LAPORAN AKHIR
PENELITIAN DOSEN PEMULA
PROTOTIPE SISTEM PENGATUR ISYARAT LALU-LINTAS SINKRON
DENGAN VARIASI POLA PENGATURAN
UNTUK SIMPANG EMPAT GONDOMANAN DAN BINTARAN
Tahun ke-1 dari rencana 1 tahun
Oleh:
Freddy Kurniawan, S.T., M.T.
NIDN 0517037601
Anton Setiawan Honggowibowo, S.Kom., M.T. NIDN 0513047901
Dibiayai oleh:
Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penugasan Penelitian Dosen Pemula bagi Dosen Perguruan Tinggi Swasta
Nomor: 224/SP2H/PL/DIT.LITABMAS/VI/2013 Tanggal 27 Juni 2013
iii
Salah satu ketidakefektifan pengatur isyarat lalu-lintas yang digunakan di simpang empat Gondomanan dan Bintaran adalah tidak adanya sinkronisasi di antara keduanya. Kadang sebagian besar kendaraan yang mendapat lampu hijau di simpang empat Gondomanan mendapat lampu merah setibanya di simpang empat Bintaran. Hal ini menimbulkan antrian panjang yang dapat menimbulkan kemacetan. Sementara itu tidak adanya variasi waktu hijau juga menambah panjang antrian pada jam-jam sibuk, dan menjadikan adanya pemborosan waktu pada jam-jam sepi.
Salah satu solusi yang diajukan pada penelitian ini untuk mengatasi dua permasalahan tersebut adalah digunakannya sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron yang mempunyai beberapa variasi pola pengaturan. Dengan sistem ini, diusahakan sebagian besar kendaraan yang mendapat lampu hijau di simpang empat Gondomana kembali mendapatkan lampu hijau setibanya di simpang empat Bintaran, demikian pula sebaliknya. Pengatur lalu-lintas pada kedua simpang empat tersebut menggunakan konfigurasi master – slave. Proses sinkronisasi kedua pengatur isyarat lalu-lintas diselenggarakan menggunakan komunikasi nirkabel. Master dan slave mempunyai pola dan jadwal pengaturan isyarat lalu-lintas sendiri-sendiri yang telah disesuaikan dengan kondisi kepadatan lalu-lintas. Data tersebut didapat dari survei yang dilakukan selama 24 jam. Meskipun pola dan jadwal pengaturan dapat diubah sewaktu-waktu oleh terminal petugas Dinas Perhubungan, proses pengaturan lalu-lintas di master dan slave dijaga tetap sinkron. Prototipe sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan dan direalisasikan bersamaan dengan sistem ATCS untuk mendukung rencana penerapan sistem Intelligent Transportation System.
iv PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah swt atas nikmat dan karunia-Nya laporan penelitian dosen pemula ini telah dapat kami selesaikan. Dengan telah tersusunnya laporan ini, berarti proses penelitian dosen pemula dengan judul “Prototipe Sistem Pengatur Isyarat Lalu-Lintas Sinkron dengan Variasi Pola Pengaturan untuk Simpang Empat Gondomanan dan Bintaran” ini telah selesai.
Penelitian ini merupakan salah satu penelitian yang tercakup dalam payung (road map) penelitian “Prototipe Sistem Pengatur Isyarat Lalu-lintas Sinkron Terkoordinasi”. Dalam payung penelitian tersebut terdapat beberapa penelitian yang sedang dan akan dilaksanakan. Beberapa penelitian lain yang tercakup dalam payung tersebut di antaranya: Sinkronisasi beberapa Sistem Pengatur Isyarat lalu-lintas, Adaptasi pada Sistem Pengatur Isyarat lalu-lintas Sinkron, dan Integrasi Sistem Pengatur Isyarat lalu-lintas dengan ATCS.
v
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
RINGKASAN ... iii
PRAKATA ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... x
DAFTAR ISTILAH ... xi
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang dan Permasalahan ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Urgensi Penelitian ... 3
1.4 Lingkup Bahasan ... 4
1.5 Target Luaran Penelitian ... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Pengaturan Isyarat lalu-lintas ... 6
2.2 Sinkronisasi Beberapa Pengatur Lalu-lintas ... 8
2.3 Mekanisme Sinkronisasi ... 10
A. Dwell ... 10
B. Max Dwell ... 11
C. Penambahan Waktu Hijau (Add) ... 12
D. Pengurangan Waktu Hijau (Substract) ... 12
E. Penambahan dan Pengurangan Waktu Hijau (Shortway) ... 12
2.4 Sistem Pengatur Isyarat Lalu-Lintas yang Ada ... 12
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ... 14
BAB 4 METODE PENELITIAN ... 15
4.1 Alat dan Bahan Penelitian ... 15
A. Perangkat Keras ... 15
vi
4.2 Tahapan Penelitian ... 17
A. Observasi ke Lapangan dan Dinas Terkait ... 17
B. Perancangan Perangkat Keras dan Program ... 18
C. Pengambilan Data oleh Tim Survei ... 19
D. Penyusunan Mekanisme dan Algoritma Sinkronisasi Master dan Slave ... 20
E. Modifikasi Sistem menjadi Pengatur Isyarat lalu-lintas Sinkron ... 21
F. Modifikasi Sistem agar Mengatur Isyarat Lalu-Lintas sesuai Pola dan Jadwal ... 21
G. Penambahan Fungsi Pendukung dan Pengujiannya ... 21
H. Simulasi Sistem secara Keseluruhan ... 22
I. Pembuatan dan Pengujian Prototipe Sistem Pengatur Isyarat lalu-lintas Sinkron ... 22
J. Analisis Data ... 22
4.3 Sistem Basis Data Jadwal Pengaturan Isyarat Lalu-lintas ... 23
4.4 Pengaturan Isyarat Lalu-Lintas ... 25
4.5 Sinkronisasi Master dan Slave ... 31
A. Mekanisme Sinkronisasi Master dan Slave ... 31
B. Algoritma Sinkronisasi ... 33
C. Algoritma Sinkronisasi Siklus Pertama ... 35
BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 37
5.1 Pengaturan Sesuai Jadwal ... 37
5.2 Trayektori Kendaraan ... 39
5.3 Sinkronisasi Siklus Pertama APILL Slave ... 43
5.4 Sinkronisasi Pergantian Slot ... 44
5.5 Sinkronisasi Saat APILL Master kembali Aktif ... 45
A. Sinkronisasi dalam Satu Siklus ... 45
B. Sinkronisasi dalam Dua Siklus ... 47
5.6 Pengunaan Sumber Daya Perangkat Keras ... 49
5.7 Beban Komputasi Master dan Slave ... 50
5.8 Pengembangan Sistem pada Penelitian Berikutnya ... 51
vii
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Data harian yang diharapkan diperoleh dari tim survei ... 19
Tabel 2 Beberapa nilai parameter yang akan ditentukan ... 21
Tabel 3 Subrutin yang dijalankan prosesor dan kondisi lampu pada sebuah siklus ... 28
Tabel 4 Jadwal pengaturan APILL Gondomanan dan Bintaran pada hari kerja ... 37
Tabel 5 Pengaturan arah setiap fase di APILL master dan slave ... 43
Tabel 6 Waktu hijau sinkronisasi di APILL slave dalam satu siklus ... 46
Tabel 7 Waktu hijau saat sinkronisasi di APILL slave dalam dua siklus ... 47
ix
Gambar 1 Urutan isyarat lalu-lintas pada umumnya ... 6
Gambar 2 Titik konflik kritis pada sebuah simpang empat. ... 8
Gambar 3 Grafik kedatangan kendaraan ... 9
Gambar 4 Diagram ruang waktu trayektori kendaraan ... 10
Gambar 5 Metode sinkronisasi ... 11
Gambar 6 Diagram blok prototipe sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron ... 16
Gambar 7 Diagram alir penelitian ... 18
Gambar 8 Penggunaan ruang memory untuk basis data di EEPROM ... 24
Gambar 9 Proses pengaturan isyarat lalu-lintas sebuah APILL ... 26
Gambar 10 Diagram keadaan transisi pengaturan isyarat lalu-lintas ... 27
Gambar 11 Proses sinkonisasi antara master dan slave ... 32
Gambar 12 Pergantian slot 1 ke slot 2 pada APILL Gondomanan ... 38
Gambar 13 Arus lalu-lintas di simpang empat Gondomanan dan Bintaran ... 40
Gambar 14 Perkiraan trayektori optimal pada jam-jam puncak ... 42
Gambar 15 Urutan fase di APILL Gondomanan dan Bintaran ... 43
Gambar 16 Sinkronisasi siklus pertama APILL slave ... 44
Gambar 17 Proses sinkronisasi pergantian dari slot 1 ke slot 2 ... 45
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Instrumen Penelitian
Lampiran 2 Personalia Tenaga Peneliti
Lampiran 3 Publikasi Ilmiah
Lampiran 4 Listing Program
xi
Persimpangan : pertemuan atau percabangan jalan, baik sebidang maupun tidak sebidang
Persimpangan sebidang : persimpangan dengan ruas jalan saling bertemu dalam satu bidang
Persimpangan tidak sebidang : persimpangan dengan ruas jalan bertemu tidak dalam satu bidang tetapi salah satu ruas berada di atas atau di bawah ruas jalan yang lain
APILL (Alat Pemberi Isyarat Lalu Lintas) : perangkat peralatan teknis yang menggunakan isyarat lampu untuk mengatur lalu lintas orang dan/atau kendaraan di persimpangan atau pada ruas jalan
Persimpangan berdiri sendiri : persimpangan yang diatur dengan APILL yang pengoperasiannya dianggap berdiri sendiri
Fase : suatu kondisi dari APILL dalam satu waktu siklus yang memberikan hak jalan pada satu atau lebih gerakan lalu lintas tertentu
Waktu siklus : serangkaian tahap-tahap di mana semua pergerakan lalu lintas dilakukan, atau merupakan penjumlahan waktu dari keseluruhan tahapan
Waktu pengosongan : waktu yang diperlukan agar dapat melepaskan kendaraan terakhir yang akan melewati titik konflik sebelum kedatangan kendaraan pada fase berikutnya ke titik yang sama
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang dan Permasalahan
Kemacetan lalu-lintas merupakan fenomena yang sering terjadi di Kota Yogyakarta. Kemacetan tersebut biasanya berupa antrian panjang kendaraan di beberapa isyarat lalu-lintas. Hal ini biasa terjadi pada jam-jam sibuk. Menurut Walikota Yogyakarta yang dikutip Harian Jogja (2012), pemerintah kota belum memiliki konsep yang disepakati bersama untuk mengurai kemacetan dan mengantisipasi ancaman kemacetan total pada 2015, selain memaksimalkan kondisi yang ada. Banyak kerugian yang didapat dari kemacetan, di antaranya adalah: waktu tempuh menjadi lebih tinggi, pemborosan waktu dan bahan bakar, dan memperbesar biaya perawatan kendaraan. Dari hasil penelitian Imam Basuki dan Siswandi (2008) didapat bahwa kerugian akibat kelambatan arus lalu-lintas di Jl. Gejayan lebih dari 11 juta rupiah per jam. Kerugian tersebut berupa bertambahnya biaya operasional kendaraan karena kecepatan kendaraan tidak sesuai dengan desain perencanaan (Basuki dan Siswandi, 2008).
