MODEL KOORDINASI LAMPU LALU-LINTAS DENGAN INTERUPSI
Tomi Tristono1), Setiyo Daru Cahyono2, Sutomo3, dan Pradityo Utomo41),4) Management Informatic – Universitas Merdeka Madiun Road Serayu 79 Madiun, 63133, Indonesia
e-mail: [email protected]
2) Civil Engineering – Universitas Merdeka Madiun 3) Mechanical Engineering – Universitas Merdeka Madiun
ABSTRAK
Peran lampu lalu lintas adalah sebagai sistem pengaturan untuk jaringan transportasi di perkotaan dan manajemen lalu lintas. Pada penelitian ini dikonstruksi koordinasi dua simpang bersinyal yang keduanya berjarak 377 meter. Jadwal normal lampu lalu lintas menggunakan strategi fixed time. Waktu tempuh minimal kedua simpang tersebut yaitu 34 detik. Waktu
offset dari arah selatan ke utara tercatat 36 detik dan dengan bandwith kedua arah 17 detik.
Permasalahan baru timbul karena terdapat perlintasan kereta api memotong di lengan selatan pada simpang pertama di sebelah selatan. Berdasarkan pada alasan ini maka kami memerlukan desain model jadwal lampu lalu lintas dengan interrupsi. Model jadwal tersebut adalah koordinasi antara lampu lalu lintas pada dua simpang dengan interupsi palang pintu kereta api. Pemodelan menggunakan Petri Net. Model dianalisa dengan: 1.
Invariant, 2. Graph Kejadian, dan 3. Simulasi. Tujuan kajian yaitu merencanakan
penyesuaian jadwal lampu lalu lintas pada simpang II dengan jadwal baru simpang I bila terdapat interupsi. Kesimpulannya yaitu durasi sinyal hijau pada setiap lengan simpang II memerlukan waktu ekstra.
Kata kunci: Koordinasi, Lampu Lalu Lintas, Petri Net, Simpang, Perlintasan Kereta Api.
PENDAHULUAN
Peran signal lampu lalu lintas adalah sebagai sistem pengaturan untuk transportasi di jaringan perkotaan dan manajemen lalu lintas. Maksud esensial dari penggunan sinyal lampu lalu-lintas disamping untuk memisahkan lintasan arus lalu-lintas yang datang dari arah yang saling berpotongan, juga untuk meningkatkan kapasitas sebuah simpang (Juwita, 2011).
Namun demikian, banyaknya jumlah simpang di wilayah perkotaan akan memicu permasalahan yang baru. Jarak antar simpang umumnya berdekatan dan sinyal pada simpang tak terkoordinasi. Pengendara mungkin saja akan berhenti pada setiap simpang karena selalu mendapati sinyal merah. Hal ini tentunya akan menambah tundaan perjalanan (Lubis, 2007).
Koordinasi sinyal antar simpang diperlukan untuk mengoptimalkan kapasitas jaringan jalan. Harapannya dengan adanya koordinasi sinyal ini maka tundaan (delay) yang dialami kendaraan dapat berkurang dan juga dapat menghindari terjadinya antrian kendaraan yang panjang (Amelia, 2008)
Adapun konsep koordinasi simpang bersinyal menurut Taylor (1996) yaitu 1). durasi siklus pada sinyal tiap simpang sebaiknya sama dan 2). Sebaiknya strategi pengaturan jadwal perjalanan simpang yang dipergunakan adalah fixed time strategy, karena koordinasi sinyal akan dilakukan secara terus menerus.
Menurut Pedoman Sistem Pengendalian Lalu Lintas Terpusat No.AJ401/1/7/1991 Keputusan Direktur Jendral Perhubungan Darat, dasar pendekatan dari perencanaan sistem terkoordinasi pengaturan lalu lintas sepanjang suatu jalan arteri adalah bahwa kendaraan yang melewati jalan tersebut akan melaju dalam bentuk platoon dari satu simpang ke simpang berikutnya. Adapun tujuannya yaitu platoon tersebut dapat melaju terus tanpa hambatan sepanjang jalan yang lampu lalu lintasnya terkoordinasikan.
