Abar

Abar pada gerbong barang gandar dua.

Abar atau rem kereta api adalah jenis rem yang dipasang pada bakal pelanting kereta api untuk melambatkan, menghentikan, mengontrol percepatan dan perlambatan (saat menyusuri gunung), atau menjaga agar sarana tidak jalan sendiri saat diparkir. Meski prinsipnya sama dengan rem pada kendaraan beroda karet, pengoperasiannya sangat kompleks karena memerlukan koordinasi antarsarana dan efektif pada sarana tanpa penggerak. Abar jepit banyak digunakan secara historis dalam kereta api.

Sejarah

Pada awal operasi perkeretaapian, teknologi abar sangat primitif. Kereta-kereta api pertama memiliki abar pada tender lokomotif dan seluruh kereta/gerbong dalam satu rangkaian kereta apinya, dan juru abar terus berpindah-pindah tempat untuk mengoperasikan abar di tiap sarana. Sejumlah perusahaan kereta api juga melengkapi lokomotifnya dengan suling abar yang memberikan isyarat kepada juru abar untuk mengikat abarnya. Abar dalam perkembangan ini dioperasikan dengan keran abar yang dihubungkan langsung dengan blok rem pada tapak roda, dan biasanya dipakai bila kereta hendak parkir. Pada awalnya, juru abar berada tetap di bordes kereta, tetapi "asisten" yang berjalan di dalam kereta penumpang, serta memiliki akses menuju blok rem pada kereta itu, turut membantu. Abar kereta pada masa ini sangat terbatas kemampuannya dan sangat kurang diandalkan, karena pengikatan abar membutuhkan respon yang bagus antarawak sarana perkeretaapian.

Pengembangan lainnya adalah sistem abar uap pada lokomotif uap. Pada abar uap, tekanan uap dari ketel dapat digunakan untuk mengikat blok rem pada roda lokomotif. Saat kecepatan kereta api meningkat, kebutuhan untuk menyediakan sistem pengereman yang efektif sangat dibutuhkan oleh masinis, disebut juga abar kontinu karena pengereman dilakukan secara efektif menyesuaikan panjang KA,

Di Britania Raya, kecelakaan KA Abbots Ripton pada Januari 1876 diperparah oleh jarak penghentian kereta api ekspres yang kala itu tidak diperlengkapi abar kontinu, yang dalam keadaan yang kurang pakem dapat menyebabkan pelanggaran sinyal. Hal ini menjadi jelas saat dilakukan pengujian abar kereta api di Newark pada tahun sebelumnya, untuk membantu Royal Commission menyelidiki kecelakaan kereta api. Menurut seorang pegawai KA, terlihat bahwa dalam keadaan normal, perlu jarak 800 yar (731.52 meter) hingga 1200 yar (1097.28 meter) untuk menarik KA pada kecepatan 45½ (73.7 km/jam) hingga 48½ mil per jam (78.0 km/jam), dan ini berada di bawah puncak kecepatan dari kereta ekspres tercepat. Pegawai KA tersebut sama sekali kurang mempersiapkan pengereman sehingga agar dapat berhenti, KA memerlukan daya rem yang lebih besar.

Berikut ini adalah hasil percobaan tersebut:

Sistem abar	Kelajuan KA		Jarak		Waktu penghentian (detik)
	mil per jam	km per jam	yar	m
Kontinu (vakum)	45	72	410	370	26
Kontinu (vakum)	45	72	451	412	30
3 kabus	409	658	800	730	59
2 kabus	409	658	631	577	44
2 kabus	45	72	795	727	55
1 kabus	45	72	1.125	1.029	70

Akan tetapi, tidak ada solusi teknis yang jelas terkait masalah ini, karena perlunya memperoleh pengereman yang seragam di setiap rangkaian kereta, dan perlunya menyambung-lepas sarana dari kereta pada titik-titik tertentu saat perjalanan.

