PROTOTIPE SISTEM PENGATUR ISYARAT LALU L
LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING
PROTOTIPE SISTEM PENGATUR ISYARAT LALU-LINTAS ADAPTIF TERKOORDINASI UNTUK RUAS JALAN SENOPATI DAN
JALAN SULTAN AGUNG YOGYAKARTA
Tahun ke-1 dari rencana 3 tahun
Tim Pengusul:
Freddy Kurniawan, S.T., M.T. NIDN 0517037601 (Ketua) Denny Dermawan, S.T., M.Eng.
NIDN 0011117101 (Anggota 1) Okto Dinaryanto, S.T., M.M., M.Eng.
NIDN 0504107202 (Anggota 2)
Dibiayai oleh:
Dibiayai oleh Kopertis Wilayah V DIY Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian Nomor: 1372/K5/KM/2014 Tanggal 6 Mei 2014
RINGKASAN
Salah satu ketidakefektifan pengatur lalu-lintas yang digunakan di ruas Jalan Senopati dan Jalan Sultan Agung Yogyakarta adalah tidak adanya sinkronisasi antara pengatur lalu-lintas di simpang empat Kantor Pos (Nol Kilometer), Gondomanan dan Bintaran. Hal ini dapat menimbulkan antrian panjang dan kemacetan. Sementara itu tidak adanya variasi waktu hijau juga menambah panjang antrian pada jam-jam sibuk, dan menjadikan adanya pemborosan waktu pada jam-jam sepi.
Salah satu solusi yang diajukan pada penelitian ini adalah digunakannya sistem pengatur lalu-lintas terkoordinasi yang mempunyai jadwal pewaktuan. Dengan sistem ini, sebagian besar kendaraan yang mendapat isyarat hijau di simpang empat Kantor Pos akan mendapat isyarat hijau setibanya di simpang empat Gondomanan, dan di simpang empat Bintaran; demikian pula sebaliknya.
Pengatur lalu-lintas di simpang empat Gondomanan bertindak sebagai master (master controller); sedangkan pengatur lalu-lintas di simpang empat Kantor Pos dan Bintaran bertindak sebagai pengatur lalu-lintas lokal (local controller). Pengatur lalu- lintas master mengirim data sinkronisasi ke kedua pengatur lalu-lintas lokal secara nirkabel. Semua pengatur lalu-lintas mempunyai jadwal pewaktuan lalu-lintas sendiri- sendiri yang telah disesuaikan dengan kondisi kepadatan lalu-lintas. Data pewaktuan tersebut didapat dari analisis atas hasil survei yang dilakukan selama 7 × 24 jam.
Semua pengatur lalu-lintas yang menggunakan mikrokontroler AVR ATmega128A ini telah dapat mengatur lalu-lintas sesuai jadwal pewaktuan dan secara terkoordinasi. Proses sinkronisasi hanya memerlukan waktu satu hingga beberapa siklus. Prediksi pergerakan kendaraan telah dibuat menjadi diagram trayektori kendaraan. Hasil analisis menunjukkan bahwa sistem ini dapat menurunkan waktu tempuh kendaraan hingga 40 %.
Program pengaturan lalu-lintas ini baru menggunakan tidak lebih dari 10 % ruang memori di mikrokontroler, baik memori flash, SRAM, maupun EEPROM. Siklus kerja CPU mikrokontroler juga baru di bawah 1%. Pengatur lalu-lintas ini masih dapat secara leluasa dikembangkan untuk ditambah sensor kamera sebagai pendeteksi jumlah antrian kendaraan.
Kata kunci: pengatur lalu-lintas, terkoordinasi, master, lokal, jadwal pewaktuan.
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah swt atas nikmat dan karunia-Nya laporan penelitian hibah bersaing ini telah dapat kami selesaikan. Dengan telah tersusunnya laporan ini, berarti penelitian hibah bersaing dengan judul “Prototipe Sistem Pengatur Isyarat Lalu-Lintas Adaptif Terkoordinasi untuk Ruas Jalan Senopati dan Jalan Sultan Agung Yogyakarta” untuk tahun pertama telah selesai dilaksanakan. Diharapkan penelitian ini dapat dilanjutkan pada tahun kedua dengan target dapat menggunakan kamera untuk membentuk sebuah sistem pengatur isyarat lalu-lintas adaptif terkoordinasi.
Tim Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Pendidikan Tinggi yang telah membiayai penelitian ini, STT Adisutjipto dan berbagai pihak yang telah membantu terlaksananya penelitian ini. Peneliti menyadari bahwa laporan penelitian ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu segala kritik dan saran untuk kebaikan kita semua sangat kami harapkan. Dan semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan penentuan arah kebijakan pembangunan sistem pengatur lalu-lintas di Indonesia.
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Instrumen Penelitian Lampiran 2 Personalia Tenaga Peneliti beserta Kualifikasinya Lampiran 3 Naskah Publikasi Ilmiah
a. Naskah Publikasi Ilmiah 1: “Pre-Timed and Coordinated Traffic Controller Systems Based on AVR Microcontroller” akan dimuat di Jurnal Ilmiah Terakraditasi A dan Internasional terindeks Scopus “Telkomnika”, Vol. 12, No. 4, Desember 2014.
b. Naskah Publikasi Ilmiah 2: “Sistem Pengatur Lalu-lintas Terjadwal dan Terkoordinasi untuk Persimpangan Gondomanan, Kantor Pos, dan Bintaran” akan disampaikan dalam Seminar Nasional Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi (ReTII) ke-9 Tahun 2014 pada tanggal 13-14 Desember 2014 di STTNas.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang dan Permasalahan
Kemacetan lalu-lintas merupakan fenomena yang sering terjadi di Kota Yogyakarta. Kemacetan tersebut biasanya berupa antrian panjang kendaraan di beberapa pengatur lalu-lintas pada jam-jam sibuk. Menurut Walikota Yogyakarta yang dikutip Harian Jogja (2012), pemerintah kota belum memiliki konsep yang disepakati bersama untuk mengurai kemacetan dan mengantisipasi ancaman kemacetan total pada 2015. Banyak kerugian yang didapat dari kemacetan, di antaranya adalah: waktu tempuh menjadi lebih tinggi, pemborosan waktu dan bahan bakar, dan memperbesar biaya perawatan kendaraan. Dari hasil penelitian Imam Basuki dan Siswandi (2008) didapat bahwa kerugian akibat kelambatan arus lalu-lintas di Jl. Gejayan lebih dari 11 juta rupiah per jam. Kerugian yang terjadi di ruas Jl. Senopati dan Jl. Sultan Agung tentunya lebih besar, karena pada ruas jalan tersebut lebih banyak dilalui kendaraan dan terdapat lebih banyak pengatur lalu-lintas.
Salah satu penyebab kemacetan adalah tidak optimalnya pewaktuan atau waktu setiap isyarat sebuah pengatur lalu-lintas. Di sepanjang ruas Jl. Senopati dan Jl. Sultan Agung tersebut terdapat tiga pengatur lalu-lintas, yaitu di persimpangan Kantor Pos, Gondomanan, dan Bintaran. Ketiga pengatur lalu-lintas tersebut masih menggunakan pewaktuan mandiri (stand alone) dan bersifat tetap (fixed time setting). Pada jam-jam sibuk, waktu isyarat hijau tidak dapat memberi kesempatan semua kendaraan dalam antrian untuk berjalan; sementara itu pada malam hari, waktu isyarat hijau menjadi terlalu lama karena jumlah kendaraan yang lewat sangat sedikit.
Pengatur lalu-lintas di persimpangan Kantor Pos dan Gondomanan telah dilengkapi ATCS (Area Traffics Control System). Dengan sistem ini, kondisi lalu-lintas di persimpangan tersebut dapat dimonitor dari kantor Dinas Perhubungan melalui sebuah kamera CCTV (Hanggara, 2012). Namun kamera tersebut hanya sebatas memantau keadaan (monitoring) dan tidak memberikan kontribusi terhadap pewaktuan pengatur lalu-lintas. Petugas pemantau harus aktif mengatur pewaktuan di kedua pengatur lalu-lintas tersebut. Dalam kenyataan pewaktuan setiap isyarat di kedua Pengatur lalu-lintas di persimpangan Kantor Pos dan Gondomanan telah dilengkapi ATCS (Area Traffics Control System). Dengan sistem ini, kondisi lalu-lintas di persimpangan tersebut dapat dimonitor dari kantor Dinas Perhubungan melalui sebuah kamera CCTV (Hanggara, 2012). Namun kamera tersebut hanya sebatas memantau keadaan (monitoring) dan tidak memberikan kontribusi terhadap pewaktuan pengatur lalu-lintas. Petugas pemantau harus aktif mengatur pewaktuan di kedua pengatur lalu-lintas tersebut. Dalam kenyataan pewaktuan setiap isyarat di kedua
Salah satu solusi untuk mengatasi hal tersebut adalah menjadikan data jumlah kendaraan yang ditangkap kamera memberikan kontribusi pada pewaktuan pengatur lalu-lintas sehingga menjadi pengatur lalu-lintas adaptif. Waktu isyarat hijau disesuaikan dengan jumlah dan panjang antrian kendaraan yang ada. Pada sebuah pengatur lalu-lintas adaptif harus terdapat mesin untuk menghitung data kepadatan dan panjang antrian kendaraan. pengatur lalu-lintas juga harus mempunyai pola dan jadwal pengaturan dan waktu setiap isyarat. Jadwal pengaturan akan dijalankan jika sensor kamera tidak bekerja dengan baik, terjadi kerusakan pada mesin penghitung, atau data panjang antrian yang didapat dari sensor dinyatakan tidak sah (invalid). Sesuai dengan perubahan pola kepadatan lalu-lintas, jadwal pengaturan tersebut harus berlaku 24 jam per hari selama 7 hari per minggu. Untuk memudahkan pengoperasian, jadwal harus dapat diubah melalui ATCS.
Penyebab lain terjadinya kemacetan adalah tidak adanya koordinasi pewaktuan pengatur lalu-lintas pada persimpangan yang berdekatan (Primantari, 2010). Tidak terkoordinasinya pewaktuan dua pengatur lalu-lintas berdekatan menyebabkan tidak pastinya waktu tempuh kendaraan pada ruas jalan di antara dua pengatur lalu-lintas tersebut. Sebagian besar kendaraan dari sebuah pengatur lalu-lintas dapat langsung mendapat isyarat hijau pada pengatur lalu-lintas berikutnya, namun di waktu lain mendapatkan isyarat merah. Jika sebagian besar kendaraan mendapatkan isyarat merah setibanya di pengatur lalu-lintas berikutnya, maka akan terjadi antrian panjang kendaraan. Pada kondisi inilah akan banyak waktu terbuang dan dapat menimbulkan kemacetan. Kondisi ini juga menyebabkan kendaraan lebih banyak melakukan pengereman untuk berhenti di setiap isyarat merah, dan menggunakan lebih banyak bahan bakar untuk menjalankan kembali kendaraan pada saat isyarat hijau. Hal ini tentu akan menaikkan biaya perawatan dan konsumsi bahan bakar kendaraan.