Menurut Shane et all (1990), pada pelaksanaan koordinasi beberapa sinyal maka paling tidak diperlukan empat syarat yang harus dipenuhi yaitu 1) Jarak antar simpang yang dikoordinasikan kurang dari 800 meter. 2) Semua sinyal harus mempunyai durasi siklus (cycle
time) yang sama. 3) Koordinasi digunakan pada jaringan jalan utama (arteri, kolektor) dan
juga dapat digunakan untuk jaringan jalan yang berbentuk grid. 4) Terdapat sekelompok kendaraan (platoon) sebagai akibat lampu lalu lintas di bagian hulu.
Beberapa indikator pada koordinasi antar simpang diantaranya yaitu Offset dan Bandwidth.
Offset merupakan perbedaan waktu antara dimulainya sinyal hijau pada simpang pertama dan
awal hijau pada simpang berikutnya (Papacostas, 2005). Waktu offset dapat direpserentasikan melalui diagram koordinasi. Waktu offset juga dapat digunakan untuk memulai membentuk jalur koordinasi. Adapun bandwidth adalah perbedaan waktu dalam lintasan paralel sinyal hijau antara lintasan pertama dan lintasan terakhir (Papacostas, 2005). Kedua indikator koordinasi antar simpang tersebut di atas mengasumsikan bahwa kendaraan melaju dalam kecepatan yang konstan. Diagram koordinasi merepresentasikan interval waktu bagi iring – iringan kendaraan dalam bentuk platoon yang tidak terganggu sinyal merah sama sekali.
Pada kali ini dikaji koordinasi lampu lalu lintas di dua simpang yang berdekatan. Permasalahan tersebut memang tampak sederhana. Namun perlu diketahui pula bahwa pada simpang yang pertama terdapat perlintasan kereta api. Ketika kereta api melintas maka arus kendaraan harus berhenti (Tristono, 2104). Akibatnya selalu terjadi penumpukan kendaraan.
Sehubungan dengan permasalahan tambahan tersebut maka dalam hal ini lampu lalu lintas juga dikoordinasikan dengan penutupan palang pintu kereta api. Hal ini menyerupai adanya sistem interupsi pada sistem pengaturan tetap lampu lalu lintas.
Perilaku lampu lalu lintas dapat dimodelkan oleh Sistem Event Diskrit (SED). Sistem ini dapat merumuskan untaian kejadian berdasarkan urutan waktu kejadiannya (Cassandras, 1999). Kami menggunakan SED untuk membuat desain sistem koorninasi lampu lalu lintas. Model SED diungkapkan dengan Petri Net yang dilengkapi interval waktu kejadian pada setiap place (Timed Place Petri Net/TPPN). TPPN sangat cocok untuk membuat model sistem koordinasi lampu lalu lintas karena menawarkan bentuk representasi dari situasi konflik, berbagi jadwal perjalanan, sinkronisasi dan asinkronisasi, dan berbagai kendala yang mesti diprioritaskan terlebih dahulu (Soares, 2010).
Bila terdapat kereta api yang melintas maka lampu lalu lintas pada simpang I mengacu pada penutupan palang pintu kereta api. Lampu lalu lintas untuk arah utara dan selatan menyala merah selama palang pintu ditutup. Lampu lalu lintas di timur menyala hijau, sehingga arus kendaraan yang bergerak lurus ke barat dan berbelok ke kanan dapat melanjutkan perjalanan. Arus kendaraan dari timur yang berbelok ke kiri tetap harus berhenti karena terhalang palang pintu kereta api. Pada keadaan normal arus kendaraan ini tidak diatur oleh lampu lalu lintas karena belok kiri boleh langsung meskipun sinyal lampu lalu lintas menyala merah (Tristono, 2014).
Perubahan durasi lampu lalu lintas pada simpang I secara periodik selalu terjadi sebagai akibat penyesuaian dengan palang pintu kereta api. Perubahan tersebut harus diikuti penyesuaian pada simpang II supaya jawal keduanya tetap mempunyai koordinasi. Adapun tujuan penelitian ini adalah merencanakan penyesuaian jadwal lampu lalu lintas pada simpang II dengan jadwal baru simpang I setelah terjadi interupsi.
