UNIVERSITAS PASUNDAN OKTOBER 2016

LAPORAN AKHIR

PENELITIAN DISERTASI DOKTOR

INSTRUMENTASI PENGUJIAN FRAME BOGIE KERETA MONOREL

JENIS STRADDLE

PENGUSUL

Ir. Sugiharto MT.

NIDN: 0401126902

UNIVERSITAS PASUNDAN

OKTOBER 2016

Kode/Nama Rumpun Ilmu : 431/ Teknik Mesin (dan Ilmu Permesinan Lain)

i

HALAMAN PENGESAHAN

Judul : Instrumentasi Pengujian Frame Bogie Kereta Monorel Jenis

Straddle

Pelaksana

Nama Lengkap : Ir. Sugiharto, MT

NIDN : 0401126902

Jabatan Fungsional : Lektor Kepala

Program Studi : Teknik Mesin

Nomor HP : 08122358845

Alamat surel (e-mail) : [email protected] / [email protected]

Anggota (1)

Nama Lengkap : ………………………………………………………………

NIDN : ………………………………………………………………

Perguruan Tinggi : ………………………………………………………………

Anggota (2)

Nama Lengkap : ………………………………………………………………

NIDN : ………………………………………………………………


Anggota (ke-n )

Nama Lengkap : ………………………………………………………………

NIDN : ………………………………………………………………


Institusi Mitra (jika ada)

Nama Institusi Mitra : ………………………………………………………………

Alamat : ………………………………………………………………

Penanggung Jawab : ………………………………………………………………

Tahun Pelaksanaan : Tahun ke-1 (satu) dari rencana 1 (satu) tahun

Biaya Tahun Berjalan : Rp 46.000.000,00

Biaya Keseluruhan : Rp 46.000.000,00

Bandung, 31 Oktober 2016

Mengetahui,

Ketua Lembaga penelitian Ketua,

Dr. Hj. Erni Rusyani, SE., MM Ir. Sugiharto, MT

NIP/NIK 19620203 1991 032001 NIP/NIK 151 101 81

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

ii

RINGKASAN

Monorel terbagi dalam dua jenis yaitu suspended dan straddle. Jenis straddle

merupakan tipe monorel yang paling banyak digunakan sebagai sarana transportasi perkotaan,

monorel jenis ini memiliki kelebihan dapat diaplikasikan dalam berbagai jenis ukuran yang

disesuaikan dengan volume kebutuhan dan tingkat pelayanannya. Dilihat dari kelebihannya

monorel jenis ini dapat dijadikan solusi sarana transportasi diperkotaan pada jarak dekat dan

menegah. Solusi ini sangat sesuai dengan konsep sistem transit ringan untuk mobilitas

perkotaan dalam pembangunan sistem transportasi yang berkelanjutan.

Rancang bangun monorel mulai dilakukan di industri lokal Indonesia dalam kurun

waktu lima tahun terakhir ini. Hal penting yang harus diperhatikan dalam rancangan bangun

monorel di Indonesia adalah bagaimana monorel yang dibuat bisa digunakan secara aman,

nyaman dan mampu diaplikasikan pada berbagai kondisi topograpi perkotaan di Indonesia.

Pengujian merupakan parameter untuk menilai suatu desain struktur baik dengan

pembebanan statik maupun dinamik, begitu pula dalam proses rancang bangun monorel, proses

pengujian merupakan tahapan akhir yang harus dilakukan untuk menilai kekuatan dan

keandalan strukturnya.

Fokus riset dalam penelitian ini ditujukan pada perancangan dan penyusunan peralatan

instrumentasi dalam proses pengujian frame bogie monorel. Instrumetasi pengujian yang

berupa jig pemegang specimen, hidrolik system, kontrol pengendali penekanan, pembaca,

pengolah dan penyimpan data hasil pengukuran pada saat proses pengujian dilakukan

Kegiatan dimulai dengan studi standar pengujian yang dirujuk dalam hal ini standar EN

13749;2011. Kegiatan diawali dengan analisis posisi penempatan benda uji, dan posisi

pembebanan. Proses instrmentasi dilanjutkan dengan pemilihan jenis sensor dan pembuatan

rangkaian pembaca, pengolah dan penyimpan data hasil pengujian.

Hasil riset selain menghasilkan rangkaian instrumentasi pengujian frame bogie

monorel, juga diharapkan dapat menghasilkan temuan baru, HAKI, dan beberapa publikasi

ilmiah baik nasional maupun internasional.

iii

PRAKATA

Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Illahi Rabbi, kami tim peneliti dapat

menyelesaikan laporan Akhir kegiatan penelitian desertasi doktor tahun 2016, pada

kesempatan ini kami mengucapkan banyak terimakasih kepada:

Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Kementrian Riset dan Pendidikan Tinggi

RepubIik Indonesia yang telah membiayai penelitian ini.

Ketua Lembaga Penelitian Universitas Pasundan yang telah menfasilitasi dan

membiayai penelitian ini.

Prof. Dr. Ir. Danardono AS, DEA., PE, selaku promotor penulis dalam penyelesaian

studi program doktor di DTM FT UI.

Dr. Ir. Gatot Prayogo, M.Eng, selaku ko-promotor penulis dalam penyelesaian studi

program doktor di DTM FT UI.

Seluruh pihak yang sudah banyak membantu kami dalam terlaksananya penelitian ini,

yang tidak bisa kami sebutkan satu per satu.

Besar harapan kami hasil penelitian ini dapat bermanfa’at bagi perkembangan industri nasional

khususnya dalam industri rancang bangun yang berbasis pada penguatan kandungan lokal.

Bagi tim peneliti sendiri semoga kegiatan ini semoga dapat bernilai ibadah dihadapan-Nya.

Bandung, Oktober 2016

Sugiharto

iv

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN.................................................................................................................. i

RINGKASAN ......................................................................................................................................... ii

PRAKATA iii

DAFTAR ISI .......................................................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL ................................................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................. vi

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................................................... vii

BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ..................................................................................................................... 1

1.2 Ruang Lingkup Penelitian dan Rumusan Permasalahan ...................................................... 5

1.3 Tujuan Khusus ..................................................................................................................... 5

1.4 Urgensi Penelitian ................................................................................................................ 6

1.5 Luaran dan Target Penelitian ............................................................................................... 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................................. 7

2.1 State of The Art .................................................................................................................... 7

2.2 Hasil yang Sudah Dicapai .................................................................................................. 13

2.3 Peta Jalan Penelitian ........................................................................................................... 14

BAB 3 METODE PENELITIAN ......................................................................................................... 15

3.1 Sistematika Kegiatan Penelitian ......................................................................................... 15

3.2 Lokasi Penelitian ................................................................................................................ 17

BAB 4 HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI .............................................................................. 18

4.1 Rancangan Jig Pengujian ................................................................................................... 18

4.2 Sistem Pengujian ................................................................................................................ 19

4.3 Proses Pembuatan Jig dan Sistem Pengujian ..................................................................... 20

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................................ 22

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................................ 22

5.2 Saran ................................................................................................................................... 22

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................... 23

LAMPIRAN ............................................................................................................................................ 2

v

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Klasifikasi moda trasportasi umum [2] ..................................................................................... 1

Tabel 2. Perbandingan Konsumsi Energi per km penumpang [5] .......................................................... 1

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Prototipe bogie monorel yang dikembangkan BPPT dan PT. INKA ...................... 2

Gambar 2. Prototipe monorel yang dikembangkan oleh PT. MBW .......................................... 3

Gambar 3. Peralatan uji statik dan dinamik di BBTKS-LUK ................................................... 4

Gambar 4. Posisi penempatan actuator pada pengujian statik frame bogie menurut standar

EN13749:2011 ........................................................................................................ 4

Gambar 5. Sistem koordinat dan arah deformasi pada frame bogie menurut standar EN

13749:2011.............................................................................................................. 5

Gambar 6. Klasifikasi teknologi monorel (sumber: http://www.monorail.org) ........................ 7

Gambar 7. Bentuk frame dan pengujian statiknya, Kim (2006) [13] ........................................ 9

Gambar 8. Pembagian kekuatan lelah (fatigue strength), Sonsino (2007) [14] ......................... 9

Gambar 9. Struktur utama frame bogie dengan gaya vertikal, transversal dan longitudinal,

Kassner (2012) [15] .............................................................................................. 10

Gambar 10. Kurva S-N; Nominal sress diperbolehkan pada baja struktur (Pf = 2,3%) .......... 11

Gambar 11. Bogie Monorel Model I Hasil Pengembangan Bersama PT. MBW .................... 12

Gambar 12. Bogie Monorel Model II; Hasil Pengembangan Bersama PT. MBW................. 12

Gambar 13. Analisis kekuatan statik frame model I ................................................................ 13

Gambar 14. Analisis kekuatan statik frame model II .............................................................. 13

Gambar 15. Prototipe Frame dalam tahap proses pembuatan.................................................. 13

Gambar 16. Tahapan penelitian pengembangan model bogie kereta monorel ........................ 14

Gambar 17. Peta jalan (road map) kegiatan penelitian ............................................................ 14

Gambar 18. Metodologi dan sistematika kegiatan penelitian desertasi ................................... 15

Gambar 19. Metodologi dan sistematika penelitian ................................................................ 16

Gambar 20. Rancangan jig pengujian untuk pengujian pin bolster ......................................... 18

Gambar 21. Rancangan jig pengujian untuk pengujian spindle axle ....................................... 18

Gambar 22. Rancangan jig pengujian untuk pengujian hanger shaft ...................................... 19

Gambar 23. Hydraulic power pack .......................................................................................... 19

Gambar 24. Proses pembuatan jig ........................................................................................... 20

Gambar 25. Hydrolic cylinder dan power pack ....................................................................... 21

Gambar 26. Electic control for hydrolic cylinder and power pack .......................................... 21

vii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar teknik jig pengujian

Lampiran 2 Publikasi

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Moda transportasi umum di Indonesia jenisnya sangat beraneka ragam. Semua jenis

moda ini ditujukan untuk melayani kebutuhan masyarakat akan jasa angkutan umum massal

yang murah. Akan tetapi keberadaannya saat ini belum mampu menjawab tuntutan masyarakat

dalam hal keamanan, kenyamanan, dan ketepatan datang dan tiba ditujuan. Akibatnya

masyarakat lebih memilih angkutan pribadi yang berakibat pada naiknya volume kendaraan

dijalanan. Hasil survey The Study on Integrated Transportation Master Plan (SITRAMP)

tahun 2004, kerugian ekonomi di Jabotabek akibat kemacetan jika dinilai dalam bentuk uang

adalah sebesar 12.8 triliun pertahun [1].

