Kereta Cepat (Shinkansen): Sejarah dan Prinsip Kerja

Mengenal Kereta Cepat – Bagian 1

blank

Mengendarai kendaraan cepat selain memberikan sensasi tersendiri juga dapat menjadi kebutuhan sehari-hari. Sebagai contoh saat mengejar jam kerja, kuliah, dan sebagainya, kedatangan tepat waktu menjadi perihal yang sangat penting. Terlebih di daerah metropolitan/kota besar yang biasanya jarak antar tempat saling berjauhan. Maka salah satu solusi terbaik bagi permasalahan ini adalah transportasi umum yang cepat. Hari ini kita mengenal kereta cepat, dengan “Shinkansen” sebagai tokoh utama dari Jepang yang memegang rekor tercepat dengan kecepatan 603 km/jam. Adapun rekor kereta cepat komersial dipegang oleh Cina dengan kecepatan 431 km/jam.

Definisi              

Namun, apa itu kereta cepat? Apakah setiap kereta yang bergerak cepat dapat kita sebut sebagai kereta cepat? Menurut Persatuan Internasional Kereta Api (International Union of Railways) kereta cepat adalah kereta yang mampu bergerak sejauh ≥ 200 km dalam waktu satu jam di jalur rel lama (Listrik Aliran Atas) atau sejauh ≥ 250 km dalam waktu satu jam di jalur rel terbaru (Listrik Aliran Bawah). Artinya kecepatan minimalnya 200-250 km/jam.

Sejarah

Kereta cepat pertama di dunia bernama “Shinkansen” (yang berarti kereta peluru) dikembangkan oleh Jepang pada tahun 1964 dan beroperasi di jalur Tokyo – Osaka. Itu berarti 19 tahun setelah kekalahan Jepang pada Perang Dunia II yang berawal dari pengeboman Hiroshima & Nagasaki.

Awalnya kereta api bekerja dengan mesin uap. Secara sederhana prinsip kerjanya adalah membakar bahan bakar (batu bara) yang menghasilkan uap, lalu uap menggerakkan piston, siklus gerakan piston secara silindiris dirancang sedemikian rupa hingga menggerakan roda kereta. Kekurangan mesin uap ini adalah efisiensi/kedayagunaan, energi hasil pembakaran berbeda secara signifikan dengan energi yang terpakai untuk menggerakkan roda beserta lokomotif dan gerbongnya. Belum lagi bahan bakar yang lokomotif angkut menambah beban kereta sehingga ikut memperlambat. Maka penemuan suatu sistem energi yang lebih efisien pun menjadi sebuah kebutuhan.

Mengenal Kereta Cepat – Cara kerja mesin uap

Selangkah lebih maju, mesin motor diesel muncul sebagai alternatif. Penelitian lebih lanjut menambahkan dinamo ke motor diesel. Dengan demikian dasar dari penemuan kereta bermesin listrik telah diletakkan. Setelah mengetahui bahwa menghasilkan energi listrik lebih mudah daripada menghasilkan energi BBM maka para insinyur beralih dari motor diesel ke motor listrik yang lebih efisien. Karena itu kereta cepat bekerja sepenuhnya menggunakan energi listrik, tidak mengangkut bahan bakar di muatannya tetapi mendapat energi dari lintasannya sehingga dapat memperoleh kecepatan tinggi. Pada perkembangannya, kereta cepat tidak menggunakan roda lagi. Namun bagian 1 ini hanya membahas kereta cepat beroda.

Cara kerja dinamo/motor DC ditunjukkan oleh video berikut:

Prinsip Kerja

blank

Sejatinya kereta cepat merupakan KRL (Kereta Rel Listrik) versi cepat. Sebagaimana telah kita singgung sebelumnya, kereta cepat berasaskan listrik. Karena berasaskan listrik maka perlu memperhatikan berbagai aspek yang menyeluruh, di antaranya sistem perpindahan listrik (electric transmission system). Lebih mengerucut lagi mari sederhanakan menjadi sistem penggerak. Sistem ini paling tidak mencakup 3 komponen: kabel LAA, pantograf, dan mesin kereta

– Kabel LAA

Kabel yang menjulur di atas gerbong KRL itu disebut Kabel LAA (Listrik Aliran Atas). Asupan energi listrik terjadi melalui kabel tersebut. Penataan kabel ini melibatkan berbagai elemen seperti tiang listrik, pembangkit tenaga listrik, PLN, dll. Tentu saja perlu memperhatikan aspek-aspek yang ikut terdampak oleh pemasangan kabel tersebut, di antaranya aspek lingkungan & ekonomi.

– Pantograf

Perangkat di atas gerbong yang bersinggungan dengan kabel ini disebut dengan pantograf. Pantograf bertugas menyalurkan asupan listrik dari kabel LAA ke trafo traksi yang merupakan bagian dari mesin kereta untuk kemudian mengubahnya menjadi energi gerak yang kereta butuhkan.

blank
Mengenal Kereta Cepat – Gambar Pantograf Jenis Diamond-Shaped (Bentuk Intan)
blank
Mengenal Kereta Cepat – Gambar Pantograf jenis Single-Arm (Satu Lengan)

– Mesin Kereta

blank
Mengenal Kereta Cepat – Skema Mesin Kereta

Mesin kereta memiliki 3 komponen utama:

  • Main Traction Transformer (Trafo)
  • Rectifier & Inverter (Pengubah Arus)
  • Traction motor (Motor Traksi)

Trafo adalah komponen yang terhubung langsung dengan pantograf dan berfungsi memperbesar atau memperkecil tegangan listrik untuk kemudian menghantarkannya ke Pengubah Arus.

Pengubah Arus terdiri dari Rectifier/Penyearah & Inverter. Penyearah merubah arus AC (bolak-balik) menjadi arus DC (searah), sedangkan Inverter merubah arus DC menjadi arus AC. Sehingga arus yang masuk dari trafo mengalami perubahan jenis arus dari AC ke DC, lalu ke AC lagi untuk kemudian menghantarkannya ke Motor Traksi sehingga konfigurasinya AC-DC-AC. Konfigurasi ini merupakan penyesuaian untuk Motor Traksi yang kebanyakan berjenis 3 fasa.

Motor Traksi adalah komponen utama penggerak, mulanya lebih sering menggunakan dari jenis motor DC. Namun, efisiensi motor DC yang rendah serta berkembangnya saklar semikonduktor berdaya tinggi seperti thyristor dan IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) mengakibatkan peralihan dari motor DC ke motor AC. Motor AC sendiri terbagi menjadi asinkron AC dan sinkron AC. Contoh penggunaan sinkron AC adalah pada kereta cepat TGV di Perancis. Mayoritas kereta cepat sekarang ini menggunakan asinkron AC (3-Phase AC Motors).      

Sistem penggerak ini ada yang terletak hanya di lokomotif, ada yang tersebar di beberapa titik gerbong. Yang terletak di lokomotif disebut dengan sistem terpusat (locomotive-hauled) sedangkan yang tersebar disebut sistem terdistribusi (EMU/Electric Multiple Units).

Referensi

Lihat Juga:

Setelah selesai membaca, yuk berikan artikel ini penilaian!

Klik berdasarkan jumlah bintang untuk menilai!

Rata-rata nilai 0 / 5. Banyaknya vote: 0

Belum ada yang menilai! Yuk jadi yang pertama kali menilai!

Baca juga:
Fawwaz Ibrahim
Artikel Berhubungan:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *