Analisa Crashworthiness Pada Struktur Frame Cabin Kereta Cepat Nasional Menggunakan Metode Elemen

Rizal, Karisma (2022) Analisa Crashworthiness Pada Struktur Frame Cabin Kereta Cepat Nasional Menggunakan Metode Elemen. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007202004-Master_Thesis.pdf Download (7MB)

Abstract

Kereta Api merupakan salah satu jenis moda transportasi umum yang sangat diminati masyarakat, karena memiliki daya tampung penumpang yang besar untuk sekali perjalanan serta lebih aman dan nyaman. Pada unsur keamanan, kereta api memiliki unsur keamanan aktif dan unsur keamanan pasif. Sistem keamanan aktif bertujuan untuk mencegah terjadinya kecelakaan sedangkan sistem keamanan pasif bertujuan mengurangi risiko yang timbul akibat kecelakaan. Namun tidak dipungkiri bahwa dengan adanya berbagai sistem keamanan aktif yang terdapat pada kereta api, kecelakaan masih dapat terjadi. Sehingga perlu adanya penelitian yang lebih mendalam mengenai sistem keamanan pasif. BRIN dan PT. INKA berencana mengembangkan kereta cepat nasional dengan kecepatan operasi mencapai 250 km/jam. Dengan kecepatan yang tinggi tersebut tentu saja risiko kecelakaan yang ditimbulkan juga semakin tinggi. Namun standar nasional maupun internasional mengenai kelayakan tabrak yang merupakan sistem keamanan pasif kereta api, tidak membedakan antara kereta kecepatan rendah dengan kereta kecepatan tinggi. Sehingga perlu adanya penelitian yang lebih mendalam mengenai kelayakan tabrak sistem keamanan pasif terutama pada kereta cepat yang menurut beberapa data kecelakaan terjadi pada kecepatan melebihi kriteria yang diprasyaratkan pada standar. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa kelayakan tabrak pada sistem keamanan pasif lokomotif kereta cepat nasional dengan metode elemen hingga. Geometri model yang digunakan mengacu pada desain kereta cepat nasional BRIN dan PT. INKA dengan penyederhanaan geometri frame dan penggunaan sheel surface sebagai model simulasi. Material yang digunakan pada model adalah aluminium 6005A-T6 sesuai dengan rencana desain kereta api. Simulasi dijalankan dengan initial velocity 10 m/s, 14,75 m/s, 20 m/s, dan 27,78 m/s. solver yang akan digunakan pada simulasi adalah “LS-DYNA” dengan hourglass control type 4 “Flanagan-Belytschko” dengan hourglass coeficient 0,04. untuk endtime akan diatur sebesar 0,2 s dengan pertimbangan pada range waktu tersebut dengan variasi kecepatan seperti dijelaskan di atas tumbukan sudah mencapai batas kemampuan crash energy management dan atau energi kinetik pada saat tabrakan sudah terserap seluruhnya. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa deformasi survival space pada ketiga desain variasi memenuhi syarat untuk kecepatan tabrak 10 m/s dan 14,75 m/s, kecuali pada desain existing untuk kecepatan tabrak 14,75 m/s deformasi pada survival space melebihi batas aman. Pada kecepatan tabrak 20 m/s dan 27,78 m/s, deformasi survival space pada ketiga desain variasi melebihi batas aman. Berdasarkan analisa crash force, desain variasi A dan B memenuhi manner deformasi yang diinginkan, sedangkan pada desain existing manner deformasi tidak sesuai harapan pada kecepatan 14,75 m/s sampai 27,78 m/s. ketiga desain variasi mampu menahan energi tabrak sesuai dengan standar yang berlaku maupun pada overspeed, kecuali pada desain existing untuk kecepatan 27,78 m/s energi tabrak tidak terserap secara sempurna. Nilai rata-rata serta nilai tertinggi deceleration pulse pada ketiga desain variasi tidak memenuhi persayratan sesuai dengan standar, namun ditinjau dari penelitian tentang toleransi seluruh tubuh terhadap impak nilai perhitungan pada seluruh desain variasi masih berada pada batas aman, kecuali untuk desain existing pada kecepatan tabrak 27,78 m/s.
=================================================================================================================================
Train is one of the massive transportations that is in great demand by the public, because it has a large passenger capacity for one trip and is safer and more comfortable. Train has active and passive system for safety. The active security system aims to prevent accidents while the passive security system aims to reduce the risks arising from accidents. However, it is undeniable that with the existence of various active safety systems on trains, accidents still possibly happen. There is a need for more in-depth research on passive security systems. BRIN and PT. INKA plans to develop a national high-speed train with an operating speed of 250 km/hour. With this high speed, of course, the risk of an accident is also higher. However, national, and international standards regarding crash feasibility, which is a passive rail safety system, do not distinguish between low-speed trains and high�speed trains. There is a need for more in-depth research on the feasibility of collisions with passive safety systems, especially on fast trains which according to some accident data occur at speeds exceeding the criteria required by the standard. This study aims to analyse the feasibility of a collision on the passive safety system of the national high-speed train locomotive, using the finite element method. The geometry of the model used refers to the BRIN and PT. INKA by simplifying the frame geometry and by using the shell surface as a simulation model. The material used in the model is aluminium 6005A-T6 in accordance with the train design plan. The simulation was run with initial velocity of 10 m/s, 14.75 m/s, 20 m/s, and 27,78 m/s. The solver that will be used in the simulation is “LS-DYNA” with hourglass control type 4 “Flanagan-Belytschko” with hourglass coefficient of 0.04. for the end time will be set at 0.2 s with consideration in that time range with variations in speed as described above the collision has reached the limit of crash energy management capability and or kinetic energy at the time of the collision has been completely absorbed. The result of the study showed that the deformation of survival space of each variation design fulfils the requirement for 10 m/s and 14,75 m/s crash speed, except for the existing design at the crash’s speed of 14,75 m/s the deformation of survival space exceed the limit. The deformation of survival speed at 20 m/s and 27,78 m/s speed’s crash for each variation design is exceed the limit. Crash force value showed that design variation A and B fulfil desired deformation manner, but existing design showed bad deformation manner at 14,75 m/s until 27,78 m/s speed’s crash. Each of variation design can absorb the crash energy required by the standard and the overspeed, except for the existing design at 27,78 m/s crash’s speed the crash energy is not fully absorb. Mean and peak value of deceleration pulse for each variation design at all variation speed is not fulfil the standard requirement. According to the study of the “whole body tolerance of rearward acceleration” all of design variation in each crash speed, the calculated value is below the maximum value permitted, existing design at 27,78 m/s crash speed.

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RTM 625.1 Riz a-1 2022
Uncontrolled Keywords:	crashworthiness, crash energy management, Occupant protection, pulsar tabrakan, high speed train
Subjects:	H Social Sciences > HE Transportation and Communications > HE311.I4 Urban transportation
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	13 Feb 2025 02:18
Last Modified:	13 Feb 2025 02:18
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118707

Actions (login required)

View Item