1. Geometri jalan rel meliputi lebar sepur, kelandaian, lengkung horizontal dan vertikal, serta peninggian rel. Lebar sepur di Indonesia adalah 1067 mm. 2. Ada tiga jenis lengkung horizontal: lengkung lingkaran, lengkung S, dan lengkung transisi untuk mengurangi perubahan gaya sentrifugal. 3. Peninggian rel ditentukan oleh kecepatan kereta api, jari-jari lengkung, dan stabilitas kereta api dalam berhenti. Perlebaran

1. MODUL 10
GEOMETRIK JALAN REL
1. PENGANTAR
Yang di maksud geometri jalan rel adalah bentuk dan ukuran jalan rel, baik pada arah
memanjang maupun arah melebar yang meliputi lebar sepur, kelandaian, lengkung horizontal
dan lengkung vertical, peninggian rel, pelebaran sepur.
2. LEBAR SEPUR ( S )
S = r + 2.f + 2.c, dimana: S = lebar sepur ( mm )
r = jarak antara bagian terdalam roda ( mm )
f = tebal flens ( mm )
c = celah antara tepi dalam flens dengan kepala rel
( mm )
Lebar sepur yang digunakan di Indonesia adalah
1067 mm ( 3 feet 6 inches )
3. LENGKUNG HORIZONTAL
Pada saat kereta api berjalan melalui lengkung horizontal, timbul gaya sentrifugal ke arah luar
yang berakibat :
a. Rel luar mendapat tekanan yang lebih besar dibandingkan rel dalam.
b. Keausan rel luar akan lebih banyak dibandingkan dengan yang terjadi pada rel dalam
c. Bahaya teergulingnya kereta api.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 1

2. Untuk mencegah hal-hal diatas, maka lengkung horizontal perlu dibeeri peninggian pada rel
luarnya.
Terdapat 3 jenis lengkung horizontal :
1. Lengkung Lingkaran
Gambar 7.3 Kedudukan kereta/gerbong/lokomotif pada saat melalui lengkung horizontal.
R = jari – jari lengkung
D = dukungan komponen struktur rel
C = gaya sentrifugal
w = jarak antara kedua titik kontak antara roda dengan kepala rel.
G = berat kereta/gerbong/lokomotif
h = peninggian rel
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 2

3. Pada gambar diatas, untuk berbagai kecepatan, jari-jari minimum yang digunakan perlu ditinjau
dari dua kondisi, yaitu :
• Gaya sentrifugal yang timbul diimbangi oleh gaya berat saja
• Gaya sentrifugal yang timbul C = ( m . V2
)/R dengan :
C = gaya sentrifugal
R = jari-jari lengkung lingkaran
V = kecepatan kereta api
m = massa ( G / g )
g = percepatan gravitasi = 9.81 m/detik2
Pendekatan yang dilakukan dalam perhitungan disain tikungan dengan memperhitungan
besarnya gaya sentrifugal yang terjadi, maka :
Gaya sentrifugal yang timbul diimbangi oleh gaya berat :
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 3

4. Dimana :
V = kecepatan perancangan ( km/jam)
R = jari-jari lengkung horizontal ( m)
w = jarak antara kedua titik kontak roda dan rel ( 1120 mm)
h = peningian rel pada lengkung horizontal (mm)
g = percepatan gravitasi = 9.81 m/detik 2
8.8 x V2
8.8 x V2
didapat : h = -------------- sehingga, R = -----------------
R
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 4

5. • Gaya sentrifugal yang timbul diimbangi oleh gaya berat dan kemampuan dukung
komponen struktur jalan rel
Kemampuan dukung struktur jalan rel yang dimaksud adalah kemampuan dukung total yang
dapat diberikan oleh komponen struktur jalan rel, yaitu rel, sambungan rel, penambat rel,
bantalan dan balas.
Besarnya dukungan komponen struktur jalan rel tergantung pada massa dan percepatan
sentrifugal, yaitu :
D = m . a a = percepatan sentrifugal, m = massa
Karena tan = h / w
Maka : karena V satuan km/jam maka diubah menjadi m/detik,
Sehingga :
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 5

6. Besarnya percepatan sentrifugal ( a ) maksimum agar penumpang kereta api tetaap merasa
nyaman adalah 0,0478 . g , w jarak antara kedua titik kontak roda dan rel sebesar 1120m,
dengan penggunaan peninggian maksimum h maks sebesar 110m, maka :
4. Lengkung Lingkaran Tanpa Lengkung Transisi
h = 8,8(V2
/ R ) – 53,54
karena h = 0 ( tidak ada peninggian rel ), maka :
R = 0,164 V2
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 6

7. i. Lengkung Transisi
Untuk mengurangi pengaruh perubahan gaya sentrifugal sehingga penumpang
kereta api tidak terganggu kenyamanannya, dapat digunakan lengkung transisi
yang tergantung pada perubahan gaya sentrifugal tiap satuan waktu, kecepatan,
dan jari-jari lengkung lingkaran.
Gaya sentrifugal = m . a = V2
/ R
t = waktu yang diperlukan untuk melintasi lengkung transisi = L/V
L = panjang lengkung transisi
V = kecepatan kereta api
Sehingga :
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 7

8. Panjang lengkung minimum transisi yang diperlukan ialah :
L h = 0,01 . h . V
Dengan :
Lh = panjang minimum lengkung transisi ( m )
h = peninggian rel pada lengkung lingkaran ( mm )
V = kecepatan perancangan ( km/jam )
R = jari-jari lengkung lingkaran ( m )
Salah satu bentuk lengkung transisi adalah cubic parabola
TS = titik pertemuan antara bagian lurus dengan lengkung transisi
SC = titik pertemuan antara lengkung transisi dengan lengkung lingkaran
p = L/2 – R . sin 
k = L – R . sin 
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 8

9. q = ( L2 / 6R ) + R . cos - R
dengan L adalah panjang lengkung peralihan ( Lh )
Lengkung transisi terbentuk parabola dari TS melalui A hingga titik SC, mulai SC
didapatkan lengkung lingkaran.
ii. Lengkung S
Pada dua lengkung dari suatu lintas yang berbeda arah lengkungnya terletak
bersambungan akan membentuk suatu lengkung membalik ( reverse curve )
dengan membentuk huruf S yang dikenal dengan lengkung S, dimana harus
diberi bagian lurus minimum 20m di luar lengkung transisi.
b. PERCEPATAN SENTRIFUGAL
Gaya sentrifugal adalah fungsi dari massa benda dan percepatan sentrifugal.
Percepatan sentrifugal adalah fungsi dari kecepatan dan jari-jari lengkung.
a = V2
/ R
percepatan sentrifugal yang timbul akan berpengaruh pada :
- Kenyamanan penumpang kereta api
- Tergesernya ( kea rah luar ) barang-barang di dalam kereta/gerbong/lokomotif dan
- Gaya sentrifugal yang berpengaruh pada keausan rel dan bahaya tergulingnya
kereta api.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 9

10. Untuk mengatasinya perlu dilakukan langkah-langkah :
- Pemilihan jari-jari lengkung horizontal ( R ) yang cukup besar
- Pembatasan kecepatan kereta api ( V )
- Peninggian rel sebelah luar
Percepatan sentrifugal maksimum a maks = 0,0478 . g
g = percepatan gravitasi ( m/detik2
)
c. PENINGGIAN REL
Terdapat 3 peninggian rel :
- Peninggian normal
- Peninggian minimum
- Peninggian maksimum
i. Peninggian Normal
Peninggian normal disesuaikan pada kondisi komponen jalan, rel tidak ikut
menahan gaya sentrifugal.
h normal = 5,95 V2
/ R
V = kecepatan rencana ( km/jam )
R = jari-jari lengkung horizontal ( m )
h normal = peninggian normal ( mm )
ii. Peninggian Minimum
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 10

11. Peninggian minimum berdasar pada kondisi gaya maksimum yang dapat ditahan
oleh komponen jalan rel dan kenyamanan penumpang kereta api.
h min = ( 8,8 V2
/ R ) – 53,54
iii. Peninggian Maksimum
Peninggian Maksimum ditentukan berdasarkan pada stabilitas kereta api pada
saat berhenti di bagian lengkung horizontal dengan pembatasan kemiringan
maksimum sebesar 10%.
Apabila di gunakan h = h maks = 110 mm, w = 1120 mm dan y untuk
kereta/gerbong/lokomotif yang digunakan di Indonesia = 1700 mm, maka
SF = 3,35 SF = w2
/ ( h . 2 . y )
iv. Penggunaan Peninggian Rel
Dalam pelaksanaannya, peninggian rel dilakukan dengan cara meninggikan rel
luar, bukan menurunkan rel dalam.
Peninggian rel dicapai dan dihilangkan tidak mendadak tetapi berangsur-angssur
sepanjang lengkung transisi. Pada keadaan lengkung horizontal tanpa lengkung
transisi, peniggian rel dicapai dan dihilangkan berangsur-angsur sepanjang suatu
“panjang transisi” dengan batasan panjang minimum yang pada dasarnya dapat
dihitung dengan :
Ph = 0,01 . h . v
Ph = panjang minimum “panjang transisi” ( m )
h = peninggian rel pada lengkung lingkaran ( mm 0
V = kecepatan perancangan ( km/jam )
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 11

12. d. PERLEBARAN SEPUR
Analisis perlebaran sepur didasarkan pada kereta/geerbong yang menggunakan dua
gandar yaitu gandar depan dan gandar belakang merupakan satu kesatuan yang teguh
sehingga disebut gandar teguh ( rigid wheel base ) karena merupakan kesatuan maka
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 12

13. gandar belakang akan tetap sejajar dengan gandar depan, sehingga pada waktu kereta
dengan gandar teguh melalui suatu lengkung, akan terdapat 4 kemungkinan posisi :
- Posisi 1 : gandar depan mencapai rel luar, gandar belakang pada posisi bebas di
antara rel dalam dan rel luar. Posisi ini disebut Jalan bebas.
- Posisi 2 : gandar depan mencapai rel luar, gandar belakang menempel pada rel
dalam tetapi tidak menekan, dan gandar belakang posisinya radial terhadap pusat
lengkung horizontal
- Posisi 3 : gandar depan menempel pada rel luar, gandar belakang menempel dan
menekan rel dalam. Baik gandar depan maupun gandar belakang tidak pada posisi
radial terhadap pusat lengkung horizontal
- Posisi 4 : gandar depan dan gandar belakang menempel pada rel luar. Posisi ini
dapat terjadi pada kereta/gerbong dengan kecepatan yang tinggi. Posisi 4 ini
disebut Jalan Tali Busur.
Gaya tekan yang timbul akibat terjepitnya roda kereta/gerbong akan
mengakibatkan keausan rel dan roda menjadi lebih cepat. Untuk menguranginya
maka perlu perlebaran sepur yang ukurannya dipengaruhi oleh :
- Jari-jari lengkung horizontal
- Jarak gandar depan dan belakang pada gandar teguh
- Kondisi keausan roda kereta dan rel
Ukuran perlebaran sepur di Indonesia
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 13

14. PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Alizar, MT JALAN REL 14