Teknologi Kereta Api: Sejarah, Jenis, Dan Perkembangannya

TEKNOLOGI KERETA API: SEJARAH, JENIS, DAN PERKEMBANGANNYA

KERETA API

Alat transportasi kereta modern mulai berkembang seiring dengan perkembangan revolusi industri, ekspansi, dan perpindahan dari satu tempat ke tempat lain. Kereta baru digunakan secara massal sejak 200 tahun lalu. Namun, penemuannya terjadi jauh sebelum itu semua. Kereta sederhana sebagai alat transportasi sudah mulai digunakan sekitar 2000 tahun yang lalu oleh masyarakat di peradaban Mesir kuno, Babylonia dan Yunani. Saat itu alat transportasi untuk mengangkut penumpang dan barang masih dilakukan menggunakan gerobak yang ditarik oleh hewan (biasanya kuda atau sapi). Seiring perkembangan, para ahli mulai menciptakan bentuk roda yang bulat untuk mengurangi beban saat pengangkatan, saat itu roda dibuat dari bahan kayu. Untuk mengaktifkan cara baru bertransportasi, mereka kemudian membangun jalan. Sisa-sisa arkeologi pembangunan ini masih dapat ditemukan di Italia dan Yunani. Salah satu contoh yang paling terkenal adalah batu kuno terukir “wagonways” yang dapat ditemukan di Isthmus dari Corinth, Yunani.

Sejarah kereta

Pada abad ke-18, setiap tambang di Inggris memiliki jaringan kereta api sederhana sendiri, dengan kuda sebagai tenaga penarik gerobak dari tambang ke pabrik. Perubahan kembali datang pada tahun 1774 setelah James Watt memperkenalkan penemuan mesin uap stasioner pertamanya ke seluruh dunia. Kemuadian pada tahung 1800-an beberapa ahli mesin uap berhasil memodifikasi mesin uap rancangan Watt, dengan merancang ruang bertekanan tinggi non-kondensasi yang memungkinkan mesin untuk mengkonversi lebih banyak energi uap menjadi energi mekanik.

Mesin uap pertama mulai dioperasikan di sepanjang rel primitif pada tahun 1804. Saait itu Matthew Murray berhasil menampilkan lokomotif sederhana pertama, Namun perhatian publik justru lebih banyak tertuju pada Richard Trevithick yang berhasil menciptakan “Penydarren”, sebuah lokomotif yang menarik beban setara 25 ton dan 70 orang. Kereta api dipergunakan secara komersial pada akhir 1820-an, George Stephenson yang berkebangsaan Inggris saat itu memenangkan kompetisi dengan desain lokomotif uapnya. Sejak saat itu, lokomotif uap menyebar dengan cepat hingga ke Amerika.

Pada dekade pertama penyebaran lokomotif uap, para insinyur di London mulai merencanakan untuk membangun rel kereta api antar kota dan terowongan bawah tanah. Bagian pertama dari proyek ini sekarang dikenal dengan “London Underground” yang mulai dibangun pada tahun 1863. Meskipun menerima banyak keluhan karena asap di terowongan, pembangunan rel ini tetap diteruskan hingga  1890. Masa kejayaan kereta uap berakhir ketika seluruh armada kereta di London mulai menggunakan mesin listrik. Penggunaan kereta listrik ini menandai awal dari era baru sistem perkeretaan melalui transit perkotaan yang cepat, dan jalan bawah tanah mulai muncul di seluruh penjuru dunia.

Hal lain yang sangat penting dalam sejarah kereta adalah pengenalan mesin Diesel, yang juga membawa lokomotif uap untuk tutup usia. Setelah perang dunia ke-2, mayoritas negara di dunia mulai meninggalkan lokomotif uap dan beralih pada mesin berbahan bakar diesel yang lebih handal. Mesin diesel yang dikombinasikan dengan yang listrik memungkinkan terciptanya kereta terbaik kedua dunia, setelah kereta listrik. Kini kereta tercatat membawa lebih dari 40% barang di seluruh dunia dan mendistribusikannya antar kota, negara, dan benua.

Lokomotif uap

Perekembangan Kereta api

Moda transportasi kereta api modern mulai berkembang seiring dengan seiring dengan perkembangan revolusi industri dan semakin pesatnya kemajuan teknologi di dunia. Kereta api digunakan sebagai angkutan massal sejak 200 tahun yang lalu. Namun penemuannya jauh sebelum hal tersebut terjadi.

Perkembangan perkereta-apian sama seperti transportasi lainnya, yang diawali dengan penemuan roda, dari kereta kuda yang terdiri dari satu rangkaian kereta, kemudian di buat kereta kuda yang menarik lebih dari satu rangkaian serta berjalan di jalur yang di buat dari besi atau rel. Kemudian setelah James Watt menemukan mesin uap, Nicholas Cugnot membuat kendaraan beroda tiga berbahan bakar uap. Orang-orang menyebutnya dengan kuda besi. Lantas Richard Trevithick membuat mesin lokomotif membuat mesin lokomotif yang dirangkaikan dengan kereta. George Stephenson menyempurnakan lokomotif yang memenangkan perlombaan balap lokomotif dan digunakan di jalur Liverpool-Manchester, waktu itu lokomotif uap yang digunakan berkonstruksi belalang.

Kemudian penyempurnaan demi penyempurnaan terus di lakukan untuk mendapatkan lokomotif yang lebih efektif dan mampu menarik lebih banyak lagi rangkaian kereta api. George Stephenson bekerja pada perusahaan pertambangan batu bara yang semula hanya membantu ayahnya. Lambat laun ia kemudian menjadi kepala mesin uap. Sambil bekerja ia pun mulai belajar membaca dengan ikut kursus pada malam hari. George Stephenson lalu banyak membaca buku tentang mesin, hingga suatu ketika ia di minta untuk membantu memperbaiki mesin uap. Setelah itu, ia mulai di percaya untuk memegang tugas penting di bagian mesin. Pada waktu itu perusahaan tambang batubara tempatnya bekerja sedang mencoba menggunakan lokomotif uap yang dapat digerakan untuk mengganti tenaga kuda yang menarik kereta batubara.

Pada tahun 1825 perkembangan teknis mesin uap yang mulai dikembangkan pada akhir abad 18 dengan tujuan untuk menyediakan sumber tenaga bagi industri, telah mencapai titik dimana mesin uap dapat dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak kereta api.

Penerapan pertama dilakukan pada kereta api yang dibangun dari Stockton ke Darlington yang menghubungkan tambang batu bara di Darlington ke pelabuhan laut Stockton yang menpunyai jarak 20 km. Hal tersebut merupakan suatu keberhasilan komersial yang segera dan dalam waktu yang sangat singkat telah menyebabkan dibangunnya ratusan perusahaan kereta api di seluruh dunia.

Walaupun pada mulanya kereta api dikembangkan untuk angkutan barang, perusahaan-perusahaan komersial segera menyadari bahwa terdapat pula permintaan yang besar untuk angkutan penumpang.

Kemudian George membuat mesin yang di sebut Blucher dan mesin berjalan dengan sukses. Setelah itu ia di tunjuk sebagai Insinyur untuk pembangunan jalan kereta api yang pertama Stokton-Darlington yang di buka pada tahun 1825. Kemudian pada tahun 1826 ia bekerja untuk pembangunan jalan Liverpool-Manchester yang di buka pada tahun 1830. George lalu ikut ambil bagian dalam kontes dan memenangkan kontes tersebut dengan mesin bernama Rocket. Mesin Rocket ini sampai sekarang masih ada dan di simpan di Museum Ilmu Pengetahuan di London. Penemuan listrik oleh Michael Faraday membuat beberapa penemuan peralatan listrik yang diikuti dengan penemuan motor listrik, yang kemudian digunakan sebagai trem listrik dan merupakan cikal bakal kereta api listrik. Pada tahun 1892, Rudolf Diesel menemukan kereta api bermesin diesel yang lebih efisien dibandingkan dengan lokomotif uap.

Seiring dengan waktu dan makin majunya teknologi sekarang, pada tahun 1960-an Jepang mengembangkan teknologi kelistrikan dan magnet yang lebih maju dan memiliki kecepatan di atas kecepatan kereta api biasa dengan mengoperasikan Kereta Api Super Ekspress Shinkanzen dengan rute Tokyo-Osaka yang kemudian di susul oleh Perancis dengan mengoperasikan kereta api jenis serupa yaitu TGV.

Bahkan pada bulan April tahun 1999 sudah dilaksanakan test operasi kereta api dengan kecepatan 552 km/jam di Jepang, yaitu menggunakan teknologi kereta api yang diperkenalkan pertama kali oleh Germany Transrapid System yang disebut kereta api MAGLEV (magnetically levitated train).