Salah satu penyebab kemacetan adalah tidak optimalnya pewaktuan beberapa lampu lalu lintas terutama untuk persimpangan yang berdekatan (Primantari, 2010). Hal ini terjadi di Jl. Sultan Agung Yogyakarta, tepatnya di simpang empat Gondomanan dan Bintaran. Tidak sinkronnya isyarat lalu-lintas di kedua simpang empat tersebut menyebabkan tidak pastinya waktu tempuh kendaraan pada ruas jalan tersebut. Sebagian besar kendaraan yang datang dari arah barat simpang empat Bintaran berasal dari simpang empat Gondomanan. Kadang kendaraan-kendaraan tersebut mendapatkan lampu hijau di simpang empat Bintaran, namun di waktu lain mendapatkan lampu merah. Jika sebagian besar kendaraan tersebut mendapatkan lampu merah setibanya di simpang empat Bintaran, maka terjadi antrian panjang kendaraan. Dari sinilah kemacetan di ruas jalan tersebut terjadi.
datang dari arah barat simpang empat Bintaran mendapat lampu hijau. Demikian pula sebaliknya, sebagian besar kendaraan dari simpang empat Bintaran mendapatkan isyarat hijau setibanya di simpang empat Gondomanan.
Pada jam-jam sibuk, sering waktu hijau tidak dapat melepaskan semua kendaraan yang berada suatu antrian pada sebuah mulut persimpangan. Namun dari mulut persimpangan lain, waktu hijau justru terasa terlalu lama. Hal ini disebabkan jumlah kendaraan yang masuk di sebuah mulut persimpangan berbeda dengan mulut persimpangan lain. Biasanya kepadatan kedatangan kendaraan mengikuti pola tertentu baik secara harian atau mingguan.
Sementara itu, pada malam hari, pada saat lalu-lintas sangat lengang, terjadi pemborosan waktu. Waktu merah yang terlalu lama menyebabkan banyak kendaraan harus berhenti lama, meskipun tidak ada kendaraan dari ruas jalan lain yang lewat. Hal ini merupakan bentuk lain kerugian. Pada saat-saat ini sering terjadi pelanggaran lampu merah. Kadang beberapa pengemudi yang tidak sabar menyerobot lampu merah. Tentu hal ini berbahaya bagi kendaraan lain yang kebetulan lewat.
Agar kerugian karena ketidakidealan pewaktuan dapat dikurangi, maka waktu lampu merah dan hijau di malam hari harus disesuaikan dengan kepadatan kendaraan saat itu. Untuk itulah sebuah pengatur isyarat lalu-lintas harus mempunyai beberapa pola pengaturan berbeda. Pola-pola tersebut disusun membentuk jadwal. Setiap pola dapat mempunyai nilai waktu merah dan hijau berbeda yang telah disesuaikan dengan kondisi lalu-lintas saat itu.
3
Pengatur isyarat lalu-lintas di Yogyakarta dibuat berbasis mikrokontroler keluarga MCS51 sebagai ‘otak’ untuk menjalankan program pengaturan isyarat lalu-lintas (Ndiken, 2012). Prototipe sistem pengatur isyarat lalu-lalu-lintas sinkron yang dikembangkan pada penelitian ini juga tetap menggunakan mikrokontroler untuk mengeksekusi seluruh algortima yang dibutuhkan. Dengan cara ini, sistem ini dapat dikembangkan dari sistem pengatur isyarat lalu-lintas yang telah ada.
1.2 Perumusan Masalah
Dalam skenario koordinasi antara dua perangkat, salah satu harus bertindak sebagai koordinator atau master, sementara itu yang lain bertindak sebagai slave yang mengikuti dari master (Tocci dan Widmer, 2001). Kepadatan lalu-lintas di simpang empat Gondomanan lebih tinggi dari pada di simpang empat Bintaran; pengatur isyarat lalu-lintas di simpang empat Gondomanan juga telah dilengkapi dengan ATCS. Oleh karena itu, pada prototipe ini, pengatur isyarat lalu-lintas di simpang empat Gondomanan bertindak sebagai master, sedangkan pengatur isyarat lalu-lintas di Bintaran bertindak sebagai slave.
Beberapa permasalahan yang diselesaikan dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana membuat sistem basis data di pengatur isyarat lalu-lintas master dan slave yang memuat pola dan jadwal pengaturan lalu-lintas?
2. Bagaimana konsep mekanisme sinkronisasi antara master dan slave pada sistem pengatur lalu-lintas sinkron ini?
3. Bagaimana desain rangkaian elektronis, algoritma hingga perangkat lunak di master dan slave untuk pengaturan isyarat lalu-lintas secara sinkron tersebut?
4. Bagaimana kemungkinan pengembangan sistem ini?
1.3 Urgensi Penelitian
Kerugian akibat kemacetan lalu-lintas semakin besar. Salah satu metode untuk mengurangi kerugian tersebut adalah dengan digunakannya sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron yang diintegrasikan dengan sistem ATCS. Metode ini jauh lebih mudah, murah dan cepat dibanding penyelesaian menggunakan metode lain, seperti pelebaran jalan atau pembangunan jalan layang di ruas jalan tersebut.
Sistem ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menambah beberapa pengatur isyarat lalu-lintas sinkron lain sebagai slave yang dapat diterapkan di persimpangan lain, misalnya di simpang empat Pasar Sentul dan Kantor Pos Yogyakarta. Sistem master – slave ini pun dapat diaplikasikan di beberapa persimpangan lain dengan mengubah pola beserta jadwal pengaturan isyarat lalu-lintas.
Lebih jauh lagi, bersama ATCS, sistem ini dapat dikembangkan menjadi sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron adaptif (Kurniawan dan Adiprasetya, 2007) dengan menambah algoritma penghitung kepadatan kendaraan berdasar gambar yang ditangkap kamera CCTV (Rachmadi dkk, 2012). Data kepadatan kendaraan merupakan salah satu masukan bagi sistem ITS (Intelligent Transportation System) yang saat ini sedang dikembangkan di beberapa kota besar di Indonesia (Wresti, 2012).
1.4 Lingkup Bahasan
Penelitian ini difokuskan pada usaha untuk membentuk prototipe sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron dengan konfigurasi master slave berbasis mikrokontroler yang dapat diterapkan di simpang empat Gondomanan dan Bintaran. Pola dan jadwal pengaturan isyarat lalu-lintas telah disesuaikan dengan kondisi kepadatan di kedua persimpangan tersebut. Namun demikian efektifitas implementasi prototipe hasil penelitian ini untuk memperlancar lalu-lintas merupakan bahasan di luar cakuan penelitian ini.
1.5 Target Luaran Penelitian
Penelitian ini dibuat dengan beberapa target luaran sebagai berikut: 1. Pengembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi
a. Adanya konsep mekanisme sinkronisasi antara master dan slave pada sistem pengatur lalu-lintas sinkron.
b. Terbentuknya rangkaian elektronis, algoritma hingga perangkat lunak di master dan slave untuk pengaturan isyarat lalu-lintas secara sinkron.
c. Adanya sistem basis data di pengatur isyarat lalu-lintas master dan slave yang memuat pola dan jadwal pengaturan lalu-lintas.
d. Adanya program pengatur isyarat lalu-lintas di master dan slave yang dapat mengatur lalu-lintas sesuai pola dan jadwal masing-masing, namun keduanya tetap sinkron.
5
a. Prosiding seminar nasional/jurnal ilmiah nasional ber-ISSN: “Penggunaan Basis Data EEPROM pada Sistem Pengatur Isyarat Lalu-lintas Terjadwal”. b. Publikasi Ilmiah dalam jurnal nasional terakreditasi dengan tema prototipe
sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron di simpang empat Gondomanan dan Bintaran.
3. Pengayaan bahan ajar untuk beberapa materi sebagai berikut.
a. “Antarmuka TTL dan CMOS” pada mata kuliah “Teknik Digital”
b. “Pemrograman Flash dan EEPROM” pada mata kuliah “Sistem Mikroprosesor”.
c. “Flow Control” pada mata kuliah “Komunikasi Data”.
6
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengaturan Isyarat lalu-lintas
Persimpangan adalah pertemuan atau percabangan jalan, baik sebidang maupun yang tidak sebidang. Untuk mengatur lalu-lintas kendaraan pada sebuah persimpangan sebidang biasanya digunakan sebuah APILL. Persimpangan tersebut dapat berdiri sendiri maupun tidak berdiri sendiri (Dephub, 1996).
