KARAKTERISTIK LALU LINTAS PADA PERSILANGAN SEBIDANG JALAN DAN JALAN REL TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh IKA SETIYANINGSIH NIM : 25005002 PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL PENGUTAMAAN REKAYASA TRANSPORTASI FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007 i
KARAKTERISTIK LALU LINTAS PADA PERSILANGAN SEBIDANG JALAN DAN JALAN REL Oleh IKA SETIYANINGSIH NIM : 25005002 PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL BIDANG PENGUTAMAAN REKAYASA TRANSPORTASI FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Menyetujui Tim Pembimbing Tanggal... Pembimbing I Pembimbing II Ir. Titi Liliani Soedirdjo, M.Sc Ir. Sri Hendarto, M.Sc ii
ABSTRAK KARAKTERISTIK LALU LINTAS PADA PERSILANGAN SEBIDANG JALAN DAN JALAN REL Oleh Ika Setiyaningsih NIM : 25005002 Persimpangan sebidang jalan dan jalan rel merupakan titik potensi terjadinya tundaan lalu lintas. Perlintasan kereta api ini berpengaruh pada pemakai jalan seperti polusi udara, dan kebisingan, kenaikan biaya operasional kendaraan, dan waktu perjalanan yang semakin besar. Penelitian ini akan mengevaluasi karakteristik lalu lintas dan tundaan serta antrian yang terjadi pada saat pintu perlintasan dibuka dan ditutup. Lokasi penelitian adalah perlintasan Purwosari Surakarta pada Jalan Slamet Riyadi arah pergerakan dari barat ke timur. Jalan Slamet Riyadi merupakan jalan tipe 4/2 D dengan lebar lajur 4 x 3,5 m. Jalan rel adalah double track dengan dilengkapi pintu pengaman. Pengambilan data dilakukan pada jam puncak 06.00 08.00 pagi, 12.00 14.00 siang dan jam puncak 16.00 18.00 sore. Pengamatan dibantu dengan menggunakan dua video kamera pada dua lokasi pengamatan, yaitu lokasi 1 dan lokasi 2, sedangkan pada lokasi 3 pengamatan dilakukan dengan cara manual. Studi ini menggunakan nilai ekivalen mobil penumpang berdasarkan MKJI 1997. Hubungan antara arus, kecepatan, dan kerapatan didekati dengan empat model yaitu Greenshields, Greenberg, Underwood, dan Northwestern, dipilih yang terbaik sebagai dasar perhitungan antrian dan tundaan. Analisis antrian dan tundaan menggunakan Shock Wave Analysis dan Queueing Analysis. Hubungan arus, kecepatan, dan kerapatan terbaik adalah model Greenshields. Nilai kecepatan arus bebas pada lokasi 1 lajur luar sebesar 33,10 km/jam untuk lajur luar dan 37,94 km/jam untuk lajur dalam, nilai kerapatan macet sebesar 228,60 smp/km untuk lajur luar dan 125,01 smp/km untuk lajur dalam, serta nilai arus maksimum sebesar 1891,59 smp/jam untuk lajur luar dan 1185,86 smp/jam untuk lajur dalam. Analisis tundaan dengan Shock Wave Analysis memberikan hasil yang lebih besar dibandingkan dengan Queueing Analysis pada kondisi pintu tertutup. Nilai tundaan ini adalah 128 detik pada lajur luar dan 138 detik pada lajur dalam. Sedangkan pada kondisi pintu terbuka Queueing Analysis memberikan hasil yang besar dengan tundaan sebesar 74 detik untuk lajur luar dan 59 detik untuk lajur dalam. Kata kunci : persilangan sebidang, arus, kecepatan, kerapatan, tundaan, antrian iii
ABSTRACT TRAFFIC CHARACTERISTIC ON AT GRADE RAILROAD CROSSING By Ika Setiyaningsih NIM : 25005002 At grade railroad crossing is a potentially source of traffic delay. It can cause impacts to road user such as air pollution, noise, higher vehicle operating cost, and longer travel time. This research will evaluate traffic characteristic, delay and queueing during the closing and opening of the gate. The location of this study was on Purwosari railroad crossing at Slamet Riyadi Street in Surakarta City direction west to east. The type of the railroad crossing is 4/22 D with lane width 4 x 3,5 m. The railway is a double track which is equipped with safety gate. Traffic data were collected on peak hours 06.00 a.m 08.00 a.m, 12.00 p.m 14.00 p.m, and 16.00 p.m 18.00 p.m. The data were collected by using 2 video cameras in two location, on location 1 and location 2. In location 3 data were collected with manual. This study used passenger car equivalent unit from MKJI 1997. Flow, speed, and density relationships were predicted by using Greenshields, Greenberg, Underwood, and Northwestern model. The best of the four model was selected for delay and queueing analysis. Shock Wave Analysis and Queueing Analysis was use to compute traffic delay and queue. The best model for Flow, Speed, Density relationships was Greenshields model. From data in location 1 outer lane, the free flow speed for outer lane was 33,10 km/hr and 37,94 km/hr for inner lane. Jam density was 228,60 smp/km for outer lane and 125,01 smp/km for inner lane, and the maximum flow was 1891,59 smp/jam for outer lane and 1185,86 smp/jam for inner lane. Delay calculation obtained by Shock Wave Analysis is higher than that obtained by Queueing Analysis for closed gate condition. The delay was 128 second for outer lane and 138 second for inner lane. For open gate condition, the delay computed by Queueing Analysis was 74 second for outer lane and 59 second for inner lane. Keywords : railroad crossing, flow, speed, density, delay, queue iv
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana Institut Teknologi Bandung. v
KATA PENGANTAR Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan hidayah-nya kami dapat menyelesaikan pembuatan tesis ini. Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan program magister pada Bidang Khusus Rekayasa Transportasi Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Pada kesempatan ini kami ucapkan terima kasih pada berbagai pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tesis ini, antara lain : 1. Ir. Titi Liliani Soedirdjo, M.Sc selaku Pembimbing I atas bimbingan dan pengarahan selama pembuatan tesis ini. 2. Ir. Sri Hendarto, M.Sc selaku Pembimbing II yang telah memberikan pengarahan dan masukan. 3. Ir. Aine Kusumawati, M.T selaku Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang berharga. 4. Prof. Ir. Bambang Ismanto S, M.Sc, Ph.D, selaku Koordinator Keahlian Rekayasa Transportasi Program Studi Magister Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. 5. Dr. Ir. Ilyas Suratman,CES.,DEA, selaku Sekretaris Program Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung. 6. Seluruh staf pengajar pada Program Studi Rekayasa Transportasi Institut Teknologi Bandung atas bimbingan selama kami menuntut ilmu di Institut Teknologi Bandung. 7. TPSDP Batch III yang telah memberikan bantuan beasiswa pendidikan S2. 8. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu-persatu yang telah memberikan bantuannya baik moril maupun materiil. Akhir kata, semoga karya ini dapat bermanfaat walaupun kami menyadari masih terdapat banyak kekurangan pada tesis ini. Saran dan masukan demi perbaikan di masa datang sangat kami harapkan. Bandung, Juni 2007 Penulis vi