Solusi yang umum antara lain:

• Sistem pegas: James Newall, produsen sarana untuk Lancashire and Yorkshire Railway, pada 1853 telah mematenkan sistem batang berputar mengikuti panjang kereta api yang digunakan untuk memutar tuas abar pada tiap kereta terhadap gaya pegas kerucut yang dipasang pada silinder abar. Batang ini, yang dipasang pada atap kereta menggunakan bearing karet, dihubungkan dengan sambungan universal dan penggeser pendek untuk menekan boper. Abarnya dikontrol dari kereta/gerbong paling belakang. Petugas rem akan memutar batang tersebut sehingga menekan pegas untuk melepas abar; batang itu ditahan menggunakan roda gigi searah (meski dalam keadaan darurat masinis dapat menarik tali untuk melepas roda gigi searah itu). Saat roda gigi searahnya dilepas, pegas itu akan mengikat abar. Saat rangkaian KA dilepas, abar tidak dilepas menggunakan roda gigi searah dalam kompartemen petugas abar dan pegas di tiap kereta memaksa agar abar tetap pada roda. Celah antaralat perangkai yang terlalu besar dapat menurunkan keefektifan peralatan ini hingga sekitar lima kereta/gerbong; petugas dan kompartemen abar tambahan dibutuhkan jika jumlah ini terlampaui. Peralatan ini telah dijual ke banyak perusahaan kereta dan telah direkomendasikan oleh Board of Trade. L&Y telah menyelenggarakan percobaan menggunakan sistem yang mirip dengan ini, dilakukan oleh pegawai lainnya, Charles Fay, tetapi ada perbedaan kecil di samping keefektifannya. Dalam versi Fay yang dipatenkan tahun 1856, batang tersebut dipasang di bawah sarana dan pegasnya digantikan dengan paku ulir.
• Abar rantai, yang disambungkan secara kontinu di sepanjang rangkaian kereta. Saat ditarik keras, abar ini akan mengaktifkan kopling gesek yang memanfaatkan perputaran roda untuk mengikat rem; sistem ini memiliki batasan terkait panjang kereta api yang mampu dihentikan (karena kekuatan abarnya menjadi lemah setelah kereta ketiga), untuk mendapatkan pengaturan yang lebih baik (bergantung pada kendurnya perangkai tipe penambat, yang tidak dapat ditentukan hanya menggunakan rantai tetap). Di Amerika Serikat, abar rantai dikembangkan dan dipatenkan independen oleh Lucious Stebbins dari Hartford, Connecticut tahun 1848 dan oleh William Loughridge dari Weverton, Maryland tahun 1855. Versi Britania Rayanya dikenal sebagai abar Clark dan Webb, dinamai dari John Clark, yang mengembangkannya sejak 1840-an, dan Francis William Webb, yang menyempurnakannya pada 1875. Abar rantai terus digunakan hingga dekade 1870-an di Amerika dan 1890-an di Britania Raya.
• Abar hidraulik. Seperti halnya rem mobil; memberikan tekanan untuk mengikat rem menggunakan transmisi hidraulik. Hal ini cukup disukai dalam sistem perkeretaapian Britania Raya (misalnya di Midland dan Great Eastern Railways), tetapi air digunakan sebagai fluida hidraulik dan bahkan di Britania Raya "pembekuan air mungkin menjadi kelemahan sistem ini, meski Great Eastern Railway, yang juga mempergunakan abar hidraulik, menyiasati masalah ini dengan menggunakan air garam."

  

