Mengenali Pelbagai Jenis Kereta Api (Rolling Stock)10 min read

Industri kereta api telah melalui evolusi yang pesat sejak awal digunakan dalam tamadun Greek. Industri kereta api yang pada mulanya trek dan kereta api diperbuat daripada kayu telah banyak berubah dalam segala macam aspek. Pelbagai jenis kereta api yang berbeza wujud pada hari ini.

Pernahkah anda tertanya-tanya mengapa KTM Komuter mempunyai ‘batang’ di atasnya tetapi tidak pada LRT? Adakah ERL beroperasi di atas landasan yang sama dengan KTM Komuter? Kini terdapat pelbagai jenis kereta api yang yang mempunyai sistem dorongan (propulsion system), servis, kelajuan dan untuk kelebaran landasan (track gauge) yang berbeza.

Pelbagai jenis kereta api (rolling stock) yang berbeza dapat dilihat (kredit: [email protected], Petr Sporer, Gaudi Renanda, Sirap Bandung)

Untuk pengetahuan pembaca, dalam jargon kereta api, kenderaan kereta api itu sendiri lebih dikenali sebagai rolling stock. Oleh itu, mari kita mengenali pelbagai jenis kereta api.

Jenis-jenis rolling stock

1. Sistem Dorongan (Propulsion system)

Sistem dorongan ialah sumber tenaga yang digunakan oleh kereta api untuk menggerakkan rolling stock itu. Sebagaimana kereta mempunyai bahan bakar yang berbeza seperti diesel, petrol, gas semula jadi dan elektrik, begitu juga dengan kereta api.

Berikut disenaraikan pelbagai jenis sistem dorongan yang disusun secara kronologi mereka diperkenalkan dalam industri kereta api:-

•Wap •Elektrik •Petrol •Diesel •Hidrogen

Pertrol dan Hidrogen tidak akan diperincikan kerana penggunaanya yang sangat minima dan tidak meluas.

1.1 Wap

Kereta api wap yang menggunakan steam engine merupakan kereta api yang tidak lagi digunakan di peringkat komersial. Buat sesiapa yang menonton kartun Thomas & Friends, Thomas itu sendiri ialah kereta api wap yang selalunya sinonim dengan serombong asap di lokomotif yang paling hadapan.

Kereta api wap Esh 4444 0-10-0 milik Soviet Railways (kiri) dan Thomas (kanan), dan persamaan pada serombong asap mereka (bulat) (kredit: George Shulin, Gullane Entertainment)

Bahan bakarnya boleh menjadi sama ada arang, kayu dan minyak, walaupun arang akhirnya menjadi dominan. Bahan bakar digunakan untuk memanaskan air, menghasilkan wap, menggerakkan piston dan seterusnya menggerakkan tayar-tayar melalui rod gandingan (coupling rod) seperti yang digambarkan di bawah.

Rod gandingan pada nombor 5 (kredit: ExplainThatStuff)

Kereta api wap mula lenyap setelah munculnya kereta api diesel. Hal ini kerana kecekapan (efficiency) enjin wap yang sangat rendah berbanding enjin diesel. Enjin wap yang merupakan jenis enjin pembakaran luar (external combustion engine) banyak kehilang tenaga haba ketika wap menuju ke silinder dan pison (2-3 dalam gambar di atas).

Arang juga hanya mempunyai lebih kurang separuh tenaga yang tersimpan per kilogram berbanding diesel. Akibatnya, stok guling memerlukan jumlah arang dua kali ganda berbanding diesel. Tatarajah enjin wap memerlukan air yang banyak, sekaligus menambahkan muatan ke atas stok guling dan kos infrastruktur.

1.2 Elektrik

Kereta api elektrik ialah kereta api yang menerima tenaga elektrik daripada bekalan luar untuk pergerakannya ataupun bateri. Menariknya, kereta api elektrik pertama wujud dalam bentuk lokomotif bateri.

Bateri

Kereta api bateri sangat berguna di mana penggunaan diesel atau sumber elektrik luaran tidak dapat digunakan atau tidak ideal. Contohnya, dalam suasana industri tertutup dan perlombongan, lokomotif bateri dipilih untuk mengelakkan percikan api yang boleh mencetuskan letupan/kebakaran. Ia juga tidak membebaskan gas buangan daripada hasil pembakaran. Namun, berat bateri itu sendiri menambah muatan ke stok guling di samping jarak yang terhad kerana perlunya pengecasan. Malah, pusat pengecasan perlu dibina sekiranya tiada infrastruktur elektrik di atas trek sedia ada (contoh. 3rd rail, kabel overhed), meningkatkan kos pembinaan keseluruhan.

