Rail Roughness Measurement

    Pada umumnya, kebisingan kereta (<em>Railway Noise</em>) terjadi akibat beberapa faktor. Yang pertama adalah kebisingan yang berkaitan dengan getaran dari komponen-komponen sarana dan prasarana rel kereta seperti: rel (<em>rail track</em>), roda (<em>wheel</em>), dan gerbong kereta (<em>train set</em>). Faktor pertama ini berhubungan dengan <em>rolling noise</em> yang utamanya terjadi pada rel yang lurus, dan <em>curve squeal noise</em> yang terjadi pada track yang melengkung. Faktor kedua adalah kebisingan yang berkaitan dengan bising aerodinamis yang dihasilkan oleh <em>unit train-set</em>. Dimana terjadi turbulensi aliran udara di sekitar kereta dan turbulensi ini menghasilkan suara. Kebisingan ini umumnya terjadi pada kereta dengan kecepatan tinggi. Terdapat faktor-faktor minor lain yang berkontribusi terhadap kebisingan kereta, seperti: sistem HVAC, <em>traction noise</em>, <em>bridge noise</em>, ataupun kebisingan akibat <em>ground vibration</em>.

Pada kereta yang memiliki kecepatan operasional yang rendah (<200 km/jam) dan rel yang lurus, kebisingan kereta didominasi oleh rolling noise. Kebisingan ini terjadi akibat interaksi antara roda dan rel yang memicu getaran keseluruhan komponen kereta dan infrastruktur rel. Getaran ini kemudian menghasilkan suara dengan intensitas yang cukup tinggi. Pada rolling noise, getaran yang terjadi akibat kontak antara rel dan roda kereta ini meningkat seiring dengan peningkatan kekasaran permukaan roda (wheel roughness) dan permukaan rel (rail roughness) seperti ditunjukkan pada gambar dibawah. Dengan meningkatnya kekasaran-kekasaran ini maka intensitas suara rolling noise akan semakin meningkat.

Rail Roughness Visible to the Naked Eye on Railroad Track

Rolling noise dapat diprediksi dengan mempertimbangkan getaran dan radiasi suara dari setiap komponen roda dan rel. Umumnya, kontribusi dari rel dominan pada frekuensi menengah (500 Hz -1200 Hz). Sementara  bantalan rel meradiasikan suara yang dominan di frekuensi rendah (<500 Hz) dan roda kereta berkontribusi di frekuensi tinggi (>2000 Hz). 

Salah satu upaya untuk menurunkan rolling noise adalah dengan menurunkan tingkat kekasaran dari rel/roda. Penurunan ini dapat meningkatkan kenyamanan penumpang dalam gerbong, dan juga meminimalkan kebisingan kereta ke lingkungan sekitar rel kereta. Diluar kebisingan, monitoring terhadap kekasaran rel juga dapat membantu untuk menghindari menurunnya kualitas infrastruktur, biaya perawatan yang tinggi, dan resiko-resiko terhadap keamanan operasional kereta itu sendiri.

Studi Kasus: Pengukuran Kekasaran Rel Kereta di Jakarta

Tim Indoakustik diminta untuk melakukan studi dan pengukuran kekasaran rel dari sebuah jalur kereta di Jakarta. Tujuan dari studi ini adalah untuk:

  • Memperoleh data kekasaran rel dari rail track yang sudah dioperasikan.
  • Melakukan analisis karakteristik kekasaran rel dengan mengacu batas kekasaran rel berdasarkan standar yang berlaku maupun data-data karakteristik tingkat bising yang terukur.
  • Membuat rekomendasi upaya-upaya perawatan rel yang praktikal untuk memenuhi tingkat kekasaran yang diperlukan sehingga tingkat bising dalam interior train set masih memenuhi kenyamanan yang diperlukan.