  Tuas abar udara tekan buatan Westinghouse Air Brake Company

• Abar vakum sederhana. Alat ejektor dalam lokomotif akan menghasilkan vakum dalam pipa kontinu di sepanjang rangkaian kereta, memungkinkan tekanan udara luar untuk mengoperasikan silinder abar di tiap sarana. Meski sistem ini cukup murah dan efektif, kelemahan besarnnya adalah abar ini tidak dapat beroperasi jika rangkaian dilepas atau pipa keretanya bocor.
• Abar vakum otomatis. Mirip dengan abar vakum sederhana, kecuali bahwa menghasilkan vakum dalam pipa kereta akan mengeluarkan tekanan tangki vakum di tiap sarana dan akan melepas abar. Saat masinis mengerem, katup abarnya memasukkan udara atmosfer ke dalam pipa kereta, dan tekanan atmosferisnya mengisi tangki vakum sehingga abar pun terikat. Sebagai abar otomatis, sistem ini akan mengerem bila rangkaian dipecah atau bila pipanya bocor. Kelemahannya, tangki vakum yang besar sangat dibutuhkan di tiap sarana, dan mekanisme kerjanya yang rumit justru dianggap tidak menyenangkan.
• Sistem abar udara tekan Westinghouse. Pada sistem ini, tangki udara ada pada setiap sarana dan lokomotif akan mengisi pipa abar menggunakan tekanan udara, yang melepas abar dan mengisi tangki abar utama. Jika masinis mengerem, katup abarnya melepaskan udara dari pipa abar, dan tiga katup di tiap sarana mendeteksi kehilangan tekanan udara dan mengalirkan udara dari tangki udara ke silinder abar sehingga mengikat abar. Sistem Westinghouse menggunakan tangki udara dan silinder abar yang lebih kecil daripada sistem vakum, karena tekanan udara dapat digunakan baik menengah maupun tinggi. Akan tetapi, kompresor udara harus digunakan untuk menghasilkan udara tekan dan pada saat-saat awal penggunaannya di perkeretaapian, sistem ini memerlukan kompresor uap bolak-balik yang sangat besar, dan ini dianggap oleh banyak masinis sebagai sesuatu yang tidak disukai. Kelemahan sistem ini adalah perlunya melepas ikatan rem dengan sempurna agar abarnya juga terikat dengan baik—banyak sekali kecelakaan terjadi ketika daya abar tidak cukup untuk mengerem dengan sempurna.

Catatan: sistem ini juga memiliki banyak variasi dan pengembangan.

Percobaan Newark ini menunjukkan bahwa kinerja pengereman sistem abar Westinghouse adalah yang paling baik: tetapi untuk alasan lain sistem vakum lebih disukai dalam perkeretaapian Inggris.

Sistem abar	Berat kereta dengan lokomotif		Kelajuan		Jarak penghentian		Waktu penghentian (s)	Perlambatan		Jenis rel
	ton panjang	tonne	mil/jam	km/jam	yd	m		g	m/s2
Otomatis Westinghouse	203 ton 4 cwt	206,5	52	84	304	278	19	0.099	970	kering
Hidraulik Clark	198 ton 3 cwt	201,3	52	84	404	369	22,75	0.075	740
Vakum Smith	262 ton 7 cwt	266,6	495	797	483	442	29	0.057	560
Rantai Clark dan Webb	241 ton 10 cwt	245,4	475	764	479	438	29	0.056	550
Hidarulik Barker	210 ton 2 cwt	213,5	5.075	8.167	516	472	32	0.056	550
Vakum Westinghouse	204 ton 3 cwt	207,4	52	84	576	527	34,5	0.052	510	basah
Mekanik Fay	186 ton 3 cwt	189,1	445	716	388	355	27,5	0.057	560
Udara Steel dan McInnes	197 ton 7 cwt	200,5	495	797	534	488	34,5	0.051	500

Praktik Britania selanjutnya

Dalam perkeretaapian Britania, hanya KA penumpang yang diberikan abar kontinu hingga sekitar 1930; KA angkutan barang dan mineral berjalan dalam kecepatan rendah dan bergantung pada pengereman dari lokomotif, tender, dan kabus—gerbong yang cukup berat yang dipasang di rangkaian paling belakang dan dijaga oleh juru abar.

Sarana perkeretaapian barang memiliki abar tangan yang dioperasikan menggunakan keran abar oleh pegawai. Abar tangan ini digunakan jika sarana hendak diparkir tetapi juga dipakai apabila kereta menuruni bukit. KA akan berhenti di puncak kelandaian, dan pelayan remnya akan menutup sedikit keran abar tersebut sehingga saat KA menurun bukit, abar terikat sedikit. Sarana KA barang awal memiliki keran abar hanya pada salah satu sisinya tetapi, sejak sekitar 1930, keran ini wajib ada di kedua sisi kereta. KA dengan keran abar ini disebut unfitted (tanpa abar kontinu) digunakan di Britania Raya hingga 1985. Sejak sekitar 1930, kereta dengan abar setengah kontinu juga diperkenalkan, yakni KA tersebut sudah diperlengkapi abar kontinu, sehingga menghasilkan pengereman yang lebih efisien saat melaju kencang daripada tanpa abar kontinu. Percobaan Januari 1952 telah membuktikannya dengan 52 gerbong KA batu bara seberat 850 ton, melaju sejauh 127 mil (204 km) dengan kecepatan rata-rata 38 mil per jam (61 km/h), dibandingkan kecepatan maksimum jalur lintas utama Midland Railway 25 mil per jam (40 km/h) untuk KA barang yang tidak dipasangi abar kontinu. Tahun 1952, 14% dari seluruh armada gerbong terbuka, 55% gerbong tertutup, dan 80% gerbong ternah sudah diperlengkapi abar vakum.

