter response time—specifically, at least 50% of the original—a stiffness value of 40,960 kN/m is required. With this stiffness value, the resulting response time is 2.5 seconds and the frequency is 3.65 Hz. Simulation results using the 40,960 kN/m stiffness value indicate that the axle begins to slip when the wagon oscillates at an impact speed of 6 m/s. Therefore, it is recommended to avoid impact speeds exceeding 6 m/s (approximately 21 km/h).

Kata Kunci : train coupler, nilai kekakuan (k), respond-time (t)