ANALISIS SIMPANG BERSINYAL MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL oleh ACHMAD AFANDI 150 03 006 ALEX PERMANA STENDEL 150 03 025 PEMBIMBING Ir. TITI LILIANI SOEDIRDJO, M.Sc. Dr. RUSS BONA FRAZILA, ST, MT. PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG TUGAS AKHIR ANALISIS SIMPANG BERSINYAL MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY oleh ACHMAD AFANDI DION ALEX PERMANA S 15003006 15003025 DISETUJUI oleh PEMBIMBING PEMBIMBING Ir. TITI LILIANI SOEDIRDJO, M.Sc. NIP. 131 128 691 Dr. RUSS BONA FRAZILA, ST, MT. NIP. 132 163 491 MENGETAHUI KK REKAYASA TRANSPORTASI KOORDINATOR TUGAS AKHIR PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL KETUA Ir. SRI HENDARTO, M.Sc. NIP. 131 121 659 Dr. Ir. HERLIEN DWIARTI SETIO NIP. 131 121 658
BANDUNG, FEBRUARI 2008
ABSTRAK Analisis Simpang Bersinyal Menggunakan Logika Fuzzy, Achmad Afandi (15003006), Alex Permana Stendel (15003025), Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, 2008. Permasalahan transportasi timbul ketika pertambahan demand tidak diikuti supply prasarana yang mendukung transportasi. Kondisi tersebut terjadi umumnya di daerah perkotaan, menjadikannya permasalahan utama saat ini. Seperti halnya Kota Bandung, sebagai salah satu Pusat Kegiatan Nasional (Peraturan Pemerintah No. 47 Tahun 1997), menjadikannya kota dengan tingkat kegiatan yang tinggi. Keterbatasan sumber daya diangkat menjadi kendala utama penyediaan prasarana transportasi. Merujuk pada keterbatasan sumber daya tersebut, optimalisasi dan peningkatan kinerja prasarana dan fasilitas penunjang yang ada dapat dilakukan. Simpang bersinyal yang mempunyai tundaan lama dan antrian panjang, merupakan salah satu prasarana yang harus ditingkatkan kinerjanya. Kondisi yang perlu diperhatikan adalah arus masuk ke simpang mempunyai fluktuasi yang tinggi, membuat pengaturan simpang bersinyal dengan kontroler tetap mungkin kurang optimal. Kendali simpang berdasarkan fluktuasi arus perlu dikembangkan. Diharapkan pengembangan ini dapat mengurangi waktu tundaan serta antrian, sehingga dapat meningkatkan kinerja simpang dan waktu tempuh total dapat ditekan. Pengembangan sistem ini akan dilakukan menggunakan Logika Fuzzy. Teori ini sangat bermanfaat pada aplikasi-aplikasi sistem identifikasi dan pengendalian ill-structured, di mana linieritas dan invariansi waktu tidak pasti. Pengembangan sistem ini dimulai dengan merancang prosedur penentuan waktu sinyal tidak tetap pada simpang bersinyal berdasarkan logika fuzzy. Kemudian akan dilanjutkan dengan perancangan program komputer untuk prosedur penentuan waktu sinyal tidak tetap menggunakan software MATLAB 7.0. Dengan waktu sinyal metode fuzzy ini akan dilakukan analisis kinerja yang dihasilkan untuk simpang. Kemudian hasilnya akan dibandingkan dengan salah satu metode penentuan waktu sinyal tetap, yaitu MKJI. Sehingga dapat diketahui hasil kinerja yang lebih baik diantara keduanya. Setelah dilakukan pengembangan sistem dan dilakukan analisis, didapat kesimpulan bahwa kinerja yang dihasilkan waktu sinyal metode fuzzy lebih baik dibandingkan MKJI. Terbukti dari parameter kinerja yang dihasilkan, yaitu tundaan yang lebih kecil. Tundaan pada simpang dan data lalu lintas yang ditentukan dengan MKJI adalah 50,3 detik, sedangkan dengan waktu sinyal metode fuzzy 39,69 detik. Hasil ini akan berdampak baik pada lalu lintas. Sehingga harus dikaji secara mendalam, agar dapat dijadikan salah satu solusi untuk mengatasi permasalahan kemacetan di kota kota besar. Kata kunci : simpang bersinyal, logika fuzzy, derajat kejenuhan, tundaan simpang iii