Hingga saat ini terdapat beberapa jenis kereta api, seperti kereta api monorel (kereta api rel tunggal), rel kereta api ini terdiri dari satu batang besi. Letak kereta api di desain menggantung pada rel atau di atas rel yang di rancang seperti jembatan layang. Karena efisien, kereta api jenis monorel ini biasanya di gunakan sebagai transportasi umum pada kota-kota besar di dunia. Sedangkan kereta api permukaan tanah (Surface) yaitu kereta api yang berjalan di atas permukaan tanah dan sering di jumpai di Indonesia bahkan di dunia, karena pembangunannya yang lebih murah dibandingkan dengan kereta api bawah tanah atau kereta api layang. Kereta api bawah tanah (Subway) adalah kereta api yang berjalan di bawah permukaan tanah, kereta api jenis ini di bangun dengan cara membuat terowongan-terowongan di bawah tanah sebagai jalur kereta api. Umumnya digunakan pada kota-kota besar dunia seperti New York, Tokyo, Paris, Seoul dan Moskwa.

Jenis-Jenis Kereta        

Berbagai jenis Kereta  yang umumnya dipergunakan untuk transportasi ntara lain:

a.       Kereta Tenaga Hewan

Mulanya dikenal kereta kuda yang hanya terdiri dari satu kereta (rangkaian), kemudian dibuatlah kereta kuda yang menarik lebih dari satu rangkaian serta berjalan di jalur tertentu yang terbuat dari besi (rel) dan dinamakan sepur. Ini digunakan khususnya di daerah pertambangan tempat terdapat lori yang dirangkaikan dan ditarik dengan tenaga kuda.

Kereta kuda merupakan kendaraan beroda yang terdiri atas 1 kotak besar, setengah bundar maupun jenis lain yang ditarik oleh kuda, ditopang oleh pegas di dalamnya terdapat 2 bangku yang dapat menampung 2 orang atau lebih. Kereta kuda ada yang beroda 2 dan ada juga yang beroda 4.

b.       Kereta Tenaga Uap

Kereta api uap adalah kereta api yang digerakkan dengan uap air yang dibangkitkan/dihasilkan dari ketel uap yang dipanaskan dengan kayu bakar, batu bara ataupun minyak bakar, oleh karena itu kendaraan ini dikatakan sebagai kereta api dan terbawa sampai sekarang. Sejak pertama kali kereta api dibangun di Indonesia tahun 1867 di Semarang telah memakai lokomotif uap, pada umumnya dengan lokomotif buatan Jerman, Inggris, Amerika Serikat dan Belanda. Paling banyak ialah buatan Jerman.

Untuk menggerakkan roda kereta api uap air dari ketel uap dialirkan ke ruang dimana piston diletakkan, uap air masuk akan menekan piston untuk bergerak dan di sisi lain diruang piston uap air yang berada diruang tersebut didorong keluar demikian seterusnya. Uap air diatur masuk kedalam ruang piston oleh suatu mekanime langsung seperti ditunjukkan dalam gambar. Selanjutnya piston akan menggerakkan roda mealui mekanisme gerakan maju mundur menjadi gerak putar.

Istilah mengenai lokomotif uap perlu dijelaskan, agar pembaca dapat mengikuti uraian selanjutnya. Seperti diketahui bahwa bagian-bagian penting dari lokomotif uap adalah:

•              tungku pembakaran batu bara atau kayu

•              ketel uap air

•              tender atau tempat batu bara dan air

•              roda penggerak

•              piston uap air penggerak roda

•              ruang masinis

•              tender gandengan untuk batu bara dan air

•              roda penggerak

•              roda penunjang

•              cerobong

•              dan lain-lain

c.       Kereta Tenaga Diesel

Lokomotif diesel adalah jenis lokomotif yang bermesin diesel dan umumnya menggunakan bahan bakar mesin dari solar. Ada dua jenis utama kereta api diesel ini yaitu kereta api diesel hidraulik dan kereta api diesel elektrik.

Diesel hidraulik merupakan jenis penggerak pada kereta api yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak utama dengan memanfaatkan transmisi hidraulik sebagai penerus tenaga dari mesin diesel ke roda kereta. Transmisi hidraulik merupakan jenis transmisi pada kereta api dimana penerusan tenaga dari mesin diesel ke roda kereta menggunakan kekentalan minyak transmisi. Mesin diesel akan memutar sebuah sudu-sudu di dalam sebuah mesin transmisi yang di dalam mesin tersebut dipenuhi dengan minyak transmisi, putaran dari mesin diesel ini akan membuat minyak transmisi ikut berputar searah dengan arah putaran mesin diesel. Minyak yang sudah teraduk dan berputar sesuai dengan arah putaran engine kemudian memutarkan sudu-sudu yang lain yang berada di dalam mesin transmisi (kedua sudu ini tidak tersambungkan secara mekanik). Putaran dari sudu di sisi keluaran ini kemudian disambungkan dengan roda gigi pada as roda dengan sebuah gardan saft.