Solusi menyeluruh yang diajukan pada penelitian ini adalah digunakannya Sistem Pengatur Isyarat Lalu-Lintas adaptif terkoordinasi. Sistem ini terdiri dari tiga pengatur lalu-lintas terkoordinasi yang dapat diterapkan di persimpangan Kantor pos, Gondomanan, dan Bintaran. Dengan sistem ini diharapkan sebagian besar kendaraan di Solusi menyeluruh yang diajukan pada penelitian ini adalah digunakannya Sistem Pengatur Isyarat Lalu-Lintas adaptif terkoordinasi. Sistem ini terdiri dari tiga pengatur lalu-lintas terkoordinasi yang dapat diterapkan di persimpangan Kantor pos, Gondomanan, dan Bintaran. Dengan sistem ini diharapkan sebagian besar kendaraan di
Sistem pengatur lalu-lintas modern di negara maju pada umumnya berbasis prosesor 32 bit dan dikoordinasi oleh sistem komputer yang bertindak sebagai server (FHWA, 2008). Sementara itu, pengatur lalu-lintas di Indonesia saat ini pada umumnya berbasis mikrokontroler MCS-51. Dikarenakan keterbatasan kecepatan CPU dan memori mikrokontroler tersebut, sangat kecil kemungkinan dibentuk sistem pengatur lalu-lintas terjadwal dan terkoordinasi ini menggunakan mikrokontroler tersebut.
Pada penelitian ini, dibentuklah sistem pengatur lalu-lintas terjadwal dan terkoordinasi berbasis mikrokontroler AVR ATmega128A. Dengan menggunakan jadwal pewaktuan yang disimpan di EEPROM internal mikrokontroler tersebut, diharapkan sistem ini dapat mengatur lalu-lintas secara terjadwal mengikuti volume kendaraan harian dan terkoordinasi. Sistem ini diharapkan dapat secara efektif menurunkan kemacetan kendaraan yang sering terjadi.
1.2 Perumusan Masalah
Penelitian ini dilakukan dengan membentuk prototipe sistem pengatur isyarat lalu-lintas adaptif terkoordinasi yang dapat diterapkan di persimpangan: Kantor Pos, Gondomanan, dan Bintaran. Sistem ini harus memenuhi kriteria berikut:
1. mempunyai jadwal pewaktuan isyarat hijau optimum untuk 7 × 24 jam,
2. waktu hijau suatu setiap arah dapat diubah melalui sebuah terminal operator secara
nirkabel,
3. sistem dapat dikembangkan lebih lanjut dengan penambahan beberapa pengatur lalu-lintas lain. Penggunaan sistem ini diharapkan dapat menurunkan waktu tempuh dan konsumsi bahan bakar kendaraan yang melaju dari persimpangan Kantor Pos hingga Bintaran dan sebaliknya. Untuk mewujudkan gagasan tersebut, terdapat beberapa permasalahan yang harus diselesaikan dalam penelitian ini, yaitu:
1. Bagaimana membentuk prototipe pengatur lalu-lintas untuk persimpangan Kantor
Pos, Gondomanan, dan Bintaran?
2. Bagaimana membentuk basis data yang berisi jadwal pewaktuan yang dapat digunakan untuk pengaturan lalu-lintas ini?
3. Bagaimana mekanisme pengubahan jadwal pewaktuan ketiga pengatur lalu-lintas secara nirkabel?
4. Bagaimana mekanisme sinkronisasi sistem pengatur lalu-lintas terkoordinasi ini?
5. Berapa waktu transisi untuk tercapai kondisi sinkron?
6. Berapa penurunan waktu tempuh kendaraan jika digunakan sistem ini?
1.3 Urgensi Penelitian
Keberhasilan penelitian ini diharapkan dapat menurunkan waktu tempuh kendaraan pada ruas jalan Senopati dan Sultan Agung, khususnya pada ruas jalan antara persimpangan Kantor Pos, Gondomanan, dan Bintaran. Untuk mendapatkan waktu tempuh dan konsumsi bahan bakar minimum, maka tindakan pengeraman dan melakukan akselerasi kendaraan harus dikurangi. Untuk itu, sebelum tiba di suatu pengatur lalu-lintas, pengemudi harus mendapat informasi terlebih dahulu apa yang harus dikerjakan, berhenti di isyarat merah atau akan segera mendapat isyarat hijau. Untuk meminimalkan waktu tempuh dan konsumsi bahan bakar kendaraan, pengemudi harus diberi keputusan bahwa kendaraan akan segera mendapat lampu hijau saat tiba di suatu pengatur lalu-lintas (Dobre, 2012).
