BAB II TINJAUAN PUSTAKA. perkotaan yang konstruksinya ringan dan bisa berjalan bersama lalu lintas lain atau

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Light Rail Transit (LRT) Kereta api ringan dikenal juga sebagai LRT sebagai singkatan Light Rail Transit adalah salah satu sistem Kereta Api Penumpang yang beroperasi dikawasan perkotaan yang konstruksinya ringan dan bisa berjalan bersama lalu lintas lain atau dalam lintasan khusus, disebut juga tram. Kereta api ringan banyak digunakan diberbagai negara di Eropa dan telah mengalami modernisasi, antara lain dengan otomatisasi, sehingga dapat dioperasikan tanpa masinis, bisa beroperasi pada lintasan khusus, penggunaan lantai yang rendah (sekitar 30 cm) yang disebut sebagai Low floor LRT untuk mempermudah naik turun penumpang. Gambar 2.1 Kereta api ringan di Tenerife Spain Tram atau lengkapnya Tram Kota merupakan alternatif dalam menanggulangi kemacetan kota. Kendaraan ini biasanya hanya terdiri atas satu set (dua gerbong), karena harus menyesuaikan dengan keadaan lingkungan jalan kota yang tidak boleh terlalu panjang, karena berbaur dengan lalu lintas kota lainnya. Namun bisa saja dua set atau 4 kereta (HRT - Heavy Rail Transit - satu set adalah 4 kereta). II-1

2 2.1.1 Tipe Kereta Api Ringan a. Kereta api ringan di jalan Disebut juga LRT I, beroperasi di jalan bersama dengan lalu lintas kendaraan, tipe ini membutuhkan percepatan dan perlambatan mendekati performansi kendaraan bermotor. Kapasitas sekitar sampai dengan penumpang/jam. Kecepatan perjalanan sekitar 15 sampai 20 km/jam. Gambar 2.2 Kereta api ringan di jalan b. Kereta api ringan di jalur eksklusif Disebut juga LRT II beroperasi pada lintasan eksklusif, sehingga mempunyai keunggulan daya angkut yang lebih besar antara sampai penumpang per jam, kecepatan perjalanan sekitar 25 sampai 35 km/jam Keunggulan LRT Berbagai keunggulan LRT adalah: Dengan kendaraan ringan dan dapat dibuat oleh parik karoseri bus, Tidak ada emisi di jalan dan Lebih aman daripada perjalanan mobil Menghindari kemacetan lalu lintas - melalui segregasi dan prioritas II-2

3 Halus - tidak ada gerakan kekerasan vertikal, lateral, atau belakang / ke depan Memuat kapasitas tinggi dan Dapat berbaur dengan lalu-lintas kota. Serbaguna - dapat berjalan pada kecepatan tinggi di jalan terpisah dan dapatmenembus jalan sempit Adaptable - dapat mengatasi gradien curam dan tikungan tajam Penawaran "perjalanan mulus" interchange dari / ke layanan feeder dan ke dan darilayanan kereta api Tingkat Penawaran boarding dengan akses mudah untuk semua orang, termasukpengguna kursi roda. Penawaran melalui ticketing dan teratur penggunaannya. Dapat berbelok dengan radius kecil atau tajam (sekitar 15 meter, sehingga dapat menyelusuri bangunan tua pusat kota, sedangkan HRT minimum dengan radius 150 meter). Dapat naik dengan elevasi hingga 12%, sedangkan HRT maxiumum 1%. Oleh sebab itu stasiun LRT sering berada di atas jembatan layang. Biaya pembangunan dan operasi sangat murah dibandingkan dengan HRT. 2.2 Monorel Monorel atau Rel Kecil adalah sebuah metro atau rel dengan jalur yang terdiri dari rel tunggal, berlainan dengan rel tradisional yang memiliki dua rel paralel dan dengan sendirinya, kereta lebih lebar daripada relnya. Biasanya rel terbuat dari beton dan roda keretanya terbuat dari karet, sehingga tidak sebising kereta konvensional. II-3