Transmisi diesel-elektrik atau Lokomotif diesel elektrik adalah mesin diesel elektrik yang digunakan oleh berbagai jenis kendaraan. Sistem transmisi diesel-elektrik mempunyai sebuah mesin diesel yang dihubungkan dengan generator elektrik, sehingga menghasilkan listrik yang digunakan sebagai sumber tenaga motor elektrik. Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melalui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain.

d.       Kereta Tenaga Magnet

Kereta maglev (singkatan dari magnetically levitated trains, dalam bahasa Indonesia disebut kereta api levitasi magnetic. adalah jenis kereta api yang mengambang secara magnetik. Sering juga disebut kereta api magnet.

Seperti namanya, prinsip dari kereta api ini adalah memanfaatkan gaya magnet untuk mengangkat kereta sehingga mengambang, tidak menyentuh rel sehingga gaya gesek dapat dikurangi. Kereta maglev juga memanfaatkan magnet sebagai pendorong. Dengan kecilnya gaya gesek dan besarnya gaya dorong, kereta ini mampu melaju dengan kecepatan sampai 600 km/jam, jauh lebih cepat dari kereta biasa. Beberapa negara yang telah mengembangkan kereta api jenis ini adalah Tiongkok, Jepang, Perancis, Amerika, dan Jerman. Dikarenakan mahalnya pembuatan rel magnetik, di dunia pada tahun 2015 hanya ada dua jalur Maglev yang dibuka untuk transportasi umum, yaitu Shanghai Transrapid di Tiongkok dan Linimo di Jepang.

Ada tiga jenis teknologi maglev:

•              tergantung pada magnet superkonduktivitas (suspensi elektrodinamik);

•              tergantung pada elektromagnetik terkontrol (suspensi elektromagnetik); atau yang

•              terbaru, mungkin lebih ekonomis, menggunakan magnet permanen (Inductrack).

Jepang dan Jerman merupakan dua negara yang aktif dalam pengembangan teknologi maglev menghasilkan banyak pendekatan dan desain. Dalam suatu desain, kereta dapat diangkat oleh gaya tolak magnet dan dapat melaju dengan motor linear. Pengambangan magnetik menggunakan elektromagnet atau magnet permanen tidak stabil karena teori Earnshaw; Diamagnetik dan magnet superkonduktivitas dapat menopang maglev dengan stabil. Medan elektromagnet juga mempengaruhi rancang bangun kereta. Medan magnet yang sangat kuat dibutuhkan untuk mengangkat kereta yang berat.

Kenyamanan Kereta kecepatan tinggi / High Speed Train Technology

Efek dari medan magnetik yang kuat tidak diketahui banyak. Oleh karena itu untuk keamanan penumpang, pelindungan dibutuhkan, yang dapat menambah berat kereta. Konsepnya mudah namun teknik dan desainnya kompleks.

Maglev Transrapid di Shanghai

Sistem yang lebih baru dan tidak terlalu mahal disebut Inductrack. Teknik ini memiliki kemampuan membawa beban yang berhubungan dengan kecepatan kendaraan, karena ia tergantung kepada arus yang diinduksi pada sekumpulan elektromagnetik pasif oleh magnet permanen. Dalam contoh, magnet permanen berada di gerbong; secara horizontal untuk menciptakan daya angkat, dan secara vertikal untuk memberikan kestabilan. Sekumpulan kabel putar berada di rel. Magnet dan gerbong tidak membutuhkan tenaga, kecuali untuk pergerakan gerbong. Inductrack pada awalnya dikembangkan sebagai motor magnetik dan penopang untuk "flywheel" untuk menyimpan tenaga. Dengan sedikit perubahan, penopang ini diluruskan menjadi jalur lurus. Inductrack dikembangkan oleh fisikawan Wiliiam Post di Lawrence Livermore National Laboratory.

Inductrack menggunakan array Halbach untuk penstabilan. Array Halbach adalah pengaturan dari magnet permanen yang menstabilisasikan putaran kabel yang bergerak tanpa penstabilan elektronik. Array Halback mulanya dikembangkan untuk pembimbing sinar dari percepatan partikel. Mereka juga memiliki medan magnet di pinggir rel, dan mengurangi efek potensial bagi penumpang.