Lokomotif bateri-elektrik L16 milik London Underground

Lokomotif bateri mula bertapak pada tahun 1837 namun tidak berjaya digunakan di peringkat komersial. Kini, London Underground menggunakan lokomotif bateri-elektrik untuk tujuan penyelenggaraan di seluruh rangkaiannya. Stok guling ini berupaya untuk beroperasi dengan tenaga elektrik dari rel ke-4 (4th rail) sedia ada seperti stok guling penumpang. Ia juga dilengkapi dengan bateri asid-plumbum untuk menguasai stok guling ketika elektrik dipadam sewaktu penyelenggaraan.

Hitachi EV-E801 yang beroperasi di Oga Line, Akita (kredit: 掬茶)

Pada peringkat komersial pula, hanya Jepun sahaja yang sudah pun mempunyai stok guling bateri pelbagai unit (battery multiple unit) yang digunakan secara relatifnya meluas di dalam rangkaian kereta api mereka. Misalnya, stok guling Hitachi EV-E801 beroperasi sepanjang 26.6 km yang tidak berelektrik di Oga Line, Akita.

Arus terus dan arus ulang-alik (DC dan AC)

Kereta api elektrik yang menggunakan elektrik AC dan DC tidak mempunyai enjin sebagaimana kereta api yang memerlukan bahan bakar. Setakat 2018, lebih 1/4 daripada rangkaian kereta api dunia terdiri daripada rangkaian elektrik. Kebanyakannya tertumpu di Eropah Barat dan Asia (Jepun, China dan India).

Tenaga elektrik dibekalkan daripada grid elektrik melalui kabel overhed (overhead cable), rel ke-3 (3rd rail) atau rel ke-4 (4th rail). AC secara umumnya mampu membekalkan kuasa lebih tinggi kerana transformer yang memerlukan AC dapat meningkatkan voltan. Justeru, AC digunakan di atas trek yang stok gulingnya perlu beroperasi pada kelajuan yang tinggi. Dek AC yang digunakan dengan voltan yang tinggi, AC hanya dapat dibekalkan melalui kabel overhed. Tenaga elektrik disalurkan ke stok guling melalui ‘batang’ pantograf seperti dalam bulatan merah di bawah.

Kabel overhed di KTM ETS (kiri), rel ke-3 (tengah) dan rel ke-4 (kanan) (kredit: NicholasLimMJ, The Star, Chris McKenna)

Hal ini menjelaskan mengapa LRT yang berkelajuan 80 km/j menggunakan 750 V DC manakala KTM ETS 25 kV AC, 50 Hz. Berikut menunjukkan voltan yang standard di global untuk AC dan DC:

600 V DC
750 V DC
1,500 V DC
3 kV DC
15 kV AC, 16.7 Hz
25 kV AC, 50 Hz (EN 50163) dan 60 Hz (IEC 60850)

1.3 Diesel

Diesel digunakan secara meluas berbanding petrol kerana ia berupaya untuk membekalkan kuasa (power) dan tork (torque) yang tinggi untuk kenderaan seberat kereta api. Hasilnya, penggunaan diesel ternyata lebih jimat dan lebih efisien berbanding petrol.

Stok guling diesel mempunyai sistem penghantaran (transmission system) mekanikal, elektrik atau hidraulik. Kebanyakan stok guling moden hari ini dilengkapi sistem penghantaran elektrik, walaupun elektrik dan hidraulik masih digunakan terutamanya di stok guling pelbagai unit dan stok guling yang lebih ringan.

Stok guling diesel+sistem penghantaran elektrik, atau lebih dikenali sebagai kereta api diesel-elektrik pada asasnya sama dengan stok guling elektrik, hanya dilengkapi generator untuk menjana tenaga elektrik berbanding dibekal oleh grid kuasa. Sistem penghantaran mekanikal amat sinonim dengan adanya rod penghubung pada tayar seperti dalam gambar di atas (lihat 1.1 Wap).

KTM Class 25 (EMD GT18LC-2) yang berkhidmat untuk servis KTM Intercity merupakan contoh stok guling lokomotif diesel-elektrik.

KTM Class 25 (EMD GT18LC-2) (kredit: Gaudi Renanda)

2. Lokomotif vs. Unit-Pelbagai

Sesebuah kereta api itu mempunyai sama ada konfigurasi lokomotif atau unit-pelbagai. Kereta api lokomotif ialah kereta api yang mempunyai koc penggerak (dipanggil lokomotif kerana dilengkapi enjin dan tidak dimuati oleh penumpang) di salah satu atau kedua-dua penghujung kereta api. Lokomotif ini diapit oleh koc-koc penumpang yang tidak menyumbang sebarang daya gerakan kepada keseluruhan kereta api. Bagi stok guling yang mempunyai hanya sebuah lokomotif yang menolak, control car akan di penghujung lagi satu akan mengawal lokomotif ini.