Tabel 1. Klasifikasi moda trasportasi umum [2]

Klasifikasi Angkutan Umum Jenis Moda

Paratransit Ojek, Bajaj, Becak, Angkutan Kota, Taxi

Street Transit Metromini, Reguler Bus, Rapid Bus, Trolleybus,

Streetcar, Trem

Semirapid Transit Light Rail Transit, Semirapid buses

Rapid Transit Light Rail Rapid Transit, Rubber-tired Monorail,

Rubber-tired rapid Transit, Rail Rapid Transit

Implementasi monorel sebagai sarana mass rapid transit pertama kali diusulkan oleh

Edward H. Anson (1954) [3], dan Hermann (1957) [4] kemudian dimasukkan dalam klasifikasi

moda rapid transit oleh Joewono dan Kubota (2005) [2]. Mass Rapid Transit merupakan moda

transportasi paling murah jika ditinjau dari jumlah penumpang yang dapat diangkut dengan

konsumsi energi yang lebih ekonomis .

Tabel 2. Perbandingan Konsumsi Energi per km penumpang [5]

Jenis Moda

Transportasi

Volume

Angkut

(orang)

Konsumsi

Energi per km

(liter)

Penggunaan

Energi

(per km orang)

Tarif Per Penumpang

Asumsi harga BBM

Rp 7600/liter

(Rp/km)

Kereta/MRT 1500 3 0,002 15,20

Bus 40 0,5 0,0125 95,00

Mobil 5 0,1 0,02 152,00

Adanya rencana pembangunan fasilitas monorel di beberapa kota besar di Indonesia

sebagai fasilitas angkutan massal yang diikuti oleh kegiatan rancang bangunnya di industri

2

lokal Indonesia perlu diapresiasi secara maksimal baik oleh pemerintah sebagai regulator

maupun pihak akademisi yang memiliki kemampuan menilai layak gunanya.

Kegiatan riset ini diharapkan memberikan dampak yang luas terhadap perkembangan

Industri dan teknologi di Indonesia, khususnya bagi industri lokal pembuat monorel, serta

kemajuan pendidikan tinggi di Indonesia. Proses rancang bangun dilakukan secara kolaboratif

atas kemampuan desain yang dimiliki oleh industri dan perguruan tinggi dengan tujuan untuk

mempermudah proses transfer ilmu pengetahuan dan teknologi antara peneliti dari perguruan

tinggi dan para praktisi yang ada di Industri. Kolaborasi proses rancang bangun ini diharapkan

dapat menghasilkan desain analisis bogie monorel yang dapat dimanufaktur untuk skala uji

jalan selanjutnya. Kegiatan rancang bangun monorel di dalam negeri dimulai sejak tahun 2006,

BPPT dan PT. INKA merintis kegiatan rancang bangun tersebut. Pihak swasta tidak

ketinggalan dalam kegiatan ini, PT. Melu Bangun Wiweka (MBW) / PT. Flobbus Indonesia ikut

mengembangkan desain monorel, monorel yang dikembangkan PT. MBW / PT. Flobbus

Indonesia saat ini sudah sampai ditahap pengujian prototipe.

Gambar 1. Prototipe bogie monorel yang dikembangkan BPPT dan PT. INKA

Hal penting yang harus diperhatikan dalam rancangan bangun monorel di Indonesia

adalah bagaimana monorel harus dapat dioperasikan secara aman, nyaman dan mampu

bermanuver pada berbagai kondisi topograpi yang umumnya merupakan perkotaan dimana

kondisi tata ruang kotanya tidak disiapkan untuk pembangunan fasilitas dan instalasi monorel

untuk sistem transportasi massalnya. Dalam kondisi tersebut sangat dimungkinkan adanya

tuntutan desain yang melebihi standar desain monorel pada umumnya. Standar desain yang

perlu disiapkan dan ditingkatkan adalah: kekuatan struktur frame yang merupakan komponen

utama bogie yang tidak boleh gagal (failed) pada saat dioperasikan, kemampuan putar (turning-

ability) dan kemampuan untuk menanjaknya (gradient-ability). Saat ini kemampuan putar

minimum monorel sekitar radius 60 m, sedangkan mampu menanjaknya berkisar pada gradien

diantara 5% hingga 6 %.

3

Terlibatnya lembaga riset dan industri lokal dalam proses rancang bangun monorel akan

berdampak pada efisiensi biaya yang akan digunakan dalam pembangunannya serta turut serta

dalam meningkatkan proses kemandirian teknologi dalam peralatan transportasi. Danardono,

et all (2012) [6] mengusulkan pemanfaatan dan pengembangan monorel dalam mendukung

sistem transpotasi yang berkelanjutan di Indonesia yang berbasis produk industri lokal, dalam

riset awalnya dijelaskan beberapa kelebihan dari moda transportasi ini untuk digunakan dan

dikembangkan di Indonesia.

Gambar 2. Prototipe monorel yang dikembangkan oleh PT. MBW

Analisis awal desain bentuk struktur bogie dalam usaha meningkatkan untuk

meningkatkan kemampuan belok dan mobilisasinya sudah dilakukan oleh Danardono, et all

(2013) [7] dengan merubah posisi penempatan roda penyetabil menjadi sejajar dengan roda

kemudinya. Gatot Prayogo, dkk [8] membuat analisis respon dinamik dan analisi tingat

kenyamanan dan respon dinamik dari model bogie yang dikembangkan tersebut.

Prototipe model frame bogie yang dikembangkan didalam negeri saat ini sedang dalam

proses pembuatan dan menuju ke tahap pengujian. Pengujian akan dilaksanakan di BBTKS-

LUK Serpong. Untuk mendukung proses pengujian dibutuhkan beberapa peralatan yaitu: rig

pemegang alat uji dan instrmentasi pengukuran saat proses pengujian dilangsungkan. Rig

pemegang benda uji (frame bogie monorel) harus memiliki sifat lebih kaku dan lebih kokoh

dari benda uji, hal ini dilakukan agar pada saat proses pengujian defleksi yang terjadi hanya

terjadi pada benda uji, sehingga defleksi yang terukur hanya defleksi yang terjadi pada benda

uji. Selain itu rig harus dirancang mampu mengang benda uji secara kuat dan tidak lepas disaat

dilakukan proses pengujian dilangsungkan, hal ini dilakukan untuk meminimalisir kecelakaan

pada operator pada saat pengujian berlangsung jika terjadi kegagalan pada benda uji di saat

proses pengujian sedang berlangsung.

4

Selain rig pelalatan penting lain yang harus ada adalah peralatan instrumentasi

pengukuran mulai dari sensor ukur (load cell, strain gage dan lain-lain), pengolah dan pencatat

data hasil pengukuran. Jika peralatan ini tidak ada maka proses pengujian tidak akan

menghasilkan data apapun.

Gambar 3. Peralatan uji statik dan dinamik di BBTKS-LUK

Gambar 4. Posisi penempatan actuator pada pengujian statik frame bogie menurut standar

EN 13749:2011

Standar pengujian yang akan digunakan pada proses pengujian frame adalah EN 13749:2011

[9]. Posisi penempatan aktuator pebebanan dan sistem koordinat dan arah deformasi pengujian

menurut standar EN 13749:2011 dapat dilihat pada gambar 4 dan 5 .

5

Gambar 5. Sistem koordinat dan arah deformasi pada frame bogie menurut

standar EN 13749:2011

1.2 Ruang Lingkup Penelitian dan Rumusan Permasalahan

Fokus riset dalam penelitian ini ditujukan pada perancangan dan penyusunan peralatan

instrumentasi dalam proses pengujian frame bogie monorel. Instrumetasi pengujian yang

berupa jig pemegang specimen, hidrolik system, kontrol pengendali penekanan, pembaca,

pengolah dan penyimpan data hasil pengukuran pada saat proses pengujian dilakukan

Desain akan diawali dengan analisis posisi penempatan spesimen, arah pembebanan,

metode pembebanan, pemilihan alat ukur yang dan metoda pembacaannya.

1.3 Tujuan Khusus

Tujuan umum dari penelitian ini diharapkan mempunyai dampak yang luas terhadap

perkembangan industri dan teknologi di Indonesia, khususnya bagi industri lokal pembuat

kereta monorel di Indonesia, serta kemajuan pendidikan di perguruan tinggi teknik di

Indonesia. Tujuan khusus yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah:

Dihasilkannya instrumentasi pengukuran pada proses pengujian frame bogie monorel

baik pada proses pengujian statik maupun dinamik.

Dihasilkannya suatu desain instrumentasi pengujian frame bogie monorel yang

multiguna yang dapat digunakan untuk proses pengujian pada berbagai bentuk dan

ukuran frame bogie yang dikembangkan.

Mempelajari model instrumentasi pegukuran mulain dari pemilihan jenis sensor,

penempatan sensor ukur, pembaca, pengolah dan pencatat data hasil pengukuran pada

pengujian frame bogie monorel.

6

1.4 Urgensi Penelitian

Adanya rencana untuk membangun fasilitas monorel untuk moda transportasi massal

di beberapa kota besar di Indonesia harus diimbangi dan diawali dengan pembangunan

infrastruktur lain termasuk pembangunaan sumber daya manusia dan penguatan industri lokal

sebagai pendukungnya. Variabel lain yang sangat penting untuk dilibatkan dan ditegrasikan

dalam proses peningkatan kemampuan industri lokal adalah: (1) biaya pembuatan (costs of

manufacturer), (2) kualitas produk (quality of product), (3) kapasitas dan produktifitas

(capacity and productivity). (4) efisiensi (efficiency), (5) teknologi dan keterampilan

(technology-skill).

Dengan dilibatkannya industri lokal dalam pengadaan fasilitas monorel dengan

mengitegrasikan lima variabel diatas dalam pembangunan fasilitas monorel diharapkan biaya

yang dibutuhkan dapat ditekan serendah mungkin. Berkaitan dengan hal-hal tersebut diatas,

maka dapat diuraikan keutamaan penelitian ini sebagai berikut:

Memperkuat kemampuan rancang bangun khususnya dalam rancang bangun peralatan

transportasi darat (kereta monorel).

Memperkuat kemandirian teknologi dalam bidang rancang bangun sarana transportasi

khususnya teknologi kereta monorel.

Memperkuat hubungan link and match antara industri dan perguruan tinggi

1.5 Luaran dan Target Penelitian

Riset akan dilaksanakan selama 10 (sepuluh) bulan ini dengan target selain dapat

menghasilkan instrumentasi pengukuran pada pengujian frame bogie monorel juga ditargetkan

dapat menghasilkan beberapa publikasi ilmiah baik nasional maupun jurnal internasional.

7

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 State of The Art

Monorel adalah salah satu moda transportasi berbasis rel tunggal sebagai penuntunnya

(guide way). Istilah ini digunakan untuk menggambarkan sistem atau kendaraan berjalan di

atas balok atau track sebagai menuntun arah tujuan. Istilah ini berasal dari gabungan kata mono

(tunggal) dengan rail (rel), dan digunakan sejak tahun 1897. Sedangkan sistem light rail

menggunakan rel ganda sebagai penuntun gerakannya. Kendaraan yang berjalan pada rel

tunggal pertama dipatenkan oleh Henry Robinson Palmer di Inggris dengan nomor paten 4618

tanggal 22 November 1821 [4].

Monorel jika diklasifikasikan menurut teknologi dan pabrikan pembuatnya dapat

dilihat pada skematik pada gambar berikut.

Gambar 6. Klasifikasi teknologi monorel (sumber: http://www.monorail.org)

Studi dan analisis baik dalam perancangan/desain maupun dalam pengoperasian

monorel terus dikembangkan untuk mengoptimalkan sistem kerjanya. Beberapa hal yang

8

menjadi pusat perhatian dalam studi dan analisis monorel jenis mengangkang (straddle) dapat

dijelaskan sebagai berikut:

Sistem monorel (monorail system)

Jalur lintasan dan sistem peralihan (guideway and switching system)

Bogie dan sistem suspensi (bogie and suspension system)

Sitem kelistrikan dan sinyal (Electrical and signal system)

Monorel merupakan sistem dinamis yang kompleks dengan banyak derajat kebebasan

(MDOF). Gerak laju monorel dipengaruhi oleh geometri dan ketahanan jalur lntasan, interaksi

antara roda dan lintasan, suspensi, dan inersia dari komponen-komponen pendukungnya. Bogie

pada monorel merupakan unit kompleks yang berfungsi mengatur keselarasan gerak pada

bebagai kondisi kecepatan, dan kondisi lintasan yang dilaluinya. Adanya permintan struktur

yang lebih ringan akan menekan rasio berat monorel terhadap berat total penumpang yang

diangkut, padahal bogie pada monorel memiliki proporsi yang signifikan terhadap berat total

monorel. Mengurangi massa merupakan aspek penting yang perlu dilalukan untuk efisiesi

energi, akan tetapi kondisi ini berpotensi pada naiknya tingkat kesulitan dalam desain. Hal lain

yang dapat meningkatkan tingkat kesulitan dalam desain adalah tuntutan kemampuan untuk

bergerak pada berbagai lintasan dengan radius belok (turning radius) yang kecil dan

kemampuan menanjak (gradient ability) yang relatif besar, serta sistem pengoperasian yang

dituntut memiliki respon yang tinggi disaat melakukan percepatan dan disaat melakukan

perlambatan. Konsekuensi dari semua faktor ini adalah naiknya kerusakan pada komponen

yang mendukungnya.

Luo (1996) [10] melakukan analisis pada struktur frame bogie kereta berdasarkan

simulasi dinamis komputer dengan kondisi operasi yang sama dengan lingkungan kerjanya.

Hasil analisis frame bogie sangat sensitif terhadap beban torsi pada kondisi lintasan

memutar/belok. Hal ini juga menunjukkan bahwa potensi kegagalan frame bogie dapat

diprediksi pada tahap simulasi dengan menempatkan frame bogie sesuai dengan lingkungan

kerjanya. Analisis dilakukan dua tahap tahap pertama meliputi penentuan kondisi batas dan

penentuan beban maksimum yang dapat diterima oleh struktur frame bogie tanpa

mengakibatkan deformasi plastis atau distorsi secara permanen. Tahap kedua adalah analisis

ketahanan terhadap beban berulang yang diakibatkan oleh ketidakteraturan lintasan yang

dilalui. Analisis tahap pertama yang merupakan analisis tegangan yang terjadi dapat digunakan

untuk analisis tahapa kedua dalam mengevaluasi umur lelah (fatigue life) dari frame bogie yang

didesain. Pendekatan ini merupakan jembatan antara desain yang didasarkan pada kondisi

9

pembebanan dan desain kelelahan (fatigue design) yang didasarkan pada simulasi beban

dinamik yang diterimanya. Kondisi ini menunjukkan pentingnya suatu pemodelan suatu

struktur dinamis dalam lingkungan kerjanya pada tahap proses desain.

Survei yang memuat perkembangan rekayasa kelelahan material pada struktur,

kelelahan sebagai fenomena material diprediksi untuk sifat kelelahan struktur dilakukan oleh

Schijve (2003) [11]. Gambaran luas dari masalah kelelahan (fatigue problems) dalam aplikasi

kereta disajikan oleh Smith (2005) [12]. Analisis difokuskan pada masalah kelelahan

khususnya untuk industri kereta api, yaitu pada analisis kontak antar muka pada roda dan rel.

Pertimbangan analisis kontak tersebut akan mengarah pada pentingnya analisis beban yang

bekerja secara dinamis.

Gambar 7. Bentuk frame dan pengujian statiknya, Kim (2006) [13]

Gambar 8. Pembagian kekuatan lelah (fatigue strength), Sonsino (2007) [14]

10

Studi menilai kekuatan lelah frame bogie dilakukan oleh Kim (2006) [13], analisis

dinamik dilakukan dengan metoda sistem benda jamak (multibody) untuk melacak besar

pembebanan yang terjadi yang merupakan fungsi dari lintasan yang dilaluinya, analisis

tegangan dilakukan dengan metoda elemen hingga, untuk memavalidasi hasil analisis

dilakukan pengujian secara statik yang mengevaluasi pada daerah kritis dari hasil analisis

elemen hingga. Hasil analisis dibandingkan dan di plot dengan menggunakan diagram

Goodman, sehingga kekuatan lelah (fatigue stenght) frame bogie dapat dinilai dengan

pengujian statis.

Sonsino (2007) [14], menjelaskan proses penggunaan kurva S-N dalam desain

komponen pada rezim siklus pembebanan tinggi. Dalam penjelasannya kekuatan lelah (fatigue

strength) jika ditinjau dari bentuk pembebanannya dapat dibagi dua seperti terlihat pada

gambar 8. Suatu elemen struktur tidak akan mengalami kegagalan selama masih berada pada

batas lelah dari materialnya.

Penilaian kelelahan frame bogie dengan pendekatan batas maksimal beban amplitudo

(constant loading aplitude) dan pendekatan kerusakan kumulatif dengan variabel amplitudo

pembebanan disajikan oleh Kassner (2012) [15]. Metode ini disajikan untuk beban vertikal

pada frame bogie untuk kendaraan rel ringan. Penilaian dilakukan berdasarkan standar EN

13749 [9], gaya vertikal yang terjadi diambil dari hasil simulasi benda jamak (multibody)

sistem kereta.

Gambar 9. Struktur utama frame bogie dengan gaya vertikal, transversal dan longitudinal,

Kassner (2012) [15]

11

Titik area dengan tegangan tertinggi dipilih untuk perbandingan penilaian kelelahan

yang berbeda-beda. Titik area tegangan diwakili oleh beberapa titik sambungan las yang

berbeda. Evaluasi tegangan pada tiap titik disesuaikan dengan kelas FAT struktur sambungan

las sesuai dengan rekomendasi IIW [16]. Kelas FAT adalah kekuatan lelah dinyatakan sebagai

rentang tegangan dalam MPa pada 2x106 siklus dengan probabilitas 97.7%.

Esderts (2012) [18], membuat analisis kekuatan kelelahan pada sambungan las pada

baja dengan profil tertutup (square hollow, pipa, dll) untuk kendaraan rel. Analisis didasarkan

pada nilai FAT yang direkomendasikan oleh IIW, hasil analisis menunjukan bahwa kisaran

penyebaran nilai pada kurva S-N untuk spesimen tubular persegi jauh lebih kecil untuk

spesimen dengan residual stresses dilakukan stresses relieved setelah pengelasan,

dibandingkan dengan spesimen las lainnya dengan probabilitas 50%. Evaluasi dari hasil

pengujian pada tegangan notch, terjadi perbedaan cukup tinggi antara nilai tegangan

eksperimental dan kekuatan lelah rekomendasi IIW dari evaluasi tegangan nominalnya.

Dengan demikian penerapan metode tegangan notch menurut rekomendasi IIW cukup

konservatif dalam analisis sambungan las.

Gambar 10. Kurva S-N; Nominal sress diperbolehkan pada baja struktur (Pf = 2,3%)

(a), notch yang berbeda atau detail kelas (Kelas FAT) dari sambungan las

(b); menurut rekomendasi IIW untuk desain kelelahan, Radaj (2006) [17]

Han (2013) [19], melakukan evaluasi kekuatan frame bogie dengan pengujian statik,

bertujuan untuk mengusulkan metode evaluasi kekuatan lelah untuk frame bogie. Analisis

kelelahan, kerusakan kumulatif yang terjadi dan uji kelelahan didasarkan pada beban lelah turut

dikembangkan yang dievaluasi berdasarkan 1x107 siklus. Analisis FEM diadopsi untuk

12

kombinasi beban, hasilnya menunjukkan bahwa semua data berada di bawah batas kelelahan

sambungan las jenis butt. Hasil analisis di plot dengan menggunakan diagram Goodman.

Gambar 11. Bogie Monorel Model I Hasil Pengembangan Bersama PT. MBW

Gambar 12. Bogie Monorel Model II; Hasil Pengembangan Bersama PT. MBW

13

Dari hasil studi pustaka yang sudah dilakukan proses pengujian merupakan tahapan

akhir yang digunakan untuk validasi tingkat kekuatan dari suatu proses desain frame bogie.

Hasil pengujian merupakan dasar penilaian apakah frame yang dibuat sudah cukup aman untuk

digunakan atau masih perlu proses perbaikan selanjutnya.

2.2 Hasil yang Sudah Dicapai

Kegiatan penelitian dalam proses pengembangan model desain frame bogie yang sudah

dilakukan di industri lokal (PT. MBW), dapat dilihat pada gambar 11 dan 12. Hasil analisis

kekuatan secara numerik dapat dilihat pada gambar 13 dan 14. Sedangkan prototipe frame yang

sedang dibuat dapat dilihat pada gambar 15.