Keberadaan sistem ini untuk memperlancar lalu-lintas kendaraan akan lebih optimal didukung oleh sistem ATCS yang telah diterapkan di persimpangan Kantor Pos dan Gondomanan. Sistem ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menambah beberapa pengatur lalu-lintas adaptif lain, misalnya: di persimpangan Pasar Sentul, di simpang tiga Jalan Sultan Agung dengan Jalan Jagalan, serta pengatur lalu-lintas untuk penyeberangan pejalan kaki di depan Taman Pintar. Sistem ini pun dapat diaplikasikan di beberapa persimpangan lain di kota Yogyakarta atau pun kota-lota lain. Lebih jauh lagi, data kepadatan kendaraan yang didapat dari sistem ini dapat dijadikan masukan bagi sistem ITS (Intelligent Transportation System) yang saat ini sedang dikembangkan di beberapa kota besar di Indonesia (Wresti, 2012).
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengaturan Isyarat Lalu-lintas Sinkron Adaptif
Pada umumnya, di suatu persimpangan dengan empat fase (i) untuk empat arah kedatangan, isyarat hijau digilir menurut urutan dan periode siklus tertentu sebagaimana Gambar 1 (Dresner dan Stone 2007).
Gambar 1. Urutan isyarat lalu-lintas pada umumnya dengan : i= nomor fase
g i = waktu hijau fase i Y i = waktu kuning fase i R i = waktu pengosongan antara isyarat kuning fase i dengan merah fase i+1 r i = waktu merah arah ke-i
C = periode t h:i = waktu dimulainya isyarat hijau arah ke-i
Periode siklus pengatur isyarat lalu-lintas (C) merupakan hasil penjumlahan dari waktu merah (r), kuning (Y) dan hijau (g) suatu arah. Periode dapat dihitung menggunakan Persamaan (1).
ܥൌσ ସ ୀଵ ݃ ܻ ܴ (1) Pada sebuah jalan utama, untuk dua pengatur lalu-lintas berdekatan
sebagaimana Gambar 2, agar sebagian besar kendaraan dari pengatur lalu-lintas A sebagaimana Gambar 2, agar sebagian besar kendaraan dari pengatur lalu-lintas A
i=1 i=1
Persimpangan Persimpangan
i=4
i=2
Jalan Utama
Gambar 2. Dua pengatur lalu-lintas berdekatan
ݐ ସǤ ൌݐ ସǤ ݐ ՜ (2) dengan : ݐ ସǤ = waktu dimulainya isyarat hijau fase 4 pengatur lalu-lintas di persimpangan B
ݐ ସǤ = waktu dimulainya isyarat hijau fase 4 pengatur lalu-lintas di persimpangan A ՜ = waktu tempuh kendaraan dari pengatur lalu-lintas A ke pengatur lalu-lintas B
Sebaliknya, agar sebagian besar kendaraan dari pengatur lalu-lintas B mendapat isyarat hijau setibanya di pengatur lalu-lintas A, maka isyarat hijau untuk arah 2 pengatur lalu-lintas A harus mengikuti Persamaan (3).