Pada saat awal beroperasinya lokomotif diesel, tender abar juga dipasang pada lokomotif untuk meningkatkan daya abar saat menarik KA tanpa abar kontinu. Tender ini sangat rendah sehingga masinis dapat melihat jalur dan persinyalan yang diperagakan jika tendernya berada di depan lokomotif, kadang kala.

Hingga 1878 telah dipatenkan 105 sistem abar kereta api di banyak negara, meski kebanyakan tidak diadopsi oleh perusahaan KA.

Abar kontinu

Saat muat kereta, kelandaian, dan kelajuan bertambah, sistem abar menjadi masalah penting. Pada akhir abad ke-19, abar kontinu sudah mulai bermunculan, lebih efektif. Jenis awal dari abar kontinu adalah abar rantai yang mempergunakan rantai yang dipasang mengikuti panjang rangkaian untuk mengoperasikan abar di seluruh sarana kereta secara simultan.

Abar ini kemudian digantikan dengan abar vakum dan udara. Abar ini menggunakan selang abar yang menghubungkan seluruh gerbong yang terangkai, sehingga masinis dapat menghentikan kereta api secara serentak.

Abar kontinu dapat sederhana maupun otomatis, perbedaan esensialnya adalah ketika rangkaian dibagi. Pada sistem yang sederhana, tekanan sangat dibutuhkan untuk mengerem, dan seluruh daya remnya bisa hilang jika selangnya bocor karena masalah apapun. Abar nonotomatis sederhana menjadi tidak berguna jika terjadi suatu masalah, misalnya pada kecelakaan kereta api Armagh.

Di sisi lain, abar otomatis dapat menggunakan tekanan udara atau vakum untuk melepas ikatan abar terhadap tangki yang dipasang di tiap sarana, yang akan mengikat abar jika tekanan/vakumnya hilang di pipa abar. Abar otomatis ini tergolong "failsafe", meski penutupan selang abar yang tidak sempurna dapat menyebabkan kecelakaan seperti kecelakaan Gare de Lyon.

Abar standar Westinghouse Air Brake juga memiliki tambahan tiga katup, dan tangki abar lokal di tiap sarana yang memungkinkan abar dapat terikat sepenuhnya dengan sedikit penurunan tekanan udara, sehingga mengurangi waktu yang diperlukan untuk melepaskan abar karena tidak semua tekanan udara dilepas ke atmosfer bebas.

Abar nonotomatis masih memegang peranan penting dalam sarana penggerak maupun tak berpenggerak, karena abar ini dapat digunakan untuk mengontrol seluruh rangkaian KA tanpa harus mengikat abar otomatis.

Jenis

Udara dan vakum

Manometer tekanan angin abar udara tekan. Jarum sebelah kiri menunjukkan tangki utama sedangkan yang kanan menunjukkan silinder abar. Tekanan diukur menggunakan satuan bar.

Pada awal-awal abad ke-20, banyak perusahaan KA Britania Raya mempergunakan abar vakum daripada abar udara tekan yang telah banyak digunakan di belahan dunia. Keuntungannya, vakum dapat dibuat dari ejektor uap tanpa memerlukan bagian yang bergerak (dan dapat diberdayakan menggunakan uap lokomotif), sedangkan abar udara tekan memerlukan kompresor.