Kereta api dua lokomotif (atas), kereta api satu lokomotif menolak (tengah), dan kereta api satu lokomotif menarik (bawah) (kredit: Sladen(talk) )

Sebaliknya, kereta api pelbagai-unit ialah kereta api yang mana komponen-komponen yang sepatutnya berada dalam lokomotif, dibahagikan kepada koc-koc. Lebih daripada satu koc menyumbang daya gerakan berbanding kereta api lokomotif yang hanya digerakkan oleh lokomotif itu sendiri. Gambar rajah di bawah menunjukkan contoh konfigurasi diesel pelbagai-unit dan elektrik pelbagai-unit melalui kabel overhed.

Diesel pelbagai-unit (atas) dan elektrik pelbagai-unit (bawah) (kredit: CalTrain)

Lazimnya, cara paling mudah untuk membezakan kedua jenis stok guling ini hanyalah dengan mengenal pasti jika terdapat lokomotif di oenghujung kereta api atau tidak. Kereta api pelbagai-unit juga kebiasaanya mempunyai ruang atas (headroom) yang lebih rendah berbanding kereta api lokomotif kerana ruangan bawah lantai yang dipenuhi oleh komponen-komponen. Perhatikan lokomotif elektrik dan elektrik pelbagai-unit di bawah.

British Rail Class 91 (lokomotif elektrik) (atas) dan KTM Class 93 (elektrik pelbagai-unit) (bawah) (kredit: Mark Egdell, Rail Travel Station)

3. Kelebaran landasan (Track gauge)

Tahukah anda bahawa kereta api untuk KLIA Ekspres/Transit tidak dapat beroperasi di atas trek KTM Komuter kerana bezanya kelebaran mereka? Kereta api KLIA Ekspres/Transit dikhususkan untuk trek berkelebaran 1435 mm manakala trek KTM Komuter hanya 1000 mm. Terdapat lebih 20 kelebaran trek berbeza yang telah dan masih digunakan dalam industri kereta api global. Majoriti rangkaian kereta api global (61%) kini berkelabaran 1435 mm, dipanggil standard gauge. Trek yang lebih kecil daripada 1435 mm dipanggil narrow gauge dan lebih besar dipanggil broad gauge.

File:Track gauge.svg
Antara kelebaran landasan yang digunakan hari ini

Namun, di Malaysia, metre gauge masih lagi mendominasi (~90%) yang telah secara sejarahnya dibawa oleh British ke tanah air. LRT, MRT dan KLIA Ekspres/Transit (ERL) menggunakan standard gauge. Secara fiziknya, trek yang lebih lebar membolehkan kereta api untuk beroperasi pada kelajuan yang lebih tinggi, membolehkan muatan yang lebih berat dan lebih stabil untuk kereta api. Trek yang lebih lebar juga bermakna kereta api yang lebih lebar justeru kapasiti penumpang. yang lebih tinggi. Namun, trek yang lebih sempit membolehkan radius lengkungan yang lebih kecil lalu mengambil kawasan tanah yang lebih kecil, dan juga berkos lebih rendah untuk dibina.

Hal ini menjelaskan mengapa ERL, yang beroperasi pada kelajuan 160 km/j (terpantas di Malaysia) menggunakan standard gauge.

Anda mungkin berminat: Sejarah Kereta Api Berkelajuan Tinggi (High Speed Rail)

Rujukan

https://www.explainthatstuff.com/steamengines.html

http://www.railway-technical.com/trains/

https://en.wikipedia.org/wiki/Locomotive#Petrol

https://www.masstransitmag.com/rail/press-release/12408644/sci-verkehr-gmbh-new-study-railway-electrification-continues-to-grow-global-market-development-2018#:~:text=Of%20around%201.3%20million%20km,57%20percent%20(Western%20Europe).

https://en.wikipedia.org/wiki/Track_gauge

https://www.quora.com/What-are-the-advantages-and-disadvantages-of-wide-and-narrow-train-tracks

https://www.quora.com/Why-were-trains-never-gasoline-powered

https://en.wikipedia.org/wiki/Multiple_unit#Design

https://en.wikipedia.org/wiki/Rail_transport_in_Malaysia

1 thought on “Mengenali Pelbagai Jenis Kereta Api (Rolling Stock)10 min read

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *