BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 1.1 Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Kemacetan lalu lintas merupakan masalah penting yang harus diselesaikan. Ada berbagai macam faktor yang menyebabkan kemacetan lalu lintas. Jumlah kendaraan yang semakin meningkat menjadi salah satu penyebab kemacetan lalu lintas. Kemacetan lalu lintas menjadi masalah serius di kota-kota besar di Indonesia, karena banyak kerugian yang ditimbulkan akibat dari kemacetan lalu lintas. Kemacetan lalu lintas di jalan raya bisa menimbulkan kerugian, kriminalitas, polusi udara, stress, dan pemborosan bahan bakar [1]. Kemacetan lalu lintas sering dijumpai di area jalan yang mendekati persimpangan. Keadaan ini biasanya dapat dilihat di sebuah persimpangan dengan banyak antrian kendaraan yang hendak melewati sebuah persimpangan. Kemacetan dapat meningkat jika jumlah kendaraan yang datang menuju persimpangan lebih besar dari jumlah kendaraan yang meninggalkan persimpangan. Fenomena arus lalu lintas di persimpangan juga tidak menentu. Suatu saat arus lalu lintas di salah satu sisi terlihat lebih padat daripada sisi yang lainnya dan suatu saat arus lalu lintas di salah satu sisi terlihat lengang. Oleh karena itu, pengendalian sistem lampu lalu lintas mempunyai peran penting dalam memberikan kualitas arus lalu lintas yang baik [2]. Arus lalu lintas di persimpangan jalan di kota-kota besar sudah banyak menggunakan lampu lalu lintas untuk mengaturnya. Penggunaan lampu lalu lintas di persimpangan jalan dilakukan untuk mengendalikan arus lalu lintas agar tidak terjadi kemacetan. Saat ini lampu lalu lintas yang digunakan khususnya di Indonesia, sebagian besar masih menggunakan pengaturan waktu dengan durasi yang tetap di tiap-tiap ruasnya. Penentuan waktu tersebut menggunakan metode statistik berdasarkan pada penelitian dan pengamatan arus lalu lintas yang terjadi di persimpangan. Di Indonesia, perhitungan durasi waktu lampu lalu lintas berpedoman pada Manual Kapasitas Jalan Indonesia (MKJI 1997) [3]. 1

2 Pada kenyataannya arus lalu lintas yang terjadi di persimpangan tidak menentu dan selalu berubah-ubah. Sehingga sering terlihat kondisi dimana lampu lalu lintas memberikan sinyal hijau tetapi kendaraan yang melintas hanya sedikit. Hal demikian membuat arus lalu lintas di persimpangan tersebut tidak efektif karena adanya waktu hijau yang terbuang. Sebaliknya saat kondisi dimana lampu lalu lintas di ruas jalan memberikan sinyal merah tetapi kendaraan yang ada dalam antrian sangat banyak. Hal demikian memgakibatkan waktu hijau kurang maksimal untuk melewatkan antrian kendaraan, sehingga akan menambah penumpukan antrian kendaraan. Sistem pengendali lampu lalu lintas telah dikembangkan dari sistem pengendali konvensional atau waktu tetap ke sistem pengendali adaptif. Beberapa sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif yang telah dikembangkan antara lain menggunakan metode Markovian Decision Control [4,5], menggunakan metode algoritma genetik [6,7], menggunakan metode adaptif neuro fuzzy [8-12], menggunakan metode pengendalian satu penentu keputusan dengan kendali logika fuzzy [13-18], menggunakan metode pengendali dua penentu keputusan dengan kendali logika fuzzy [19-24] dan menggunakan metode kendali logika fuzzy yang dikombinasikan dengan variasi arah [25-27]. Sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif akan mempertimbangkan keadaan lalu lintas di sekitar persimpangan, sehingga dapat menyesuaikan keadaan lalu lintas yang selalu berubah-ubah. Berdasarkan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif pada penelitian sebelumnya, sistem pengendali dengan dua tahap penentu keputusan dapat memberikan kinerja yang lebih baik, karena dapat memberikan prioritas pada ruas jalan yang mempunyai antrian paling banyak. Akan tetapi keadaan seperti ini dapat mengakibatkan waktu tunggu di ruas lain menjadi semakin lama apabila jumlah antrian kendaraannya hanya sedikit. Selain itu pada penelitian sebelumnya [11-15], [23, 25, 27] pengujian kinerja sistem hanya dilihat berdasarkan rata-rata waktu tunggunya sedangkan pada penelitian [8, 20] pengujian kinerja sistem hanya dilihat berdasarkan ratarata jumlah antriannya. 2

