Perpustakaan Digital ITB

Gaya kontak roda-rel arah lateral merupakan parameter krusial dalam menentukan perilaku dinamika kendaraan rel, kestabilan osilasi (hunting), dan batas keselamatan terhadap risiko anjlokan (derailment). Fasilitas roller rig berskala 1:5 di Institut Teknologi Bandung saat ini memiliki keterbatasan instrumentasi karena baru mampu mengukur beban kontak pada arah vertikal. Ketiadaan pembacaan gaya lateral membatasi kemampuan fasilitas ini dalam mengevaluasi interaksi roda-rel yang kompleks di laboratorium. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk merancang, membuat, mengkarakterisasi, dan mengevaluasi sistem pengukuran gaya kontak arah lateral berbasis sensor strain gauge pada roller rig berskala 1:5 tersebut. Metodologi penelitian diawali dengan simulasi numerik metode elemen hingga menggunakan perangkat lunak ANSYS untuk memetakan distribusi regangan lentur pada roller yang memiliki empatjari-jari (spokes). Area regangan tertinggi (hotspot) teridentifikasi padajarak 2,5 mm dan 27,5 mm dari pangkal jari-jari, yang kemudian ditetapkan sebagai posisi pemasangan sensor dengan rangkaian jembatan Wheatstone full-bridge tipe I. Sistem akuisisi data nirkabel dibangun menggunakan penguat diferensial AD620, pengubah analog-ke-digital 16-bit ADSl115, mikrokontroler ESP32, serta perangkat lunak LabVIEW sebagai penampil data real-time. Pengujian eksperimental dilakukan menggunakan mekanisme pembebanan katrol dan kabel seling baja yang mencakup uji statis, kuasi-statis bertahap (1,25-14 kg), dan dinamis berputar (2-10 RPM). Hasil pengujian statis memverifikasi bahwa sistem pengukuran berfungsi dengan baik dan stabil pada salah satu jari-jari, tetapi mengalami malfungsi pada tiga jari-jari lainnya. Karakterisasi respon kuasi-statis yang mengintegrasikan mekanika kontak dua-regim (kontak tapak elastis simetris dan kontak flens asimetris dengan transfer beban normal) menghasilkan model regresi linier ideal F = 89,18V - 149,08 N dengan koefisien determinasi yang sangat tinggi R² = 0,9823. Pengujian dinamis membuktikan kemampuan sistem dalam merekam sinyal gelombang periodik yang selaras terhadap kecepatan putar dan peningkatan magnitudo beban. Secara keseluruhan, penelitian ini berhasil membuktikan kelayakan fungsional sistem pengukuran nirkabel untuk mendeteksi gaya kontak lateral pada roller rig.