Crashworthiness Kereta Api, Dari Riset Hingga Jadi SNI

Keselamatan perkeretaapian di Indonesia saat ini makin ditingkatkan. Indonesia kini mulai menerapkan sistem keselamatan kereta secara pasif. Sistem keselamatan kereta secara pasif tersebut adalah penerapan teknologi Crashworthiness atau Kelaikan Tabrak Struktur. Crashworthiness atau Kelaikan Tabrak Struktur adalah kemampuan struktur atau kendaraan untuk melindungi para penumpang atau kargo ketika terjadi kecelakaan tabrakan. Tujuan utama pengaplikasian teknologi crashworthiness adalah untuk meningkatkan keselamatan kereta api jika terjadi tabrakan.

Teknologi ini awalnya belum diterapkan oleh Indonesia. Persyaratan keamanan ketika terjadi tumbukan pada perancangan-perancangan badan kereta yang ada di Indonesia sebelum diadopsinya teknologi ini adalah didasarkan pada kemampuan badan kereta dalam menahan beban kompresi misal 100 T, 150 T atau 200 T . Dengan adanya penerapan teknologi ini diharapkan pabrikan mampu mengaplikasikan struktur kereta yang lebih ringan namun tetap memiliki kekuatan menahan benturan yang baik.

Riset

Riset mengenai crashworthiness sebenarnya telah lama dilakukan oleh akademisi di Indonesia, dimulai tahun 2000-an awal, salah satunya pada 2006 yakni dengan karya ilmiah “Perancangan modul penyerap impak internal inversion untuk kereta penumpang kelas I” hingga akhirnya terbit jurnal mengenai Perancangan Dasar Sistem Keselamatan Pasif Kereta Penumpang Kelas 1 (Kereta K1/Kelas Eksekutif) oleh I Gede Sattvika Satya Dharma, I Wayan Suweca dan Rachman Setiawan dari Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara (FTMD) ITB pada tahun 2016. Material yang digunakan pada pemodelan ini adalah material baja struktural SS400. Sistem crashworthiness yang dirancang memiliki tiga buah komponen yang proses kolapsnya harus secara berurutan dan tidak boleh overlap, yakni :

• Pushback Coupler yang kolaps setelah bagian draft gear kolaps
• Komponen penyerap energi yang kolaps setelah bagian pushback coupler kolapsa
• Anticlimbing system yang akan bekerja setelah bagian pushback coupler

Pushback coupler adalah komponen yang terletak berdampingan dengan draft gear dan baru menerima gaya setelah draft gear tidak dapat terdeformasi lagi. Komponen draft gear akan berhenti berdeformasi pada gaya 110 tonf (ton-force) dan kemudian pushback coupler baru teraktivasi pada gaya 110 tonf.

Komponen penyerap energi didesain sehingga baru akan rusak setelah rusaknya pushback coupler. Sehingga, kekuatan komponen penyerap energi harus lebih besar dari 110 tonf namun tidak boleh melebihi 140 tonf.

Persyaratan-persyaratan yang digunakan dalam perancangan tersebut diturunkan dari regulasi dan standar mengenai crashworthiness yang telah digunakan di Eropa dan Amerika. Persyaratan tersebut diambil dari Standar Eropa EN 15227:2008 dan Standar Amerika CFR 238:403. Selain itu, persyaratan yang digunakan juga melalui aspek praktis dan diskusi dengan PT INKA Madiun.

Persyaratan perancangan sistem crashworthiness dibagi ke dalam tiga bagian, yaitu :

• Persyaratan operasional
• Persyaratan ruang
• Persyaratan saat tabrakan

Rancangan dari sistem crashworthiness yang diusulkan menggunakan beberapa mekanisme. Saat terjadi tabrakan, draft gear mengalami kompresi hingga tidak bisa menyerap energi lagi. Setelah itu, gaya diteruskan ke pushback coupler. Saat pushback coupler sudah tidak mampu menyerap energi lagi (fully deformed), gaya ditransmisikan ke shear bolts yang terdapat pada struktur sliding component (U-Loop Mechanism) hingga shear bolys gagal pada tahapan tertentu sehingga komponen U-Loop masuk ke dalam struktur dan gaya diteruskan oleh puncher (yang terdapat dibelakang stopper pada komponen U-Loop) ke primary energy absorber. Setelah primary energy absorber sudah tidak bisa menyerap energi lagi (fully deformed) baru struktur penumpang kereta dibebani gaya tabrakan. Pembebanan ini diusahakan tidak terjadi.

Riset ini diselenggarakan atas kerjasama dengan PT INKA dan didanai oleh Lembaga Pengelola Dana Pendidikan (LPDP) – Kementerian Keuangan Republik Indonesia melalui skema Riset Inovatif-Produktif (RISPRO) Komersial dengan kontrak No. PRJ-2289/LPDP/2015.