3 1.2 Perumusan Masalah Lampu lalu lintas yang ada pada umumnya dikendalikan dengan pengendali waktu tetap. Akan tetapi keadaan arus lalu lintas yang selalu berubah-ubah mengakibatkan kinerja lampu lampu lalu lintas menjadi tidak maksimal. Suatu saat keadaan lalu lintas di ruas jalan terlihat padat dan suatu saat terlihat lengang. Seringkali dijumpai keadaan lampu lalu lintas memberikan sinyal hijau yang panjang tetapi antrian kendaraan hanya sedikit, begitu juga sebaliknya saat antrian kendaran banyak tetapi lampu lalu lintas hanya memberikan sinyal hijau yang pendek. Keadaan demikian dapat mengakibatkan banyaknya antrian kendaraan atau lamanya waktu tunggu. Oleh karena itu lampu lalu lintas perlu dikendalikan dengan sistem adaptif yang dapat menyesuaikan keadaan lalu lintas. Pengendali adaptif ini menggunakan algoritma fuzzy karena dapat merepresentasikan pemikiran manusia terhadap suatu keadaan lalu lintas ke dalam sebuah sistem layaknya petugas pengatur lalu lintas. Pengendali lampu lalu lintas adaptif dengan dua penentu keputusan pengendali sudah dapat memberikan kinerja yang lebih baik karena memprioritaskan ruas jalan dengan jumlah antrian terbanyak. Akan tetapi sistem ini dapat mengakibatkan waktu tunggu menjadi semakin lama apabila ruas jalan mempunyai antrian yang sedikit. Durasi waktu hijau juga dapat tersisa apabila antrian kendaraan pada suatu ruas telah habis. Keadaan ini harus dihindari agar sistem pengendali lampu lalu lintas dapat bekerja lebih baik. 1.3 Keaslian Penelitian Sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif dikembangkan dengan tujuan untuk mengendalikan lampu lalu lintas yang dapat menyesuaikan keadaan lalu lintas di sekitarnya. Sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif dapat dibangun dengan menggunakan kendali logika fuzzy. Beberapa penelitian yang mengembangkan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif menggunakan kendali logika fuzzy telah dilakukan. Xiao Hua Wu dkk. [4] dan Azura Che Soh dkk. [5] mengusulkan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif menggunakan Teori Markovian pada sebuah simpang empat untuk meminimalkan jumlah antrian dan waktu tunggu rata-rata. Xiangjun Cheng dkk. mengembangkan pengendali lampu lalu lintas adaptif 3

4 menggunakan metode algoritma genetik dengan masukan volume lalu lintas [6]. Wu Wei dkk. mengembangkan pengendali lampu lampu lalu lintas adaptif menggunakan metode Multi Object Genetic Algorithm untuk mengoptimalkan parameter dalam sistem fuzzy logic controller [7]. Penelitian untuk mengembangkan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif menggunakan metode adaptive neuro-fuzzy telah dilakukan oleh C.T. Wannige dkk. pada dua buah persimpangan yang saling berdekatan dengan pengendali satu penentu keputusan [8], Azura Che Soh dkk. pada persimpangan multilane dengan pengendali dua penentu keputusan [9] dan oleh Buana Saharudin Putra dkk. pada persimpangan enam ruas dengan satu variabel masukan [10]. Gwo Jiun Horng dkk. mengembangkan pengendali lampu lalu lintas adaptif menggunakan metode neural network untuk memperpanjang atau menghentikan durasi lampu hijau [12]. Pengembangan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif menggunakan kombinasi variasi arah telah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya. Lurong Wu dkk. menggunakan variasi arah aliran lalu lintas dengan 12 fase arah aliran dan menggunakan kendali logika fuzzy metode Mamdani untuk menentukan durasi lampu hijaunya [25]. Urutan fase yang mendapatkan giliran fase hijau ditentukan berdasarkan jumlah antrian terbanyak. Yuo Jiao Gong dkk. menggunakan 6 variasi arah untuk mengendalikan lampu lalu lintas pada simpang empat dengan bundaran [26]. Sistem adaptif yang dikembangkan menggunakan kendali logika fuzzy dua tahap untuk menentukan urutan fase dan durasi lampu hijau berdasarkan jumlah antrian dan waktu tunggu. Hong Wei dkk. menggunakan 8 variasi arah untuk mengendalikan lampu lalu lintas pada simpang empat [27]. Sistem ini menerapkan konsep main urgent phase dan minor urgent phase. Pengendali lampu lalu lintas adaptif yang dikembangkan dengan satu tahap penentu keputusan menggunakan kendali logika fuzzy telah dilakukan pada penelitian sebelumnya. Wu Hejun dkk. menggunakan kendali logika fuzzy dengan satu masukan yaitu panjang antrian [14]. Keluaran sistem adaptif berupa durasi lampu hijau ditentukan berdasarkan panjang antrian. Keneteh Tze Kin Teo dkk. menggunakan kendali logika fuzzy untuk menentukan durasi waktu hijau [13]. Sistem dibangun dengan dua masukan, yaitu jumlah antrian kendaraan dan laju 4