Pada umumnya, pada suatu persimpangan dengan empat arah kedatangan, terdapat empat fase pengaturan. Fase pertama akan memberikan kesempatan arah pertama untuk berjalan. Demikian pula untuk fase kedua, ketiga, dan keempat.
Urutan fase diberi notasi i. Biasanya sesuai arah jarum jam dan dimulai dari arah utara. Isyarat hijau digilir menurut urutan dan waktu siklus tertentu. Isyarat kuning (k) diberikan di antara isyarat hijau (h) dan merah (m). Urutan isyarat untuk empat arah kedatangan pada umumnya dapat dilihat pada Gambar 1 (Tavladakis dan Voulgaris, 1999; Dresner, dan Stone 2007).
Gambar 1 Urutan isyarat lalu-lintas pada umumnya Keterangan : i = nomor fase
hi,j = waktu hijau fase ke-i siklus ke-j ki = waktu kuning fase ke-i
i = waktu jeda fae ke-i
7
Tj = waktu siklus ke-j
th:i,j = waktu hijau fase ke-i siklus ke-j
Waktu siklus pengatur lalu-lintas (T) merupakan hasil penjumlahan dari waktu merah (m), kuning (k), hijau (h) dan jeda semua arah. Pada sistem sinkron, untuk siklus yang berbeda nilai h, m dan T dapat berubah; sedangkan nilai k dan biasanya tetap (Kurniawan dan Adiprasetya, 2007). Dari Gambar 1, waktu siklus ke-j juga dapat dihitung menggunakan Persamaan 1 (Proulx, dkk., 2004).
Tj =
∑
= 41
i
(hi,j + ki + θi) (1)
Waktu kuning di Indonesia pada umumnya adalah 3 detik. Setelah suatu arah diberi isyarat merah kembali, terdapat jeda waktu sebelum arah berikutnya diberikan isyarat hijau. Adanya jeda waktu tersebut untuk memberi kesempatan agar kendaraan terakhir dapat melewati titik konflik sebelum terjadi kedatangan kendaraan pada fase berikutnya. Pada saat itu, semua arah akan diberi isyarat merah.
Gambar 2 Titik konflik kritis pada sebuah simpang empat.
2.2 Sinkronisasi Beberapa Pengatur Lalu-lintas
Proses sinkronisasi beberapa pengatur isyarat lalu-lintas diperlukan agar sebagian besar kendaraan yang sampai di suatu mulut persimpangan langsung mendapat isyarat hijau, atau paling tidak, tidak terlalu lama menanti isyarat hijau setibanya di mulut persimpangan berikutnya (Wiering dkk., 2004). Agar dapat sinkron, maka diperlukan koordinasi antar beberapa APILL. Beberapa APILL yang sinkron dapat menjadikan arus kendaraan dapat berjalan dengan halus (smooth) pada suatu ruas jalan sehingga menurunkan banyaknya perhentian, tundaan, dan waktu tempuh kendaraan (Federal Highway Administration, 2008).
9
selisih antara td dengan th;i,j ditambah waktu yang diperlukan kendaraan yang datang pada waktu antara tm;i,j dan td untuk berjalan setelah mendapat isyarat hijau (Akçelik dan Besley, 2001).
Gambar 3 Grafik kedatangan kendaraan dengan : di(t) = kedatangan kendaraan (ternormalisasi) arah i
tm:i,j = waktu merah arah i siklus ke-j th:i,j = waktu hijau arah i siklus ke-j
Pada umumnya penentuan pewaktuan APILL dilakukan pada saat jam-jam puncak kesibukan. Penepatan waktu untuk sinkronisasi biasanya dilakukan dengan memperpanjang waktu hijau untuk fase yang akan disinkronkan ketika kebutuhan hijau fase lain sedang menurun.
Gambar 4 Diagram ruang waktu trayektori kendaraan Keterangan : 1 = kendaraan berjalan saat mendapat isyarat hijau
2 = kendaraan dari mulut persimpangan lain masuk ke jalan utama 3 = kendaraan yang mendapat isyarat belok-kiri-jalan-terus masuk ke
jalan utama
4 = kendaraan yang langsung mendapat isyarat hijau berjalan terus dan tanpa berhenti
5 = kendaraan berhenti karena mendapat isyarat merah
2.3 Mekanisme Sinkronisasi
Pada hakekatnya proses sinkronisasi dilakukan dengan menggeser offset pewaktuan sebuah APILL terhadap APILL lain. Terdapat tiga metode utama untuk penggeseran offset agar tercapai kondisi sinkron, yaitu: dwell, penambahan, dan pengurangan waktu hijau.
A. Dwell
11
sinkron dalam satu siklus. Dengan cara ini, waktu siklus dapat meningkat dengan drastis. Waktu hijau arah yang disinkronkan pun dapat meningkat dengan drastis pada saat proses sinkronisasi. Metode ini dapat ditempuh jika sinkronisasi harus dilakukan dengan segera.
Gambar 5 merupakan sebuah contoh dua persimpangan (plan) yang harus disinkronkan. Agar kedua APILL di persimpangan tersebut sinkron, plan 2 harus mempunyai offset 24 detik dengan plan 1. Dengan kata lain, pewaktuan APILL di plan 2 harus tertinggal 24 detik dari APILL di plan 1. Dengan menggunakan metode dwell, plan 2 dapat sinkron dengan plan 1 hanya dalam waktu 24 detik.
Gambar 5 Metode sinkronisasi B. Max Dwell
Dengan metode ini, sinkronisasi tercapai dalam waktu lebih dari satu siklus, yaitu 84 detik.
C. Penambahan Waktu Hijau (Add)
Pada metode ini, usaha penggeseran offset dilakukan dengan menambah waktu hijau semua arah. Penambahan ini dilakukan secara merata ke semua arah. Dengan metode ini dimungkinkan kondisi sinkron tercapai lebih dari satu siklus. Contoh ketiga pada Gambar 5 menggunakan metode ini. Penambahan maksimal waktu hijau semua arah ditetapkan 20 % dari waktu hijau yang telah ditetapkan. Kondisi sinkron tercapai dalam waktu 144 detik.
D. Pengurangan Waktu Hijau (Substract)
Pada metode ini, usaha penggeseran offset dilakukan dengan mengurangi waktu hijau semua arah. Pengurangan ini juga dilakukan secara merata ke semua arah. Dengan metode ini waktu siklus menjadi lebih pendek. Contoh keempat pada Gambar 5 menggunakan metode ini. Pengurangan maksimal waktu hijau semua arah ditetapkan 20 % dari waktu hijau yang telah ditetapkan. Kondisi sinkron tercapai dalam waktu 144 detik.
E. Penambahan dan Pengurangan Waktu Hijau (Shortway)
Metode ini merupakan gabungan dari dua metode sebelumnya. Pada metode ini, sistem akan menentukan metode mana yang akan digunakan. Penambahan waktu hijau akan meningkatkan waktu siklus, sedangkan pengurangan waktu hijau akan menurunkan waktu siklus. Metode dipilih berdasarkan mana yang lebih cepat untuk terjadi kondisi sinkron. Pertimbangan lain dapat ditambahkan, misalnya mana yang menimbulkan perubahan waktu hijau terkecil.
Contoh kelima pada Gambar 5 menggunakan metode ini. Pada kasus tersebut dipilih metode penambahan waktu hijau. Kondisi sinkron tercapai dalam waktu 144 detik.
2.4 Sistem Pengatur Isyarat Lalu-Lintas yang Ada Terdapat dua jenis APILL, yaitu:
1. APILL dengan pengaturan waktu tetap (Fixed time traffic signal), yaitu APILL yang dioperasikan menggunakan pengaturan waktu yang tetap.
13
perubahan dari waktu ke waktu sesuai dengan kedatangan kendaraan dari berbagai mulut persimpangan.
Penelitian untuk membentuk APILL dengan pengaturan waktu sesuai kebutuhan telah banyak dilakukan. Beberapa hasil penelitian yang didapat adalah: rekomendasi penambahan waktu lampu hijau di beberapa simpang empat (Mansur dkk, 2005), rancang bangun kendali isyarat lalu-lintas dengan logika fuzzy (Taufik dkk, 2008), dan rancangan penggunaan metal detektor (Sulaeman dkk, 2008) dan sensor macet (Zulfikar dan Adria, 2011) untuk mendeteksi kepadatan lalu-lintas. Namun hampir semua hasil penelitian tersebut saat ini belum dapat diimplementasikan karena berbagai hal. Dan hingga saat ini, sistem pengatur isyarat lalu-lintas yang digunakan di kota Yogyakarta masih menggunakan sistem berbasis mikrokontroler tanpa adanya tambahan sensor apa pun. Meskipun demikian beberapa di antaranya telah dilengkapi beberapa pola yang dapat dijalankan sesuai jadwal (Ndiken, 2012).
Kini salah satu sistem yang sedang dikembangkan adalah penggunaan kamera CCTV untuk memonitor kondisi lalu-lintas di suatu persimpangan. Dari hasil pantauan kamera tersebut, operator di Dinas Perhubungan dapat mengubah waktu nyala isyarat lalu-lintas untuk beberapa ruas jalan. Sistem yang lebih dikenal dengan ATCS (Automatic Traffics Control System) ini telah diterapkan di simpang empat Gondomanan mulai tahun 2011 (Hanggara, 2012). Dengan sistem ini, isyarat lalu-lintas dapat diatur dari jarak jauh.
14
BAB 3
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan sebagai berikut.
