QWorksKarakteristik arus lalu lintas
Sebelum merencanakan pelebaran jalan atau simpang, insinyur perlu tahu berapa kendaraan yang lewat, seberapa cepat, dan seberapa rapat. Ketiganya saling terkait: jalan yang terlalu rapat justru meloloskan lebih sedikit kendaraan. Topik ini membahas hubungan itu dan cara mengukurnya di lapangan.
Setelah topik ini Anda mampu
- Menjelaskan arti arus q, kerapatan k, dan kecepatan v serta hubungan q = k·v.
- Menghitung arus maksimum, kerapatan kritis, dan kecepatan kritis dengan model Greenshields.
- Membedakan kecepatan rata-rata waktu dan rata-rata ruang, lalu menghitung keduanya dari data survei.
- Menghitung faktor jam puncak (PHF) dari hitungan 15 menit dan laju arus rencana per lajur.
- Merencanakan survei hitung lalu lintas sederhana.
Aljabar dasar (persamaan kuadrat), rata-rata hitung, konversi satuan km/jam dan m/s.
Kapasitas dan kinerja ruas jalan, geometrik jalan, desain tebal perkerasan (beban lalu lintas), simpang bersinyal.
2 pertemuan kuliah · sekitar 2 jam belajar mandiri
Jalan seperti lorong sekolah saat bel pulang
Saat lorong sepi, setiap anak bisa berlari, tetapi yang keluar pintu hanya sedikit karena anaknya memang sedikit. Saat lorong penuh sesak, semua hanya bisa berjalan pelan dan yang keluar juga sedikit. Jumlah terbanyak keluar justru saat lorong setengah penuh. Tambahkan kendaraan di jalan di bawah ini dan perhatikan angka di garis hitung.
Arus, kerapatan, dan kecepatan terikat satu persamaan
Arus q adalah jumlah kendaraan yang melewati satu titik per satuan waktu. Kerapatan k adalah jumlah kendaraan per satuan panjang jalan pada satu saat. Kecepatan v yang mengikat keduanya adalah kecepatan rata-rata ruang. Model Greenshields menganggap kecepatan turun lurus dari kecepatan arus bebas sampai nol saat jalan macet total.
Satuan: q dalam kend/jam (per lajur bila disebut), k dalam kend/km, v dalam km/jam, t dalam detik, L dalam meter. 1 m/s = 3,6 km/jam. vf = kecepatan arus bebas, kj = kerapatan macet (jam density).
Dua cara merata-ratakan kecepatan
Pengamat di satu titik mencatat kecepatan setiap kendaraan yang lewat, lalu merata-ratakannya: itu kecepatan rata-rata waktu. Kendaraan cepat lebih sering melintasi titik itu dalam selang waktu yang sama, sehingga rata-rata ini condong ke kendaraan cepat. Kecepatan rata-rata ruang adalah panjang segmen dibagi waktu tempuh rata-rata, sama dengan rata-rata harmonik kecepatan. Nilainya selalu sama atau lebih kecil daripada rata-rata waktu. Hubungan q = k·v hanya berlaku dengan kecepatan rata-rata ruang.
Cara mengukur di lapangan
| Besaran | Cara survei | Catatan |
|---|---|---|
| Volume dan arus q | Hitung kendaraan yang melewati satu garis per 15 menit, per arah dan per jenis kendaraan: manual dengan alat hitung, rekaman video, detektor loop, atau pipa pneumatik. | Jam puncak = empat interval 15 menit berurutan dengan jumlah terbesar. |
| Kecepatan sesaat | Radar atau speed gun di satu titik. | Menghasilkan rata-rata waktu. |
| Waktu tempuh | Dua garis berjarak L, catat waktu masuk dan keluar tiap kendaraan (atau rekaman video, kendaraan uji). | Menghasilkan rata-rata ruang. |
| Kerapatan k | Foto udara atau drone: hitung kendaraan per panjang jalan. | Bila tidak ada, k = q / vs. |
Langkah survei hitung sederhana
- Pilih lokasi di ruas lurus yang jauh dari pengaruh simpang, dengan pandangan bebas ke kedua arah.
- Tetapkan jam survei yang mencakup jam sibuk pagi dan sore, dan bagi dalam interval 15 menit.
- Pisahkan arah dan jenis kendaraan (sepeda motor, kendaraan ringan, kendaraan berat), karena kapasitas jalan Indonesia dihitung dengan bobot tiap jenis.
- Cari jam puncak, hitung PHF dan laju arus puncak = 4 × V15,maks.
- Bagi laju arus puncak dengan jumlah lajur searah untuk mendapat arus per lajur.
Bobot tiap jenis kendaraan dan kapasitas jalan menurut pedoman Indonesia dibahas di topik Kapasitas dan kinerja ruas jalan. Di topik ini semua kendaraan dihitung sama.