METODE
Pemodelan menggunakan Petri Net. Metode yang digunakan untuk menganalisa model yaitu dengan: 1. Invariant 2. Graph Kejadian (Occurrence Graph), dan 3. Simulasi.
Simulasi lampu lalu lintas dilakukan dengan Simulator Petri net dan menggunakan program aplikasi komputer yang dibangun dengan bahasa pemrograman Delphi. Simulasi Petri net dibuat dengan cara place petri net dilengkapi durasi waktu.
Inisialisasi untuk simpang I yaitu pada awal hijau untuk fase untuk kendaraan dari lengan selatan/ utara, sedangkan inisialisasi simpang II dimulai dari fase dari barat.
Jalur yang diutamakan yaitu pada arah utara – selatan dan selatan – utara. Kecepatan maksimum kendaraan dalam kota diasumsikan 40 km/jam. Kendaraan dari utara pada simpang I hanya diperkenankan bergerak lurus ke selatan dan tidak diperkenankan berbelok ke kanan ke lengan barat meskipun sinyal lampu lalu – lintas menyala hijau.
Sehubungan arah dan warna sinyal maka didefinisikan :
GS= Green South, YS= Yellow South, RS= Red South
GN= Green North, YN= Yellow North, RN= Red North
GE= Green East, YE= Yellow East, RE= Red East
GW= Green West, YW= Yellow West, RW= Red West
Simpang I : Fase 1 = Fase untuk kendaraan datang dari arah utara dan selatan. Fase 2 = Fase untuk kendaraan datang dari timur.
Simpang II : Fase 1 = Fase untuk kendaraan datang dari barat. Fase 2 = Fase untuk kendaraan datang dari timur. Fase 3 = Fase untuk kendaraan datang dari selatan. Fase 4 = Fase untuk kendaraan datang dari utara. Adapun pengaturan pada simpang I yaitu :
1. Bila palang pintu kereta api ditutup maka lampu lalu – lintas untuk dari arah utara – selatan menyala merah. Pada kondisi tersebut lampu lalu – lintas dari timur menyala hijau hingga kereta api selesai melintas.
2. Bila palang pintu kereta api telah dibuka kembali maka jadwal lampu lalu – lintas diawali dengan sinyal hijau pada lengan selatan dan utara dengan durasi jadwal normal. Jadwal pada simpang II mendapat tambahan sesuai dengan kebutuhan. Hal ini dilakukan sampai koordinasi kedua simpang tercapai kembali.
Fungsi durasi hijau/ Green ekstra waktu Gi(t); i=1,2,3,4 dengan keterlambatan simpang I
terhadap simpang II sebesar t detik adalah :
untuk t ≤ 36 maka fungsi durasi hijau/ Green ekstra waktu pada siklus 2 adalah:
Lengan barat : G1(t) = 14+¼ Floor[t,4] jika Mod[t,4]=0……….(1)
G1(t) = 14+¼ Floor[t,4] +1 jika Mod[t,4]≥1
Lengan timur : G2(t) = 12+¼ Floor[t,4] jika Mod[t,4]=0 ………...(2)
G2(t) = 12+¼ Floor[t,4] +1 jika Mod[t,4]≥2
Lengan selatan : G3(t) = 17+¼ Floor[t,4] jika Mod[t,4]=0………..…...(3)
G3(t) = 17+¼ Floor[t,4]+1 jika Mod[t,4]=3
Lengan utara : G4(t) = 17+¼ Floor[t,4] jika Mod[t,4]=0………..………...(4)
Jika t > 36 maka G1(t) =23 detik, G2(t) =21 detik, G3(t) =26 detik, dan G4(t) =26 detik.
Penyesuaian didasarkan atas sharing waktu penjadwalan perjalanan yang fair untuk kendaraan pada setiap lengan pada simpang II. Penyesuaian jadwal lampu lalu lintas pada simpang II dilakukan dengan mengacu pada jadwal simpang I, meskipun sebenarnya keterlambatan yang terjadi adalah pada simpang I sendiri.
Beberapa contoh penerapan Persamaan (1) – (4) ditulis berikut ini. Penyesuaian siklus 2 pada simpang II bila hijau awal pada simpang I sesudah kereta api melintas bertepatan dengan detik ke 18 maka G1(t) =19 detik, G2(t) =17 detik, G3(t) =21 detik, dan G4(t) =21 detik.
Penyesuaian pada siklus 3 terjadi jika t > 36 detik. Persamaan (1) – (4) berlaku pada keterlambatan t1= t – 36 dengan Gi(t1). Penyesuaian pada siklus 4 terjadi jika 72 < t ≤ 79
detik. pada keterlambatan t2= t – 72 dengan Gi(t2).
Gambar 1. Dua Simpang & Perlintasan Kereta Api SIMPANG II WEST ARM EAST ARM SOUTH ARM NORTH ARM SIMPANG I SOUTH/ NORTH ARM EAST ARM
Tabel 1. Pengaturan Sinyal lampu Lalu-Lintas Simpang II
(Simpang Utara di Atas)
Fa se Hijau (detik) Inter Green Merah (detik) Siklus (detik) Kuning (detik) Merah semua (detik) 1. 14 3 2 63 80 2. 12 3 2 65 80 3. 17 3 2 60 80 4. 17 3 2 60 80
36 detik Durasi siklus 80 detik
17 det 17 det 377 m
22 det
Durasi siklus 80 detik
Gambar 2. Koordinasi Sinyal Lampu Lalu - Lintas
Tabel 2. Pengaturan Sinyal Lampu Lalu-Lintas Simpang I
(Simpang Selatan di Bawah)
Fa se Hijau (detik) Inter Green Merah (detik) Siklus (detik) Kuning (detik) Merah semua (detik) 1. 31 3 2 46 80 2. 39 3 2 38 80
HASIL DAN PEMBAHASAN
Jadwal awal lampu lalu lintas pada simpang I mempunyai durasi siklus 75 detik dan pada simpang II selama 85 detik dan keduanya belum ada koordinasi. Kedua penjadwalan kondisi eksisting tersebut diasumsikan telah sesuai dengan kondisi lapangan, yaitu kondisi hambatan samping, kondisi geometrik simpang, kapasitas simpang, dan volume kendaraan yang melintas. Pengaturan dengan koordinasi mengacu pada rata – rata siklus lampu lalu lintas kedua simpang yaitu 80 detik. Menurut IHCM (1996) durasi pengaturan lampu lalu lintas 80 detik merupakan waktu maksimal untuk pengaturan dengan dua fase dan waktu minimal untuk pengaturan dengan 4 fase.
N
SIMPANG II
SIMPANG I
Model Petri Net
Dasar Petri net terdiri dari empat-pasang unsur-unsur yaitu place, transisi, busur dan token. Sebuah Petri Net adalah graph berarah, berbobot, dan graph bipartit. Unsur place pada graph diwakili oleh lingkaran dan transisi oleh kotak (Cassandras, 1999).
t1 t4 GN& GE [36, 75] GS [0,31] t2 S2 t5 YN&YS [34,36] YE [31, 34] S1 [75, 78] t3 [78, 80] t6 RN&RS RE [78, 80]+[0, 36] [34, 80]
Gambar 3. Model Petri net Simpang I dengan Pengaturan 2 Fase.
S6 [78,80] t7 t10 t13 t16 GW GE GS GN [58,75] [0,14] S3 [17,19] [19,31] S4 [34,36] [36,53] S5 [56,58] t8 t11 t14 t17 YW [14,17] YE [31,34] YS [53,56] YN [75,78] t9 t12 t15 t18 RW [17, 80] RE [34,80]+ [0,19] RS [56,80]+[0,36] RN [78,80]+[0,58]
Gambar 4. Model Petri net Simpang II dengan Pengaturan 4 Fase. Invariant.
Penandaan ditandai dengan hadirnya sebuah token pada place. Penandaan pada model Petri net dapat disajikan dengan firing transisi yang enable untuk semua reachable marking (penandaan yang mungkin dicapai). Firing transisi memungkinkan berpindahnya sebuah token dari place asal ke place tujuan sesuai dengan panah pada busur yang terkait.
Beberapa syarat harus dipenuhi yang menjamin bahwa hasil firing tidak akan mempunyai
output yang berbeda ditulis dalam invariant.
Tabel 3. Invariant untuk Simpang I dan Simpang II
SIMPANG I SIMPANG II Syarat Invariant
GS+YS+RS=1 - 1. GN+YN+RN=1 - 2. GE+YE+RE=1 - 3. - GW+YW+RW=1 - 4. GS+YS+RS=RE dimana RE=1 5. GN+YN+RN=RE 6. - GW+YW+RW=RE 7. - GN+YN+RN=RS dimana 8.
GE+YE+RE=RS RS=1 9. - GW+YW+RW=RS 10. - GS+YS+RS=RN dimana RN=1 11. GE+YE+RE=RN 12. - GW+YW+RW=RN 13. - GS+YS+RS=RW dimana RW=1 14. - GN+YN+RN=RW 15. - GE+YE+RE=RW 16. GS+YS+GE+YE+S1+S2=1. - - 17. GN+YN+GE+YE+S1+S2=1 - - 18. - GS+YS+GN+YN+GW+YW+ GE+YE+S3+S4+ S5+S6=1 - 19. Invariant (1) menegaskan bahwa hanya ada satu token di salah satu dari tiga place GS, YS, dan RS. Kehadiran token ini juga menunjukkan bahwa urutan kejadian untuk sinyal lampu lalu lintas selatan. Invariant (1) berlaku untuk simpang I dan simpang II.
Invarian (5) menunjukkan bahwa jika ada token di place RE (RE menyala), maka harus ada token di salah satu place GS, YS, atau RS. Hal ini berarti bahwa jika sinyal merah terjadi di lampu lalu lintas di timur untuk kendaraan langsung ke barat dan berbelok ke kanan/ kiri, maka salah satu sinyal merah, hijau, atau kuning harus menyala di lampu lalu lintas selatan. Lampu lalu lintas selatan disiapkan bagi lalu lintas kendaraan datang dari selatan untuk pergi ke arah utara atau belok kiri. Invariant (5) berlaku untuk simpang I
dan simpang II. Invariant (17) – (19) berikutnya dilengkapi dengan
place intermediasi S1, S2, S3. S4. S5, dan
S6. Invariant ini mengindikasikan arah pergerakan kendaraan. Model Petri net harus
memenuhi semua invariant menjadi suatu syarat yang mutlak. Invariant (17) dan (18) berlaku untuk simpang I. Invariant (19) berlaku untuk simpang II saja.
Occurrence Graph (OG/Graph Kejadian) dan Simulasi.
Occurrence graph (OG) memuat node untuk setiap reachable marking (penandaan yang mungkin dicapai) dan sebuah busur berfungsi untuk mengikat setiap occurring/
kejadian. Pendekatan ini dapat menunjukkam bahwa tidak ada kemungkinan
adanya kebuntuan (deadlock) dalam model [Huang, 2010].
Adapun Occurrence Graph dari Model Petri net dengan hijau extra waktu 26 detik tampak pada Gambar 5. Model Petri net tersebut juga telah memenuhi invariant untuk simpang II. Maksimal siklus dengan hijau ekstra waktu adalah 116 detik . Berdasarkan IHCM (1996) maka durasi siklus ini masih memenuhi pengaturan sinyal lampu lalu – lintas dengan 4 fase.
Siklus 1 pada Tabel 4 dan Tabel 5 adalah siklus yang bertepatan dengan saat dibukanya palang pintu kereta api. Hal tersebut juga bersamaan dengan saat awal sinyal hijau pada arah NS/ SN pada simpang I. Durasi satu siklusnya adalah 80 detik, yaitu durasi jadwal normal lampu lalu – lintas yang terkoordinasi.