5 aliran kendaraan. Kedua sistem adaptif yang dikembangkan pada penelitian tersebut menggunakan Metode Sugeno dalam menentukan durasi waktu hijau sebagai keluarannya. Sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif dengan satu tahap pengendali juga dikembangkan oleh Girija H. Kulkarni dkk. [15] yang menggunakan kendali logika fuzzy dengan dua masukan untuk meningkatkan jumlah kendaraan yang dilewatkan dan meminimalkan waktu tunggu pada simpang empat. Mensoure Kafash dkk. [16] menggunakan kendali logika fuzzy dua masukan untuk mengoptimalkan durasi lampu hijau pada simpang empat. Kedua masukan yang dipertimbangkan untuk menentukan durasi lampu hijau yaitu jumlah kedatangan (arrival) dan jumlah antrian (queue). Selain menggunakan satu tahap penentu keputusan, sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif juga dikembangkan dengan dua tahap penentu keputusan. Li Guan Rhung dkk. mengembangkan desain sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif dengan dua tahap pengendali menggunakan kendali logika fuzzy [19]. Sistem pertama untuk menentukan urutan fase sedangkan sistem kedua untuk menentukan perpanjangan durasi lampu hijau. Sistem ini mempunyai tiga masukan yang akan dipertimbangkan dalam menentukan keputusan, yaitu jumlah kendaraan datang, jumlah antrian pada fase hijau dan jumlah antrian pada fase merah. Mohammad Hosein Fazel Zarandi dkk. mengembangkan pengendali lampu lalu lintas adaptif dengan dua tahap pengendali untuk simpang tiga [20]. Pengendali pertama berfungsi untuk menentukan urutan fase, sedangkan pengendali kedua berfungsi untuk menentukan durasi lampu hijau. Masukan pada pengendali pertama terdiri atas dua masukan yaitu jumlah antrian pada fase merah 1 dan fase merah 2. Masukan pada pengendali kedua terdiri atas tiga masukan yaitu jumlah antrian pada fase hijau, jumlah antrian pada fase merah dan rata-rata kendaraan datang pada fase hijau. Hai Bo Mu dkk. mengembangkan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif dengan dua tahap pengendali yang menggunakan kendali logika fuzzy untuk simpang empat dengan dua masukan yaitu arrival dan queue [21]. Pengendali pertama digunakan untuk menentukan green time extension dan pengendali kedua digunakan untuk menentukan additional green time extension. Wenchen Yang dkk. mengembangkan pengendali 5