Gambar 13. Analisis kekuatan statik frame model I

Gambar 14. Analisis kekuatan statik frame model II

Gambar 15. Prototipe Frame dalam tahap proses pembuatan

14

Patent

Patent

Studi dan Analisis Standard

Desain frame Bogie Monorel

Studi dan Analisis Pemilihan

Komponen

Publikasi Ilmiah baik dalam

Jurnal atau Seminar skala

Nasional atau Internasional

Fra

me

Bo

gie

ke

reta

mo

no

rel Pengujian Struktur Frame Bogie

(Uji statik)

Rancang Bangun Prototype

Frame Bogie Kereta Monorel

Pengujian Frame Bogie

Kereta Monorel

Penyusunan Metode dan

Tahapan Pengujian Sesuai dengan

Standard Pengujian

Data Hasil Pengujian Frame Bogie

Kereta Monorel (straddle Type)




Tahun

Kegiatan

Studi Aplikasi Kereta Monorel

Ke

gia

tan

Ris

et Studi Model dan Aplikasi

Kereta Monorel

Studi Standard Desain dan

Aplikasi Kereta Monorel

Parameter Dasar Desain

Kereta Monorel

Desain dan Analisis Model

Komponen Kereta Monorel

(Straddle Type)

Model Bogie Kereta Monorel

(Straddle Type)

Studi Parameter Desain

Kereta Monorel Untuk

Kondisi Dalam Negeri

Desain Model Frame Bogie

Kereta Monorel Untuk

Kondisi Dalam Negeri

Pemodelan CAD Komponen

Kereta Monorel (Straddle Type)

CAE Analysis (static and dynamic) Prototipe Frame Bogie Kereta

Monorel (Starddle Type)

Pendaftaran Patent




Pubikasi Ilmiah (Seminar

Internasional)

Pemodelan CAD

Pemilihan Material dan Proses

Manufaktur

Penyusunan dan Pembuatan

Standard Proses

Pembuatan Prototipe Frame

Bogie Monorel

2013 2014 2015 2016 2011-2012

Rancang Bangun Frame Bogie Kereta Monorel

Produk Nasional

Academic Research Industrial Research Application

2.3 Peta Jalan Penelitian

Proses perancangan instrumentasi pengukuran pada pengujian frame bogie monorel

yang diusulkan dalam penelitian ini merupakan bagian dari penelitian besar dalam

pengembangan model bogie monorel yang berbasis pada industri lokal di Indonesia, kegiatan

penelitian yang sudah dimulai sejak tahun 2011 urutan kegiatan seperti terlihat pada gambar

16, dan mengikuti peta jalan penelitian seperti terlihat pada gambar 17.

Gambar 16. Tahapan penelitian pengembangan model bogie kereta monorel

Gambar 17. Peta jalan (road map) kegiatan penelitian

15

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Sistematika Kegiatan Penelitian

Kegiatan riset ini merupakan bagian dari penelitian besar yang sedang dilaksanakan

dalam proses pengembangan model bogie kereta monorel yang merupakan topik desertasi yang

sedang dilakukan. Metodologi dan sistematika kegiatan penelitian tersebut dapat dilihat pada

gambar 18. Kegiatan riset yang diusulkan ini merupakan bagian pada tahap pengujian baik

pengujian statik maupun dinamik.

Gambar 18. Metodologi dan sistematika kegiatan penelitian desertasi

Kegiatan dimulai dengan studi standar pengujian yang dirujuk dalam desain frame

bogie monorel yang dipilih dalam hal ini standar EN 13749; 2011. Desain akan diawali dengan

analisis posisi penempatan pembebanan dan alat ukur serta metoda pembacaannya, dilanjutkan

dengan pemilihan sistem, metoda dan pengendali pembebanan saat pengujian.

Bagian Kegiatan Riset hibah deserasi doktor

16

Tahapan kegiatan penelitian dalam proses rancang bangun instrumentasi pengujian

frame bogie monorel dapat dilihat pada gambar 19.

Gambar 19. Metodologi dan sistematika penelitian

Penyusunan Standar pengujian Frame bogie Monorel

Standar EN 13749; 2011

Analisis Penempatan Benda Uji (Frame) dan Posisi

Pembebanan

Penyusunan Konsep Pengukuran Pada Pengujian

Penentuan Alat Ukur, Pembaca Data Hasil Pengukuran

Pemilihan Komponen Pembenanan dan Pembuatan

Rangkaian Sistem Pengukuran

Pengujian dan Analisis Sistem Pengukuran

Optimasi

Penyusunan dan Pemasangan Sistem Pengukuran

17

3.2 Lokasi Penelitian

Penelitian selama ini selain dilaksanakan di Laboratorium Perancangan Mekanikal

Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia juga dilaksanakan di PT.

Melu Bangun Wiweka, yang berlokasi di Cibitung Bekasi dalam proses pembuatan prototipe

frame bogie monorel sedangkan proses pengujian akan dilaksanakan di BBTKS-LUK Serpong.

Untuk mendukung proses pengujian dibutuhkan beberapa peralatan yaitu: rig pemegang alat

uji dan instrmentasi pengukuran saat proses pengujian dilangsungkan.

18

BAB 4 HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI

4.1 Rancangan Jig Pengujian

Jig untuk pengujian dirancang untuk digunakan pada proses pengujian di tahapan yaitu

pada pengujian bagian-bagian kritiss komponen frame yang akan diuji. Jig dirancang dapat

digunakan untuk setiap pengujian komponen-komponen kristis tesebut. Jig dibuat sekaku

mungkin agar tidak terjadi defleksi pada saat proses pengujian dilakukan. Jig dibuat dari

susunan baja profil yang dapat menahan beban tanpa terjadi defleksi pada beban 8 ton untuk

arah vertikal dan 2 ton untuk arah horizontal.

Jig pengujian terdiri dari dua buah vertical post support yang dipasang sebagai

penumpu benda uji, bentuk desain vertikal post support. Dua buah vertical post support pada

saat digunakan akan dipegang oleh dua buah batang horizontal support sebagai pengikatnya.

Gambar teknik dari jig pengujian disajikan pada lampiran 1

Gambar 20. Rancangan jig pengujian untuk pengujian pin bolster

Gambar 21. Rancangan jig pengujian untuk pengujian spindle axle

19

Gambar 22. Rancangan jig pengujian untuk pengujian hanger shaft

4.2 Sistem Pengujian

Pengujian menggunakan sistem hidraulik sebagai media yang akan memberikan beban

kepada pin bolster, spindel axle dan hanger shaft yang dipasang pada frame. Metode pengujian

yang dilakukan terdiri dari tiga posisi pengujian seperti terlihat pada gambar diatas. Hydraulic

cylinder digerakan oleh power pack untuk memberikan gaya terhadap unit kerja. Spesifikasi

dari hydraulic cylinder tersebut adalah:

Piston diameter : 120 mm

Stroke : 150 mm

Max Pressure : 250 Bar

Hydraulic power pack berfungsi untuk menggerakan Hydraulic yang digunakan

didalam pengujian

Gambar 23. Hydraulic power pack

20

Spesifikasi Hydraulic pack

Daya dorong : 2.9 tons

Daya tarik : 1.4 tons

Tekanan Kerja : 150 bar

Kecepatan dorong maximum : 4.9 cm/s = 8.2 s/stroke

Kecepatan tarik maximum : 10.2 cm/s = 4 s/ stroke

Kapasitas tangki oli : 40 L

Kapasitas pompa : 4 cc

4.3 Proses Pembuatan Jig dan Sistem Pengujian

Saat ini proses pembuatan jig dan sistem pengujian sedang dilakukan pembuatan dan

pengadaan beberapa komponen standar yang harus disediakan. Beberapa gambar proses

pengerjaan dan pengadaan peralatan ditampilkan pada gambar berikut.

Gambar 24. Proses pembuatan jig

21

Hydrolic cylinder dan power pack berikut sistem kontrol yang akan digunakan pengadaannnya

sudah dilakukan, gambar komponen tersebut adalah sebagai berikut

Gambar 25. Hydrolic cylinder dan power pack

Gambar 26. Electic control for hydrolic cylinder and power pack

22

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari kegiatan penelitian rancang bangun rig untuk pengujian frame bogie monorel

dapat ditarik kesimpulan sementara sebagai berikut.

Rig pengujian dapat dibuat dengan menngunakan 2 (dua) unit vertical post support

yang diikat dengan menggunakan 2 (dua) buah horizontal support.

Desain vertical post support dibuat sederhana yang dibentuk dari susunan baja profil

yang banyak didapat di pasaran dalam negeri.

Material yang digunakan untuk vertical post support dan horizontal support

menggunakan SS400

Dari hasil simulasi diperoleh defleksi maksimum yang terjadi masih dibawah 1 (satu)

mm, hal ini menunjukan bahwa vertical post support yang dirancang cukup kaku untuk

digunakan dalam pengujian frame bogie monorel.

5.2 Saran

Saran yang dipandang perlu untuk proses perbaikan hasil penelitian adalah perlu

dilakukan proses pengujian dinamik sehingga komponen yang diuji dapat terdefinisi umur

fatiknya.

23

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zulkifli Aboebakar, 2007, “Tantangan dan Peluang Monorel Sebagai Program

Pengembangan Pola Transportasai Makro (PTM) DKI Jakarta”, Lex Jurnalica Vol. 5

No. 1 Desember 2007.

[2] Joewono, “The Characteristics of Paratransit and Non-Motorized Transport in

Bandung, Indonesia” Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies,

Vol. 6, pp. 262 - 277, 2005

[3] Edward H. Anson, “Monorail System for Mass Rapid Transit”, Gibb & Hill, Inc.

Consulting Engineer, New-York, April 1954

[4] Hermann,”The Feasibility of Monorail”, Master Theses Civil Engineering Department

at Massachusetts Institute of Technology, September 1959 .

[5] Kementrian Perhubungan RI, “Rencana Induk Perkeretaapian Nasional”, Direktorat

Jenderal Perketaapian, April 2011.