Gambar 5. Occurrence Graph Lampu Lalu – Lintas Simpang II dengan Hijau Extra Waktu
23 detik - barat 21 detik - timur 26 detik - selatan 26 detik - utara
Gambar 6. Hasil Simulasi Lampu Lalu – Lintas Simpang II dengan Hijau Extra Waktu Tabel. 4. Bandwidth South–North dengan Hijau Extra Waktu
Siklus
Awal hijau simpang I sesudah kereta melintas dengan keterlambatan t detik terhadap pengaturan jadwal normal pada simpang II
(detik) 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 1 17 11 3 0 0 0 0 0 0 0 2 17 17 15 13 11 6 0 0 0 3 3 17 17 17 17 17 18 17 14 12 10 4 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 5 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17
Tabel. 5. Bandwidth North-South dengan Hijau Extra Waktu Siklus
Awal hijau simpang I sesudah kereta melintas dengan keterlambatan t detik terhadap pengaturan jadwal normal pada simpang II
(detik) 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 1 17 17 13 5 0 0 0 0 3 11 2 17 19 21 23 25 25 17 9 1 0 3 17 17 17 17 17 0 0 0 0 0 4 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 SIMPANG II RW, RE, RS, RN [26, 28] SIMPANG II YW, RE, RS, RN [23, 26] SIMPANG II GW, RE, RS, RN [0, 23] SIMPANG II RW, GE, RS, RN, [28, 49] SIMPANG II RW, YE, RS, YN [49, 52] SIMPANG II RW, RE, RS, RN [52, 54] SIMPANG II RW, RE, GS, RN [54, 80] SIMPANG II RW, RE, YS, RN [80, 83] SIMPANG II RW, RE, RS, RN [83, 85] SIMPANG II RW, RE, RS, GN [85, 111] SIMPANG II RW, RE, RS, YN [111, 114] SIMPANG II RW, RE, RS, RN, [114, 116]
KESIMPULAN
Penyesuaian jadwal lampu lalu lintas terkoordinasi pada simpang II dengan jadwal baru simpang I sesudah terjadinya interupsi telah dapat dilakukan. Penyesuaian dilakukan secara bertahap bergantung pada total waktu keterlambatan yang terjadi. Durasi sinyal hijau/ Green pada setiap lengan simpang II memerlukan waktu ekstra.
DAFTAR PUSTAKA
Amelia, SC. (2008). Analisis Koordinasi Sinyal Antar Simpang (Studi Kasus Pada Simpang Jl.
Merdeka – Jl. RE. Martadinata dan Jl. Merdeka – Jl. Aceh Kota Bandung). Tugas
Akhir, Bandung, tidak dipublikasikan.
Cassandras, CG., Lafortune, S., (1999). Introduction to Discrete Event Systems”, The International series on Discrete Event Dynamic Systems, Kluwer Academic Publisher, Norwell, Massachusetts, USA.
ICHM, (1996), Indonesian Capasity Highway Manual (MJKI)”, Direktorat Bina Marga Direktorat Bina Jalan Kota, Jakarta.
Juwita, F (2011), Analisis Kerja Simpang Berlampu Lalu-lintas, Jurnal Tapak Vol. 1, No. 1. Pagar Alam.
Lubis, M. (2007), Studi Manajemen Lalu Lintas Meningkatkan Kinerja Jaringan Jalan Pada
Daerah Lingkar Dalam Kota Medan, Thesis, Sekolah Pascasarjana Universitas
Sumatera Utara Medan, tidak dipublikasikan
Papacostas, CS., and Prevedouros, P.D. (2005). Transportation Engineering and Planning. Singapura: Prentice Hall Inc.
Pedoman Sistem Pengendalian Lalu Lintas Terpusat., (1991), Keputusan Direktur Jendral Perhubungan Darat No:AJ 401/1/7, Jakarta.
Shane, Mc.W.R and Roess, R.P.(1990). Traffic Engineering.New Jersey:Printice Hall Inc Soares, M., (2010). Architecture-Driven Integration of Modeling Languages for the Design of
Software-Intensive Systems, Thesis, Published and distributed by: Next Generation
Infrastructures Foundation, Delft The Netherlands, Chapter 7, pp 99-133, February. Taylor, M., and Young, W. (1996). Understanding Traffic System. Sydney:Avebury Technical Tristono, T., (2014). Studi Tundaan Perjalanan Kendaraan di Simpang Bersinyal yang
Terintegrasi dengan Palang Pintu Kereta Api, Journal Agritek, Edisi Maret, Vol. 15,
No. 1, ISSN 1411-5336, Universitas Merdeka Madiun.
Tristono, T, Cahyono, SD, Sutomo, Utomo, P., (2014), Synchronization Model of Traffic
Light at Intersection with Train Track. Proceding The 1th International Conference
on Engineering Technology and Industrial Application ICETIA 2014, UMS, Surakarta. 2014: 123-131.