ݐ ଶǤ ൌݐ ଶǤ ݐ ՜ (3) ݐ ଶǤ = waktu dimulainya isyarat hijau fase 2 pengatur lalu-lintas di persimpangan A ݐ ଶǤ = waktu dimulainya isyarat hijau fase 2 pengatur lalu-lintas di persimpangan B ݐ ՜ = waktu tempuh kendaraan dari pengatur lalu-lintas B ke pengatur lalu-lintas A
Fungsi adaptasi dapat ditambahkan pada pengatur lalu-lintas terkoordinasi. Perubahan kepadatan yang tidak terlalu besar di suatu pengatur lalu-lintas tidak perlu mengubah periode siklus kedua pengatur lalu-lintas. Sehingga penambahan waktu hijau dari suatu arah kedatangan cukup diimbangi dengan pengurangan waktu hijau dari arah lain. Namun perubahan kepadatan yang cukup besar pada suatu pengatur lalu-lintas dapat mengubah periode siklus kedua pengatur lalu-lintas, sehingga kedua pengatur
2.2 Penelitian untuk Memperbaiki Sistem Pengatur isyarat lalu-lintas
Pada tahun 2007, telah dibuat konsep sistem pengatur isyarat lalu-lintas sinkron adaptif. Pada sistem tersebut, isyarat hijau diatur sedemikian rupa sehingga sebagian besar kendaraan yang melaju di arah utama akan langsung mendapat isyarat hijau atau tidak terlalu lama menanti isyarat hijau. Dari simulasi sistem tersebut dalam MATLAB terbukti bahwa penerapan sistem tersebut dapat mengurangi waktu tempuh kendaraan yang melaju di ruas utama (Kurniawan dan Adiprasetya, 2007).
Pada tahun berikutnya telah dibuat rancangan pendeteksi kendaraan dengan metal detector (Sulaeman dkk, 2008), pengendalian menggunakan logika fuzzy (Taufik dkk, 2008), dan sensor antrian kendaraan untuk ruas jalan di Indonesia (Zulfikar dan Adria, 2011). Pada tahun 2011, Afif dkk. telah membuat prototipe pengatur lalu-lintas terdistribusi. Pada sistem ini digunakan sebuah kamera untuk mendeteksi keberadaan kendaraan. Data gambar diterima oleh mesin yang terdiri dari sebuah SBC dengan mikroprosesor ARM. Sebuah laptop dengan prosesor Core 2 Duo 2,5 GHz digunakan untuk menjalankan program untuk mengenali dan menghitung jumlah kendaraan dengan metode Principal Component Analysis (PCA). Peneliti lain menggabungkan metode Pyramid Histograms of Oriented Gradients (PHOG) dengan PCA (Khairdoost at al., 2013). Sistem kemudian menentukan waktu setiap isyarat lalu lintas menggunakan metode Distributed Constraint Satisfaction Problem (DCSP). Metode lain untuk membagi waktu hijau di setiap arah adalah menggunakan jaringan syaraf (Zaman dkk., 2011)
Di negara maju, banyak pula penelitian yang telah dilakukan untuk meningkatkan kinerja sistem pengatur lalu-lintas, baik secara terkoordinasi maupun mandiri (stand-alone). Fazli (2012) telah memperkenalkan pengklasifikasian kendaraan dengan menggunakan jaringan syaraf untuk membentuk sistem pengatur lalu-lintas cerdas. Askerzade et. al. (2010) dan Khan et. al. (2014) mencoba mengimplementasikan sebuah pengolah citra dan kendali logika kabur (fuzzy). Langkah ini kemudian mengirim hasil pengolahan tersebut ke sebuah mikrokontroler untuk mengatur isyarat lalu-lintas yang diharapkan.
Penelitian untuk mengembangkan sistem pengatur isyarat lalu-lintas terkoordinasi juga telah dikembangkan. Sebagaimana telah dikemukakan oleh Dotoli Penelitian untuk mengembangkan sistem pengatur isyarat lalu-lintas terkoordinasi juga telah dikembangkan. Sebagaimana telah dikemukakan oleh Dotoli
Beberapa penelitian yang dilakukan di Indonesia juga telah dilakukan. Penelitian tersebut menggunakan karakteristik lalu-lintas di Indonesia. Pada tahun 2010, Primantary membentuk sebuah model koordinasi pengaturan isyarat lalu-lintas. Pada tahun yang sama Jatmiko dkk. membentuk sebuah arsitektur kendali isyarat lalu- lintas terdesentralisasi untuk situasi riil termasuk di persimpangan yang tidak terstruktur di Jakarta.