4 Monorel telah dibangun di banyak negara di dunia, umumnya adalah rel tinggi yang melintasi wilayah ramai. Mengatasi kemacetan, itulah alasan paling mendasar kenapa monorel banyak digunakan sebagai moda trasportasi massal. Alasan kedua adalah isu lingkungan yakni pemanasan global, krisis energi, dan kenaikan harga BBM. Hal ini hendaknya semakin menyadarkan kita untuk mengusahakan penghematan BBM dan pengurangan emisi gas buang. Dengan demikian, maka perjalanan menggunakan kereta monorel adalah sebuah pilihan yang dapat ditempuh. a. Tipe Monorel Sampai saat ini terdapat dua jenis monorel, yaitu: 1. Tipe straddle-beam dimana kereta berjalan di atas rel. 2. Tipe suspended dimana kereta bergantung dan melaju di bawah rel. b. Kelebihan Dan Kekurangan Monorel 1. Kelebihan Membutuhkan ruang yang kecil baik ruang vertikal maupun horizontal. Lebar yang diperlukan adalah selebar kereta dan karena dibuat di atas jalan, hanya membutuhkan ruang untuk tiang penyangga. Terlihat lebih "ringan" daripada kereta konvensional dengan rel terelevasi dan hanya menutupi sebagian kecil langit. Tidak bising karena menggunakan roda karet yang berjalan di beton. Bisa menanjak, menurun, dan berbelok lebih cepat dibanding kereta biasa. Lebih aman karena dengan kereta yang memegang rel, risiko terguling jauh lebih kecil. Resiko menabrak pejalan kaki pun sangat minim. Lebih murah untuk dibangun dan dirawat dibanding kereta bawah tanah. II-4

5 2. Kekurangan Dibanding dengan kereta bawah tanah, monorel terasa lebih memakan tempat. Dalam keadaan darurat, penumpang tidak bisa langsung dievakuasi karena tidak ada jalan keluar kecuali di stasiun. Kapasitasnya masih dipertanyakan. 2.3 Pemilihan Trase Dalam merencanakan jalan baru, menarik trase jalan adalah hal yang pertama dilakukan. Trase jalan atau sering disebut sumbu jalan yaitu berupa garis-garis lurus saling berhubungan yang terdapat pada peta topografi suatu muka tanah dalam perencanaan jalan baru. Biasanya terdapat beberapa trase jalan yang dibuat, sehingga pada akhirnya dipilih salah satu trase yang dapat memenuhi syarat suatu perencanaan jalan. Trase jalan digunakan sebagai acuan membentuk lengkung jalan hingga perkerasan jalan. Ada beberapa cara untuk memilih trase yang dapat memenuhi syarat bahwa suatu jalan layak digunakan, terutama jalan yang dibangun di area pegunungan dan hutan. a. Trase diusahakan jalur terpendek. Hal yang paling diutamakan perencana adalah jalan yang ekonomis. Ekonomis maksudnya suatu jalan dapat dibangun dengan kualitas bagus dan harga yang terjangkau. Maka dengan merencanakan trase yang pendek biaya dalam pembangunan jalan relatif kecil. b. Tidak terlalu curam. Salah satu syarat dalam merencanakan jalan adalah memberikan kenyamanan bagi pengguna jalan (si pengemudi). Jalan yang II-5

6 terlalu curam akan membuat kendaraan menjadi berat akibat adanya gaya sentrifugal. Sehingga pengguna jalan tidak lagi menemukan kanyamanan saat menggunkan jalan tersebut. c. Sudut luar (sudut tangen) tidak terlalu besar. Sudut luar dalam menarik trase jalan akan sangat mempengaruhi keadaan jalan setelah dibangun. Perencana jalan diharapkan mampu merencanakan jalan dengan tikungan yang kurang dari 90 derajat. Agar tikungan yang terbentuk tidak terlalu tajam, sehingga aman bagi pengguna jalan. d. Penentuan Kecepatan rencana pada jalan yang akan dibuat juga menjadi acuan untuk merencanakan trase jalan beserta tikungan-tikungannya. Semakin besar kecepatan rencana yang direncanakan, maka sudut luar yang direncanakan semakin kecil e. Galian dan timbunan. Galian (cut) dan timbunan (fill) merupakan hal yang juga sangat diperhatikan dalam merencanakan jalan. Biasanya dalam merencanakan jalan, besar timbuan dan galian telah ditentukan terlebih dahulu. Agar biaya yang dikeluarkan untuk melaksanakan suatu bangunan jalan tidak lebih besar dari yang tersedia. Perencana jalan harus merencanakan trase jalan sedemikian rupa sehingga tidak terjadi galian dan timbuanan yang terlalu besar. Caranya dengan menarik garis trase pada elevasi muka tanah yang tidak terlalu jauh perbedaan ketinggian antara awal dengan akhir. II-6

