Efek Geometris Pada Jalur Rel Kereta Api Di Iran

Efek Geometris Pada Jalur Rel Kereta Api Di Iran A.Pendahuluan Di antara banyak komponen yang digunakan di industri perkeretaapian untuk operasi beban gandar tinggi, roda dan rel terdiri dari sumber utama untuk menjalankan expen-desence. Interaksi roda / kereta adalah faktor teknis utama yang menentukan prosedur perancangan dan jadwal perawatan dan penggantian untuk kendaraan dan lintasan. Keausan pada suatu kereta api merupakan salah satu faktor terpenting yang menyebabkan berkurangnya siklus hidup kereta api. Pengambilan ulang dan penggantian roda dan rel yang digunakan bertanggung jawab atas sebagian besar biaya operasional sistem perkeretaapian. Keausan kereta api adalah salah satu masalah paling penting di Iran dan setiap tahun sejumlah besar uang dihabiskan untuk pemeliharaan dan pembaharuan rel karena masalah ini, yang resolusinya diperlukan untuk melihat faktor-faktor yang mempengaruhi penggunaan rel kereta api dan roda. Jumlah rel dan pemakaian roda dipengaruhi oleh berbagai elemen di antaranya parameter geometrik yang memainkan peranan penting (Sadeghi, 2004). Menurut literatur, ada potensi yang cukup besar untuk mengurangi tingkat keausan dengan memodifikasi ramometer geometrik lintasan (Mutton dan Epp, 1983). Studi saat ini bertujuan untuk menentukan pengaruh parameter geometris pada penggunaan rel kereta api oleh investigasi lapangan secara menyeluruh terhadap salah satu jalur kereta api utama di Iran dimana sejumlah besar pemakaian telah dilaporkan (Sadeghi, 2004). Dengan menggunakan hasil penyelidikan, pada makalah ini membahas mengenai pengaruh beberapa faktor geometrik pada keausan rel, yang mengarah pada rekomendasi mengenai metode pengurangan pemakaian rel. B. Penggunaan Rel Dan Parameter Pengaruh Dimana roda bertemu dengan rel, dua jenis gerakan terjadi: rolling dan sliding. Karena pergerakan area kontak roda / roda mengalami tekanan cyclic yang menyebabkan berbagai jenis rel dan roda (Gahr, 1987). Secara umum, keausan rel kereta diklasifikasikan ke dalam penggunaan secara vertikal dan lateral. Keausan vertikal terjadi pada bagian atas kepala rel. Jenis vertikal ini terlihat jelas di sepanjang jalur lurus atau di rel bagian dalam lekukan. Keausan lateral adalah keausan yang terjadi di sisi railhead. Pada lekukan, jenis keausan ini adalah parameter terpenting yang menentukan umur pengoperasian roda dan rel. Keausan lokal tidak termasuk dalam klasifikasi ini, karena terjadi dalam bentuk keausan lateral atau vertikal (Spikes et al., 1986; Dearden, 1960; Allery, 1993). Bentuk keausan secara vertikal dan lateral dan titik pengukuran terkait pada railhead dapat ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Gambar 1 Vertical and lateral rail wear Faktor-faktor yang mempengaruhi perilaku roda dan penggunaan rel dapat dibagi menjadi empat kelompok utama: kondisi operasi, kondisi geometrik jalur dan kendaraan, sifat material, dan variabel reologi seperti pelumasan. Jumlah keausan dan biaya perawatan yang dipaksakan mengharuskan melakukan modifikasi pada berbagai parameter yang terkait dengan sistem lintasan dan kendaraan untuk mengurangi keausan. Untuk memastikan keefektifan perubahan ini, perlu untuk menyelidiki parameter ini dan pengaruhnya terhadap keausan (Mutton dan Epp, 1983). Parameter yang terkait dengan sistem lintasan, yang diselidiki meliputi longitudinal slope, superelevation atau cross-level, track gauge, dan jari-jari kurva. Dibawah Ini akan dibahas sebagai berikut. Kemiringan longitudinal mempengaruhi keausan rel dengan dua cara: (1) Di lereng curam, roda lokomotif berputar sehingga menyebabkan keausan lokal yang parah; (2) Ketika gerbong kereta melewati tikungan di lereng curam, berat gerbong kereta dipindahkan ke rel bagian dalam dan kepala rel yang lebar. Superelevasi adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi keausan, terutama keausan lateral pada lekukan. Karena kekuatan sentrifugal pada lekukan, rel luar memiliki sejumlah besar kekuatan yang menggunakannya. Dengan menerapkan superelevasi, keausan bisa dikurangi (Esveld, 2001). Jika superelevasi kurang dari jumlah yang diharapkan, pemakaian lateral terjadi pada rel luar. Di sisi lain, jika superelevasi lebih dari nilai teoritis, rel bagian