Pada kegiatan ini tim Indoakustik melakukan pengukuran berdasarkan EN 15610 (2009) dan melakukan analisa berdasarkan baku mutu kekasaran rel yang diberikan pada ISO 3095/ 3381 (2005). Tim Indoakustik juga melakukan simulasi kebisingan untuk dapat memberikan rekomendasi-rekomendasi praktikal untuk menurunkan tingkat tekanan suara yang dihasilkan oleh rolling noise. Simulasi kebisingan ini dilakukan dengan menggunakan framework CNOSSOS-EU. Pada gambar-gambar dibawah ini ditunjukkan bagaimana tim Indoakustik melakukan pengukuran kekasaran rel dengan menggunakan CAT (Corrugated Analysis Trolley) system.

Pengukuran Rail Roughness Jakarta 2
Measurement of Rail Rouhgness using CAT System in the Tunnel
Measurement of Rail Roughness using CAT System in Elevated Railtrack

Penutup

Bila anda atau perusahaan memiliki kebutuhan terkait pengukuran kekasaran rel, simulasi kebisingan kereta, dan juga konsultasi mengenai masalah kebisingan dan getaran pada kereta, silahkan menghubungi kontak Indoakustik. Kami dapat membantu anda untuk memecahkan persoalan dan juga berdiskusi lebih lanjut mengenai persoalan anda.

Rail Roughness Measurement

Railroad noise is generally caused by several factors. The first factor is the noise generated by the vibrations of railroad infrastructure components, such as rails, wheels, and train sets. This first factor usually refers to rolling noise (which occurs mainly on straight tracks) and curve squeal noise (which occurs on curved tracks). The second factor is the aerodynamic noise generated by the trainsets. The airflow around the train is turbulent, and this turbulence generates sound. This noise generally occurs on high-speed trains. There are other minor factors that contribute to train noise such as: HVAC system, traction noise, bridge noise, or noise due to ground vibration.

For trains with low operating speed (<200 km/h) and straight tracks, train noise is dominated by rolling noise. This noise is generated by the interaction between the wheels and the rails, which triggers vibrations of all train components and the rail infrastructure. These vibrations then create a noise with a rather high intensity. In the case of rolling noise, the vibrations generated by the contact between the rail and the train wheels increase with increasing wheel and rail roughness, as shown in the figure below. As the roughness increases, the intensity of the rolling noise also increases.

Rail Roughness Visible to the Naked Eye on Railroad Track

Rolling noise can be predicted by considering the vibrations and sound radiation of the individual wheel and rail components. In general, the rail contribution is dominant at medium frequencies (500 Hz -1200 Hz). The rail sleepers radiate sound mainly at low frequencies (<500 Hz) and the wheels at high frequencies (>2000 Hz).

One of the measures to reduce rolling noise is to reduce the roughness of the rail and wheel. This reduction can improve passenger comfort in the car and also minimize train noise in the surrounding area. Apart from noise, monitoring rail roughness can also help avoid infrastructure degradation, high maintenance costs and risks to the safety of train operations.

Case Study: Railroad Roughness Measurement in Jakarta

Indoakustik was asked to conduct a study and measurement of the rail roughness of a train line in Jakarta. The objectives of this study are:

  • To obtain rail roughness data from current tracks.
  • To analyze rail roughness characteristics with reference to rail roughness limits based on applicable standards.
  • Development of recommendations for practical rail maintenance measures to maintain the required roughness level so that the noise level inside the train still provides the required comfort.

As part of this activity, Indoakustik performed measurements based on EN 15610 (2009) and analyzed them based on the rail roughness quality standards defined in ISO 3095 / 3381 (2005). The Indoacoustic team also performed noise simulations to provide practical recommendations for reducing the sound pressure level generated by rolling noise. These noise simulations were performed using the CNOSSOS-EU framework. The images below show how the Indoacoustic team measured the roughness of the rail using the CAT (Corrugated Analysis Trolley) system.

Pengukuran Rail Roughness Jakarta 2
Measurement of Rail Rouhgness using CAT System in the Tunnel
Measurement of Rail Roughness using CAT System in Elevated Railtrack

Summary

If you or your company have a need for rail roughness measurement, train noise simulation, or advice on train noise and vibration problems, please contact Indoakustik. We can help you solve the problem and also discuss your problem further.

Leave a comment

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