7 2.4 Perencanaan Geometrik Jalan Definisi Dan Kriteria Perencanaan Geometrik Jalan Rel Alinyemen jalan rel merupakan arah dan posisi sumbu rel yang terdiri dari bagian lurus, alinyemen horisontal dan alinyemen vertikal. Kriteria perencanaan alinyemen yang baik mempertimbangkan beberapa faktor berikut ini : a. Fungsi jalan rel Alinemen jalan rel harus memenuhi tujuan dari penggunaannya. Secara umum jalan tersebut berfungsi sebagai pelayanan transportasi/pergerakan orang atau barang yang menghubungkan tempat-tempat pusat kegiatan. b. Keselamatan Jalan rel dirancang untuk menghindari adanya kecelakaan, baik keselamatan yang terjadi pada lalu lintas kereta api dan interaksi terhadap jalan raya. c. Ekonomi Jalan rel dibangun dengan mempertimbangkan biaya pembangunan, pemeliharaan dan operasi, manfaat dari pembangunan jalan rel baik secara makro maupun mikro. d. Aspek Lingkungan Pembangunan jalan rel harus mempertimbangkan dampak lingkungan yang ditimbulkan selain nilai estetika yang dipertimbangkan. Dampak lingkungan yang terjadi meliputi longsor, banjir, kerusakan hutan, dll. II-7

8 2.4.2 Ketentuan Umum Perencanaan Geometrik Jalan Rel a. Kecepatan dan Beban Gandar Dalam ketentuan PD 10 tahun 1986, terdapat beberapa tipe kecepatan yang digunakan dalam perencanaan, yaitu : 1. Kecepatan Rencana Kecepatan rencana adalah kecepatan yang digunakan untuk merencanakan konstruksi jalan rel. Adapun beberapa bentuk kecepatan rencana digunakan untuk : a). Untuk perencanaan struktur jalan rel Vrencana = 1,25 Vmaksimum b). Untuk perencanaan jari-jari lengkung lingkaran dan peralihan Vrencana = V maksimum c). Untuk perencanaan peninggian rel Vrencana = c Σn i v i Σn i dimana : c = 1,25 Ni = Jumlah kereta api yang lewat Vi = Kecepatan operasi II-8

9 2. Kecepatan Maksimum Kecepatan maksimum adalah kecepatan tertinggi yang diijinkan untuk operasi suatu rangkaian kereta pada lintas tertentu. Ketentuan pembagian kecepatan maksimum dlam perencanaan geometrik dapat dilihat pada Tabel Klasifikasi Jalan Rel. 3. Kecepatan Operasi Kecepatan operasi adalah kecepatan rata-rata kereta api pada petak jalan tertentu. 4. Kecepatan Komersial Kecepatan komersial adalah kecepatan rata-rata kereta api sebagai hasil pembagian jarak tempuh dengan waktu tempuh. Beban gandar maksimum yang dapat diterima oleh struktur jalan rel di Indonesia untuk semua kelas jalan adalah 18 ton (PD. No. 10 tahun 1986). b. Daya Angkut Lintas Daya angkut lintas (T) adalah jumlah angkutan anggapan yang melewati suatu lintas dalam jangka waktu satu tahun. T = 360 S TE TE = Tp + ( Kb Tb ) + ( K1 T1 ) dimana: TE Tp Tb T1 = tonase ekivalen (ton/hari) = tonase penumpang dan kereta harian = tonase barang dan gerbong harian = tonase lokomotif harian II-9

10 S = koefisien yang besarnya tergantung kualitas lintas = 1,1 untuk lintas dengan kereta penumpang dengan V maksimum 120 km/jam = 1,0 untuk lintas tanpa kereta penumpang K1 = Koefisien yang besarnya 1,4 Kb = Koefisien yang besarnya tergantung pada beban gandar (1,5 untuk gandar < 18 ton dan 1,3 untuk gandar > 18 ton). c. Ruang Bebas dan Ruang Bangun 1. Definisi - Ruang Bebas Ruang di atas sepur yang senantiasa harus bebas dari segala rintangan dan benda penghalang, ruang ini disediakan untuk lalu lintas rangkaian kereta api. - Ruang Bangun Ruang disisi sepur yang senantiasa harus bebas dari segala bangunan seperti tiang semboyan, tiang listrik dan pagar. Ruang bangun diukur dari sumbu sepur pada tinggi 1 meter sampai 3,55 meter. 2. Untuk Jalur Tunggal - Menurut R-10, batas ruang untuk jalur lurus dan lengkung dibedakan sebagai berikut : a) Batas ruang bebas untuk jalur lurus dan lengkung dengan jari-jari lebih besar dari 3000 m. b) Untuk lengkung dengan jari-jari 300 sampai dengan 3000 m. c) Untuk lengkung dengan jari-jari kurang dari 300 m. II-10

11 - Menurut JNR, batas ruang untuk jalur lurus dan lengkung dibedakan sebagai berikut : a) Batas ruang bebas untuk jalur lurus dan lengkung dengan jari-jari lebih besar dari 1100 m. b) Untuk lengkung dengan jari-jari kurang dari 1000 m, lebar dari ruang bebas bertambah besar sesuai dengan jari-jarinya yang ditunjukkan dengan hubungan : M = 22,5 R c) Untuk lengkung dengan jari-jari kurang dari 300 m. - Pada bagian bawah dari ruang bebas di stasiun disesuaikan dengan tinggi peron yang terdiri dari : a) Untuk Penumpang : i. Peron tinggi, dengan ukuran tinggi 1000 mm di atas kepala rel (elevasi 0.00) ii. Peron rendah, dengan ukuran tinggi 200 mm di atas kepala rel (elevasi 0.00) b) Untuk Barang : Tinggi peron 1000 mm di atas kepala rel (elevasi 0.00). - Untuk kereta listrik : Kereta listrik disediakan ruang bebas untuk memsang saluran-saluran kawat listrik beserta tiang pendukungnya dan pantograph listrik di kereta. II-11

12 - Untuk peti kemas : Ruang bebas didasarkan pada ukuran gerbong peti kemas standar ISO dengan ukuran standard height. Standar ini digunakan karena banyak Negara yang menggunakannya dan cenderung untuk dipakai pada masa yang panjang. 3. Untuk Jalur Ganda - Jarak antar sumbu untuk jalur lurus dan lengkung sebesar 4,00 m Alinemen Horisontal a. Lengkung Peralihan Lengkung peralihan ditetapkan untuk mengeliminasi perubahan gaya sentrifugal sedemikian rupa sehingga penumpang di dalam kereta terjamin kenyaman dan keamanannya. Panjang lengkung peralihan merupakan fungsi dari perubahan gaya sentrifugal per satuan waktu, kecepatan dan jari-jari lengkung. Perubahan gaya sentrifugal = gaya m.a = waktu t m. a t = m. a t L V L = V3. t a. R jika: a maksimum = 0,0478 g (g = percepatan gravitasi = 9.81 m/dtk2) h = 5,95 V2 R II-12

13 dan dikonversi pada satuan praktis maka : Lh = 0,01 h V dimana: Lh h V R = panjang minimum lengkung peralihan (m) = peninggian pada rel luar di lengkung (mm) = kecepatan rencana untuk lengkung peralihan (km/jam) = jari-jari lengkung (m) b. Peninggian Rel Peninggian rel diperlukan untuk mengimbangi timbulnya gaya sentrifugal pada kereta saat memasuki suatu lengkung horisontal. Gaya sentrifugal tersebut mengakibatkan kereta cenderung terlempar ke luar dari lengkung. Besarnya gaya sentrifugal sebanding dengan massa dan kuadrat kecepatan kereta api, dan berbanding terbalik dengan jari-jari lengkung horizontal. Salah satu cara untuk membantu mereduksi gaya sentrifugal yang membebani kereta api adalah meninggikan rel luar secara relative terhadap rel bagian dalam di lengkung horizontal. 1. Peninggian rel minimum Peninggian rel minimum didasarkan pada gaya maksimum yang mampu dipikul oleh rel dan kenyamanan bagi penumpang. Persamaan dasar : Gaya Sentrifugal = Gaya Berat + Komponen Rel mv 2 R cos = G. sin + H. cos II-13