Sementara itu, Rachmadi dkk. (2012) juga telah dapat mendeteksi kepadatan kendaraan dari sensor kamera dengan mencari perbedaan data citra yang ada dengan data citra latar belakang. Dari data titik-titik yang mempunyai perbedaan cukup signifikan dengan data titik untuk jalan, dapat ditentukan kepadatan kendaraan yang berada pada jalan tersebut. Zhu (2013) telah membuat sistem pendeteksian kendaraan yang sedang bergerak menggunakan pendeteksian sisi horisontal dan auto korelasi. Dengan metode ini dimungkinkan terdeteksinya dua kendaraan yang terekam kamera dalam poisisi saling tumpang tindih. Dan pada tahun 2014, Kurniawan juga telah membuat prototipe sistem pengatur isyarat lalu-lintas terkoordinasi untuk simpang empat Gondomanan dan Bintaran (Kurniawan, 2014).
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
3.1 Tujuan Penelitian
Penelitian yang dilakukan di tahun pertama dari tiga tahun dalam skema hibah bersaing ini mempunyai tujuan sebagai berikut.
1. Membuat prototipe pengatur lalu-lintas untuk persimpangan Kantor Pos, Gondomanan, dan Bintaran
2. Membentuk basis data yang berisi jadwal pewaktuan yang dapat digunakan untuk
pengaturan lalu-lintas.
3. Membuat mekanisme pengubahan jadwal pewaktuan ketiga pengatur lalu-lintas
secara nirkabel.
4. Membuat mekanisme sinkronisasi sistem pengatur lalu-lintas untuk membentuk
sistem pengatur lalu-lintas terkoordinasi.
5. Menghitung waktu transisi untuk tercapai kondisi sinkron.
6. Menghitung penurunan waktu tempuh kendaraan jika digunakan sistem ini.
3.2 Manfaat Penelitian
Penelitian ini dibuat dengan beberapa manfaat berupa luaran sebagai berikut:
1. Produk ilmu pengetahuan dan teknologi yaitu prototipe sistem pengatur lalu-lintas
terkoordinasi yang dapat mengatur lalu-lintas sesuai jadwal yang terdiri dari tiga pengatur lalu-lintas untuk persimpangan Kantor Pos, Gondomanan, dan Bintaran.
2. Publikasi ilmiah dalam jurnal internasional terindeks Scopus dan terakreditasi A
“Telkomnika” dengan judul: “Pre-Timed and Coordinated Traffic Controller Systems Based on AVR Microcontroller”.
3. Prosiding seminar nasional RETII (Rekayasa Teknilogi Industri dan Informasi)
dengan judul: “Sistem Pengatur Lalu-lintas Terjadwal dan Terkoordinasi untuk Persimpangan Gondomanan, Kantor Pos, dan Bintaran”.
BAB 4 METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan mengembangkan hasil dari penelitian sebelumnya yaitu prototipe dua pengatur lalu-lintas terkoordinasi dengan beberapa variasi pewaktuan di setiap pengatur lalu-lintas (Penelitian Dosen Pemula, 2013). Kegiatan penelitian ini di antara beberapa penelitian sebelumnya dapat peta jalan (road map) penelitian yang diilustrasikan dalam bentuk diagram fishbone pada Gambar 3.