1. Membuat sistem basis data di pengatur isyarat lalu-lintas master dan slave yang memuat jadwal pengaturan lalu-lintas.
2. Membentuk mekanisme sinkronisasi antara master dan slave pada sistem pengatur lalu-lintas sinkron.
3. Membentuk rangkaian elektronis dan program pengaturan isyarat lalu-lintas sesuai jadwal harian dan mingguan.
4. Menentukan pengembangan sistem ini.
Adapun manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Memberikan gambaran bahwa pengatur isyarat lalu-lintas sinkron dengan variasi pola pengaturan dapat dibuat menggunakan mikrokontroler.
15
BAB 4
METODE PENELITIAN
Lokasi penelitian di kota Yogyakarta, tepatnya di simpang empat Gondomanan dan Bintaran. Basis data di kedua APILL pada prototipe sistem pengatur lalu-lintas sinkron ini mengambil data waktu hijau efektif hasil survei di kedua persimpangan tersebut. Seentara itu sistem ini dibuat di Jurusan Teknik Elektro khususnya di Laboratorium Elektronika STT Adisutjipto Yogyakarta.
4.1 Alat dan Bahan Penelitian A. Perangkat Keras
Perangkat keras penelitian terdiri dari beberapa komponen utama berikut. 1 ATmega128A Expandable System : 2 unit
2 Sistem RTC DS1307 with I2C Interface : 2 unit
3 Penampil LCD 2×16 LMB162ABC : 2 unit
4 Downloader K-125R USB AVR ISP : 2 unit
5 Regulated Power Supply : 2 unit
6 Modul Tx-Rx KYL-1020u : 2 pasang
7 Modul USB-Serial Converter PL2303 : 1 unit 8 Komponen elektronis pendukung : 2 paket
9 Laptop : 1 buah
Prototipe APILL ini dibentuk untuk memberikan fungsi pengaturan isyarat lalu-lintas sebagaimana APILL yang telah ada. Untuk setiap arah kedatangan disediakan sebuah penghitung mundur untuk isyarat merah dan hijau. Satu hal yang menjadi kelebihan pada sistem ini adalah digunakannya sebuah basis data untuk menyimpan jadwal pengaturan isyarat lalu-lintas. Jadwal disusun untuk digunakan selama 7 × 24 jam. Nilai waktu isyarat setiap fase disimpan dalam variabel 8 bit di EEPROM mikrokontroler.
untuk menjalankan pengaturan isyarat lalu-lintas sinkron ini. Diagram blok sistem dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Diagram blok prototipe sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron Dalam melakukan pengaturan lalu-lintas, mikrokontroler membaca data waktu dari RTC (Real Time Clock) secara periodis. Waktu dapat diatur kembali, misalnya untuk keperluan kalibrasi. Berdasar data waktu ini, sistem mencari pola yang harus digunakan sesuai jadwal. Kemudian sistem akan mengatur isyarat lalu-lintas dengan waktu setiap lampu mengikuti pola yang ada. Pola dan jadwalnya disimpan di basis data dalam bentuk memori EEPROM mikrokontroler.
Pengatur isyarat lalu-lintas master dan slave mengatur nyala lampu dari empat arah kedatangan. Di sini terdapat sebuah sistem antarmuka yang menghubungkan sistem mikrokontroler dengan isyarat lalu-lintas. Tampilan hitungan waktu setiap nyala lampu akan ditampilkan pada sebuah penampil LCD.
17
Bintaran adalah sekitar 400 meter, komunikasi data dari master ke slave cukup menggunakan transmiter dengan daya 500 mW.
B. Perangkat Lunak
Perangkat lunak utama yang digunakan adalah:
1. Proteus Release 7.8 SP2, digunakan untuk merancang perangkat keras sistem. 2. CodeVision AVR 2.05.9, digunakan untuk membuat program pengaturan isyarat
lalu-lintas dalam bahasa C. Hasil kompilasi listing program dimasukkan ke rancangan perangkat keras di Proteus untuk disimulasikan.
Program dibuat di perangkat lunak CodeVision AVR dengan bahasa pemrograman C. Hasil kompilasi program dimasukkan ke rancangan perangkat keras untuk disimulasikan di Proteus. Program utama sistem ini adalah pengaturan isyarat lalu-lintas. Agar dapat bekerja secara otomatis, program pengatur isyarat lalu-lintas ini ditambah algoritma untuk: membaca data waktu dari RTC, dan menampilkan data waktu dan hitungan mundur nyala setiap lampu ke penampil LCD,
Agar master dan slave berfungsi secara sinkron, terdapat beberapa algoritma tambahan yang harus dibuat untuk:
1. melakukan komunikasi serial menggunakan USART untuk komunikasi nirkabel, 2. melaporkan proses pengaturan pengatur isyarat lalu-lintas master ke terminal
petugas secara waktu nyata,
3. melakukan sinkronisasi master dan slave,
4.2 Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan mengikuti diagram alir pada Gambar 7. Tahapan-tahapan penelitian adalah sebagai berikut.
A. Observasi ke Lapangan dan Dinas Terkait
Gambar 7 Diagram alir penelitian
B. Perancangan Perangkat Keras dan Program
19
Kegiatan ini dilanjutkan dengan pembuatan program utama yaitu pengatur isyarat lalu-lintas dalam bahasa C menggunakan perangkat lunak CodeVision. Proses pengaturan mengikuti pola isyarat lalu-lintas pada umumnya sebagaimana Gambar 1. Nilai waktu nyala lampu hijau, kuning, dan jeda bagi master yaitu hM:i,j, kM:i, dan M:i, dan bagi slave yaitu hS:i,j, kS:i, dan S:i diisi nilai tetap yang umum digunakan, yaitu 25 detik, 3 detik dan 5 detik. Sesuai dengan kondisi di simpang empat Gondomanan dan Bintaran, master dan slave mempunyai empat arah kedatangan. Setiap arah kedatangan diberi nomor dari arah selatan sesuai arah jarum jam, i = 1, 2, 3, 4.
Kemudian kegiatan diikuti dengan pembuatan subprogram untuk: membaca data waktu dari RTC, menampilkan data waktu dan hitungan mundur nyala setiap lampu ke penampil LCD, dan melaporkan proses pengaturan isyarat lalu-lintas master ke terminal petugas secara waktu nyata. Setelah dikompilasi, kedua program dimasukkan ke rancangan rangkaian elektronis yang dibuat dalam Proteus untuk disimulasikan. Dari hasil simulasi akan didapat data waktu mulai hijau dan waktu hijau untuk setiap arah bagi master yaitu: tMh:i,j, hMi:j, dan bagi slave tSh:i,j, hSi:j.
C. Pengambilan Data oleh Tim Survei
Pada saat bersamaan, tim survei mulai melakukan pengamatan di master (simpang empat Gondomanan) dan slave (simpang empat Bintaran). Tim survei mencatat nilai waktu nyala lampu hijau di master yang dibutuhkan hingga semua kendaraan dalam antrian habis untuk semua arah yaitu hM:i,j. Hal serupa juga dilakukan di slave. Tim survei mendapatkan data seperti pada Tabel 1.
Tabel 1 Data harian yang diharapkan diperoleh dari tim survei
No. Notasi Keterangan
1. hM:i,j
nilai waktu hijau yang dibutuhkan hingga semua kendaraan dalam antrian habis di master untuk arah ke-i siklus ke-j
2. kM:i nilai waktu kuning di master untuk arah ke-i 3. M:i nilai jeda di master untuk arah ke-i
4. hS:i,j
nilai waktu hijau yang dibutuhkan hingga semua kendaraan dalam antrian habis di slave untuk arah ke-i siklus ke-j
5. kS:i nilai waktu kuning di slave untuk arah ke-i 6. S:i nilai jeda di slave untuk arah ke-i
Jika nilai hM:i,j dalam beberapa siklus berurutan tidak mengalami perubahan cukup signifikan, maka dalam kisaran waktu tersebut masih dijadikan satu pola pengaturan isyarat lalu-lintas. Namun jika nilai tersebut untuk minimal satu arah kedatangan mengalami perubahan cukup signifikan, maka tim survei akan mendeteksi sebagai nomor pola baru. Pola akan diurutkan dari nomor 1 yang berlaku mulai jam 00.00 WIB hingga nomor tertinggi pada jam 23.59 WIB.
Tim survei juga akan mentukan waktu tempuh kebanyakan kendaraan dari master ke slave yaitu ωMS; dan juga sebaliknya waktu tempuh dari slave ke master yaitu ωSM. Waktu tempuh tersebut dimungkinkan mempunyai sedikit variasi untuk kondisi kepadatan lalu-lintas yang berbeda.
Tim ini akan melakukan pengamatan seperlunya, sehingga nantinya akan didapat data pola harian dan mingguan untuk pengaturan lampu lalu lintas. Data tersebut akan disimpan dalam sistem basis data sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron ini sebagai nilai pola awal (default) yang dijalankan.
D. Penyusunan Mekanisme dan Algoritma Sinkronisasi Master dan Slave Proses sinkronisasi dilakukan dengan menentukan:
1. waktu hijau yang tepat untuk arah kedatangan dari barat di slave atau tSh:2,j agar sebagian besar kendaraan mendapat lampu hijau, dan
2. waktu hijau yang tepat untuk arah kedatangan dari utara dan timur di master atau tMh:3,j dan tMh:4,j agar sebagian besar kendaraan dari slave ke master mendapat lampu hijau setibanya di master.
21
Tabel 2 Beberapa nilai parameter yang akan ditentukan
No. Notasi Keterangan
1. tMh:i,j waktu hijau di master untuk arah ke-i siklus ke-j 2. tSh:i,j waktu hijau di slave untuk arah ke-i siklus ke-j
3. ΔtMS:j pergeseran waktu hijau di master dan slave untuk arah ke-i siklus ke-j E. Modifikasi Sistem menjadi Pengatur Isyarat lalu-lintas Sinkron
Dari algoritma tersebut, dibuatlah beberapa subprogram berikut:
1. di master : subprogram untuk mengirim data tMh:i,j dan ĥM:i,j ke slave dan terminal petugas,
2. di slave :
a. subprogram untuk menerima data tMh:i,j dan ĥM:i,j dari master, b. subprogram untuk menentukam nilai ΔtMS:j,
c. subprogram untuk menentukam nilai tSh:i,j dan ĥS:i,j.
Program kemudian disimulasikan. Setelah sistem dapat bekerja secara sinkron, kegiatan dilanjutkan dengan tahap berikutnya.
F. Modifikasi Sistem agar Mengatur Isyarat Lalu-Lintas sesuai Pola dan Jadwal
Pada tahap ini, waktu lampu hijau untuk master dan slave tidak lagi dibuat konstan. Data harian pada Tabel 1 yang diperoleh dari tim survei dimasukkan ke sistem basis data. Kemudian program di master dan slave dimodifikasi agar nilai waktu nyala setiap lampu mengikuti pola dan jadwal yang telah ada di basis data masing-masing.
Tahap ini diakhiri dengan uji coba sistem untuk mengatur isyarat lalu-lintas dengan beberapa pola yang cukup berbeda. Dari hasil simulasi diharapkan akan terlihat kemampuan sistem menggeser nilai tSh:i,j berdasar data tMh:i,j yang diterima dai master. Pada tahap ini juga dapat diamati kondisi transien slave jika ada perubahan drastis atas waktu siklus master atau TM.
G. Penambahan Fungsi Pendukung dan Pengujiannya
Pada tahap ini dilakukan pembuatan subprogram untuk mendukung sistem pengaturan isyarat lalu-lintas sinkron ini, yaitu:
2. mengubah pola beserta jadwal pelaksanaan setiap pola di slave menggunakan masukan dari papan tombol di slave.
H. Simulasi Sistem secara Keseluruhan
Sebelum rancangan diimplementasikan menjadi sebuah prototipe, terlebih dahulu dilakukan pengujian seluruh fungsi sistem dalam perangkat lunak Proteus. Beberapa kriteria berikut harus dipenuhi sebelum dibentuk prototipe sistem.
1. Siklus master harus selalu sama dengan skilus slave, atau TM = TS.
2. Slave harus dapat mengatur isyarat lalu-lintas mengikuti pola dan jadwalnya. 3. Terminal petugas dapat mengamati proses pengaturan isyarat lalu-lintas master
secara waktu nyata.
4. Pengubahan pola dan jadwal pengaturan di master dapat dilakukan baik menggunakan papan tombol yang ada maupun dari terminal petugas.
5. Pengubahan pola dan jadwal pengaturan di slave dapat dilakukan menggunakan papan tombol yang ada.
I. Pembuatan dan Pengujian Prototipe Sistem Pengatur Isyarat lalu-lintas Sinkron
Prototipe dibuat berdasar rancangan desain perangkat keras yang telah dibuat di Proteus. Kegiatan ini dilanjutkan dengan pengujian sistem. Tidak menutup kemungkinan akan ada sedikit perbedaan antara hasil simulasi rancangan di Proteus dengan prototipe sistem. Sebelum prototipe sistem ini dinyatakan berhasil, enam kriteria pada pengujian seluruh fungsi sistem pada tahap ke-8 harus tetap dipenuhi. J. Analisis Data
Dari pengujian seluruh fungsi sistem akan didapat banyak data untuk dianalisis. Dari seluruh nilai parameter pada Tabel 1 dan Tabel 2 akan dibentuk diagram pewaktuan untuk master dan slave sebagaimana Gambar 1. Analisis akan diarahkan untuk melihat watak sistem terutama yang berkaitan dengan:
1. Konsistensi slave mengikuti master. Hal ini ditujukkan dengan waktu siklus slave yang dijaga agar selalu sama dengan siklus master.
2. Kecepatan slave dalam menanggapi perubahan cukup besar dan mendadak di master.
23
sinkronisasi master dan slave. Sistem diharapkan dapat mengembalikan kondisi tersebut menjadi sinkron kembali.
4.3 Sistem Basis Data Jadwal Pengaturan Isyarat Lalu-lintas
Dari hasil survei di lapangan, nilai waktu hijau semestinya berubah mengikuti pola harian. Pola ini mengikuti kepadatan lalu-lintas di keempat arah. Satu hari terdiri dari sepuluh variasi pola yang berlaku dari pukul 00.00 hingga pukul 23.59. Setiap pola dapat mempunyai nilai waktu hijau yang berbeda pada satu atau beberapa arah. Setiap variasi pola disebut slot. Sehingga dalam satu hari terdapat sepuluh slot pengaturan.
Kepadatan lalu-lintas juga mengikuti pola mingguan. Terdapat perbedaan cukup signifikan antara hari kerja dan hari libur. Hari kerja merupakan haru Senin hingga Jumat; sedangkan hari libur merupakan hari Sabtu dan Minggu. Hari Sabtu merupakan hari libur bagi pegawai dan bukan hari libur bagi anak sekolah; sedangkan hari Minggu merupakan hari libur bagi semuanya.
Terdapat sedikit perbedaan pola kepadatan antara hari Sabtu dan Minggu. Untuk itu jadwal pengaturan waktu isyarat hijau setiap arah dikelompokkan menjadi tiga hari sebagaimana Gambar 8, yaitu:
1. hari kerja: Senin – Jumat 2. hari Sabtu
Hari kerja: Senin - Jumat
Hari sabtu
Hari Minggu
Keterangan: hhn = data jam untuk slot ke-n mmn = data menit untuk slot ke-n
fasei = nomor urutan arah untuk fase ke-i ki = waktu kuning untuk fase ke-i
i = waktu delta untuk fase ke- i
Gambar 8 Penggunaan ruang memory untuk basis data di EEPROM
Setiap APILL mempunyai sebuah basis data yang berisi data pengaturan isyarat lalu-lintas di masing-masing APILL. Basis data tersebut berisi data:
1. Hari.
Hari dikelompokkan menjadi tiga, yaitu hari kerja (Senin – Jumat), hari Sabtu, dan hari Minggu. Pada setiap kelompok dapat mempunyai pengaturan berbeda. Data hari menggunakan larik barisi tiga data dengan variabel berformat integer 8 bit.
2. Waktu.
25
notasi hhn dan mmn. Jadwal pengaturan untuk slot ke-n dimulai jam hhn lebih mmn menit. Dengan kata lain jadwal untuk slot ke-n dimulai jam hhn lebih mmn menit. 3. Waktu hijau setiap arah.
Data ini meliputi waktu hijau untuk keempat arah kedatangan. Data ini menggunakan format integer 8 bit.
4. Waktu kuning setiap arah.
Waktu kuning setiap arah dapat bernilai berbeda, namun nilai ini tidak akan berubah, sehingga cukup digunakan larik 8 bit: k[0..3].
5. Fase
Urutan fase yang mendapat isyarat hijau dapat diubah. Data urutan arah disimpan dalam larik 8 bit: fase[0..3].
6. Delta setiap arah.
Waktu delta setiap arah juga dapat bernilai berbeda, namun nilai ini tidak akan berubah, sehingga cukup digunakan larik 8 bit: [0..3].
7. Waktu tempuh
Waktu tempuh kendaraan dari persimpangan Gondomanan ke Bintaran (ωMS) disimpan dalam variabel berformat integer 8 bit.
Data tersebut juga memuat kondisi APILL dalam keadaan tidak aktif mengatur isyarat lalu-lintas. Pada kondisi ini APILL memberikan isyarat lampu kuning. Jika sebuah slot mempunyai nilai nol pada waktu hijau salah satu arah, maka pada slot waktu tersebut APILL tidak akan aktif mengatur isyarat lalu-lintas.
4.4 Pengaturan Isyarat Lalu-Lintas
APILL yang dikembangkan mempunyai empat fase untuk empat arah kedatangan yang ditempatkan di keempat mulut persimpangan. Di setiap arah kedatangan terdapat tampilan penghitung mundur. Nilai inisial penghitung mundur harus selalu disesuaikan dengan waktu merah atau hijau yang berlaku slot itu.
mundur di sistem yang lain. Bekerjanya pengaturan isyarat lalu-lintas didasarkan pada proses penghitungan mundur setiap arah ini. Proses penghitungan mundur mengikuti diagram waktu pada Gambar 9.
Gambar 9 Proses pengaturan isyarat lalu-lintas sebuah APILL
Untuk keperluan proses penghitungan mundur di setiap arah, telah dialokasikan empat variabel khusus dengan format data integer 8 bit. Variabel tersebut adalah: count1 untuk penghitung mundur fase 1, count2 untuk penghitung mundur fase 2, count3 untuk penghitung mundur fase 3, dan count4 untuk penghitung mundur fase 4. Untuk realisasi sistem ini, sistem juga mengatur lampu apa yang dihidupkan untuk setiap hitungannya. Jenis nyala lampu tampilan penghitung mundur ada dua, yaitu merah dan hijau.
27
Gambar 10 Diagram keadaan transisi pengaturan isyarat lalu-lintas
Nilai state berubah secara berurutan dari nomor 1 hingga 12. Secara umum, suatu state tidak akan berubah jika semua nilai hitungan mundur masih lebih besar dari nol. Jika terdapat sebuah nilai hitungan mundur sama dengan nol, maka nilai state akan berubah.
Tabel 3 Subrutin yang dijalankan prosesor dan kondisi lampu pada sebuah siklus
State Aktifitas Lampu
L1 C1 L2 C2 L3 C3 L4 C4
Master : kirim data sinkronisasi ke slave. Slave : jalankan subrutin sinkronisasi
29
Keterangan: Li = warna lampu isyarat arah i
Ci = warna lampu penghitung mundur arah i M = nyala merah
K = nyala kuning H = nyala hijau - = lampu padam
Sebuah siklus selalu dimulai dari state 1 dan dimulai dari pemberian isyarat hijau fase 1. Urutan fase selalu urut dari 1 hingga 4. Fase 4 merupakan fase yang disinkronkan. Data sinkronisasi dari master selalu dikirim pada akhir state 12 yaitu setelah pemberian isyarat hijau untuk fase 4; sementara itu bagi slave, subrutin sinkronisasi dijalankan juga pada akhir state 12 yaitu setelah pemberian isyarat hijau untuk fase 4. Penentuan arah mana yang akan dijadikan fase 1, 2, 3, dan 4 dapat ditentukan sesuai kebutuhan.
State 1 memberikan isyarat hijau pada fase 1 (L1= H) dan isyarat merah pada fase lain (L2= L3= L3= H). Pada state ini, nilai penghitung mundur isyarat hijau fase 1 yang tersimpan di count1 dideteksi. Nilai hitungan ditampilkan dalam tampilan dengan lampu warna hijau (C1 = H). State ini berakhir saat nilai count1 = 0. Kemudian nilai state dinaikkan menjadi 2, nilai count1 diisi dengan k1 dan lampu penghitung mundur L1dipadamkan.
m1,j = 1 + h2,j + k2 + 2 + h3,j + k3 + 2 + h4,j + k4 + 4 (2) dengan : mi,j = waktu merah fase ke-i siklus ke-j
i = waktu jeda fase ke-i
hi,j = waktu hijau fase ke-i siklus ke-j ki = waktu kuning fase ke-i
Berdasar Persamaan 1 yang menyatakan bahwa satu siklus merupakan hasil penjumlahan dari semua waktu merah, kuning, hijau, dan delta, maka 0 di atas dapat disederhanakan menjadi Persamaan 3 berikut.
m1,j = Tj – h1,j + k1 (3)
dengan : Tj = waktu siklus ke-j
Penghitung mundur arah 1 akan terus menghitung mundur isyarat merah arah 1 hingga akhir state 12 sebagaimana Gambar 9. Di akhir state 9 atau th:4,1, arah 4 mulai mendapat isyarat hijau pada siklus ke-1. Pada saat tersebut, nilai count1 diperbarui dengan diisi nilai m1,j’. Nilai m1,j’ ini dihitung menggunakan Persamaan 4 sebelum disalin ke count1.
m1,j’ = h4,j + k4 + 4 (4)
Pembaruan nilai count1 ini menjamin bahwa hitungan mundur count1 selalu tepat meskipun telah terjadi perubahan waktu siklus (Tj) pada Persamaan 1. Perubahan waktu siklus dapat terjadi jika ada perubahan waktu hijau pada sebuah atau beberapa arah karena telah terjadi pergantian slot yang aktif.
Proses penghitung mundur isyarat hijau dan merah ini juga terjadi pada arah lain. Nilai waktu isyarat merah arah 2, 3, dan 4 juga dihitung di setiap permulaan isyarat merah diberikan. Pada setiap arah permulaan isyarat merah pada arah i siklus ke-j, nilai counti diisi dengan nilai m2,jyang telah dihitung menggunakan Persamaan 5, Persamaan 6, dan Persamaan 7.
m2,j = Tj – h2,j + k2 (5)
m3,j = Tj – h3,j + k3 (6)
m4,j = Tj – h4,j + k4 (7)
31
m2,j’ = h1,j + k1 + 1 (8)
m3,j’ = h2,j + k2 + 2 (9)
m4,j’ = h3,j + k3 + 3 (10)
Dengan demikian awal hitungan isyarat merah akan ditentukan otomatis oleh sistem. Dengan metode penghitungan mundur ini, meskipun ada perubahan nilai waktu hijau, akhir hitungan mundur waktu merah setiap arah selalu bernilai nol. Setiap adanya perubahan pewaktuan di waktu mendatang tidak perlu mengubah lagi nilai awal hitungan mundur setiap isyarat. Metode ini juga diharapkan dapat mengakomodasi pengembangan sistem menuju sistem sinkron dan adaptif.
Kasus khusus terjadi pada saat APILL beralih dari kondisi non-aktif ke aktif. Jika APILL yang tadinya berada pada slot waktu yang mengaruskan non-aktif beralih ke slot waktu yang mengharuskan aktif, maka APILL akan membaca data waktu hijau dari EEPROM. Pada APILL slave, kegiatan ini dilanjutkan dengan mengeksekusi subrutin sinkronisasi. Setelah itu, baru APILL akan aktif mengatur isyarat lalu-lintas dengan menjalankan state 1 hingga 12 sesuai Tabel 3.
4.5 Sinkronisasi Master dan Slave
Pada penelitian ini dipilih metode sinkronisasi dengan penambahan dan pengurangan waktu hijau untuk semua arah. Nilai total perubahan waktu hijau fase 1 hingga 4 ditetapkan harus kurang dari 25 % dari nilai waktu siklus. Jika dari hasil perhitungan ternyata perubahan waktu hijau total harus sama dengan atau melebihi 25 % dari nilai waktu siklus. Maka sinkronisasi akan dilaksanakan dalam waktu lebih dari satu siklus. Setiap siklus hanya mengubah total waktu hijau kurang dari 25 % dari waktu siklus.
Pemilihan metode mana yang digunakan (penambahan atau pengurangan) atas pertimbangan metode mana yang membutuhkan waktu paling singkat. Pendeteksian waktu paling singkat adalah dengan menentukan mana yang menimbulkan perubahan terkecil terhadap waktu hijau untuk semua fase. Metode sinkronisasi ini dijalankan di setiap akhir siklus yaitu akhir state 12 bagi slave.
A. Mekanisme Sinkronisasi Master dan Slave
RTC. Langkah ini diikuti dengan pembacaan jadwal pengaturan yang tersimpan di EEPROM. Pada langkah ini, diambillah data waktu hijau fase 1 hingga 4 (h1,j, h2,j, h3,j, dan h4,j) yang bersesuaian dengan hari dan jam saat itu. Siklus berikutnya diatur berdasar data waktu hijau yang baru sata diambil dari EEPROM.
Pada akhir state 12 yaitu sesaat sebelum diberikannya isyarat hijau arah 1, APILL master mengirim data sinkronisasi ke APILL slave. Master mengirimkan dua byte data sinkronisasi ke slave melalui USART1. Byte pertama berisi kode sinkronisasi; sedangkan byte kedua berupa data siklus yang saat itu berlaku di master. Data tersebut langsung diterima di slave melalui USART1. Di sini digunakan interupsi USART1 untuk menjamin bahwa data langsung diterima slave dan disimpan. Pada saat menerima data tersebut, slave membaca data waktu dari RTC dan mencatatnya sebagai waktu slave menerima data sinkronisasi dari master atau tSM. Data waktu slave menerima data sinkronisasi dari master pada siklus ke-j diberi notasi tSM:j. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 11.
A
P
ILL
Gondoman
an
API
LL
Bintaran
Gambar 11 Proses sinkonisasi antara master dan slave
Agar dapat mengatur isyarat lalu-lintas sesuai jadwal, APILL slave juga membaca data dari basis data satu kali dalam satu siklus. Sesuai Tabel 3, pembacaan jadwal dilakukan pada akhir state 11 yaitu akhir isyarat kuning pada arah 4. Pembacaan jadwal ini diikuti dengan pengerjaan algoritma sinkronisasi di akhir state 12 atau sebelum diberikannya isyarat hijau arah 1.
33
mestinya sama dengan waktu tempuh rata-rata kendaraan yang berjalan dari simpang empat Gondomanan ke simpang empat Bintaran.
B. Algoritma Sinkronisasi
Slave mengerjakan algoritma sinkronisasi pada akhir state 12. Waktu dimulainya pengerjaan algoritma sinkronisasi yang terjadi pada siklus ke-j ini disebut tSS,j. Algoritma sinkronisasi yang dijalankan APILL slave sebagai berikut:
1. Baca data waktu dari RTC saat ini dan catat sebagai waktu slave mengerjakan sinkronisasi siklus ke-j: tSS,j.
2. Hitung delta sinkronisasi siklus ke-j atauΔtS,j.
ΔtS,j = tSM,j - tSS,j (11) dengan : tSM,j = waktu slave menerima data sinkronisasi dari master pada siklus ke-j
tSS,j = waktu slave mngerjakan sinkronisasi siklus ke-j
Delta sinkronisasi tak lain merupakan nilai tertinggalnya waktu hijau fase 4 slave dari waktu hijau fase 4 master.
3. Hitung galat sinkronisasi.
ξj = ωMS - ΔtS,j (12)
dengan ξj = galat sinkronisasi pada siklus ke-j
ΔtS,j = delta sinkronisasi siklus ke-j
ωMS = waktu tempuh kendaraan dari APILL master ke APILL slave
Delta sinkronisasi mestinya sama dengan waktu tempuh kendaraan dari master ke slave. Jika dalam kenyataan keduanya belum sama, maka akan terdapat selisih sebagaimana 0. Proses sinkronisasi harus dapat menjadikan nilai ξj menjadi nol.
4. Cek validitas galat sinkronisasi, jika ξ j > Tj → sinkronisasi batal
Nilai ξj tidak mungkin melebihi waktu siklus atau Tj. Jika ini terjadi maka APILL slave akan menganggap data ξj tidak valid (invalid) dan mengabaikan data sinkronisasi dari slave pada siklus tersebut. Proses sinkronisasi pun dibatalkan.
5. Apakah ξj bernilai negatif?
Jika ξj < 0 → kerjakan langkah berikutnya, jika tidak → kerjakan langkah ke-9.
pemberian isyarat hijau di slave harus dimajukan dengan cara mengurangi waktu hijau beberapa pada fase.
6. Batasi nilai ξj, jika ξj < –
Nilai ξj yang cukup besar menyebabkan perubahan waktu isyarat hijau beberapa arah berubah cukup berarti. Untuk mengatasi hal tersebut, nilai ξj dibatasi tidak boleh kurang dari –
4 T
. Sisa dari pemotongan nilai ξj akan terdeteksi pada siklus berikutnya dan akan kembali dicoba dihilangkan.
7. Kompensasikan ξj ke semua nilai waktu hijau siklus berikutnya mengikuti Persamaan 13.
APILL slave mengurangi waktu isyarat hijau di semua arah agar waktu pemberian isyarat hijau berikutnya dapat dimajukan. Nilai pengurangan dan penambahan waktu isyarat hijau untuk arah i dilakukan secara proporsional mengikuti Persamaan 13.
8. Penepatan nilai Δhi:j+1
Semua variabel yang digunakan pada sistem ini bertipe integer 8 bit atau 16 bit. Pengkompensasian nilai ξj menggunakan 0 kemungkinan tidak akan menjadikan nilai ξj menjadi nol. Untuk itu perlu dilakukan penepatan nilai Δhi:j+1 agar bisa “menghabiskan” nilai ξj. Nilai tersebut didistribusikan ke setiap arah dimulai dari arah yang memiliki hi:j+1 tertinggi.
Setelah mengerjakan langkah ini, algoritma sinkronisasi selesai dan kembali ke progam utama.
9. Apakah ξj bernilai positif, jika ξj > 0 → kerjakan langkah berikutnya, jika tidak → selasai.
35
Nilai ξj yang cukup besar menyebabkan perubahan waktu isyarat hijau beberapa arah berubah cukup berarti. Untuk mengatasi hal tersebut, nilai ξj dibatasi tidak boleh lebih dari
4 T
.
11.Kompensasikan ξj ke semua nilai waktu hijau siklus berikutnya mengikuti Persamaan 13.
APILL slave akan menambah waktu isyarat hijau di semua arah agar waktu pemberian isyarat hijau berikutnya dapat dimajukan. Nilai penambahan waktu isyarat hijau untuk arah i dilakukan secara proporsional mengikuti Persamaan 13.
12.Penepatan nilai Δhi:j+1
Penepatan nilai Δhi:j+1 ini juga perlu dilakukan nilai agar dapat “menghabiskan” nilai ξj. Nilai tersebut didistribusikan ke setiap arah dimulai dari arah yang memiliki hi:j+1 tertinggi. Setelah mengerjakan langkah ini, algoritma sinkronisasi selesai selesai dan kembali ke progam utama.
Proses sinkronisasi menghasilkan perubahan waktu hijau. Nilai perubahan tersebut disimpan dalam variabel Δhi:j+1. Perubahan tersebut hanya berlaku untuk satu siklus berikutnya, yaitu n+1. Di akhir siklus nilai Δhi:j+1 akan selalu direset.
Jika pada langkah ke-6 tenyata ξj < –
, maka nilai ξj tidak akan semuanya dikompensasikan pada perubahan nilai waktu hijau. Setelah proses sinkronisasi, masih terdapat nilai ξj. Pada kasus ini, proses sinkronisasi pada siklus berikutnya akan mendeteksi nilai ξj, kemudian kembali akan mengkompensasi nilai tersebut ke Δhi:j+1.
C. Algoritma Sinkronisasi Siklus Pertama
Algoritma sinkronisasi khusus siklus pertama yang dijalankan APILL slave sebagai berikut:
1. Tunggu isyarat sinkronisasi dari master.
2. Setelah mendapat data sinkronisasi dari master, catat waktu mendapat data tersebut sebagai tSM,1.
3. Baca data waktu dari RTC sebagai tSS,1. 4. Apakah tSS,1= tSM,1 + ωMS?
Jika ya → jalankan pengaturan isyarat lalu-lintas mengikuti Tabel 3, jika tidak → kembali ke langkah ke-3.
37
BAB 5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Arus lalu-lintas di simpang empat Gondomanan lebih padat dibandingkan simpahng empat Bintaran, sehingga pada penelitian ini APILL di simpang empat Gondomanan dijadikan master; sedangkan APILL di simpang empat Bintaran dijadikan slave. Simpang empat Gondomanan bertindak sebagai persimpangan berdiri sendiri. APILL di simpang empat tersebut akan mengatur isyarat lalu-lintas dengan empat fase sesuai data di basis data. Sedangkan APILL di simpang empat Bintaran, selain mengatur lalu-lintas sesuai data di basis data, pewaktuan di APILL tersebut juga harus mengikuti pewaktuan di APILL simpang empat Gondomanan.
5.1 Pengaturan Sesuai Jadwal
Berdasar hasil survei, dalam satu hari diperlukan sepuluh slot waktu pengaturan. Jadwal pengaturan APILL di simpang empat Gondomanan pada hari kerja dapat mengikuti Tabel 4. Tabel tersebut berisi data acuan awal yang dapat digunakan. Waktu kuning semua arah (ki) untuk kedua APILL dibuat sama, yaitu 3 detik. Nilai delta semua arah ( i) untuk APILL Gondomanan juga dibuat sama yaitu 5 detik. Untuk APILL Bintaran, nilai i untuk arah 1, 2, dan 3 adalah 5 detik; sedangkan untuk arah 4 adalah 8 detik.
Tabel 4 Jadwal pengaturan APILL Gondomanan dan Bintaran pada hari kerja
slot waktu Jam
APILL Gondomanan APILL Bintaran h1 h2 h3 h4 T h1 h2 h3 h4 T
1 04:30 8 8 10 8 66 0 0 0 0 0
05:00 6 8 8 9 66
2 06:00 8 15 20 15 90 8 10 18 19 90
3 06:30 15 25 40 30 142 12 15 35 45 142 4 07:10 17 25 40 30 144 12 17 35 45 144 5 08:30 20 28 40 30 150 10 25 35 45 150 6 10:00 25 28 38 30 153 10 25 38 45 153 7 15:30 30 28 30 30 150 10 25 35 45 150 8 18:00 25 25 30 25 137 10 21 31 40 137 9 21:30 15 15 15 15 92 8 15 16 18 92
Kedua APILL melakukan pengaturan isyarat lalu-lintas dengan pengaturan pewaktuan sesuai tabel di atas. Slot 1 APILL Gondomanan dimulai pada pukul 04:30. Arah 1, 2, dan 4 mendapat waktu hijau 8 detik, sedangkan arah 3 mendapat waktu hijau 10 detik. Sehingga sesuai Persamaan 1, waktu siklus T = 66 detik. Pengaturan ini dapat berjalan dengan baik. Tidak ada sesuai yang istimewa pada pengaturan ini.
Pengaturan ini berlangsung hingga waktu untuk slot 1 habis. Pengaturan terjadi sebanyak 82 siklus dengan total waktu 5412 detik atau 90 menit 12 detik. Siklus ke-82 berakhir pukul 06:00:12. Pada awal digunakannya slot 2, yaitu siklus ke-83, tedapat kasus khusus pada tampilan penghitung mundur isyarat merah untuk beberapa arah. Hal ini diperlihatkan pada Gambar 12.
Gambar 12 Pergantian slot 1 ke slot 2 pada APILL Gondomanan
Sesuai dengan Tabel 3, di akhir state 11, CPU master membaca data waktu dari RTC. Saat itu data waktu dari RTC adalah pukul 06:00:07. Sesuai dengan Jadwal pengaturan APILL Gondomanan pada Tabel 4, pengaturan harus diselenggarakan menggunakan slot 2. Waktu hijau arah 1, 2, 3, dan 4 pada slot 2 ini adalah 8 detik, 15 detik, 20 detik, dan 15 detik. Nilai keempat data tersebut pun diambil dari EEPROM.
39
kembali diulang dari angka 16. Hal ini merupakan efek penyesuaian waktu hijau karena perubahan slot yang digunakan.
Hal serupa terjadi pada saat dimulainya isyarat hijau arah 2 siklus ke-83 atau th:3,82 pukul 06:00:28. Pada saat itu tampilan penghitung mundur arah 3 yang sudah menunjukkan nilai 16. Sesuai 0, nilai m3,j’ adalah 23, sehingga penghitung mundur arah 3 akan menghitung kembali dari 23.
Hal serupa juga terjadi pada saat th:4,82. Pada saat itu tampilan penghitung mundur arah 4 yang sudah menujukkan nilai 19. Sesuai 0, nilai m4,j’ adalah 28, sehingga penghitung mundur arah 4 akan menghitung kembali dari 28. Kejadian-kejadian tersebut hampir selalu terjadi setiap ada perubahan slot yang digunakan.
Perubahan slot juga dapat menyebabkan tampilan penghitung mundur melompat. Hal ini terjadi jika nilai waktu hijau pada siklus berikutnya lebih kecil daripada nilai waktu hijau saat ini. Sesuai Tabel 4, setelah pukul 18:00, slot berganti dari 7 ke 8. Sebagaimana urutan state pada Tabel 3, nilai count1 langsung berubah sesuai nilai di slot 8. Pada saat itu, tampilan penghitung mundur di arah 2 yang tadinya menunjukkan nilai 38 akan langsung melompat menjadi 33.
Proses penghitungan mundur di setiap arah ini juga berlaku pada APILL di simpang empat Bintaran. Sebagaimana pada Tabel 4 pengaturan di APILL tersebut dimulai pukul 05:00 hingga pukul 23:00. Waktu siklus di semua slot dibuat sama dengan siklus APILL simpang empat Gindomanan agar keduanya dapat bekerja secara sinkron.
5.2 Trayektori Kendaraan
Gambar 13 Arus lalu-lintas di simpang empat Gondomanan dan Bintaran
Sementara itu, arus kendaraan yang keluar dari simpang empat Bintaran ke arah barat, sebagian besar berasal dari mulut persimpangan timur, sebagian lagi berasal dari mulut persimpangan utara, dan sebagian kecil berasal dari mulut persimpangan selatan. Kendaraan-kendaraan tersebut akan masuk ke mulut persimpangan Gondomanan dari arah timur.
Jarak antara persimpangan Gondomanan dan simpang empat Bintaran sekitar 400 meter. Dengan kecepatan rata-rata 40 km/jam, kendaraan dapat menempuh jarak tersebut dalam waktu tempuh ωMS = 36 detik. Waktu tersebut cukup realistis ditempuh pada kondisi jam-jam puncak. Pada jam-jam agak longgar, kendaraan dapat menggunakan kecepatan lebih tinggi hingga 60 km/jam, sehingga waktu tempuh hanya 26 detik.
Karena persimpangan di Gondomanan dinyatakan sebagai persimpangan berdiri sendiri, maka sinkronisasi APILL di persimpangan Gondomanan dan Bintaran dilakukan dengan menepatkan pewaktuan APILL di Bintaran. Program sinkronisasi hanya terdapat di APILL Bintaran. Sebagai APILL yang mengatur lalu-lintas di persimpangan yang berdiri sendiri, APILL Gondomanan hanya mengatur isyarat lali-lintas sesuai jadwal di basis data.
41
1. Menepatkan waktu hijau APILL di mulut barat persimpangan Bintaran agar sebagian besar kendaraan yang keluar dari simpang empat Gondomanan langsung mendapat isyarat hijau atau tidak terlalu lama menanti isyarat hijau sesampainya di mulut persimpangan arah barat Bintaran.
2. Menepatkan waktu hijau APILL di mulut persimpangan Bintaran dari arah timur agar sebagian besar kendaraan yang keluar dari simpang empat Bintaran langsung mendapat isyarat hijau atau tidak terlalu lama menanti isyarat hijau sesampainya di mulut persimpangan Gondomanan dari arah timur.
Dengan menggunakan urutan fase pada Gambar 1, untuk mencapai tujuan pertama, waktu hijau arah barat atau h4 di APILL Bintaran harus diatur agar mempunyai offset ωMS terhadap waktu hijau arah barat atau h4 di APILL Gondomanan. Dengan kata lain, h4 di APILL Bintaran harus tertinggal ωMS terhadap h4 di APILL Gondomanan. Sedangkan, untuk mencapai tujuan kedua, h2 di APILL Bintaran harus diatur agar mempunyai offset -ωMS terhadap h2 di APILL Gondomanan. Dengan kata lain, h2 di APILL Bintaran harus tertinggal ωMS terhadap h2 di APILL Gondomanan.
Atas dasar pertimbangan tersebut pewaktuan kedua APILL dibuat mengikuti diagram ruang waktu pada Gambar 14. Pada diagram tersebut, waktu hijau bagi mulut
Gambar 14 Perkiraan trayektori optimal pada jam-jam puncak
Gambar 14 memperlihatkan perkiraan trayektori kendaraan, yaitu diagram ruang waktu pergerakan kendaraan dari persimpangan Gondomanan ke Bintaran dan sebaliknya. Bagi kedua persimpangan, h4 merupakan waktu hijau fase 4 yaitu mulut persimpangan arah barat. Sesuai dengan gambar trayektori tersebut, dengan sinkronisasi ini diharapkan kendaraan dari mulut barat persimpangan Gondomanan langsung mendapat isyarat hijau setibanya di mulut persimpangan Bintaran dari arah barat. Sementara itu, kendaraan dari mulut selatan persimpangan Gondomanan hanya akan menunggu paling lama sekitar 40 detik untuk mendapatkan isyarat hijau.
Urutan fase pada APILL Gondomanan tetap mengikuti arah jarum jam. Fase pertama untuk arah utara. Hal ini untuk menjaga keamanan kendaraan dan memperkecil konflik pergerakan kendaraan di persimpangan tersebut.
43
Gambar 15 Urutan fase di APILL Gondomanan dan Bintaran
Dengan pengaturan seperti ini, sebagian besar kendaraan yang masuk ke mulut timur persimpangan Gondomanan rata-rata menunggu 40 detik untuk mendapatkan isyarat hijau. Hal ini terlihat pada diagram ruang waktu trayektori pada Gambar 14.
Untuk mewujudkan urutan fase sebagaimana Gambar 15, nilai variabel fase yang disimpan di basis data master dan slave mengikuti Tabel 5. Dengan urutan tersebut awal siklus di simpang empat Gondomanan dimulai dari arah utara; sedangkan di simpang empat Bintaran dimulai dari arah selatan. Untuk kedua persimpangan, setiap siklus diakhiri dengan pemberian isyarat hijau untuk fase 4 yaitu mulut persimpangan dari arah barat.
Tabel 5 Pengaturan arah setiap fase di APILL master dan slave
Fase Arah
Master Slave 1 1 (utara) 3 (selatan) 2 2 (timur) 1 (utara) 3 3 (selatan) 2 (timur) 4 4 (barat) 4 (barat)
5.3 Sinkronisasi Siklus Pertama APILL Slave
Sementara itu APILL Bintaran mulai aktif pada pukul 05:00:00. Sebelum menjalankan pengaturan isyarat lalu-lintas mengikuti Tabel 3, APILL slave menjalankan subrutin sinkronisasi khusus untuk siklus pertama. Proses sinkronisasi ini dapat dilihat pada Gambar 16. Sesuai dengan algoritma sinkronisasi, APILL slave mengunggu hingga diterimanya data sinkronisasi. Data sinkronisasi sebelumnya telah diterima pada pukul 04:59:42. Data tersebut merupakan data sinkronisasi APILL master siklus ke-27.
Gambar 16 Sinkronisasi siklus pertama APILL slave
Data sinkronisasi berikutnya diterima pukul 05:00:48. Setelah menerima data tersebut, APILL akan membaca data waktu daru RTC. APILL slave mengaktifkan pengaturan isyarat lalu-lintas tiga puluh detik setelah diterimanya data sinkronisasi yaitu pukul 05:01:18.
Dengan metode ini, pengaturan isyarat lalu-lintas APILL slave langsung sinkron dengan APILL master. Sinkronisasi ini tetap terjaga selama kedua APILL masih menggunakan slot waktu yang sama.
5.4 Sinkronisasi Pergantian Slot
45
Gambar 17 Proses sinkronisasi pergantian dari slot 1 ke slot 2
Siklus terakhir pada slot 1 APILL master, yaitu siklus ke-82 berakhir pukul 06:00:12. APILL master segera menggunakan slot 2. Sesuai data pada Tabel 4, siklus ke-83 menggunakan nilai waktu siklus 90 detik. Siklus ini berakhir pukul 06:01:42. Sesuai dengan Tabel 3, di akhir siklus ini APILL master mengirimkan data sinkronisasi ke APILL slave. APILL slave menerima sebagai tSM,56.
Slot 2 APILL slave dimulai pukul 06:00:42. Sebagaimana terlihat pada Gambar 17, siklus ke-56 di APILL slave ini berakhir pukul 06:02:12. Saat itu telah terjadi perbedaan 30 detik dari waktu diterimanya data sinkronisasi dari APILL master, sehingga ξn tetap bernilai nol. Dengan demikian perubahan slot waktu di APILL master dan slave tidak akan menyebabkan timbulnya galat sinkronisasi.
5.5 Sinkronisasi Saat APILL Master kembali Aktif
Salah satu kasus yang mengharuskan algoritma sinkronisasi bekerja adalah pada saat APILL slave aktif sebelum APILL master. Hal ini dimungkinkan meskipun pada jadwal APILL master aktif lebih dahulu. Kasus ini terjadi pada saat APILL master tiba-tiba dinon-aktifkan. Ini dapat terjadi misalnya karena aliran listrik di APILL master terputus atau APILL master sedang dalam proses perbaikan.
A. Sinkronisasi dalam Satu Siklus
sedang menjalankan siklus ke-187. Siklus ini dimulai pukul 10:12:44 dan berakhir pukul 10:15:17. Waktu siklus j = 153 detik.
Kasus pertama, APILL master diaktifkan pukul 10:12:04. Siklus pertama APILL master menggunakan slot waktu ke-6. Waktu hijau fase 1, 2, 3, dan 4 adalah 25 detik, 28 detik, 38 detik, dan 30 detik. Waktu siklus adalah 153 detik. Siklus pertama ini berakhir pada pukul 10:14:37. Sesuai dengan aktifitas prosesor Tabel 3, pada saat itu juga dikirim data sinkronisasi ke APILL slave. Slave menerima data sinkronisasi ini dan mencatat waktu saat itu sebagai tSM:187. Dengan arah setiap fase mengikuti Tabel 5, waktu hijau pada saat terjadi sinkronisasi ini dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6 Waktu hijau sinkronisasi di APILL slave dalam satu siklus j h1 h2 h3 h4 Tj ξj Δh1:j Δh2:j Δh3:j Δh4:j tj 187 10 25 38 45 153 0 0 0 0 0 10:12:44 188 10 23 34 41 143 -10 0 -2 -4 -4 10:15:17 189 10 25 38 45 153 0 0 0 0 0 10:17:50
Keterangan : j = nomor siklus hi = waktu hijau fase i Tj = waktu siklus ke-j
ξj = delta sinkronisasi siklus ke-j
Δhi:j = delta waktu hijau fase i siklus ke-j tj = waktu dimulainya siklus ke-j
Sementara itu siklus ke-187 APILL slave berakhir pada pukul 10:15:17. Saat itu APILL slave juga menjalankan subrutin sinkronisasi. Sesuai dengan langkah pertama sinkronisasi, slave mencatat waktu saat itu sebagai tSS:187. APILL kemudian menghitung delat sinkronisasi berdasar 0. Delta sinkronisasi siklus ke-187 adalah
ΔtS,187 = tSM,187 - tSS,187 = (10:15:17) - (10:14:37) = 40 detik. Sesuai 0, galat sinkronisasi siklus ke-187 adalah ξ187 = ΔtS,187 - ωMS = 40 detik - 30 detik = 10 detik. Hal ini berarti pewaktuan APILL slave terlambat 10 detik dari APILL master, sehingga pewaktuan APILL slave harus dimajukan 10 detik.