Sekarang ini, NASA melakukan riset penggunaan sistem Maglev untuk meluncurkan pesawat ulang alik. Untuk dapat melakukan ini, NASA harus mendapatkan peluncuran pesawat ulang alik maglev mencapai kecepatan pembebasan, suatu tugas yang membutuhkan pewaktuan pulse magnet yang rumit (lihat coilgun) atau arus listrik yang sangat cepat, sangat bertenaga (lihat railgun).

Beberapa Kereta Api Tercepat Di Dunia

Teknologi telah mengubah banyak hal dalam aspek kehidupan. Termasuk sistem transportasi yang sudah di gunakan sekarang ini. Dari mulai yang sederhana hingga yang canggih, ini juga yang terjadi pada sistem perkereta-apian di dunia. Tidak hanya kereta api yang di pacu dengan kecepatan rendah tetapi juga dengan kecepatan tinggi. Seiring dengan semakin berkembangnya teknologi dalam alat transportasi dan semakin tingginya mobilitas manusia dalam kehidupan sehari-hari, hal tersebut memudahkan manusia untuk  menjangkau berbagai tempat dengan waktu yang relatif cepat. Beberapa negara di dunia juga telah mengoperasikan kereta api cepat yang menawarkan kenyamanan selain menghemat waktu tempuh. Dengan menggunakan kereta api cepat tersebut, jarak ratusan kilometer bisa di tempuh dalam hitungan beberapa jam saja. Berikut adalah daftar kereta api tercepat di dunia yang perlu anda ketahui:

1.    Shanghai Maglev

Dengan kecepatan jelajah maksimum 430 km per-jam, kereta ini beroperasi di jalur levutasi magnetis di kota Shanghai. Yang artinya kereta api ini tidak bergerak dengan menggunakan roda. Tetapi melayang di atas medan magnet yang muncul di antara rel dan kereta api. Jalur kereta api magnetis Shanghai adalah satu-satunya kereta api magnetis komersial di dunia. Kereta api ini menghubungkan stasiun Long Yang dan bandara internasional Pudong dengan jarak waktu tempuh hanya 7 menit 20 detik untuk menyelesaikan satu perjalanan.

2.    Harmony CRH 380A

Kereta ini menjadi kereta api tercepat kedua di dunia dengan kecepatan maksimum sampai 380 Kmph. Mulai di operasikan pada Oktober 2010 antara rute Shanghai - Nanjing, dengan kapasitas sebanyak 494 kursi penumpang.

3.     AGV Italo

Moda transportasi yang di miliki oleh Italia ini dikeluarkan oleh perusahaan bernama Nouvo Trasporto Viaggiatori (NTV) pada tahun 2008. Dengan perusahaan yang ada di balik operasi kereta api ini adalah Alstom asal Perancis, kecepatan operasional yang di miliki maksimum 360 Kmph. Daerah operasinya bergerak antara Roma dan Naples. Penumpang bisa sampai pada tampet tujuan dengan jarak waktu tempuh sekitar satu jam.

4.    Siemens Velaro E/AVS 103

Kereta api tercepat di dunia selanjutnya berada di Spanyol, dan perusahaan Jerman yang telah mengembangkannya. Daerah operasinya yaitu Barcelona dan Madrid dengan kecepatan 350 Kmph. Sehingga dapat sampai pada tempat tujuan selama 2 jam 30 menit.

5.    Talgo 350 Spanyol

Kereta yang menghubungkan Barcelona - Madrid ini mempunyai kesempatan maksimum 350 Kmph dan menawarkan kenyamanan dan keamanan maksimal dengan pembagian gerbong kereta: Kelas Club, Kelas Utama, Kelas Bistro dan Kelas Coach.

Referensi:

• Abdul Aziz dkk., MAKALAH: Perkembangan Teknologi Kereta Api (Management Teknologi), JURUSAN MANAJEMEN FAKULTAS EKONOMI DAN BISNIS UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG, 2016.
• https://id.wikipedia.org/wiki/Kereta_api
• https://blog.citos.id/sejarah-penemuan-kereta-api-pertama-di-dunia-dan-perkembangannya/
• https://blog.citos.id/kereta-api-termahal-dengan-fasilitas-mewah-di-dunia/
• https://blog.citos.id/beberapa-kereta-api-tercepat-di-dunia/
• https://aqbahrul.wordpress.com/2013/01/14/perkembangan-teknologi-kereta-api/

Baca Juga

https://scienceandtechnologyaroundus.blogspot.com/2019/03/proposal-produk-produk-terbaik-2019-tm.html