[6] Danardono AS et all, “The Development of Monorail Design Based on Local Industrial

Component as an Alternative Implementation Concept of MRT (Mass Rapid Transit)

for the Growth of Indonesian Sustainable Transportation System” Proceeding

International Seminar Quality in Research, 2013

[7] Danardono AS et all, “Preliminary Analysis in the Improvement Turning Abilities in

Design of the Monorail Bogie PT. MBW Indonesia” Applied Mechanics and Materials

(Volume 663) October 2014 page 539-543

[8] Gatot prayogo, dkk, “Perancangan dan Pengembangan Bogie Monorel : Analisa

Respon Dinamik dan Tingkat Kenyamanan” Proceeding Seminar Nasional Tahunan

Teknik Mesin XIII (SNTTM XIII) 2014, Universitas Indonesia, Depok

[9] EN 13749:2011: “Railway applications - Wheelsets and bogies - Method of specifying

the structural requirements of bogie frames”, CEN Brussels; 2011

[10] R.K. Luo, “Dynamics stress analysis of an open-shaped railway bogie frame”,

Engineering Failure Analysis, Vol. 3, No. 1, pp. 53-64, 1996

[11] J. Schijve, “Fatigue of structures and materials in the 20th century and the state of the

art”, International Journal of Fatigue 25 (2003) 679–702

[12] R. A. Smith, “Railway fatigue failures: an overview of a long standing problem”, Mat.-

wiss. u. Werkstofftech. 2005, 36, No. 11

[13] Jung-Seok Kim, “Fatigue assessment of tilting bogie frame for Korean tilting train:

Analysis and static tests”, Engineering Failure Analysis 13 (2006) 1326–1337

http://www.scientific.net/AMM

[14] C.M. Sonsino, “Course of SN-curves especially in the high-cycle fatigue regime with

regard to component design and safety”, International Journal of Fatigue 29 (2007)

2246–2258

[15] M. Kassner, “Fatigue strength analysis of a welded railway vehicle structure by

different methods”, International Journal of Fatigue 34 (2012) 103–111

[16] D Radaj, “Fatigue assessment of welded joints by local approaches”, Second edition

2006,Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC

[17] A Hobbacher, “Fatigue design of welded joints and components - Recommendations of

IIW Joint Working Group XIII-XV”, First published 1996, Abington Publishing

[18] A. Esderts, “Fatigue strength analysis of welded joints in closed steel sections in rail

vehicles”, International Journal of Fatigue 34 (2012) 112–121

[19] Jeong-Woo Han, “Fatigue strength evaluation of a bogie frame for urban maglev

train with fatigue test on full-scale test rig”, Engineering Failure Analysis 31 (2013)

412–420

2

LAMPIRAN

PT

ME

LU B

AN

GU

N W

IWE

KA

ww

w.m

bwpt

.com

310

425

995

635

180

140

535

673

695

6

40

70

347

.5

8

4 117

9

820

760

2

40

129

2.5

640

580

145

180

310

1510

1570

119

7.5

17

CE

NTE

R F

RA

ME

(SE

E D

RA

WIN

G M

16P

01-M

02-0

00)

SID

E F

RA

ME

(SE

E D

RA

WIN

G M

16P

01-M

01-0

00)

390

212.5

727

512

.5

997 165

1552

206

435

685

617

.5

265

412

180

112

688

15

12

1

5

16

6

14

3

21013

NO

.P

AR

T N

O.

PA

RT

NA

ME

DR

AW

ING

-NO

WE

IGH

TM

ATE

RIA

LQ

TY.

RE

MA

RK

17H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.05

4.6

4M

24x3

-60L

16H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D R

ING

W

AS

HE

R0.

044.

68

M20

x2.5

-70L

15H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D R

ING

W

AS

HE

R0.

034.

64

M20

x2.5

-40L

14H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D R

ING

W

AS

HE

R0.

024.

616

M16

x2-5

5L

13H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D R

ING

W

AS

HE

R0.

024.

616

M16

x2-4

0L

12H

EX

AG

ON

BO

LT,N

UT

AN

D R

ING

W

AS

HE

R0.

014.

64

M12

x1.7

5-35

L

11H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.01

4.6

2M

12x1

.75-

35L

10H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.01

4.6

16M

16x2

-40L

9C

YLI

ND

ER

SE

T A

SS

Y1

8LI

NK

AG

E B

EA

MM

16P

01-M

03-0

076.

29S

S40

01

UN

P 1

00 x

50

x 5

7C

ON

NE

CTI

NG

STI

FFE

NE

R 1

M16

P01

-M03

-007

10.9

6S

S40

01

UN

P 1

00 x

50

x 5

6B

RA

CK

ET

PLA

TE C

YLI

ND

ER

M16

P01

-M03

-006

87.9

0S

S40

01

5C

ON

NE

CTI

NG

BE

AM

2M

16P

01-M

03-0

0541

.75

SS

400

2

4S

UP

PO

RT

SID

E P

RE

SS

M16

P01

-M03

-004

82.7

4S

S40

01

3S

TAN

D P

US

H B

EA

MM

16P

01-M

03-0

0342

.70

SS

400

2

2B

AS

E F

RA

ME

SID

EM

16P

01-M

03-0

0212

4.49

SS

400

2

1B

AS

E F

OU

ND

ATI

ON

M16

P01

-M03

-001

94.4

4S

S40

01

6

DCBA E F G H

EA B C D F

54

32

17

89

1011

12

12

34

56

7FI

LE N

AM

E :

M16

P01

-M03

-000

-01.

SLD

DR

W

A2 Ja

lan

Sim

pang

Tig

a S

etu

No.

39Ta

mbu

n-B

ekas

i 175

10Ja

wa

Bar

at -

IND

ON

ES

IAP

h. :

(+62

/21)

883

0177

~79

Fax.

: (+6

2/21

) 883

0180

mbw

@cb

n.ne

t.id

sale

s@m

bwpt

.com

mm

UN

IT

THE

INFO

RM

ATIO

N C

ON

TAIN

ED IN

TH

ISD

RAW

ING

IS T

HE

SOLE

PR

OPE

RTY

OF

PT M

BW.

ANY

REP

RO

DU

CTI

ON

IN P

ART

OR

AS

A W

HO

LE W

ITH

OU

T TH

E W

RIT

TEN

PER

MIS

SIO

N O

F PT

MBW

IS

PRO

HIB

ITED

.

DR

AW

ING

NO

.

CU

STO

ME

R

SU

B A

SS

'Y/G

RO

UP

DR

AW

ING

DE

SC

RIP

TIO

N

RE

V. N

O.

MA

CH

INE

MO

DE

L

M16

P01

-M03

-000

-01

MA

CH

INE

DE

SC

RIP

TIO

N

SIG

ND

ATE

AN

GG

A

1:15

ALD

I

TEG

UH

DR

AW

N B

Y

SC

ALE

AP

PR

OV

ED

BY

CH

EC

KE

D B

Y

JIG

(SID

EBEA

M T

EST)

PT

ME

LU B

AN

GU

N W

IWE

KA

ww

w.m

bwpt

.com

611

.5

727 265

412 997 165

112 206

512

.5

180

435

685

390

688

1574

45

3

1

7

2

5

12

13

11

1415

96

1293

820

240

760

157

0

310

151

0

1197.5

580

1

45

640

180

SID

E F

RA

ME

(SE

E D

RA

WIN

G M

16P

01-M

01-0

00)

CE

NTE

R F

RA

ME

(SE

E D

RA

WIN

G M

16P

01-M

02-0

00)

635

875

425

673

535

140

250

120

71

520

175 120

710

4

8

1617

10

SCA

LE 1

: 20

NO

.P

AR

T N

O.

PA

RT

NA

ME

DR

AW

ING

-NO

WE

IGH

TM

ATE

RIA

LQ

TY.

RE

MA

RK

17H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.05

4.6

4M

24x3

-60L

16H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D

RIN

G W

AS

HE

R0.

044.

612

M20

x2.5

-70L

15H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D

RIN

G W

AS

HE

R0.

034.

64

M20

x2.5

-40L

14H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D

WA

SH

ER

0.02

4.6

16M

16x2

-55L

13H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D

RIN

G W

AS

HE

R0.

024.

616

M16

x2-4

0L

12H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.01

4.6

16M

16x2

-40L

11H

EX

AG

ON

BO

LT,N

UT

AN

D

RIN

G W

AS

HE

R0.

014.

64

M12

x1.7

5-35

L

10H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.01

4.6

2M

12x1

.75-

35L

9C

YLI

ND

ER

SE

T A

SS

Y1

8LI

NK

AG

E B

EA

MM

16P

01-M

03-0

076.

29S

S40

01

UN

P 1

00 x

50

x 5

7C

ON

NE

CTI

NG

STI

FFE

NE

R 1

M16

P01

-M03

-007

10.9

6S

S40

01

UN

P 1

00 x

50

x 5

6B

RA

CK

ET

PLA

TE C

YLI

ND

ER

M16

P01

-M03

-006

87.9

0S

S40

01

5C

ON

NE

CTI

NG

BE

AM

2M

16P

01-M

03-0

0541

.75

SS

400

2

4S

UP

PO

RT

SID

E P

RE

SS

M16

P01

-M03

-004

82.7

4S

S40

01

3S

TAN

D P

US

H B

EA

MM

16P

01-M

03-0

0342

.70

SS

400

2

2B

AS

E F

RA

ME

SID

EM

16P

01-M

03-0

0212

4.49

SS

400

2

1B

AS

E F

OU

ND

ATI

ON

M16

P01

-M03

-001

94.4

4S

S40

02

6

DCBA E F G H

EA B C D F

54

32

17

89

1011

12

12

34

56

7FI

LE N

AM

E :

M16

P01

-M03

-000

VE

R 2

.SLD

DR

W

A2 Ja

lan

Sim

pang

Tig

a S

etu

No.

39Ta

mbu

n-B

ekas

i 175

10Ja

wa

Bar

at -

IND

ON

ES

IAP

h. :

(+62

/21)

883

0177

~79

Fax.

: (+6

2/21

) 883

0180

mbw

@cb

n.ne

t.id

sale

s@m

bwpt

.com

mm

UN

IT

THE

INFO

RM

ATIO

N C

ON

TAIN

ED IN

TH

ISD

RAW

ING

IS T

HE

SOLE

PR

OPE

RTY

OF

PT M

BW.

ANY

REP

RO

DU

CTI

ON

IN P

ART

OR

AS

A W

HO

LE W

ITH

OU

T TH

E W

RIT

TEN

PER

MIS

SIO

N O

F PT

MBW

IS

PRO

HIB

ITED

.

DR

AW

ING

NO

.

CU

STO

ME

R

SU

B A

SS

'Y/G

RO

UP

DR

AW

ING

DE

SC

RIP

TIO

N

RE

V. N

O.

MA

CH

INE

MO

DE

L

M16

P01

-M03

-000

-02

MA

CH

INE

DE

SC

RIP

TIO

N

SIG

ND

ATE

AN

GG

A

1:10

ALD

I

TEG

UH

DR

AW

N B

Y

SC

ALE

AP

PR

OV

ED

BY

CH

EC

KE

D B

Y

JIG

(BO

LSTE

R T

EST)

PT

ME

LU B

AN

GU

N W

IWE

KA

ww

w.m

bwpt

.com

640

580

145

435

673 657

715

1552

390

611

.5

1

2

3

11

14

15

1617

310

157

0

151

0

370

820

1425

412

710

19

SID

E F

RA

ME

(SE

E D

RA

WIN

G M

16P

01-M

01-0

00)

CE

NTE

R F

RA

ME

(SE

E D

RA

WIN

G M

16P

01-M

02-0

00)

310

180

535

180

70

520

575

635

165

300

2

40

820

7

60

412

265

526

151 128

700

410

6

8

9 712

13

18 16

5

NO

.P

AR

T N

O.

