Bising Kereta Api: Sumber dan Solusinya

Kereta api merupakan moda transportasi utama. Di banyak negara (maju), kecanggihan dan kecepatan kereta api bahkan mampu mengalahkan pesawat. Sebagai contoh di Jepang dan beberapa negara Eropa, berkendara dengan kereta akan lebih cepat (dan tarifnya lebih mahal) dari pesawat. Hal ini dikarenakan trayek kereta yang berangkat dan menuju pusat kota, tidak seperti pesawat yang bandara-nya hampir dipastikan jauh di pinggir kota.

Fig 0. Kereta Bandara Soetta Produksi INKA [4]

Menilik rencana induk perkertaapian nasional yang di launching tahun 2011 (RIPNas), PT. KAI menarget kan kereta api sebagai leading transportaion line  yang dituangkan dalam RIPNas 2030. Rencana tersebut meliputi: Bab 1 Perkeretaapian Nasional, Bab 2 Strategi pengembangan jaringan layanan, Bab 3 Strategi peningkatan kemanan dan keselamatan, Bab 4 Strategi alih teknologi dan pengembangan industri, Bab 5 Strategi pengembangan SDM, Bab 6  Strategi pengembangan kelembagaan, Bab 7 Strategi Investasi dan Pendanaan serta Bab 8 Penutup. Sayang dalam RIPNas tersebut tidak membahas tentang dampak kebisingan yang diemisikan kereta api. Inilah yang akan saya bahas. Dalam RIPNas, hanya dibahas dampak polusi pada sub-bab ramah lingkungan. Sedangkan pada bidang keselamatan (safety) akan ditempuh kebijakan melalui: penyiapan regulasi, peningkatan keandalan dan koordinasi dengan pihak-pihak terkait. Tulisan ini juga mengusulkan langkah riil yang bisa ditempuh khusus untuk mitigasi kebisingan yang diakibatkan oleh kereta api.

Sumber Bising 
Kereta api terdiri atas beberapa komponen yang mengemisikan kebisingan. Komponen tersebut misalnya, boogie, pantograf, HVAC, elektrikal, mekanikal, kompresor, dan inverter. Namun, porsi bising paling besar disumbangkan oleh rolling noise, gesekan atau friksi antara roda dengan rel kereta. Untuk rolling noise, mekanisme pembangkitannya adalah sebagai berikut,

Fig 2. Estimation of the noise reduction using the prediction model for rolling noise and concrete-bridge noise [1]

Berbeda dengan model yang diusulkan oleh David Thompson [2], simulasi dan estimasi bising yang dilaporkan RTRI mengakomodasi concrete bridge noise jika kereta berada pada jembatan layang. Sehingga, simulasi dan prediksi noise-nya adalah sebagai berikut,

Fig 3 Prediction model for estimating rolling noise and concrete-bridge noise

Jika rel kereta berada di tanah (tidak menumpu pada concrete bridge) maka total kebisingan yang dihasilkan adalah akumulasi dari:

1. Bising rel
2. Bising roda
3. Bising sleepers (bantalan)

Sebelum masuk pada bising yang diemisikan oleh komponen kereta, perlu diketahui bahwa tinjauan bising yang diemisikan tersebut dibagi menjadi dua berdasarkan area paparan kebisingan yang diterima,

1. Bising internal, bising yang diterima oleh penumpang didalam gerbong
2. Bising eksternal, bising yang diemisikan ke lingkungan dalam hal ini masyarakat di sekitar jalur kereta.

Bising yang diemisikan komponen kereta (mungkin) hanya mengganggu penumpang di dalam gerbong saja, dalam hal ini hanya berpengaruh dominan pada bising internal. Bising internal dan eksternal diatur oleh peraturan menteri perhubungan. Bising internal dipengaruhi oleh komponen-komponen kereta berikut,

Fig 4. Sumber bising kereta api [3]

Pada gambar tersebut, sumber-sumber bising merambat dengan dua cara:

• Air borne noise, bising yang merambat melalui udara (high freq)
• Structure borne noise, bising yang merambat melalui struktur (low freq)

Dari sumber bising yang digambarkan Hitachi-rail tersebut sebenarnya solusinya pun juga sudah ditawarkan yakni: floor construction, side windows, side wall dan ceiling. Elemen-elemen tersebut merupakan elemen isolasi bising. Semakin berkualitas struktur elemen tersebut dalam mereduksi bising, semakin berkurang bising internal dalam gerbong kereta.

Untuk bising lingkungan, perlu diketahui baik melalui simulasi maupun pengukuran komponen mana yang berpengaruh dan seberapa besar pengaruhnya. Pengukuran ini bisa dilakukan dengan metode by-pass dengan menggunakan mikrofon array. Dengan mengetahui komponen mana yang berpengaruh besar, isolasi secara lokal dapat dilakukan untuk reduksi bising maksimal. Umumnya, rolling noise sangat berpengaruh pada bising lingkungan ini. Dari hasil penelitian [1] diketahui bahwa pemilihan kekasaran (roughness) dan kekakuan (stiffness) dari rel dan roda sangat berpengaruh terhadap rolling noise yang diemisikan.

Peraturan Kemenhub
Kementerian Perhubungan sebagai pembuat regulasi sarana transportasi di Indonesia mengatur kebisingan kereta api sebagai berikut,

• Untuk kereta yang ditarik penggerak, uji statis dan dinamis pada ruang penumpang, dapur, ruang makan dan ruang pembagkit (diukur dari jarak 6 m) maksimal bisingnya adalah 85 dB (PM No. 15 Tahun 2011)
• Untuk kereta berpenggerak sendiri, bising maksimal di ruang penumpang baik pada uji statis dan dinamis adalah 85 dB (PM No. 13 Tahun 2011) 80 dBA (PM 175 Tahun 2015).

Solusi: Traction Rod
Salah satu solusi untuk mengurangi bising kereta api yang juga ditawarkan oleh Hitachi Rail [3] adalah dengan mengurangi getaran bogie. Untuk keperluan itu, sebuah traction rod telah dirancang dan diusulkan oleh Hitachi rail untuk meredam getaran antar bagian bogie. Jika bogie merupakan sistem gabungan dari dua roda depan dan dua roda belakang, maka antar keduanya dapat dipasang peredam untuk mengurangi transmisibilitas getaran. Peredam tersebut berupa traction rod yang berisi (0.5 sampai 1 juta) materal lead granule yang mampu mereduksi bising pada frekuensi 200 Hz to 300 Hz. Dengan teknik ini bising internal dalam kereta bisa direduksi dari 2 dB sampai 5 dB.

Fig 5. Traction rod, atas: konstruksi dan fitur, tengah: pengurangan transmisibilitas getran, bawah: Konfigurasi traction rod pada bogie

Tulisan ini hanya membahas koseptual saja untuk mengatasi kebisingan kereta api, tidak membahas hal-hal detail secara teknis dan saintifik. Silahkan kontak saya atau baca paper saya di referensi paling bawah untuk detail tulisan dan publikasi terkait solusi kebisingan kereta api.



Referensi:

1. Railway Technical Research Institute, www.rtri.or.jp 
2. David Thompson, Railway noise: simulation, prediction and modeling.
3. Hitachi Rail, http://www.hitachi-rail.com 
4. http://news.detik.com, penampakan kereta bandara
5. B.T. Atmaja et.al, Prediction and simulation of internal train noise resulted by different speed and air conditioning unit, RECAV 2018.