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN...ii ABSTRAK...iii KATA PENGANTAR...iv DAFTAR ISI...v DAFTAR TABEL...vii DAFTAR GAMBAR...viii BAB I PEDAHULUAN... 1.1 Latar Belakang...I1 1.2 Maksud dan Tujuan...3 1.3 Ruang Lingkup...3 1.4 Deskripsi Studi...3 BAB II STUDI PUSTAKA... 2.1 Pendahuluan...4 2.2 Logika Fuzzy...4 2.2.1 Teori HimpunanFuzzy...4 2.2.2 Inferensi Fuzzy...6 2.2.2.1 Prosedur Inferensi Fuzzy...7 2.2.2.2 Inferensi Fuzzy Berbasis Pengetahuan...8 2.2.3 Sistem Inferensi Fuzzy...10 2.2.3.1 Model Fuzzy Mamdani...13 2.2.3.2 Model Fuzzy Sugeno...14 2.3 Simpang Bersinyal...15 2.3.1 Manual Kapasitas JalanIndonesia...16 2.3.2 Pedoman Penggunaan...22 2.3.3 Ringkasan Prosedur Perhitungan...25 BAB III METODOLOGI... 3.1 Pendahuluan...26 3.2 Diagram Alir Metodologi...26 3.3 Tahapan Persiapan...27 3.4 Tahap Perancangan dan Analisis...27 3.4.1 Perancangan dan Analisis Simpang dengan Logika Fuzzy...27 3.4.1.1 Gambaran Logika Fuzzy untuk Perancangan Prosedur Penentuan Waktu Sinyal Tidak Tetap...27 3.4.1.2 Perancangan Prosedur Penentuan Waktu Sinyal Tidak Tetap...28 3.4.2 Analisis Simpang Dengan MKJI...31 3.5 Parameter Kinerja...32 3.6 Kesimpulan dan Saran...32 BAB IV PERANCANGAN DAN ANALISIS... 4.1 Perancangan Program Komputer Waktu Sinyal Metode Fuzzy.. 33 4.1.1 Fuzzifikasi...34 4.1.2 Mekanisme Penalaran...36 v
4.1.3 Defuzzifikasi...37 4.1.4 Waktu Sinyal Metode Fuzzy...38 4.1.5 Simulator Waktu Sinyal Metode Fuzzy...41 4.2 Analisis Hasil Perancanagan Waktu Sinyal Metode Fuzzy...42 4.2.1 Volume Lalu Lintas...42 4.2.2 Hasil Waktu Sinyal Metode Fuzzy...45 4.2.3 Analisa Kinerja Hasil Waktu Sinyal Metode Fuzzy...50 4.3 Analisis Simpang dengan Menggunakan MKJI...51 4.4 Analisis Kinerja Simpang dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy dan MKJI...55 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 5.1 Kesimpulan...57 5.2 Saran...57 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN LAMPIRAN A Hasil Penentuan Waktu Sinyal dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy dan Analisis Kinerjanya LAMPIRAN B Analisis Simpang Bersinyal dengan Logika Fuzzy vi
DAFTAR TABEL Tabel II-1 Ekivalen Kendaraan Penumpang...16 Tabel II-2 Presentase Faktor k...24 Tabel II-3 Komposisi Lalu Lintas Kendaraan Bermotor (%)...24 Tabel II-4 Ukuran Simpang...25 Tabel IV-1 Perhitungan Kapasitas...34 Tabel IV-2 Tabel FAM...36 Tabel IV-3 Output Fuzzy...40 Tabel IV-4 Hasil Analisis Kinerja Simpang Volume 1 dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy...50 Tabel IV-5 Hasil Analisis Kinerja Simpang Volume 2 dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy...50 Tabel IV-6 Hasil Analisis Kinerja Simpang Volume 3 dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy...50 Tabel IV-7 Hasil Analisis Kinerja Simpang Volume 4 dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy...51 Tabel IV-8 Hasil Analisis Kinerja Simpang Volume Data Sekunder dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy...51 Tabel IV-9 SIG I...52 Tabel IV-10 Formulir SIG IV untuk Simpang Volume 1...53 Tabel IV-11 Formulir SIG V untuk Simpang Volume 1...54 Tabel IV-12 Hasil Analisis Kinerja Simpang dengan MKJI...55 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar II-1 Himpunan Fuzzy...4 Gambar II-2 Fungsi Keanggotaan S...5 Gambar II-3 Fungsi Keanggotaan Bel...6 Gambar II-4 Fungsi Keanggotaan Segitiga...6 Gambar II-5 Interprestasi Grafis Inferensi Fuzzy Satu Aturan Satu Anteseden...8 Gambar II-6 Grafis Inferensi Fuzzy Satu Aturan Dua Anteseden...9 Gambar II-7 Interprestasi Grafis Inferensi Fuzzy Dua Aturan Dua Anteseden...10 Gambar II-8 Struktur Dasar Sistem Inferenzy Fuzzy...1v10 Gambar II-9 Diagram Alir Mekanisme Penalaran...111 Gambar II-10 BeberapaMetode Memperoleh Nilai Tegas...11 Gambar II-11 Inferensi Fuzzy Mamdani dengan MenggunakanMax-Product...13 Gambar II-12 Model Fuzzy Sugeno Orde Satu...14 Gambar II-13 Langkah Langkah Pengaturan Lampu Lalu Lintas dengan MKJI...16 Gambar II-14 Arus Jenuh yang Diamati Per Selang Waktu Enam Detik...17 Gambar II-15 Model Dasar untuk Arus Jenuh...18 Gambar II-16 Bagan Alir Dasar Perhitungan...25 Gambar III-1 Diagram Alir Metodologi Studi...26 Gambar III-2 Diagram Alir Lengkap Proses Pengaturan dengan Logika Fuzzy...28 Gambar III-3 Diagram Alir Mekanisme Penalaran...28 Gambar III-4 Simpang Empat Lengan...29 Gambar III-5 Flowchart Simulator Program Komputer Prosedur Penentuan Waktu Sinyal...31 Gambar III-6 Urutan Formulir untuk Analisis Simpang dengan MKJI...31 Gambar IV-1 Fuzzy Inference System (FIS) Editor...33 Gambar IV-2 Fungsi Keanggotaan Masukan Satu Lengan...35 Gambar IV-3 Fungsi Keanggotaan Masukan Empat Lengan...35 Gambar IV-4 Aturan - Aturan...36 Gambar IV-5 Arus Jenuh (smp/hijau)...37 Gambar IV-6 Fungsi Keanggotaan Keluaran Waktu Hijau...38 Gambar IV-7 Waktu Sinyal Metode Fuzzy...38 Gambar IV-8 Fungsi Keanggotaan Masukan Satu Lengan...39 Gambar IV-9 Fungsi Keanggotaan Masukan Empat Lengan...39 Gambar IV-10 Fungsi Keanggotaan Keluaran...40 Gambar IV-11 Volume 1 PHF 1 Data Artificial...42 Gambar IV-12 Volume 1 PHF 0.9 Data Artificial...42 Gambar IV-13 Volume 1 PHF 0.5 Data Artificial...43 Gambar IV-14 Volume 1 PHF 0,25 Data Artificial...43 Gambar IV-15 Volume 2 PHF 1 Data Artificial...43 Gambar IV-16 Volume 3 PHF 1 Data Artificial...44 Gambar IV-17 Volume 4 PHF 1 Data Artificial...44 Gambar IV-18 Volume Data Sekunder PHF 0,6...44 Gambar IV-19 Variasi Volume dan PHF Yang Akan Dianalisis...45 Gambar IV-20 Waktu Hijau Tampilan untuk Volume 1 PHF 1...46 Gambar IV-21 Waktu Hijau Tampilan untuk Volume 1 PHF 0,9...46 Gambar IV-22 Waktu Hijau Tampilan untuk Volume 1 PHF 0,5...47 viii
Gambar IV-23 Waktu Hijau Tampilan untuk Volume 1 PHF 0,25...47 Gambar IV-24 Waktu Hijau Tampilan untuk Volume 2 PHF 1...48 Gambar IV-25 Waktu Hijau Tampilan untuk Volume 3 PHF 1...48 Gambar IV-26 Waktu Hijau Tampilan untuk Volume 4 PHF 1...49 Gambar IV-27 Waktu Hijau Tampilan untuk Volume 1 Data Sekunder...49 Gambar IV-28 Kinerja Simpang Volume 1 dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy...50 Gambar IV-29 Kinerja Simpang dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy...51 Gambar IV-30 Kinerja Simpang Volume 1 dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy dan MKJI...55 Gambar IV-31 Kinerja Simpang dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy dan MKJI...55 Gambar IV-32 Kinerja Simpang dengan Waktu Sinyal Metode Fuzzy dan MKJI...56 ix