PA

RT

NA

ME

DR

AW

ING

-NO

WE

IGH

TM

ATE

RIA

LQ

TY.

RE

MA

RK

19H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.05

4.6

4M

24x3

-60L

18H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D

RIN

G W

AS

HE

R0.

044.

612

M20

x2.5

-70L

17H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D

RIN

G W

AS

HE

R0.

034.

68

M20

x2.5

-40L

16H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D

WA

SH

ER

0.02

4.6

24M

16x2

-55L

15H

EX

AG

ON

BO

LT, N

UT

AN

D

RIN

G W

AS

HE

R0.

024.

616

M16

x2-4

0L

14H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.01

4.6

16M

16x2

-40L

13H

EX

AG

ON

BO

LT,N

UT

AN

D

RIN

G W

AS

HE

R0.

014.

68

M12

x1.7

5-35

L

12H

EX

AG

ON

BO

LT A

ND

RIN

G

WA

SH

ER

0.01

4.6

4M

12x1

.75-

35L

11C

YLI

ND

ER

SE

T A

SS

Y1

10C

YLI

ND

ER

STA

ND

M16

P01

-M03

-008

69.5

4S

S40

01

9C

ON

NE

CTI

NG

STI

FFE

NE

R 2

M16

P01

-M03

-007

10.0

6S

S40

02

UN

P 1

00 x

50

x 5

8LI

NK

AG

E B

EA

MM

16P

01-M

03-0

076.

29S

S40

02

UN

P 1

00 x

50

x 5

7C

ON

NE

CTI

NG

STI

FFE

NE

R 1

M16

P01

-M03

-007

10.9

6S

S40

01

UN

P 1

00 x

50

x 5

6B

RA

CK

ET

PLA

TE C

YLI

ND

ER

M16

P01

-M03

-006

87.9

SS

400

1

5C

ON

NE

CTI

NG

BE

AM

2M

16P

01-M

03-0

0541

.75

SS

400

2

4S

UP

PO

RT

SID

E P

RE

SS

M16

P01

-M03

-004

82.7

4S

S40

01

3S

TAN

D P

US

H B

EA

MM

16P

01-M

03-0

0342

.70

SS

400

2

2B

AS

E F

RA

ME

SID

EM

16P

01-M

03-0

0212

4.49

SS

400

2

1B

AS

E F

OU

ND

ATI

ON

M16

P01

-M03

-001

94.4

4S

S40

02

6

DCBA E F G H

EA B C D F

54

32

17

89

1011

12

12

34

56

7FI

LE N

AM

E :

M16

P01

-M03

-000

-03.

SLD

DR

W

A2 Ja

lan

Sim

pang

Tig

a S

etu

No.

39Ta

mbu

n-B

ekas

i 175

10Ja

wa

Bar

at -

IND

ON

ES

IAP

h. :

(+62

/21)

883

0177

~79

Fax.

: (+6

2/21

) 883

0180

mbw

@cb

n.ne

t.id

sale

s@m

bwpt

.com

mm

UN

IT

THE

INFO

RM

ATIO

N C

ON

TAIN

ED IN

TH

ISD

RAW

ING

IS T

HE

SOLE

PR

OPE

RTY

OF

PT M

BW.

ANY

REP

RO

DU

CTI

ON

IN P

ART

OR

AS

A W

HO

LE W

ITH

OU

T TH

E W

RIT

TEN

PER

MIS

SIO

N O

F PT

MBW

IS

PRO

HIB

ITED

.

DR

AW

ING

NO

.

CU

STO

ME

R

SU

B A

SS

'Y/G

RO

UP

DR

AW

ING

DE

SC

RIP

TIO

N

RE

V. N

O.

MA

CH

INE

MO

DE

L

M16

P01

-M03

-000

-03

MA

CH

INE

DE

SC

RIP

TIO

N

SIG

ND

ATE

AN

GG

A

1:15

ALD

I

AFW

AN

DR

AW

N B

Y

SC

ALE

AP

PR

OV

ED

BY

CH

EC

KE

D B

Y

JIG

(SU

SPEN

SIO

N T

EST)

PT

ME

LU B

AN

GU

N W

IWE

KA

ww

w.m

bwpt

.com

560

70

505

166

16

125

580

20

10.1

10.4

10.7

5TY

P

5TY

P

TYP

250

125

120

70

4 x

18 T

HR

U10

.2

QTY

= 2

PC

S

16

640

125

10.1

H 2

50 x

125

x 2

9

250

430

50

10.4

UN

P 1

00 x

50

x 5

100

250

100

140

50

2 x

TAP

M12

x1.7

5

125

10.3

QTY

= 1

PC

S

QTY

= 1

PC

S

20

390

125

65

1

20

175

6 x

22

THR

U

70

10.7

16

190

140

10

.5

QTY

= 2

PC

S

QTY

= 2

PC

S

16

50

30

20

100

SCA

LE 1

: 2

10.6

QTY

= 8

PC

S

9

70

505

175 120

390

65

388

438

100

140

250

120

9

16

206

16

100

672

129

.5

9 1

29.5

QTY

= 1

PC

S

10.5

10.7

10.2

10.3

5TY

P

5TY

P

5TY

P

QTY

= 2

PC

S

NO

TE :

SE

MU

A P

EN

GE

LAS

AN

ME

NG

GU

NA

KA

N G

MA

W

NO

.P

AR

T N

O.

PA

RT

NA

ME

WE

IGH

T (K

G)

MA

TER

IAL

QTY

.R

EM

AR

K

10.7

UP

PE

R P

LATE

5.84

SS

400

2P

L 16

10.6

STI

FFE

NE

R 2

0.28

SS

400

8P

L 9

10.5

STI

FFE

NE

R 1

1.67

SS

400

2P

L 16

10.4

CO

NN

EC

TIN

G B

OD

Y4.

01S

S40

01

UN

P 1

00 x

50

x 5

10.3

CO

NN

EC

TIN

G P

LATE

3.90

SS

400

1P

L 20

10.2

BA

SE

STA

ND

3.80

SS

400

2P

L 16

10.1

STA

ND

BO

DY

18.2

2S

S40

02

H 2

50 x

125

x 2

9

10C

YLI

ND

ER

STA

ND

69.5

4S

S40

01

6

DCBA E F G H

EA B C D F

54

32

17

89

1011

12

12

34

56

7FI

LE N

AM

E :

CY

LIN

DE

R S

TAN

D.S

LDD

RW

A2 Ja

lan

Sim

pang

Tig

a S

etu

No.

39Ta

mbu

n-B

ekas

i 175

10Ja

wa

Bar

at -

IND

ON

ES

IAP

h. :

(+62

/21)

883

0177

~79

Fax.

: (+6

2/21

) 883

0180

mbw

@cb

n.ne

t.id

sale

s@m

bwpt

.com

mm

UN

IT

THE

INFO

RM

ATIO

N C

ON

TAIN

ED IN

TH

ISD

RAW

ING

IS T

HE

SOLE

PR

OPE

RTY

OF

PT M

BW.

ANY

REP

RO

DU

CTI

ON

IN P

ART

OR

AS

A W

HO

LE W

ITH

OU

T TH

E W

RIT

TEN

PER

MIS

SIO

N O

F PT

MBW

IS

PRO

HIB

ITED

.

DR

AW

ING

NO

.

CU

STO

ME

R

SU

B A

SS

'Y/G

RO

UP

DR

AW

ING

DE

SC

RIP

TIO

N

RE

V. N

O.

MA

CH

INE

MO

DE

L

M16

P01

-M03

-008

MA

CH

INE

DE

SC

RIP

TIO

N

SIG

ND

ATE

AN

GG

A

1:5

ALD

I

TEG

UH

DR

AW

N B

Y

SC

ALE

AP

PR

OV

ED

BY

CH

EC

KE

D B

Y

CYL

IND

ER S

TAN

DJI

G A

SS

Y

PT

ME

LU B

AN

GU

N W

IWE

KA

ww

w.m

bwpt

.com

120

45

33

162°

62

5

10

82

75

TAP

M52

x2-7

5L

1

SCA

LE 1

: 5

HY

DR

AU

LIC

CY

LIN

DE

RP

US

HE

R B

LOC

K

NO

.P

AR

T N

O.

PA

RT

NA

ME

WE

IGH

T (K

G)

MA

TER

IAL

QTY

.R

EM

AR

K

1P

US

HE

R B

LOC

K3.

69S

S40

01

SH

AFT

82

D E FC

12

3

BA

32

15

C D

46

78

A B

4

E

PUSH

ER B

LOC

K

CH

EC

KE

D B

Y

AP

PR

OV

ED

BY

SC

ALE

DR

AW

N B

Y

TEG

UH

ALD

I1:2

AN

GG

A

DA

TES

IGN

MA

CH

INE

DE

SC

RIP

TIO

N

M16

P01

-M03

-009

MA

CH

INE

MO

DE

L

RE

V. N

O.

DR

AW

ING

DE

SC

RIP

TIO

N

CU

STO

ME

R

DR

AW

ING

NO

.TH

E IN

FOR

MAT

ION

CO

NTA

INED

IN T

HIS

DR

AWIN

G IS

TH

E SO

LE P

RO

PER

TY O

FPT

MBW

. AN

Y R

EPR

OD

UC

TIO

N IN

PAR

T O

R A

S A

WH

OLE

WIT

HO

UT

THE

WR

ITTE

N

PER

MIS

SIO

N O

F PT

MBW

IS P

RO

HIB

ITED

.

UN

IT mm

Jala

n S

impa

ng T

iga

Set

u N

o.39

Tam

bun-

Bek

asi 1

7510

Jaw

a B

arat

- IN

DO

NE

SIA

Ph.

: (+

62/2

1) 8

8301

77~7

9Fa

x.: (

+62/

21) 8

8301

80m

bw@

cbn.

net.i

dsa

les@

mbw

pt.c

om

A3

FILE

NA

ME

: P

US

HE

R B

LOC

K.S

LDD

RW

SU

B A

SS

'Y/G

RO

UP

CY

LIN

DE

R S

ET

AS

SY

PT M

ELU

BA

NG

UN

WIW

EKA

ww

w.m

bwpt

.com

55

1200

987

.5

445 435 320

392

231

HO

LE S

IZE

16.5

/17m

m D

EPTH

60m

mD

YNAB

OLT

M16

x2-1

00L

CO

NC

RET

E

DET

AIL

ASC

ALE

1 : 2

20

100

6/2/

2016

6/2/

2016

1:10

sale

s@m

bwpt

.com

A3

FILE

NAM

E : D

YNAB

OLT

PO

SITI

ON

.SLD

DR

W

D E FC

12

3

BA

32

15

C D

46

7

PER

MIS

SIO

N O

F PT

MBW

IS P

RO

HIB

ITED

.

