Kereta api dalam menjalankan fungsinya sebagai sarana transportasi bergerak dan satu tempat ke tempat lainnya berjalan di atas jalan ret. Secam umum, pada icknologi konvensional berupa Teknologi Dua Rel Sejajar, jalan rel terbentuk dan dua batang rel baja diletakkan di atas balok-balok melintang (lihat Gambar 1). Balok-balok melintang ¡ni disebut bantalan. Untuk menjaga agar supaya rel tetap pada kedudukannya, rel tersebut ditambatkan pada bantalan dengan menggunakan penambat rel. Dengan susunan dan tambatan yang demikian maka susunan dan struktur rel-bantalan-penambat rd menjadi suatu rangka yang kokoh. Rangka yang kokoh tersehut bersambungan secara memanjang membentuk jalur yang disebut dengan sepur (track). Sepur diletakkan di atas suatu alas yang disehut balas (balast), yang selanjutnya di bawah balas terdapat lapisan tanah dasar (subgrade), untuk jelasnya periksa Gambar 2
Gambar.1. kereta api berjalan di atas rel dua rel sejajar
Selanjutnya komponen-komponen struktur jalan teL tersebut di atas dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu sebagai berikut:
a. struktur bagian atas, yaitu bagian lintasan, terdiri atas rel, ban-talan dan penambat ret
b. struktur bagian bawah, yaitu bagian fondasi. terdiri atas balas dan tanah dasar.
Gambar: 2. struktur jalan rel konvensional dua rel sejajar
Gaya yang ditimbulkan oleh kereta api yang melintas di atas jalan rel harus ditahan oleh struktur jalan rel. Gaya-gaya dimaksud ialah:
a. gaya vertikal,
b. gaya horisontal tegak lurus sumbu sepur. Dan
c. gaya horisontal meinbujur scarah sumbu sepur.
Gaya vertikal akan diterirna oleh kedua rel, diteruskan kepada balas melalui perantaraan bantalan, oleh balas diteruskan kepada tanah dasar berdasarkan prinsip penyebaran beban. Selanjutnya beban yang diterima oleh tanah dasar ¡ni akan diteruskan kepada badan jalan rel juga dengan prinsip penyebaran beban, dengan dernikian maka tekanan spesifik pada badan jalan rel akan menjadi Lecil, sehingga diharapkan tidak melehihi kuat dukung badan jalan relnya. Untuk itu maka ketebalan balas secara teknis harus mencukupi. Sedangkan gaya horisontal terutama akan ditahan oleh balas, karena ini maka peletakan bantalan pada balas harus sedemikian sehingga balas dapat menahan gaya horisontal yang hams ditahannya.
Gaya vertikal
Gaya vertikal berasal dan berat kereta api dan merupakan beban yang paling besar yang diterima oleh struktur jalan rel. Gaya vertikal ini dapat menyebabkan terjadinya defleksi vertikal. Besar dan asal beban vertikal diuraikan berikut ini.
a. Gaya lokomotif
Lokomotif yang sekarang digunakan PT, Kereta Api (persero) ialah lokomotif yang ditumpu oleh 2 bogie. Berdasarkan atas jumlah gandar (satu gandar terdiri atas 2 roda) pada masing-masing bogie, secara garis besar lokomotif yang digunakan dapat dikelompokkan atas 2 jenis, yaitu: Lokomotif BB yang masing-masing bogie terdiri atas 2 gandar, dan Lokomotif CC yang masing-masing bogie terdiri atas 3 gandar.
Perhitungan beban gandar (axle load) dan beban roda pada masing masin-masing jenis lokomotif dapat dijelaskan sebagai berikut.
Lokomotif BB. Jika beban lokomotif(Wlok) = 56 ton, maka:
Gaya pada bogie (Pb) Wlok/2= 56/2 ton 28 ton,
Gaya gandar (Pg) = Pb/2 28/2 ton = 14 ton.
Gaya roda statis (Ps) Pg/2 14/2 ton 7 ton.
Lokornotif CC. Jika beban lokomotif(Wlok) = 84 ton, maka:
Gaya pada bogie (Pb) Wlok/2=84/2 ton =42 ton,
Gaya gandar (Pg) Pb/2 =42/3 ton =14 ton,
Gaya roda statis (Ps) Pg/2=14/2 ton =7 ton.
Pada lokomotif C terdapat 2 kelompok berat, yaitu: Lokomotif CC-201 dan CC-203, dengan berat 84 ton. sehingga beban gandarnya 14 ton, dan Lokomotif CC 202 dengan berat 108 ton atau beban gandar 18 ton.
b. Gaya Kereta (Car, Coach)
kereta dipakai untuk angkutan penumpang. kereta mempunyai karakteristik kenyamanan dan kecepatan yang tinggi. berat kereta (berisi penumpang) ialah sekitar 40 ton. Kereta ditumpu oleh oLeb 2 bogie (Pb=20 ton). masing-masing bogie terdiri atas 2 gandar, sehingga Pg = 10 ton, dan Ps = 5 ton.
c. gaya Gerbong (Wagon)
Gerbong digunakan untuk angkutan barang. Prinsip beban ialah sama dengan lokomotif dan kereta. Satu gerbong dapat terdiri atas 2 gandar (tanpa bogie) atau 4 gandar (dengan bogie).
d. Faktor dinamis
Akibat dan beban dinamik kendaraan jalan ret, maka timbul faktor dinamik. Untuk mentransformasi gaya statis kc gaya dinamis diguna kan faktor dinamis sebagai benikut:
1p = 1 + 0,01 (V/1,609—5) (1)
dengan:
Ip: faktor dinamis, dan
V : kecepatan kereta api (km/jam)
Selanjutnya gaya dinamis dapat dihitung sebagai berikut:
Pd = Ps x Ip (2)
dengan:
Pd: gaya dinamis (ton),
Ps: gaya statis (ton), dan
Ip: faktor dinamis.
Gaya horisontal tegak lurus sumbu sepur
Gaya ini disebabkan oleh “.snake motion,,” kereta api, gaya angina yang bekerja pada kereta api (sisi kanan/kiri) dan gaya sentrifugal sewaktu kereta api melintasi tikungan.
Gaya horisontal membujur searah sumbu sepur
Gaya ini disebabkan oleh gaya akibat pengerernan, gesekan antara roda kereta api dengan kepala ret, gaya akibat kembang susut rel dan gaya berat jika jalan rel berupa tanjakan/penurunan.
