Sejarah Kereta Api Berkelajuan Tinggi (High Speed Rail)

Apabila menyebut tentang Kereta Api Berkelajuan Tinggi (High Speed Rail), sudah tentu bullet train di Jepun, atau lebih dikenali sebagai Shinkansen, yang akan terdetik di minda. Sebagai negara pertama yang melancarkan sistem Kereta Api Berkelajuan Tinggi di dunia, maka tidak hairanlah mengapa Jepun begitu sinonim dengan Kereta Api Berkelajuan Tinggi.

Namun, tahukah anda bahawa Jepun bukanlah satu-satunya negara yang mempunyai sistem Kereta Api Berkelajuan Tinggi? China sebaliknya dengan rangkaian seluas 35,000 km, merupakan negara yang mempunyai rangkaian Kereta Api Berkelajuan Tinggi terbesar di dunia. Kebelakangan ini, HSR Singapura-Kuala Lumpur menjadi bualan hangat dalam negara setelah tampuk pemerintahan negara bertukar tangan pasca PRU ke-14. Sekiranya direalisasikan, ianya tentu akan meletakkan industri kereta api tanah air ke aras yang baru dengan membuka lembaran Kereta Api Berkelajuan Tinggi pertama negara.

Pengenalan

HSR umumnya ditakrifkan sebagai kereta api yang berkelajuan melebihi 250 km/j pada trek yang baharu, dan melebihi 200 km/j pada trek yang sedia ada. HSR berbeza daripada kereta tradisional dari segi kelajuannya, spesifikasi teknikal stok guling (rolling stock) dan trek yang tersendiri. Misalnya, servis Shanghai Transrapid yang merupakan terpantas di dunia pada saat ini (431 km/j) beroperasi di atas trek yang didekasikan khusus untuknya.

Shanghai Transrapid yang mencapai 430 km/j dalam operasi

Perkembangan

Pencapaian 200 km/j (1900-an – 1950-an)

Perkembangan HSR bermula seawal tahun 1899 di Jerman. Ini apabila syarikat-syarikat kereta api Prussia, bekerjasama dengan 10 firma kejuruteraan termasuk Siemens & Halske (kini Siemens) dan AEG (kini Electrolux). Mereka telah mengelektrifikasikan trek dan stok guling eksperimen di antara Marienfelde dan Zossen dan telah mencapai kelajuan 210 km/j. Perhatikan bagaimana pantograf mula muncul buat kali pertama dalam dunia kereta api yang akhirnya menjadi komponen yang penting dalam legasi kereta api laju hari ini. Kabel overhed (overhead line) membekalkan tenaga elektrik kepada kereta api melalui pantograf.

Kereta api eksperimen di Jerman yang dilengkapi sistem elektrifikasi dan pantograf (bulatan merah) pada tahun 1903

Namun, eksperimen ini belum dapat diterjemah ke dalam servis kereta api komersial dek kekangan kos infrastruktur elektrifikasi yang tinggi ditambah pula dengan insiden-insiden yang membabitkan kereta api elektrik. Pada asasnya, hukum fizik menyatakan sekiranya kelajuan bertambah dua kali ganda, lengkungan radius trek kereta api akan bertambah empat kali ganda (daya memusat), begitu juga perhubungan di antara pecutan (acceleration) dan jarak pembrekan (braking distance).

Daya memusat (centripetal force) yang menghubungkan antara kelajuan dan radius lengkungan (kredit: HyperPhysics)

Kereta api elektrik pada peringkat komersial

Pada tahun 1930-an, baru lah sistem kereta api elektrik pada peringkat komersial diperkenalkan. Ini bermula dengan pengenalan stok guling Red Devil untuk servis interurban di Cincinatti, Amerika Syarikat (140 km/j pada 1929). Seterusnya Fliegender Hamburger (kereta api diesel-elektrik) di Hamburg-Berlin, Jerman (160 km/j pada 1933), Pioneer Zephyr (kereta api streamliner diesel-elektrik) di Amerika Syarikat (160 km/j pada 1934), ETR-200 (kereta api EMU) di Bologna-Naples, Itali (160 km/j pada 1937).

Konsep *streamliner* menjadi popular pada tahun 1930-an kerana dapat mengurangkan daya seret/rintangan udara (drag force/air resistance) (kredit: Appaloosa)

Hal ini jelas menunjukkan bahawa elektrifikasi merupakan aspek penting sebagai sumber tenaga berbanding bahan bakar (contoh: arang, diesel). Harus diingatkan bahawa bahawa kereta api laju yang beroperasi pada abad ke-19 pada kelajuan 100 km/j yang tidaklah terlalu perlahan berbanding dengan kereta api tradisional hari ini (~200 km/j). Sebagai konteks, KTM Intercity (diesel) beroperasi pada kelajuan 110 km/j manakala KTM Komuter yang pula yang dipacu oleh kereta api elektrik pelbagai-unit (EMU) pula berkelajuan 120 km/j.

Pencapaian 300 km/j

Pada tahun 1955, kereta api elektrik CC 7107 khusus untuk tujuan uji kaji milik SNCF (Perancis) telah berjaya memecahkan rekod kelajuan sedia ada apabila mencapai kelajuan 320 km/j.