6 lampu lalu lintas adaptif untuk simpang empat dengan kombinasi satu tahap dan dua tahap pengendali menggunakan kendali logika fuzzy [22]. Pengendali satu tahap diaktifkan saat kondisi lalu lintas dalam keadaan rendah sedangkan pengendali dua tahap diaktifkan saat kondisi lalu lintas dalam keadaan sedang atau padat. Pengendali pertama digunakan untuk menentukan traffic status yang terdiri atas urgent degree of red phase, urgent degree of green phase dan optimal choice of next phase. Pengendali kedua digunakan untuk menentukan extension of green phase berdasarkan urgent degree of red phase dan urgent degree of green phase. Zuyuan Yang dkk. juga mengembangkan pengendali lampu lalu lintas adaptif dengan dua tahap pengendali untuk simpang empat menggunakan kendali logika fuzzy [23]. Pengendali pertama terdiri atas dua fuzzy logic modules yaitu red phase estimating dan green phase estimating. Pengendali pertama ini berfungsi untuk menentukan intensitas lalu lintas. Pengendali kedua terdiri atas satu fuzzy logic module yaitu decision making yang berfungsi untuk menentukan durasi lampu hijau. Salah satu hal yang belum dipertimbangkan dalam pengembangan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif pada penelitian sebelumnya adalah waktu tunggu maksimal kendaraan yang mengantri di persimpangan. Sistem adaptif dengan dua tahap pengendali sudah dapat memberikan perpanjangan durasi waktu hijau pada ruas jalan yang memiliki antrian terbanyak. Akan tetapi, keadaan seperti ini dapat mengakibatkan waktu tunggu kendaraan menjadi semakin panjang apabila jumlah antriannya sedikit. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan mengusulkan pengembangan desain pengendali lampu lalu lintas adaptif pada simpang empat dengan tiga tahap penentu keputusan menggunakan kendali logika fuzzy. Desain yang dikembangkan akan mempertimbangkan waktu tunggu di setiap ruas untuk mengurangi lamanya waktu tunggu pada ruas dengan jumlah antrian sedikit. Sistem ini terdiri atas tiga tahap penentu keputusan. Tahap pertama akan menentukan urutan fase hijau berdasarkan jumlah antrian terbanyak. Tahap kedua akan menentukan durasi sinyal hijau berdasarkan jumlah antrian dan laju kendaraan datang menggunakan kendali logika fuzzy. Tahap ketiga akan menentukan keputusan untuk melanjutkan atau menghentikan durasi lampu hijau 6

7 berdasarkan jumlah antrian sekarang atau waktu tunggu terlama. Pengujian kinerja sistem akan dilihat berdasarkan jumlah antrian, waktu tunggu dan jumlah kendaraan yang dilewatkan. Pengembangan desain pengendali lampu lalu lintas adaptif ini diharapkan dapat memberikan pengaturan waktu hijau yang sesuai dengan jumlah kendaraan yang akan melintasi persimpangan. Sehingga diharapkan jumlah antrian kendaraan akan berkurang, waktu tunggu akan berkurang dan jumlah kendaraan yang dilewatkan akan meningkat. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini antara lain: 1. Mengembangkan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif untuk mengatur lampu lalu lintas pada persimpangan berdasarkan keadaan lalu lintas di sekitarnya. 2. Mengembangkan sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif dengan tiga tahap penentu keputusan menggunakan kendali logika fuzzy untuk mengurangi jumlah antrian dan waktu tunggu kendaraan di sebuah persimpangan. 3. Mengamati kinerja sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif berdasarkan jumlah antrian kendaraan dan waktu tunggu antrian kendaraan di sebuah persimpangan. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini diharapkan dapat membantu dalam memberikan solusi untuk mengatasi masalah di bidang transportasi khususnya dalam mengoptimalkan kinerja lampu lalu lintas sebagai upaya mengurangi tingkat kemacetan lalu lintas. Hasil penelitian yang diperoleh diharapkan dapat memberi konstribusi pada pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya di bidang elektronika dan transportasi, secara khusus melalui Dinas Perhubungan sebagai pihak terkait dalam mengatur dan menangani transportasi di Indonesia. 7

8 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan merupakan gambaran secara umum pada setiap bab terkait penulisan penelitian. Adapun sistematika penulisan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Pendahuluan berisi uraian singkat mengenai latar belakang, perumusan masalah, keaslian penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Tinjauan pustaka dan landasan teori membahas tentang penelitian-penelitian terdahulu yang telah dilakukan dan menjadi acuan dalam penelitian ini. BAB III METODOLOGI Metodologi menjelaskan mengenai metode yang digunakan dalam penelitian meliputi alat dan bahan, jalannya penelitian, perancangan sistem, perancangan simulasi dan cara analisis. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dan pembahasan berisi tentang hasil implementasi sistem dan hasil penelitian yang berupa hasil analisis kinerja sistem pengendali lampu lalu lintas adaptif. Selanjutnya hasil tersebut dibahas apakah sudah menjawab rumusan masalah dan mencapai tujuan penelitian. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan dan saran berisi kesimpulan hasil penelitian yang telah dilakukan. Kesimpulan diambil berdasarkan hasil dan pembahasan pada bab sebelumnya. Selanjutnya kekurangan yang ada dituliskan sebagai saran untuk pengembangan penelitian lebih lanjut. 8