dalam lekukan berada di bawah tekanan yang luas yang berakibat pada rel bagian dalam. Karena superelevasi tidak dipertimbangkan di persimpangan dan switch, sejumlah besar gaya diterapkan pada rel saklar. Akibatnya, switch mengalami keausan yang signifikan (Csontos, 1989). Cross Level jangan dikelirukan dengan su-perelevation, adalah jumlah penyimpangan vertikal antara rel kiri dan kanan dari jarak yang diinginkan. Jarak yang dimaksud mengacu pada jumlah superelevasi yang diijinkan. Padahal, tingkat lintas adalah defisiensi superelevasi (Kramp, 1998). Dalam hal ini, penyimpangan vertikal antara rel pada switch dan rel lurus disebut cross level dan pada lekukan dianggap sebagai defisiensi superelevasi. Track gauge adalah jarak antara bagian dalam kepala rel, diukur 14 mm di bawah permukaan rel. Masalah pengukur lebih memprihatinkan pada lekukan dan switch (Esveld, 2001). Ukuran standar di kebanyakan negara termasuk Iran adalah sebesar 1435 mm. Parameter geometrik lain yang mempengaruhi keausan pada rel adalah jari-jari lekukan. Jari-jari lekukan dirancang sesuai dengan kecepatan ve-hicles dan keterbatasan desain. Jelas bahwa dengan mengurangi radius lekukan, gaya yang diberikan dari roda ke rel luar meningkat, yang mengakibatkan keausan lateral rel luar. C. Investigasi Lapangan Pada Parameter Geometrik Track Investigasi lapangan dari parameter geometrik trek mempengaruhi fokus keausan kereta api di jalur kereta api di Isfahan (provinsi pusat Iran), di mana banyak penggunaan telah diamati. Parameter geometrik yang dipertimbangkan dalam penelitian adalah pengukur lintasan, longitudinal slope, cross-level (defisiensi su-perelevation), dan jari-jari kurva. Dalam penyelidikan ini, sebuah upaya dilakukan untuk mengukur secara langsung parameter yang disebutkan tersebut untuk mempelajari peran mereka dalam penggunaan rel kereta api. Investigasi lapangan dilakukan dalam tiga tahap. Tahap pertama membahas switch dari jalur kereta api yang melengkung di stasiun Hassanabad. Sepanjang switch, pengukuran dilakukan pada: (1) awal dari pisau switch, (2) tiga meter dari awal bilah switch, (3) bagian tengah pisau pengalih, (4) akhir pisau, (5) awal frog, dan (6) akhir frog. Garis melengkung dimulai dari frog switch No. 17 sampai akhir frog switch No. 25. Gambaran skematis dari lokasi sakelar di stasiun disajikan pada Gambar 2. Gambar 2. Tampilan skematik lokasi switch stasiun Pada fase ini, kemiringan gauge, cross-level, dan longitudinal diukur pada titik-titik tertentu dari switch dimana jumlah keausan diukur. Untuk mengukur keausan sepanjang switch, kaliper dan penguasa digunakan dan template jalur digunakan untuk mengukur parameter geometrik lintasan. Pada Table 1. menyajikan hasil pengukuran untuk gauge, cross-level, dan longitudinal slope. Pada tahap kedua inspeksi, jalur kereta api lurus keluar dari stasiun yang dipelajari. Panjang garis ini adalah 180 m. Parameter geometrik dan jumlah pemakaian rel diukur pada titik tertentu (setiap 10 m). Ini diukur dengan jenis kerangka rel tertentu. Hasil pengukuran untuk parameter geometris dan jumlah pegangan rel vertikal dan lateral disajikan pada Tabel 2, dimana tingkat lintas positif berarti bahwa rel yang benar lebih tinggi daripada rel kiri dan sebaliknya. Akhirnya, pada fase ketiga, jalur kereta api melengkung 300 m dari stasiun telah diselidiki. Parameter geometrik dan jumlah keausan diukur setiap 10 m. Cacat yang terkait dengan superelevasi didefinisikan sebagai perbedaan antara superelevasi yang ada dan superelevasi yang dirancang. Superelevasi yang diijinkan (dirancang) pada lengkungan ini, berdasarkan jari-jari lengkungan (2000 m) dan kecepatan yang diijinkan 60 km / jam, adalah 22 mm (Profillidis, 2000). Hasil pengukuran untuk parameter geometrik dan jumlah pemakaian rel vertikal dan lateral pada tahap ketiga studi disajikan pada tabel 3. Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini menunjukkan bahwa ada pemakaian lateral, normal dan lokal yang parah pada jalur kereta api. Beberapa pandangan rel dan switch yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3. (a) Local wear; (b) Vertical wear; (c) Lateral wear; (d) Lateral wear of switch blade Tabel 4 menyajikan nilai maksimum penggunaan vertikal dan lateral dan nilai pakai penggunaan dan switch yang diijinkan. Nilai yang diijinkan bergantung pada kecepatan kereta api dan jenis rel maksimum (Kementerian Jalan dan Transportasi Iran, 2004). D. Hasil Penyelidikan Hasil yang diperoleh dari melalui penyelidikan lapangan, efek parameter geometrik trek pada pakaian rel diselidiki dan dapat diketahui bahwa di switch, jumlah keausan berbeda dari satu titik ke titik lainnya. Ujung frog adalah titik yang paling tahan pakai. Namun, awal frog dan awal pisau switch paling rentan terhadap keausan vertikal sementara bagian tengah pisau beralih lebih rentan terhadap keausan lateral. Parameter geometrik yang paling berpengaruh dalam penggunaan switch adalah defisiensi pengukur (terutama untuk kasus keausan lateral). Cross-level bukanlah faktor signifikan dalam penggunaa switch . Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa untuk menurunkan keausan pada switch, rel dengan kekerasan yang lebih tinggi harus digunakan. Selain itu, inspeksi rutin harus diterapkan untuk mengendalikan parameter geometrical. Pelumasan dan penggilingan rel juga bisa membantu dalam mengurangi jumlah keausan pada sakelar. Untuk jalur kereta api lurus, defisiensi alat pengukur adalah faktor geometris yang paling signifikan yang mempengaruhi penggunaan rel kereta api. Alat pengukur sempit meningkatkan keausan lateral, sementara keausan vertikal meningkat dengan alat pengukur melebar. Di jalur kereta api lurus, tingkat lintas hanya mempengaruhi keausan vertikal. Seiring kenaikan tingkat silang, keausan vertikal berkurang. Kemiringan longitudinal hanya bertanggung jawab untuk keausan lokal. Di jalur kereta api yang lurus, pemeriksaan rutin sangat dianjurkan untuk mengendalikan dan menurunkan parameter geometris jalur lintasan. Rail grinding dan pelumasan (pelumas dengan viskositas tinggi untuk mengurangi keausan vertikal) juga penting untuk mengurangi keausan. Sementara di rel bagian dalam lengkungan, faktor geometris berikut berpengaruh pada keausan lateral, pada urutan penting: gauge sempit, superelevasi, dan pengukur melebar. Selain itu, keausan vertical sangat dipengaruhi oleh superelevasi tinggi dan pengukur sempit. Di rel luar lengkungan, alat pengukur sempit, pengukur lebar dan pelampiasan tinggi lebih berpengaruh pada kasus keausan lateral sementara pengukur lebar, pengukur sempit, dan pelampiasan tinggi merupakan faktor penting dalam kasus keausan vertikal. Karena keausan lateral sangat penting dalam lengkungan, faktor penyebab harus dihilangkan atau diminimalisir. Oleh karena itu, pemeriksaan rutin harus diimplementasikan untuk mengendalikan jalur pengukur secara tepat. Selain itu, selama pembangunan lintasan, lebih banyak perhatian harus diberikan pada jumlah superelevasi. Rail grinding dan reprofiling rel untuk membuat rel asimetris juga dianjurkan untuk mengurangi keausan lateral pada lengkungan. Referensi Akbari B, Sadeghi J. 2006. Field investigation on effects of railway track geometric parameters on rail wear. University of Science and Technology, Narmak, Tehran, Iran. Allery, B.P., 1993. Improvements in rail maintenance tech-niques and manufacturing processes. Proc. Instn. Civ. Engrs. Transp., 100:227-230. Csontos, I., 1989. A Solution to Excessive Wear on Turnouts Caused by Long, Heavy Axle-Load Trains. IHHA 4th Conference, p.34-41. Dearden, J., 1960. The wear of steel rails and tyres in railway service. Wear, 3(1):43-59. [doi:10.1016/0043-1648(60) 90174-5] Esveld, C., 2001. Modern Railway Track (Second Ed.). Delft University of Technology Pub Service, p.17-55. Gahr, K.H.Z., 1987. Microstructure and Wear of Materials. Iran Ministry of Roads and Transportation, 2004. General Technical Specifications of Iranian Railway Superstruc-ture. Deputy of Training and Research Pub Co., p.37-44 (in Persian). Mutton, P.J., Marich, S., 1981. Rail Requirements for Heavy Haul Rail Systems. Proceedings of the 34th Australian Institute of Metals Annual Conference, p.5-10. Mutton, P.J., Epp, C.J., 1983. Factors Influencing Rail and Wheel Wear. Proceedings of Railway Engineering Symposium, IEAust, Melbourne, p.216-. Sadeghi, J., 2004. Investigation on Wheel/Rail Wear in Iranian Railway Lines. Proceeding of the 6th International Con-ference on Civil Engineering, Isfahan University of Technology, p.171-180 (in Persian).