Shinkansen: Pelopor Kereta Api Berkelajuan Tinggi Pertama di Dunia dan Perkembangan Global (1960-an – 2000)

Pada Oktober 1964, Jepun telah berjaya memperkenalkan servis Tōkaidō Shinkansen menjelang Olimpik 1964 menghubungkan Tokyo dan Osaka, sekaligus menjadikan ia Kereta Api Berkelajuan Tinggi pertama di dunia. Servis ini telah menggunakan kereta api 0 Series Shinkansen yang berkelajuan hingga 210 km/j.

United Kingdom seterusnya memperkenalkan InterCity 125 (kereta api diesel-elektrik) di antara London ke Bristol (kelajuan mencecah 200 km/j pada 1976). Namun ini beroperasi di atas trek tradisional yang sedia ada dan bukannya seperti Shinkansen di atas trek yang khusus.

Intercity 125 di United Kingdom (kredit: Max Batten)

Hanya pada 1977, Eropah mula mendapat servis HSR pertama di Itali melalui FS E444 (kereta api elektrik) antara Rome-Florence (200 km/j). Seterusnya, Perancis merasmikan servis TGV di antara Paris-Lyon melalui kereta api TGV Sud-Est 260 km/j pada 1981) yang berintegrasi dengan trek sedia ada. Kemudian, Jerman merasmikan Intercity Express (ICE) di antara Hannover–Würzburg menggunakan kereta api ICE 1 (kelajuan mencecah 280 km/j pada 1991). Sepanyol memperkenalkan servis AVE bermula dengan kereta api AVE Class 100 (kereta api elektrik) di Madrid-Seville (300 km/j pada 1992).

ICE 1 yang diperkenalkan di Jerman pada 1991 (kredit: Claudia Franke)

2000 – Kini

Hanya pada tahun 2003 Kereta Api Berkelajuan Tinggi berkembang di Asia selain di negara Jepun. Ini apabila China merasmikan servis Qinhuangdao–Shenyang melalui kereta api DJJ2 “China Star” (kereta api EMU) yang berkelajuan hingga 200 km/j. Kemudian, ini telah diikuti oleh Korea Selatan melalui servis KTX di koridor Seoul-Busan menggunakan kereta api KTX-I pada tahun berikutnya (berkelajuan mencecah 305 km/j).

Korail KTX-I — KTX-1 milik Korea Selatan berkelajuan hingga 305 km/j (kredit: Train of The Week)

Sejak daripada itu, China tidak menoleh ke belakang dan terus agresif meluaskan rangkaian kereta api lajunya. Mereka antaranya mempunyai dorongan politik untuk mengintegrasikan seluruh negara termasuk ke wilayah kontroversi Xinjiang dan Tibet. Usaha ini juga dimangkinkan oleh keperluan untuk menangkis kesan krisis ekonomi 2008 melalui pelaburan ke atas pembangunan infrastruktur secara besar-besaran. Selain itu, jumlah penduduk yang padat di sepanjang koridor kereta api memungkinkan usaha ini. Hasilnya, setelah sedekad giat membina, rangkaian kereta api laju China merangkumi lebih 50% rangkaian kereta api di dunia (35,000 km). Malah, mereka mempunyai kereta api CR400AF yang merupakan kereta api konvensional (bukan Maglev) yang terpantas di dunia pada kelajuan 350 km/j selain Shanghai Transrapid (Maglev) yang telah disebut di atas.

Berikut disediakan pautan untuk melihat rangkaian HSR di dunia pada hari ini:-

Asia Timur: https://en.wikipedia.org/wiki/High-speed_rail#/media/File:Eastern_Asia_HSR2018.svg

Asia Barat: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Western_Asia_HSR.svg

Eropah: https://en.wikipedia.org/wiki/File:High_Speed_Railroad_Map_of_Europe.svg

Amerika:
Wikipedia: High Speed Railroad Map of USA

Kesimpulan

Jelaslah bahawa pembangunan HSR tertumpu kepada negara-negara yang berpendapatan tinggi khususnya di Eropah, China dan Jepun kerana kos yang tinggi diperlukan untuk pembinaan HSR ini. Menariknya, perkembangan ini tidak mencangkupi Amerika Syarikat sejak 1950-an ke atas terutamanya kerana persaingan dengan industri automotif. Kebanyakan HSR dicirikan dengan penggunaan elektrik sebagai sumber tenaga dan penggunaan pantograf. Kemudian, penggunaan landasan piawai (standard gauge) berbanding landasan sempit (narrow gauge), penggunaan aliran elektrik AC dan aplikasi konsep streamline.

Narrow-gauge railway - Wikipedia — Perbezaan saiz antara landasan piawai dan landasan sempit (kredit: Sabergum)

Sehingga saat ini, perkembangan HSR di peringkat global masih berkembang pesat seperti L0 Series (Maglev) di servis Chūō Shinkansen. Ini dijadual beroperasi pada tahun 2027 yang mampu mencecah 505 km/j. Tambahan pula, konsep Hyperloop yang diperkenalkan oleh Elon Musk berupaya untuk menongkah industri kereta api ke satu aras yang baharu. Hyperloop didakwa mampu mencapai kelajuan melebihi 1000 km/j. Bayangkan anda mampu ke Johor Bharu dari Kuala Perlis dalam masa 50 minit sahaja!