Acuan: Garber dan Hoel, Traffic and Highway Engineering, bab karakteristik arus lalu lintas dan studi lalu lintas; Mannering dan Washburn, Principles of Highway Engineering and Traffic Analysis, bab analisis arus lalu lintas. Definisi PHF mengikuti Highway Capacity Manual (TRB). Greenshields adalah model makroskopik paling sederhana; data lapangan kadang lebih cocok dengan model Greenberg atau Underwood.
3 contoh, dari dasar ke terapan
Survei di satu lajur jalan tol dalam kota menghasilkan vf = 80 km/jam dan kj = 120 kend/km. Hitung arus maksimum dan titik kritisnya, lalu kecepatan dan arus pada k = 30 kend/km dan k = 90 kend/km.
Titik kritis
- kc
- 120 / 2 = 60 kend/km
- vc
- 80 / 2 = 40 km/jam
- qmaks
- 80 × 120 / 4 = 2.400 kend/jam/lajur
Pada k = 30 kend/km
- v
- 80 × (1 − 30/120) = 60 km/jam
- q
- 30 × 60 = 1.800 kend/jam
- Headway
- 3600 / 1.800 = 2,00 s
Pada k = 90 kend/km
- v
- 80 × (1 − 90/120) = 20 km/jam
- q
- 90 × 20 = 1.800 kend/jam
Lima kendaraan melintasi segmen pengamatan sepanjang 100 m dengan waktu tempuh 5,0; 6,0; 4,5; 7,5; dan 5,5 detik. Hitung kecepatan rata-rata waktu dan kecepatan rata-rata ruang.
Kecepatan tiap kendaraan
- Rumus
- vi = 3,6 × L / ti
- Hasil
- 72,0; 60,0; 80,0; 48,0; 65,5 km/jam
Rata-rata waktu (rata-rata hitung)
- Hitung
- (72,0 + 60,0 + 80,0 + 48,0 + 65,5) / 5 = 325,5 / 5
- Hasil
- v̄t = 65,1 km/jam
Rata-rata ruang (panjang dibagi waktu rata-rata)
- Σt
- 5,0 + 6,0 + 4,5 + 7,5 + 5,5 = 28,5 s
- Hitung
- 3,6 × 5 × 100 / 28,5
- Hasil
- v̄s = 63,2 km/jam
- Periksa
- rata-rata harmonik 5 / (1/72 + 1/60 + 1/80 + 1/48 + 1/65,5) = 63,2 km/jam
Survei hitung satu arah jalan arteri dua lajur pada pagi hari menghasilkan 410, 480, 525, dan 455 kendaraan per 15 menit (mulai 07.00). Model Greenshields per lajur: vf = 80 km/jam, kj = 120 kend/km. Hitung PHF, laju arus rencana per lajur, kecepatan, dan kerapatannya.
Volume jam puncak dan PHF
- V
- 410 + 480 + 525 + 455 = 1.870 kend/jam
- V15,maks
- 525 kend (07.30–07.45)
- PHF
- 1.870 / (4 × 525) = 1.870 / 2.100 = 0,890
Laju arus rencana per lajur
- Laju puncak
- 4 × 525 = 2.100 kend/jam
- Per lajur
- 2.100 / 2 = 1.050 kend/jam/lajur
Kecepatan dan kerapatan
- qmaks
- 80 × 120 / 4 = 2.400 kend/jam/lajur
- q / qmaks
- 1.050 / 2.400 = 0,4375; √(1 − 0,4375) = 0,75
- v
- (80/2) × (1 + 0,75) = 70,0 km/jam
- k
- 1.050 / 70,0 = 15,0 kend/km; headway 3600 / 1.050 = 3,43 s
Kerjakan dengan angka soalmu
Dari hitungan 15 menit ke kecepatan dan kerapatan per lajur. Ketik angka soalmu sendiri, lalu lihat data soal, hasil, pemeriksaan, dan langkah hitungannya. Tanpa login untuk materi dasar.
Yang perlu diingat
- Arus q (kend/jam), kerapatan k (kend/km), dan kecepatan rata-rata ruang v (km/jam) terikat q = k·v.
- Greenshields: kecepatan turun lurus dari vf ke nol di kj; kurva q–k berbentuk parabola.
- Arus maksimum qmaks = vfkj/4 terjadi di kc = kj/2 dan vc = vf/2.
- Satu nilai arus bisa terjadi dalam kondisi lancar atau macet; ukur juga kecepatan atau kerapatan.
- Rata-rata ruang (harmonik, dari waktu tempuh) ≤ rata-rata waktu (hitung, dari kecepatan sesaat).
- Survei dihitung per 15 menit; desain memakai laju arus puncak = V/PHF = 4·V15,maks.
- Headway rata-rata 3600/q detik, jarak rata-rata 1000/k meter.
q = k · vs
v = vf(1 − k/kj); qmaks = vfkj/4
v = (vf/2)[1 ± √(1 − q/qmaks)]
v̄s = n / Σ(1/vi) = nL / Σti
PHF = V / (4V15,maks)
Materi beta. Topik ini belum ditinjau ahli per bidang. Rumus dan contoh sudah diuji terhadap hitungan manual, tetapi tetap periksa dengan standar aslinya sebelum dipakai untuk pekerjaan.