JURNAL TEKNIK ITS Vol. 7, No. 2, (2018) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) E87 Abstrak—PT INKA menggunakan coupler tipe knuckle, yang biasa dipakai untuk kereta api, untuk sambungan gerbong pada kereta ringan (light rail transit, LRT). Namun, pemakaian coupler tipe ini sangat tidak sesuai sebab coupler untuk kereta api dapat menarik beban hingga 42 ton, sedangkan berat gerbong LRT hanya 25 ton. Dalam penelitian ini, dilakukan studi numerik untuk re-design ukuran coupler. Optimasi ukuran dipilih sebagai basis dalam metode re-design. Analisis numerik dilakukan dengan bantuan Catia Simulia V6 – Structural Validation. Material yang digunakan adalah AAR M201 grade E dan grade D sesuai dengan yang digunakan oleh PT INKA. Beban yang diterapkan adalah beban aktual LRT Jabodebek dengan jumlah trainset 6 buah. Optimasi ukuran dilakukan dengan reduksi ukuran head coupler knuckle hingga 50%. Panjang leher coupler dipertahankan untuk menyesuaikan dengan ruang sambungan pada carbody. Analisis angka keamanan dilakukan pada tiap model yang telah direduksi. Hasil simulasi mengindikasikan bahwa ukuran coupler yang paling optimum, yaitu ukuran pada skala reduksi 80% dari model awal. Tegangan tarik dan tekan maksimum yang terjadi berturut-turut sebesar 450 MPa dan 308 MPa, yang mana masih berada dalam zona aman. Kata Kunci— Catia Simulia V6, knuckle coupler, light rail transit, size optimization. I. PENDAHULUAN ereta ringan atau light rail transit (LRT) membutuhkan desain yang ringan namun kuat layaknya pesawat terbang. Desain yang ringan dan kuat diperlukan karena LRT termasuk moda transportasi publik yang berjalan di atas tanah (elevated). Semakin berat struktur LRT dapat menambah beban infrastuktur yang menopangnya. Salah satu komponen penting LRT adalah coupler atau biasa disebut sebagai sambungan gerbong. Sementara ini dalam pengoperasian LRT Palembang, PT INKA menggunakan coupler tipe knuckle yang biasa digunakan untuk kereta api, yang mana dapat menarik gerbong hingga 42 ton. Akibatnya, coupler tersebut menjadi over capacity karena digunakan untuk menarik gerbong LRT yang kurang dari 25 ton. Oleh karena itu, studi untuk mendesain ulang coupler tersebut menjadi sangat penting. Penelitian terdahulu telah dilakukan, salah satunya oleh Wang et al. Mereka meneliti distribusi tegangan pada knuckle coupler yang digunakan kereta pengangkut barang sehingga dapat dilakukan improvement terhadap keamanan serta durasi masa gunanya [1]. Sedangkan untuk tipe knuckle jaw, Chunduru et al. menganalisis kemungkinan kegagalan yang terjadi akibat tingkat konsentrasi tegangan yang tinggi pada permukaan bagian dalam knuckle jaw [2]. Penelitian lain dilakukan oleh Steed dan Kimpton, yang mana menganalisis peningkatan kekuatan statik pada coupler knuckle [3]. Selain itu, ada beberapa penelitian terdahulu melalui simulasi metode elemen hingga dalam memodelkan pembebanan terhadap mechanical coupler [4]–[6]. Namun, hingga saat ini penulis belum menemukan studi numerik yang dilakukan untuk re-design ukuran coupler. Salah satu cara metode perancangan ulang adalah dengan metode optimasi ukuran. Metode ini terbilang masih jarang pada industri di Indonesia yang kebanyakan hanya melakukan pembuatan dengan jenis desain yang sudah fix. Penggunaan metode ini mampu menghasilkan produk yang lebih akurat, yakni dengan cara menentukan geometri coupler yang paling optimum tanpa melewati batas ultimate tensile strength dari material coupler itu sendiri. Dengan demikian, penelitian ini mengusulkan untuk merancang ulang coupler knuckle dari segi ukurannya sesuai dengan beban aktual yang diterima. Kompo-nen coupler pada LRT ini merupakan komponen yang sangat penting karena harus dapat menahan beban setiap gerbong saat sedang melaju membawa penumpang dan harus memiliki standar keamanan yang cukup tinggi karena menyangkut keselamatan dari setiap penumpang tersebut. Oleh karena itu, perancangan ulang dengan metode optimasi ukuran dari coupler ini penting untuk diperhatikan, baik dari segi kekuatan optimum maupun dari segi keamanannya. II. METODE PENELITIAN A. Model Material Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja cor AAR M201 grade E untuk bagian knuckle jaw, locking pin dan hinge pin. Sedangkan untuk bagian body menggunakan baja cor AAR M201 grade D. Perbedaan dari kedua material ini berada pada kualitas forging yang diterima, sehingga pada grade E memiliki tensile ultime strength yang lebih tinggi. Material ini termasuk baja cor paduan rendah yang telah melalui proses quenching, yaitu proses pendinginan dengan cepat setelah material dipanaskan di atas temperatur kritisnya. Selanjutnya dilakukan proses tempering untuk mengeraskan material tersebut [7]. Model material dari kedua material ini adalah isotropik yang memiliki kesamaan sifat ketika mendapat pem-bebanan dari arah yang berbeda. Material ini biasa digunakan pada alat-alat berat karena tersusun dari mikrostruktur martensite yang halus dan merata sehingga material tersebut memiliki ketangguhan yang tinggi [2]. Tabel 1. Material properties AAR M201 Parameter Grade E Grade D Young's Modulus (MPa) 2 x 10⁵ 2 x 10⁵ Poisson's Ratio 0,3 0,3 Massa Jenis (kg/mm³) 7,83 x 10⁻⁶ 7,83 x 10⁻⁶ Kekuatan Luluh (MPa) 689 583 Kekuatan Tarik Maksimum (MPa) 827 720 Perancangan Coupler untuk LRT di Indonesia Andhika Muttaqien Priyambodo dan Achmad Syaifudin Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) 60111 Indonesia e-mail: saifudin@me.its.ac.id K