Akan tetapi, abar udara dapat lebih efektif daripada abar vakum bergantung pada ukuran silinder abarnya. Kompresor angin untuk abar udara tekan biasanya mampu menghasilkan tekanan udara sebesar 90 psi (620 kPa; 6,2 bar), daripada 15 psi (100 kPa; 1,0 bar)pada abar vakum. Dengan sistem vakum ini, tekanan maksimum pembandingnya adalah tekanan atmosfer (147 psi or 1.010 kPa or 10,1 bar di permukaan laut, akan berkurang seiring bertambahnya ketinggian). Sehingga, sistem abar udara tekan dapat menggunakan silinder abar berukuran kecil daripada sistem vakum untuk menghasilkan gaya pengereman yang sama. Keuntungan abar udara tekan adalah keandalannya pada altitudo yang tinggi seperti di Peru dan Swiss meski saat ini abar vakum banyak digunakan pada jalur cabang. Keefektifan abar udara tekan dan afkirnya digunakan lokomotif uap telah membuktikan bahwa abar udara tekan lebih disukai; meski, abar vakum masih digunakan di India, Argentina, dan Afrika Selatan, tetapi mulai ditinggalkan.

Pengembangan abar udara tekan

Salah satu pengembangan dari abar udara tekan adalah adanya selang angin sekunder (tangki utama) di sepanjang kereta untuk mengisi ulang tangki udara di tiap sarana. Tekanan udara ini juga digunakan untuk mengoperasikan alat bongkar muat curah pada gerbong kricak atau gerbong batu bara. Pada kereta penumpang, pipa tangki utama juga digunakan untuk memasok udara untuk mengoperasikan pintu dan suspensi angin.

Abar elektropneumatik

Tuas abar

Abar yang memiliki performa tinggi ini memiliki "pipa tangki utama" yang digunakan untuk memasok udara pada seluruh tangki abar pada kereta api, dengan katup rem dikendalikan secara elektrik dengan rangkaian kontrol tiga kabel. Hal ini menyediakan tingkat pengereman dari empat hingga tujuh, bergantung kelas keretanya. Hal ini juga memungkinkan pengikatan rem secara cepat, karena sinyal-sinyal listrik ini dapat dialirkan secara cepat ke seluruh sarana kereta api, dan perubahan tekanan anginnya mampu mengaktifkan abar sementara pada sistem konvensional dapat memerlukan waktu beberapa detik atau puluhan detik agar dapat mengikat sempurna sampai kereta paling belakang. Sistem ini tidak digunakan dalam KA barang karena biayanya yang mahal.

Abar pneumatik terkontrol elektronik

Abar ECP (electronically controlled pneumatic) dikembangkan pada akhir abad ke-20 untuk menjawab tantangan kebutuhan KA barang yang sangat panjang dan berat, dan merupakan pengembangan dari abar elektropneiumatik dengan tambahan kontrol. Tambahannya, informasi terkait operasi abar di tiap kereta/gerbong akan ditampilkan di meja layan masinis.

Dengan abar ECP, rangkaian daya dan kontrolnya dipasang di seluruh rangkaian kereta mulai depan hingga belakang. Sinyal kontrol elektrik akan dibangkitkan secara cepat dan efektif, tidak seperti abar udara tekan yang memerlukan waktu karena adanya resistensi aliran udara pada pipa, sehingga abar di seluruh rangkaian dapat diikat secara serentak, atau dari belakang ke depan daripada dari depan ke belakang. Hal ini mencegah agar gerbong yang di belakang tidak menyundul gerbong di depannya serta mampu mengurangi jarak penghentian dan keausan komponen.

Ada dua merek abar ECP di Amerika Utara, satunya produksi New York Air Brake dan lainnya Wabtec. Kedua-duanya dapat saling ditukar.

Reversibilitas

Sambungan abar antarsarana dapat disederhanakan bila sarana tersebut selalu berjalan searah. Pengecualian dapat terjadi pada lokomotif yang diputar pada pemutar rel atau segitiga pembalik.

Pada jalur KA Fortescue yang dibuka pada 2008, sarana beroperasi dalam satu set, tetapi dapat dibalik menggunakan petak balon saat tiba di dermaga. Konektor ECP hanya berada di satu sisi dan tidak bisa dibalik.

Sumber

• British Transport Commission, London (1957:142). Handbook for Railway Steam Locomotive Enginemen

Daftar pustaka

• Marsh, G.H. and Sharpe, A.C. The development of railway brakes. Part 1 1730-1880 Railway engineering journal 2(1) 1973, 46-53; Part 2 1880-1940 Railway engineering journal 2(2) 1973, 32-42
• Winship, I.R. The acceptance of continuous brakes on railways in Britain History of technology 11 1986, 209-248. Covering developments from about 1850 to 1900.

Pranala luar

• RailTech