14 Gsin α = [ GV2 gr H] cos α Gtan α = [ GV2 gr H] jika tan α = h W dan, H = m. a = G g a maka : a = V2 R g h W dimana a = Percepatan sentrifugal (m/detik2) h = WV2 gr Wa g Jika : W = 1120 mm, g = 9,81 m/detik2, dan a = 0,0478 g (m/detik2), maka : h min = 8,8V2 R 53,5 (dalam satuan mm) 2. Peninggian rel normal Peninggian rel normal didasarkan pada gaya maksimum yang mampu dipikul oleh gaya berat kereta api dan konstruksi rel tidak memikul gaya sentrifugal. Persamaan dasar : Gaya Sentrifugal = Gaya Berat Gsin α = mv2 R cos α II-14

15 Gsin α = GV2 gr cos α tan α = V2 gr jika: tan α = h W mv 2 R cos α = Gsin α h = WV2 gr Dengan memasukkan satuan praktis : W = jarak diantara kedua titik kontak roda dan rel = 1120 mm R = jari-jari lengkung horizontal (m) V = kecepatan rencana (km/jam) h = peniggian rel pada lengkung horizontal (mm) g = percepatan gravitasi (9,81 m/detik2) maka : h normal = 8,8V2 R (dalam mm) Dalam perhitungan peninggian digunakan kecepatan kereta api terbesar (V maksimum) yang melewati suatu lintas dengan jari-jari R sebagai suatu hubungan persamaan : V = 4,3 R jika h = k V2 R II-15

16 dan untuk V = 4,3 R, digunakan penginggian rel, h = 110 mm, maka : (4,3 R)2 110 = k R k = 5,95 Jadi peninggian rel normal ditentukan sebagai : h normal = 5,95 V2 R (dalam mm) 3. Peninggian rel maksimum Peninggian rel maksimum berdasarkan stabilitas kereta api pada saat berhenti dibagian lengkung, digunakan faktor keamanan (safety factor, SF) = 3,0 sehingga kemiringan maksimum dibatasi sampai 10 % atau h maksimum = 110 mm. Ditinjau seluruh Momen Gaya Berat terhadap titik 0 (di dasar rel bagian dalam) : SF x G. sin x y = G. cos x W 2 tan α = maka h W = W SF x 2 x y dan tan α = V 2 gr W SF x 2 x y SF = W h maksimum x 2 x y Jika : y = 1700 mm (jarak titik berat gerbong/kereta terhadap titik 0) W = 1120 mm (= 1067 mm + e) II-16

17 SF = 3,325 maka : h maksimum = 110 mm Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa peninggian rel rencana/disain harus memenuhi syarat : h minimum < h normal < h maksimum (10.53) nilai h rencana dibulatkan menjadi bilangan kelipatan 5 mm diatasnya. c. Lengkung S Lengkung S terjadi bila lengkung dari suatu lintas berbeda arah lengkungnya dan terletak bersambungan. Kedua lengkung harus dipisahkan oleh bagian lurus minimal 20 meter di luar lengkung peralihan. d. Alur Perhitungan Lengkung Horisontal 1. Menghitung panjang lengkung θs = 90 x Ls π x R θc = s 2θs Lc = θc x 2πR 360o L = 2Ls + Lc 2. Menghitung Xc, Yc, k dan p Xc = Ls Ls3 40 x R 2 II-17

18 Yc = Ls 2 6 x R P = Yc R(1 cos θs) k = Xc R sin θs 3. Menghitung Tt dan Et Tt = (R + p)tg s 2 + k Et = (R + p)sec s 2 R 4. Menggambar proyeksi lengkung horizontal : Gambar 2.3 Proyeksi lengkung horizontal Alinemen Vertikal a. Pengelompokan Lintas Beberapa batas landai yang diijinkan disesuaikan dengan jenis kereta api, jika digunakan lokomotif adhesi maka landai maksimum yang diperkenankan 40, dan jika digunakan lokomotif bergigi, maka kelandaian maksimum dapat mencapai Sementara itu, pada beberapa negara pengelompokan II-18