1. Bukankah Kami telah melapangkan untukmu dadamu, 2. dan Kami telah menghilangkan untukmu bebanmu, 3. yang memberatkan punggungmu. 4. Dan Kami tinggikan bagimu sebutan (nama)mu. 5. Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, 6. sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. 7. Maka apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguhsungguh (urusan) yang lain, 8. dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap. (Q.S. Alam Nasyrah : 1-8) Kupersembahkan karya ini untuk : Anak-anakku tersayang 1. Unsy Filhadhiri Atti (almh)... 2. Akhlis Qodri (alm) Suamiku : Musa Anas,S.T, M.T Orang tuaku : Bpk. Soeharno dan Ibu Satiyem Mertuaku : Bpk. H. Ismail Yahya (alm) dan Ibu Hj.Fauziatun vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK...iii ABSTRACT... iv PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... v KATA PENGANTAR... vi PERSEMBAHAN... vii DAFTAR ISI...viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv Bab I Pendahuluan... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Tujuan Penelitian... 2 I.3 Lingkup Penelitian... 3 Bab II Tinjauan Pustaka... 4 II.1 Persilangan Sebidang Jalan dan Jalan Rel... 4 II.2 Karakteristik Lalu Lintas... 4 A. Arus dan Volume... 5 B. Kecepatan (Speed)... 6 C. Kerapatan (Density)... 8 II.3 Ekivalensi Mobil Penumpang... 9 II.4 Kapasitas... 10 II.5 Model Hubungan Karakteristik Arus Lalu Lintas... 12 A. Model Linier Greenshields... 13 B. Model Logaritma Greenberg... 16 C. Model Eksponensial Underwood... 20 D. Model Northwestern... 23 II.6 Model Antrian... 27 A. Shock Wave Analysis... 27 B. Analisis Antrian (Queueing Analysis)... 34 II.7 Tundaan... 38 II.8 Analisis Statistik... 41 A. Perkiraan Jumlah Sampel... 41 B. Mean, Median, dan Modus... 42 C. Variansi dan Simpangan Baku Sampel... 44 D. Analisis Regresi Linier... 44 E. Analisis Korelasi... 46 F. Uji Signifikasi... 46 Bab III Metodologi Penelitian... 47 III.1 Program Penelitian... 47 III.2 Variabel-variabel yang Diukur... 49 III.3 Pemilihan Lokasi Penelitian... 49 III.4 Pengumpulan Data... 52 Hal viii
A. Kebutuhan Peralatan... 52 B. Periode Pengamatan... 52 C. Pengumpulan Data Primer... 52 D. Pengumpulan Data Sekunder... 54 III.5 Reduksi dan Kompilasi Data... 54 Bab IV Penyajian Data... 55 IV.1 Data Geometrik Jalan... 55 IV.2 Data Arus Lalu Lintas... 56 IV.3 Data Kecepatan Kendaraan... 59 IV. 4 Perhitungan Kerapatan... 60 IV. 5 Data Waktu dan Lama Penutupan Pintu Perlintasan... 61 Bab V Analisis Data... 65 V.1 Kecepatan Rata-rata Ruang Pada Tiap Lokasi Pengamatan... 65 V.2 Kapasitas Berdasarkan MKJI 1997... 70 V.3 Hubungan Antara Kecepatan, Kerapatan, dan Arus... 71 A. Hubungan Antara Kecepatan dan Kerapatan... 80 B. Hubungan Antara Arus dan Kecepatan... 81 C. Hubungan Antara Arus dan Kerapatan... 82 V.4 Pengujian Statistik... 82 V.5 Penentuan Model Terpilih... 83 V.6 Reduksi Data... 85 V.7 Perhitungan Antrian dan Tundaan... 91 A. Shock Wave Analysis... 92 B. Queueing Analysis... 103 Bab VI Kesimpulan dan Saran... 114 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar II.1 Hubungan Antara Kecepatan, Arus, dan Kerapatan Model Greenshields... 15 Gambar II.2 Gelombang Kejut Pada Perlintasan Kereta Api Saat Pintu Ditutup... 29 Gambar II.3 Lokasi Antrian dan Lokasi Hilangnya Antrian... 31 Gambar II.4 Hubungan Antara Volume Dan Kerapatan Pada Jalan Dengan Bagian Bottleneck... 33 Gambar II.5 Hubungan Antara Volume Dan Kerapatan Dan Hubungan Shock Wave Pada Situasi Bottleneck... 33 Gambar II.6 Diagram Antrian... 37 Gambar II.7 Tundaan Yang Dialami Kendaraan Pada Perlintasan... 39 Gambar II.8 Kurva Normal Umum dan Standar... 48 Gambar III.1 Bagan Alir Penelitian... 50 Gambar III.2 Denah Lokasi Survai Waktu Tempuh Kendaraan... 52 Gambar III.3 Denah Lokasi Penelitian... 53 Gambar III.4 Sketsa Pelaksanaan Pencatatan Data Arus Lalu Lintas... 55 Gambar IV.1 Penampang Melintang Jalan... 57 Gambar IV.2 Fluktuasi Arus Lalu Lintas Pada Lokasi Pengamatan 1 Lajur Luar... 59 Gambar IV.3 Fluktuasi Arus Lalu Lintas Pada Lokasi Pengamatan 1 Lajur Dalam... 59 Gambar IV.4 Fluktuasi Arus Lalu Lintas Pada Lokasi Pengamatan 2 Lajur Luar... 60 Gambar IV.5 Fluktuasi Arus Lalu Lintas Pada Lokasi Pengamatan 2 Lajur Dalam... 60 Gambar IV.6 Komposisi Kendaraan Pada Lokasi Pengamatan 1... 61 Gambar IV.7 Komposisi Kendaraan Pada Lokasi Pengamatan 2... 61 Gambar V.1 Frekuensi dan Persentase Kumulatif Kecepatan Rata-rata Ruang Pada Lokasi Pengamatan 1 Lajur Luar... 65 Gambar V.2 Frekuensi dan Persentase Kumulatif Kecepatan Rata-rata Ruang Pada Lokasi Pengamatan 1 Lajur Dalam... 65 Gambar V.3 Frekuensi dan Persentase Kumulatif Kecepatan Rata-rata Ruang Pada Lokasi Pengamatan 2 Lajur Luar... 66 Gambar V.4 Frekuensi dan Persentase Kumulatif Kecepatan Rata-rata Ruang Pada Lokasi Pengamatan 2 Lajur Dalam... 66 Gambar V.5 Frekuensi dan Persentase Kumulatif Kecepatan Rata-rata Ruang Pada Lokasi Pengamatan 3 Lajur Luar... 67 Gambar V.6 Frekuensi dan Persentase Kumulatif Kecepatan Rata-rata Ruang Pada Lokasi Pengamatan 3 Lajur Dalam... 67 Gambar V.7 Hubungan Antara Arus, Kecepatan, dan Kerapatan Pada Lokasi Pengamatan 1 Lajur Luar... 76 Gambar V.8 Hubungan Antara Arus, Kecepatan, dan Kerapatan Pada Lokasi Pengamatan 1 Lajur Dalam... 77 Gambar V.9 Hubungan Antara Arus, Kecepatan, dan Kerapatan Pada Lokasi Pengamatan 2 Lajur Luar... 78 x
Gambar V.10 Hubungan Antara Arus, Kecepatan, dan Kerapatan Pada Lokasi Pengamatan 2 Lajur Dalam... 79 Gambar V.11 Hubungan Antara Arus, Kecepatan, dan Kerapatan Pada Lokasi Pengamatan 1 Lajur Luar Hasil Reduksi... 87 Gambar V.12 Hubungan Antara Arus, Kecepatan, dan Kerapatan Pada Lokasi Pengamatan 1 Lajur Dalam Hasil Reduksi... 88 Gambar V.13 Hubungan Antara Arus, Kecepatan, dan Kerapatan Pada Lokasi Pengamatan 2 Lajur Luar Hasil Reduksi... 89 Gambar V.14 Hubungan Antara Arus, Kecepatan, dan Kerapatan Pada Lokasi Pengamatan 2 Lajur Dalam Hasil Reduksi... 90 Gambar V.15 Hubungan Antara Arus dan Kerapatan Pada Lajur Luar... 92 Gambar V.16 Hubungan Antara Arus dan Kerapatan Pada Lajur Dlam... 92 xi
DAFTAR TABEL Hal Tabel II.1 Panjang Lintasan Pengamatan yang Dianjurkan... 6 Tabel II.2 Nilai emp untuk Jalan Perkotaan Terbagi dan Satu Arah... 9 Tabel II.3 Kapasitas Dasar (C o )... 11 Tabel II.4 Faktor Penyesuaian Kapasitas Untuk Lebar Jalur Lalu Lintas (FC w )... 11 Tabel II.5 Faktor Penyesuaian Kapasitas Untuk Hambatan Samping dan Jarak Kerb Penghalang (FC SF )... 12 Tabel II.6 Faktor Penyesuaian Kapasitas Untuk Ukuran Kota (FCcs)... 12 Tabel II.7 Maksimum dan Normal Percepatan Atau Perlambatan Untuk Mobil Penumpang (Mil per jam/detik)... 40 Tabel II.8 Nilai t Untuk Berbagai Tingkatg Kepercayaan... 41 Tabel II.9 Simpangan Baku Kecepatan Sesaat Untuk Perkiraan Jumlah Sampel... 42 Tabel IV.5 Data Waktu dan Lama Penutupan Pintu Perlintasan... 63 Tabel V.1 Mean, Median, Modus, dan Simpangan Baku Kecepatan Rata-rata Ruang... 68 Tabel V.2 Variabel dan Konstanta Regresi Linier Untuk Tiap Model... 72 Tabel V.3 Hasil Analisis Regresi Linier... 72 Tabel V.4 Model Hubungan Kecepatan ( U sr ), Arus (V), dan Kerapatan (D)... 74 Tabel V.5 Kecepatan Arus Bebas () dan Kerapatan Macet (D j )... 80 Tabel V.6 Nilai Arus Maksimum Untuk Tiap Model... 81 Tabel V.7 Hasil Pengujian Statistik Regresi Linier... 84 Tabel V.8 Model Hubungan Arus, Kecepatan, dam Kerapatan Data Hasil Reduksi... 86 Tabel V.9 Perhitungan Antrian Pada Lajur Luar Kondisi Pintu Tertutup Dengan Shock Wave Analysis... 93 Tabel V.10 Perbandingan Durasi Antrian Hasil Shock Wave Analysis Dengan Waktu Antar Penutupan Pada Lajur Luar... 96 Tabel V.11 Perbandingan Durasi Antrian Hasil Shock Wave Analysis Dengan Waktu Antar Penutupan Pada Lajur Dalam... 97 Tabel V.12 Perhitungan Antrian Pada Lajur Luar Kondisi Pintu Terbuka Dengan Shock Wave Analysis... 99 Tabel V.13 Perhitungan Antrian Pada Lajur Dalam Kondisi Pintu Terbuka Dengan Shock Wave Analysis... 101 Tabel V.14 Perhitungan Antrian Pada Lajur Luar Kondisi Pintu Tertutup Dengan Queueing Analysis... 105 Tabel V.15 Perhitungan Antrian Pada Lajur Dalam Kondisi Pintu Tertutup Dengan Queueing Analysis... 106 Tabel V.16 Perbandingan Durasi Antrian Hasil Queueing Analysis Dengan Waktu Antar Penutupan Pada Lajur Luar... 107 Tabel V.17 Perbandingan Durasi Antrian Hasil Queueing Analysis Dengan Waktu Antar Penutupan Pada Lajur Dalam... 108 xii
Tabel V.18 Perhitungan Antrian Pada Lajur Luar Kondisi Pintu Terbuka Dengan Queueing Analysis... 110 Tabel V.19 Perhitungan Antrian Pada Lajur Dalam Kondisi Pintu Terbuka Dengan Queueing Analysis... 112 xiii
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN Nama Pemakaian pertama kali pada halaman AADT Average Annual Daily Traffic 5 AAWT Average Annual Weekday Traffic 5 ADT Average Daily Traffic 5 AWT Average Weekday Traffic 5 smp satuan mobil penumpang 9 emp ekivalensi mobil penumpang 9 MKJI Manual Kapasitas Jalan Indonesia 9 LV light vehicle 10 HV heavy vehicle 10 MC motorcycle 10 LAMBANG Nama Pemakaian pertama kali pada halaman U s space mean speed 7 U t time mean speed 7 σ s simpangan baku dari space mean speed 7 d jarak tempuh 7 t i waktu tempuh kendaraan 7 n jumlah kendaraan yang diamati 7 U sr kecepatan rata-rata ruang dari seluruh kendaraan 8 n MC jumlah sampel sepada motor 8 n LV jumlah sampel kendaraan ringan 8 n HV jumlah sampel kendaraan berat 8 Us MC kecepatan rata-rata ruang sepeda motor 8 U LV kecepatan rata-rata ruang kendaraan ringan 8 s Us HV kecepatan rata-rata ruang kendaraan berat 8 D kerapatan 8 V arus 8 C kapasitas 10 C o kapasitas dasar FC W faktor penyesuaian lebar jalur lalu lintas 10 FC SP faktor penyesuaian pemisahan arah (hanya untuk jalan tak terbagi), bernilai,0 untuk 10 jalan terbagi dan jalan satu arah FC SF faktor penyesuaian hambatan samping dan bahu jalan/kereb 10 xiv
FC CS faktor penyesuaian ukuran kota 10 U f kecepatan rata-rata ruang keadaan arus bebas (free flow) 13 D j kerapatan pada saat macet (jam density) 13 V m arus maksimum 15 D m kerapatan pada saat arus maksimum 15 ω DA gelombang kejut dari kondisi titik awal D 28 ω DB gelombang kejut pada saat pintu perlintasan ditutup selama kendaraan berhenti sehingga (V B = 0 dan D B = kerapatan saat macet) 29 ω AB gelombang kejut saat nilai kerapatan arus pada kondisi volume kendaraan sama dengan volume kebutuhan (V = V A ) berangsur-angsur menjadi kerapatan macet (D B ) 29 r lamanya waktu penutupan pintu perlintasan 31 N jumlah kendaraan yang mengalami antrian 32 T tundaan yang terjadi 32 V A rata-rata kedatangan lalu lintas pada bagian hulu (upstream) 36 V S rata-rata arus jenuh atau kapasitas dari arus tak terganggu 36 V B arus rata-rata pada bagian hilir (downstream) selama r (V B < V A < V S ) 36 t a waktu pelepasan antrian setelah awal pembukaan pintu perlintasan 37 t q total waktu antrian 37 xv