AP

PR

OV

ED

BY

B

4

EA

TYA

S P

CH

EC

KE

D B

Y

PT M

BW.

ANY

REP

RO

DU

CTI

ON

IN P

ART

8

SC

ALE

UN

IT

DR

AW

N B

Y

AN

GG

A P

P6/

2/20

16

DYN

AB

OLT

PO

SITI

ON

TEG

UH

NK

DA

TES

IGN

MAC

HIN

E D

ESC

RIP

TIO

N

M16

P01-

M03

-010

THE

INFO

RM

ATIO

N C

ON

TAIN

ED IN

TH

ISD

RA

WIN

G N

O.

OR

AS

A W

HO

LE W

ITH

OU

T TH

E W

RIT

TEN

MA

CH

INE

MO

DE

L

DR

AWIN

G D

ESC

RIP

TIO

N

CU

STO

MER

DR

AWIN

G IS

TH

E SO

LE P

RO

PER

TY O

F

RE

V. N

O.

Jala

n Si

mpa

ng T

iga

Setu

No.

39Ta

mbu

n-Be

kasi

175

10Ja

wa

Bara

t - IN

DO

NES

IAPh

. : (

+62/

21) 8

8301

77~7

9Fa

x.: (

+62/

21) 8

8301

80m

bw@

cbn.

net.i

d

SU

B A

SS

'Y/G

RO

UP

BASE

FO

UN

DAT

ION

EXIS

TIN

G C

ON

CR

ETE

SUPP

OR

T SI

DE

PRES

S

A

BB

QTY

OF

DYN

ABO

LT :

24 P

CS

SEC

TIO

N B

-B

310

145 290 145

310

280

2

40

890 310

300

370

240

205

Pembuatan spesimen uji

Axle Mounting

Frame bogie keseluruhan

Pembuatan Jig Pengujian

Instrumentasi Pengujian

Hydolics pack

Instrumentasi Pengujian

Hal| 1

Pengembangan Model Rangka Bogie Monorel Jenis Straddle Untuk Radius Belok Kecil

Sugiharto1; Gatot Prayogo2; Danardono AS2

1. Jurusan Teknik Mesin Universitas Paundan,

2. Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia

[email protected]

Abstrak

Kemampuan gerak belok pada radius kecil bogie monorel jenis straddle dipengaruhi oleh panjang kabin penumpang, jumlah poros roda penggerak, posisi pemasangan, dan fleksibilitas kesejajaran sumbu roda pengarah terhadap jari-jari lintasan beloknya. Pada paper ini dibahas pengembangan model rangka bogie monorel jenis straddle model poros ganda non-steerable yang dipasang secara konvensional. Kemampuan gerak belok pada radius kecil bogie jenis ini dapat ditingkatkan dengan memperbesar geometri offset area. Geometri ini ditingkatkan dengan melakukan perubahan desain penempatan roda pengarah disisi kiri dan kanan bogie. Perubahan dilakukan dengan menempatkan roda pengarah yang berfungi sebagai roda penyetabil sejajar dengan roda pengarah yang berfungsi sebagai roda kemudi. Analisis dilakukan secara numerik dengan bantuan perangkat lunak SimWise 4D, pada kedua model bogie sebelum dan sesudah perubahan desain. Hasil analisis menunjukan, model bogie sesudah perubahan desain (UTM125) dapat bergerak dengan setabil pada radius belok R=40 m, R=50 m, dan R=60 m, dengan kecepatan V=20 km/h, V=30 km/h, dan V=40 km/h. Sedangkan pada model bogie sebelum perubahan desain (UTM100) dapat bergerak dengan stabil pada R = 40 m dengan kecepatan V = 20 km/h, tapi untuk kecepatan lainnya bogie model ini terkunci diposisi lintasan beloknya. Kata kunci: monorel, bogie, poros ganda, non-steerable

Abstract Curving performance on small radius of the straddle type monorail bogie are influenced by the length of passenger cabins, number of drive wheel axles, installation position, and flexibility of the steering wheel axis aligned to the radius of the curving tracks. In this paper will be discuss the developments of the straddle type monorail bogie frame with a double axle model of non-steerable installed conventionally. Curving performance on the small radius of this type bogie can be increased by enlarging the offset area geometry. This area can be increased by the modifications of design on the placement of guiding wheels on the left and right bogie. A design modification performed by placing a guiding wheels that functions as a stabilizing wheels that are made parallel to the guiding wheels that functions as a steering wheels. The analysis was performed numerically with the aid the software SimWise 4D, on both models bogie before and after the design modification. Results of the analysis showed, the model bogie after a design modification (UTM125) can moves stable in the curving radius R=40 m, R= 50 m, and R= 60 m, with a speed of V= 20 km/h, V= 30 km/h and V= 40 km/h. While, on the model of a bogie before the design modification (UTM100) can be move with stable on the R= 40 m only at a speed of V= 20 km/h, and for the other speed this bogie is locked in position trajectory of the curve.

Keywords: straddle-monorail, bogie, double-axle, non-steerable

I. PENDAHULUAN

Pada monorel jenis straddle bogie berfungsi sebagai tumpuan dinamik kabin penumpang. Rangka

bogie merupakan komponen utama dimana ditempatkannya roda penggerak (running wheels), roda

pengarah (guiding wheels), motor penggerak, sistem suspensi, sistem pengereman, sistem transmisi

daya, sistem kendali, dan asesoris lainya.

Monorel jenis straddle merupakan monorel yang paling banyak diaplikasikan, karena memiliki keunggulan lebih dibanding jenis lainnya. Ishikawa (1999) seorang senior engineer dari Hitachi. Ltd, membuat prediksi dengan berbagai macam pertimbangan dan alasan, bahwa sistem monorel jenis straddle akan memimpin sistem transportasi massal di masa datang, hal ini didasarkan kepada kemungkinan monorel jenis ini untuk diaplikasikan dalam berbagai jenis ukuran, disesuaikan dengan kebutuhannya. Pernyataan ini diperkuat oleh rekannya, Kubawara (2001), yang mengusulkan monorel jenis straddle tipe kecil sebagai solusi transportasi diperkotaan jarak sedang, dengan alasan dan keuntungan dalam hal perbaikan lingkungan, masa pengerjaan konstruksi, dan efisiensi biaya konstruksinya. Konsep ini diperkuat oleh Siu (2007), yang membuat analisis dari inovasi sistem transit ringan untuk mobilitas perkotaan dalam perspektif pembangunan dan perencanaan sistem transportasi yang berkelanjutan [1].

Hal| 2

Bogie monorel jenis straddle ditinjau dari bentuk guideway yang digunakan dapat dibagi tiga kelompok yaitu Alweg, Steel Box Beam, dan Inverted T. sedangkan jika ditinjau dari posisi pemasangan bogie monorel jenis straddle dibagi dua model penempatan yaitu penempatan model conventional dan penempatan model articulated. Model articulated adalah model penempatan yang mampu meningkatkan mobilitas gerak belok [2].

Gambar 1. Model pemasangan bogie pada monorel jenis straddle [3]

Ditinjau dari jumlah poros roda penggerak yang digunakan, bogie monorel jenis straddle dibedakan menjadi dua jenis yaitu jenis poros tunggal (single axle) dan dan jenis poros ganda (double axle). Bogie dengan poros tunggal (single axle) memiliki mobilitas gerak pada lintasan belok lebih baik dibanding bogie dengan poros ganda (double axle).

Gambar 2. (a). Single axle bogie [3] (b). Double axle bogie [4]

Kemampuan gerak pada radius belok kecil belok sangat dipengaruhi oleh ukuran panjang kabin penumpang, model bogie yang digunakan, dan posisi pemasangan bogie-nya. Panjang kabin monorel jenis straddle dapat diklasifikasikan menurut ukurannya adalah sebagai berikut: (1) Ukuan kecil, dengan panjang kabin (7,2 - 11,3) m, memiliki kemampuan belok pada radius minimum 45 m. (2) Ukuran sedang, dengan panjang kabin (13,0 - 13,7) m, memiliki kemampuan belok pada radius minimum 70 m. (3) Ukuran besar, dengan panjang kabin (13,9 - 14,8) m, memiliki kemampuan belok pada radius minimum 70 m. [4-8]. Kemampuan gerak belok bogie monorel jenis straddle dapat ditingkatkan dengan model steerable axle dalam bentuk passive steering, pada model ini posisi sumbu roda pengarah (guide wheels) yang berada di sisi kiri dan kanan yang dibuat segaris dengan jari-jari lintasan beloknya [9]

Usaha meningkatkan kemampuan gerak belok bogie monorel terus dikembangkan, dengan tujuan untuk memperluas aplikasi monorel sebagai sarana transportasi massal dibeberapa kota yang

Hal| 3

memiliki area sempit, Pada paper ini akan dijelaskan metoda peningkatan kemampuan gerak belok bogie monorail jenis straddle model poros ganda non-steerable jenis Alweg. Perubahan dan pengembangan desain dilakukan pada bogie dari sebuah prototipe yang sudah dibuat. Model bogie yang digunakan pada prototipe tersebut adalah model bogie poros ganda non-steerable, posisi pemasangan bogie menggunakan model convensional dimana tiap kabin penumpang ditumpu oleh dua unit bogie. Prototipe monorel ini memiliki dimensi: (1) Panjang kabin penumpang 13,2 m, (2) Lebar 2,5 m, dan (3) Jarak sumbu antara dua unit bogie adalah 8,4 m. Dilihat dari dimensinya prototipe monorel tersebut dapat diklasifikasikan kedalam monorel ukuran medium.

Gambar 3. Prototipe monorel yang sudah dibuat

II. METODA RISET DAN SIMULASI

Mobilitas gerak belok bogie monorel jenis straddle sangat dipengaruhi oleh jumlah poros roda penggerak dan fleksibilitas kesejajaran poros roda pengarah (guiding wheels) terhadap garis jari-jari lintasan beloknya. untuk kondisi fleksibilitas kesejajaran poros roda pengarah hanya bisa dicapai oleh bogie model steerable axle, sedangkan untuk bogie non-steerable mobilitas gerak belok dapat ditingkatkan dengan memperbesar geometri offset area. Offset area pada bogie model non-steerable jenis poros ganda (double axle) dapat diperbesar dengan melakukan perubahan desain dalam menempatkan posisi roda pengarah yang berfungi sebagai roda penyetabil yang dibuat sejajar dengan roda pengarah yang berfungi sebagai roda kemudi.

Offset area, e adalah area bebas yang terbentuk antara bogie dengan lintasan disaat bogie berada dilintasan belok. Luas offset area merupakan fungsi jarak antar sumbu roda pegarah, L dan jari-jari lintasan belok, R. Pada bogie model poros ganda non-steerable seperti yang digunakan pada prototipe monorel yang sudah dibuat (lihat gambar 2), geometri offset area dapat diperbesar dengan melakukan perubahan posisi pemasangan roda pengarah yang berfungsi sebagai roda penyetabil yang ditempatkan menjadi sejajar dengan roda pengarah yang berfungsi sebagai roda kemudi. Offset area, e merupakan fungsi dari jarak sumbu roda pengarah terluar, L dan jari-jari lintasan beloknya, R. Dari geometri tersebut didapat hubungan.

� = �� (1) e = R 1 − cosθ (2)

dari pesamaan (1) dan (2) didapat hubungan R = Lsi θ = e−c sθ (3)

dengan menggunakan hubungan sin θ + cos θ = 1, diperoleh hubungan

Hal| 4

[ LR] + [1 − eR] = 1 (4)

Gambar 4. Skematik bogie saat melintasi lintasan belok

Dari persamaan (4) diperoleh hubungan antara jarak sumbu roda kemudi, L, jari-jari lintasan, R dan offset area, e.

R = L2+4e28e (5)

Hubungan antara jarak sumbu roda pengarah, L dan offset area, e untuk tiap jari-jari lintasan, R dapat dilihat pada gambar 5. Jarak sumbu roda pengarah, L dalam paper ini disesuaikan dengan ukuran prototipe yang sudah dibuat yaitu 1,62 m

Gambar 5. Hubungan antara jarak sumbu roda pengarah, L dan offset area, e untuk tiap jari-jari lintasan, R

Pengembangan model frame yang dilakukan selain meningkatkan kekuatan dan keandalan, frame yang dikembangkan harus memiliki kelebihan dalam kemudahan dalam pembuatan, sederhana, ringan dan mudah dalam proses perawatan. Hasil pengembangan model frame bogie dapat dilihat

Hal| 5

pada gambar 6, bentuk kedua ini memliki kelebihan selain lebih ramping, frame dibuat terdiri dari main frame dan side frame yang bisa dilepas sehingga memberikan area yang lebih luas pada saat proses penggantian roda traksi saat proses perawatan.

Gambar 6. Model bogie hasil pengembangan

Simulasi dilakukan pada model secara utuh untuk satu kereta monorel, dengan bantuan perangkat lunak SimWise 4D. Kabin penumpang berikut beban yang diangkutnya diasumsikan memiliki berat sebesar 20 ton. Nilai kekakuan pegas suspensi ditentukan dari data hasil pengujian berdasarkan standar JIS B2704 [10]. Hasil pengujian nilai kekakuan pegas, k dan nilai konstanta redaman, C suspensi masing-masing sebesar 268,20 N/m dan 51788,03 Ns/m.

Dimensi model sama dengan ukuran pototipe monorel yang sudah dibuat yaitu: Panjang kabin penumpang 13,2 m, Lebar 2,5 m, dan jarak sumbu antara dua unit bogie adalah 8,4 m. Jarak sumbu roda pengarah, L untuk masing-masing bogie disesuaikan dengan ukuran prototipe yang sudah dibuat yaitu sebesar 1,62 m.

Simulasi dilakukan pada dua model bogie yaitu: pada model bogie dengan posisi pemasangan roda penyetabil diantara roda kemudi (UTM100) dan pada bogie dengan posisi pemasangan roda penyetabil sejajar dengan roda kemudi (UTM125). Simulasi dilakukan pada variasi kecepatan 20 kmph, 30 kmph, dan 40 kmph. Lintasan belok divariasikan pada jari-jari belok R = 40m, R = 50 m dan R = 60 m.

Gambar 7. Simulasi pada bogie sebelum perubahan desain (UTM100) pada perangkat lunak SimWise 4D

Hal| 6

Gambar 8. Simulasi pada bogie setelah perubahan desain (UTM125) pada perangkat lunak SimWise 4D

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil simulasi yang dilakukan pada lintasan belok R=40m, R=50m, dan R=60m, dengan variasi kecepatan untuk setiap lintasan belok adalah V=20 kmph, V=30 kmph dan V=40 kmph, dapat dilihat sebagai berikut:

Gambar 9. Mobilitas gerak pada lintasan belok dengan jari-jari R=40m dan V= 20.

Gambar 10. Mobilitas gerak pada lintasan belok dengan jari-jari R=50m dan V= 20.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)

UTM125 Bogie Mobilization At R=40 m and V=20 kmph

UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

0 10 20 30 40 50 60 70 80-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 10 20 30 40 50 60 70 80-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

Hal| 7

Gambar 11. Mobilitas gerak pada lintasan belok dengan jari-jari R=60m dan V= 20



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

0 10 20 30 40 50 60-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 10 20 30 40 50 60-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

0 10 20 30 40 50 60-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 10 20 30 40 50 60-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

Hal| 8




0 10 20 30 40 50 60-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 10 20 30 40 50 60-10

-5

0

5

10

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-20

-10

0

10

20

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-10

-5

0

5

10

15

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

0 5 10 15 20 25 30 35 40-15

-10

-5

0

5

10

15

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 5 10 15 20 25 30 35 40-10

-5

0

5

10

15

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

Hal| 9


Mobilitas gerak pada lintasan belok dengan R=40m, R=50m dan R=60m dikecepatan V= 20 kmph, hasil simulasi diperoleh bahwa bogie dengan penempatan posisi roda penyetabil sejajar dengan roda kemudi (UTM125) memiliki mobilitas lebih baik dibanding bogie dengan penempatan posisi roda penyetabil diantara roda kemudi (UTM100), hal ini dapat dilihat dari waktu tempuhnya yang relatif lebih cepat.

Pada kecepatan gerak V=30 kmph dan V=40 kmph, monorel dengan bogie UTM 100 memiliki mobilitas yang kurang baik, untuk jari jari lintasan R=40 m, R=50 m dan R=60 m, pada kecepatan tersebut monorel dengan bogie jenis ini tidak bisa melaju dengan sempurna dan terkunci atau terlepas dari lintasan. Dengan demikian penempatan posisi roda penyetabil yang dibuat sejajar dengan roda kemudi dapat memberikan peningkatan mobilitas gerak lebih baik pada saat melewati lintasan belok. Hambatan gerak yang terjadi pada saat melintasi lintasan belok adalah akibat gaya gesek yang terjadi antara roda dengan lintasannya

Mobilitas gerak belok bogie model poros ganda non-steerable dengan posisi pemasangan roda penyetabil dipasang sejajar dengan roda kemudi (UTM125) jauh lebih baik dibandingkan bogie dengan posisi pemasanan roda penyetabil yang dipasang diantara roda kemudi (UTM100), hal ini terjadi karena geometri offset area yang terbentuk pada bogie UTM125 saat melewati lintasan belok jauh lebih besar dibanding geometri offset area yang dibentuk oleh bogie UTM100.

IV. KESIMPULAN

Dari hasil analisis pengembangan model rangka bogie monorel jenis straddle untuk radius belok kecil, dapat ditarik kesimpulan

Kemampuan gerak belok dapat ditingkatkan dengan jalan membuat geometri offset area yang

lebih besar.

Geomeri offset area yang besar dapat dicapai dengan menempatkan posisi roda penyetabil

(stabilizing wheels) sejajar dengan roda kemudi (steering wheels).

Bentuk frame bogie untuk kondisi roda penyetabil (stabilizing wheels) sejajar dengan roda

kemudi (steering wheels) dapat dibuat lebih sederhana, dimana dudukan roda pengarah

(guiding wheels) terpisah dengan rangka utama (main frame). Bentuk struktur frame ini akan

mempermudah proses pemasangan dan perawatan.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-15

-10

-5

0

5

10

15

Velo

city (

m/s

)Time (second)


UTM125 at x axis

UTM125 at y axis

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-10

-5

0

5

10

15

Velo

city (

m/s

)

Time (second)


UTM100 at x axis

UTM100 at y axis

Turning

Area

Turning

Area

Hal| 10

V. UCAPAN TERIMAKSIH Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih pada kemetrian RISETDIKTI yang sudah membiayai penelitian ini lewat Hibah Penelitian Desertasi Doktor 2016.

VI. DAFTAR PUSTAKA 1. Danardono et all, (2013), “Simulasi Numerik Dalam Studi Awal Desain Guide Wheel Base Bogie untuk

Meningkatkan Mampu Belok Monorel Produksi PT. MBW”, Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

XII (SNTTM XII) Universitas Lampung, Bandar Lampung, 23-24 Oktober 2013

2. Kenjiro Goda (2002), Improving Curving Performance for Articulated-Type Small Monorail Car, Transactions of

the Japan Society of Mechanical Engineers Series C Vol. 68 (2002) No. 672 P 2410-2417

3. Danardono. AS, et all (2014), “Preliminary Analysis in the Improvement Turning Abilities in Design of the Monorail

Bogie PT. MBW Indonesia”, Applied Mechanics and Materials Vol. 663 (2014) pp 539-543

4. Ryan R. Kennedy ( 2010) Considering Monorail Rapid Transit for North American Cities

5. DMJM+HARRIS (2001), Monorail Technology Assessment Paper, prepared for Montgomery County Department

of Public Works and Transportation

6. Amin Tarighi (2011), “ Multi-criteria feasibility assessment of the monorail transportation system in Metu campus”, A thesis submitted to the gradate school of natural and applied science of Middle East Technical University, Januari,

2011.

7. Takeo Kuwabara (2001), New Solution for Urban Traffic: Small-type Monorail System, Hitachi Review Vol. 50

(2001), No. 4

8. Akira Nehashi (2001), “New Types of Guided Transport”, Japan Railway & Transport Review 26, February 2001. 9. Roudiere et.all (2014), “Passive Steering Assist Device For A Monorail Bogie”, US Patent No. US 2014/0261063

A1, Publication date: September 18, 2014

10. JIS B2704 (2009), “Coil springs –Part 1-2”, JIS, 2009

UNIVERSITAS PASUNDAN OKTOBER 2016

Documents

Transcript of UNIVERSITAS PASUNDAN OKTOBER 2016