19 lintas, didasarkan pada besarnya kelandaian pada kondisi medan sebagaimana disebutkan sebagai berikut : - Medan dengan lintas dasar jika kelandaiannya Medan dengan lintas pegunungan jika kelandaiannya lebih dari 10 Untuk emplasemen, kelandaian maksimum ditentukan berdasarkan koefisien tahanan mula pada kereta atau gerbong dengan memakai tumpuan rol (roller bearing). Sehingga pada landai tersebut kereta atau gerbong dalam keadaan seimbang atau diam. Tahanan mula ini berkisar antara 1,5 2,5 kg/ton. Berdasarkan ketentuan di atas, PD. No.10 tahun 1986 mengelompokkan lintas berdasarkan kelandaian sebagaimana dijelaskan sebagai berikut : 1. Lintas Datar : Lintas Pegunungan : Lintas dengan Rel Gigi : Landai pada emplasemen : 0 1,5. b. Jari-Jari Minimum Lengkung Alinemen vertikal merupakan proyeksi sumbu jalan rel pada bidang vertikal melalui sumbu jalan rel itu tersebut. Alimenen vertikal terdiri dari garis lurus dengan atau tanpa kelandaian dan lengkung vertikal yang berupa busur lingkaran, sebagaimana dijelaskan dalam Gambar Besar jari-jari minimum lengkung bergantung pada besar kecepatan rencana seperti dalam tabel jari-jari lengkung vertikal PD 10 tahun 1986, sebagaimana tertera berikut ini : Untuk V rencana > 100 km/jam, digunakan Rmin = 8000 m II-19

20 Untuk V rencana hingga 100 km/jam, digunakan Rmin = 6000 m Lengkung vertikal diusahakan dalam perencanaannya tidak berimpit atau bertumpangan dengan lengkung horizontal. c. Letak Titik Lengkung dan Jarak Maksimum Proyeksi Titik Sumbu ke Lengkung Vertikal Panjang lengkung vertikal berupa busur lingkaran yang menghubungkan dua kelandaian lintas yang berbeda dan ditentukan berdasarkan besarnya jari-jari lengkung vertikal dan perbedaan kelandaian. Rumus Dasar Lengkung : d2 y dx 2 = 1 R Gambar 2.4 Skematik lengkung vertikal Dimana : R : jari-jari lengkung peralihan x : panjang lengkung peralihan A : titik tekuk lengkung vertikal Y : perbedaan landau II-20

21 Dari persamaan, diperoleh bahwa : dy dx = x R + c 1 Jika x = 0, maka dy dx = 0 dan c 1 = 0 Y = x2 2R + c 2 Jika x = 0, maka Y = 0 dan C2 = 0 Letak titik A (titik tekuk lengkung vertikal), diperoleh : Diberikan : x = l dy dx = l R, dan l = φ R Xm = OA = 1/2 l Xm = R 2 φ Y = x2 2R, dan l = φ R (10.81) Jika : Y = Ym dan X = Xm = OA = ½ l, maka : Ym = 1 4 l2 2R = φ2 R 2 8R Ym = R 8 φ2 Menggunakan Persamaan, selanjutnya dengan R yang ditentukan untuk berbagai harga kecepatan dan perbedaan kelandaian, maka dapat dihitung dimensi lengkung peralihan Xm dan Ym. II-21

22 d. Landai Curam (Sk) Pada kondisi khusus sering terdapat lintas dengan kelandaian yang lebih besar dari landai penentu (Sm) dengan alasan ekonomis untuk perancangan terutama pada daerah pegunungan. Dengan demikian diperlukan disain khusus untuk menentukan kelandaian tersebut yang dikenali sebagai landai curam (Sk) dengan panjang landai yang harus memenuhi rumus sebagai berikut : Gambar 2.5 Skematik perencanaan panjang landai curam 1 2 m. Va2 1 2 m. Vb2 = G(Sk Sm). l 1 G 2 g. (Va2 Vb 2 ) = G(Sk Sm). l l = (Va2 Vb 2 ) 2g (Sk Sm) dimana, Va = kecepatan awal di kaki landai curam (m/detik) Vb = kecepatan akhir di puncak landai curam (m/detik) Sk = besar landai curam ( ) Sm = besar landai penentu ( ) l = panjang landai curam (m) II-22