Kerjasama Riset antara Institut Teknologi Bandung dengan Royal Academy of Engineering, National Center For Sustainable Transportation Technology dan University of Oxford dengan judul proyek Material Modelling and Development of Ultralight Metal Structures Applicable for Railway Vehicles juga memiliki kesamaan riset dalam memahami struktur rangka kereta jika terjadi kecelakaan. Program ini memiliki tujuan untuk mengembangkan model konstitutif material untuk struktur logam ultralight untuk diprediksi.

• Perilaku dinamis atau laju regangan dari struktur crashworty
• Proses produksi dan pengaruhnhya terhadap kinerja dinamis
• Perilaku kerusakan

Riset ini dilakukan dengan melakukan pengujian dan karakterisasi multiskala pada baja berkekuatan tinggi, membuat model ketika baja mengalami kerusakan hingga akhirnya dapat membuat struktur kereta yang mampu mengurangi konsumsi energi pada kereta tersebut. Riset ini akhirnya menghasilkan desain, modeling, prototipe serta pengujian plastic-hydraulic impact energy absorber untuk kereta rel listrik dan kereta rel diesel.

Pada tahun 2017, Rachman Setiawan dan Michael Pamintori melakukan analisis mengenai desain crashworthiness. Analisis crashworthiness ini dilakukan dengan menggunakan metode elemen hingga algoritma eksplisit. Analisisis dilakukan dengan menyimulasikan kasus tabrakan antara kereta dengan dinding kaku pada kecepatan impak 36 kilometer per jam. Kasus tabrakan ekstrem dapat menggambarkan tingkat kemampuan maksimum struktur kereta terhadap tabrakan. Data-data hasil simulasi ini kemudian digunakan sebagai acuan dalam perancangan komponen crash energy management system (CEM) seperti modul penyerap impak, anti-climber, dll.

Perancangan modul Crashworthiness serta proposal mengenai regulasi terus dilaksanakan oleh ITB dan PT INKA dalam rangka kerjasama Research and Development. Kegiatan ini masih dibiayai oleh LPDP (Lembaga Pengelola Dana Pendidikan).

Penetapan Standar Nasional Indonesia (SNI)

Pada tanggal 27 Desember 2019, Badan Standardisasi Nasional (BSN) menetapkan Crashworthiness pada sarana perkeretaapian menjadi Standar Nasional Indonesia (SNI) dengaan nomor standar SNI 8826:2019 sesuai dengan SK Penetapan 787/KEP/BSN/12/2019. Hal ini tentunya sebagai langkah baru bagi perkeretaapian Indonesia. SNI ini mengatur segala kategori kereta api dengan pembagian sebagai berikut

• Kategor K-I dengan klasifikasi kereta api antar kota dengan kecepatan operasi hingga 200 km/jam contohnya adalah Lokomotif dan Kereta
• Kategori K-II dengan klasifikasi kereta api dengan jalur khusus contohnya adalah MRT, LRT, Kereta Gerak Udara, AGT (Automated Guideway Transit),dll.
• Kategori K-III dengan klasifikasi kereta api perkotaan dengan perlintasan sebidang contohnya kereta rel listrik dan kereta rel diesel.
• Kategori K-IV dengan klasifikasi kereta api ringan yang dirancang dan beroperasi khusus di dalam perkotaan yang sebidang dengan jalan contohnya adalah trem.

Penerapan SNI ini pada dasarnya masih bersifat kesukarelaan, namun pemerintah dapat saja memberlakukan SNI tertentu secara wajib. Pewajiban penerapan SNI dapat dilakukan dengan penerbitan regulasi teknis oleh lembaga pemerintah yang memiliki kewenangan untuk meregulasi kegiatan dan peredaran produk (regulator). Dalam hal ini, kegiatan dan produk yang tidak memenuhi ketentuan SNI menjadi terlarang.

Oleh sebab itu, penerapan SNI tentang Crashworthiness pada sarana perkeretaapian diharapkan dapat diterapkan di seluruh sarana perkeretaapian di Indonesia. Dengan terpenuhinya standar yang telah melewati proses panjang ini diharapkan dapat meningkatkan keselamatan perkeretaapian di Indonesia. Selain itu, penerapan SNI ini menjadi salah satu penambah daya saing bagi industri perkeretaapian di Indonesia. Standardisasi seperti ini sering dijadikan sebagai ukuran pemenuhan terhadap akses pasar di suatu negara tujuan ekspor. Sehingga, penerapan wajib SNI seperti Crashworthiness dapat menambah daya saing bagi industri perkeretaapian nasional. (RED/rnovanto)

Sumber:

Dharma, I Gede Sattvika Satya Dharma, I Wayan Suweca dan Rachman Setiawan. 2016. Perancangan Dasar Sistem Keselamatan Pasif Kereta Penumpang Kelas 1 (Kereta K1). Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XV (SNTTM XV) Bandung, 5-6 Oktober 2016

Rachman Setiawan dan Michael Pamintori. 2017. Analisis Crashworthiness Struktur Kereta Penumpang Indonesia. Prosiding SNTM XVI, Oktober 2017

The Royal Academy of Engineering

Institut Teknologi Bandung

PT INKA (Persero)

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT)

Badan Standardisasi Nasional (BSN)