Penelitian tahun I Rencana penelitian
hibah bersaing
berikutnya
Penggunaan kamera
Prototipe SPILL
Prototipe SPILL
adaptif terkoordinasi Penelitian pengatur
untuk mendeteksi terintegrasi ATCS lalu-lintas dengan
terjadwal dan
kepadatan kendaraan
terkoordinasi
(2011)
(tahun I: 2014)
(tahun III)
logika fuzzy (2008)
Prototipe Sistem Pengatur Lalu-Lintas Adaptif Terkoordinasi
Simulasi pengatur lalu-lintas adaptif sinkron (2008)
Prototipe SPILL
lintas terkoordinasi Prototipe dua APILL
Pengatur lalu-
terjadwal, terkoordinasi
dan adaptif
(tahun II: 2015) Penelitian lanjutan yang
Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya
akan dilakukan
Gambar 3. Diagram fishbone penelitian
Kegiatan penelitian ini berlokasi di ruas Jalan Senopati dan Jalan Sultan Agung, Yogyakarta, yaitu di persimpangan Kantor Pos, Gondomanan, dan Bintaran. Desain rangkaian hingga pembuatan prototipe sistem dilakukan di Laboratorium Elektronika STT Adisutjipto. Kegiatan pertama yang dilakukan adalah observasi ke lapangan untuk menentukan deskripsi teknis ketiga persimpangan. Observasi juga dilakukan ke PT. Qumicom dan Dinas Perhubungan Yogyakarta. Urutan kegiatan penelitian pada tahun pertama ini dapat dilihat pada Gambar 4.
Survei dilakukan untuk menentukan: panjang antrian kendaraan selama menanti lampu hijau, waktu hijau terbaik agar semua kendaraan dalam antrian tepat habis waktu tempuh kendaraan yang berjalan di antara ketiga pengatur lalu-lintas
berdekatan
Gambar 4. Urutan kegiatan penelitian tahun I
4.1 Pembentukan Prototipe Sistem Pengatur Lalu-lintas
A. Pengatur Lalu-lintas Berbasis Mikrokontroler ATmega128A
Sistem terdiri dari tiga buah pengatur isyarat lalu-lintas sebagaimana Gambar
5. Sebuah pengatur lalu-lintas bertindak sebagai pengatur lalu-lintas master dan dua pengatur lalu-lintas lain bertindak sebagai pengatur lalu-lintas lokal. Pengatur master mewakili pengatur lalu-lintas di persimpangan Gondomanan; sedangkan pengatur lokal
1 dan 2 mewakili pengatur di Kantor Pos dan Bintaran. Sebagaimana telah digunakan peneliti-peneliti sebelumnya, sistem ini menggunakan pendekatan sistem terdistribusi (distributed system) untuk membentuk koordinasi pewaktuan untuk pengaturan isyarat lalu-lintas. Setiap pengatur lalu-lintas dapat bertindak sebagai pengatur lalu-lintas mandiri (stand-alone) maupun pengatur lalu-lintas terkoordinasi. Setiap pengatur lalu-lintas mempunyai semua komponen yang dibutuhkan untuk pengaturan isyarat lalu-lintas di sebuah simpang empat, seperti CPU, pembangkit clock, dan modul komunikasi. Setiap pengatur lalu-lintas juga mempunyai 1 dan 2 mewakili pengatur di Kantor Pos dan Bintaran. Sebagaimana telah digunakan peneliti-peneliti sebelumnya, sistem ini menggunakan pendekatan sistem terdistribusi (distributed system) untuk membentuk koordinasi pewaktuan untuk pengaturan isyarat lalu-lintas. Setiap pengatur lalu-lintas dapat bertindak sebagai pengatur lalu-lintas mandiri (stand-alone) maupun pengatur lalu-lintas terkoordinasi. Setiap pengatur lalu-lintas mempunyai semua komponen yang dibutuhkan untuk pengaturan isyarat lalu-lintas di sebuah simpang empat, seperti CPU, pembangkit clock, dan modul komunikasi. Setiap pengatur lalu-lintas juga mempunyai
Gambar 5. Blok diagram sistem pengatur isyarat lalu-lintas Gambar 6 memperlihatkan diagram skematik dasar sebuah pengatur lalu- lintas. Sebuah pengatur lalu-lintas mempunyai komponen utama sebuah mikrokontroler ATmega128A. Mikrokontroler ini terdiri dari sebuah CPU RISC 8 bit, memori flash 128 kB, SRAM 4 kB, dan EEPROM 4 kB. Mikrokontroler ini dijalankan pada frekuensi clock 11,0592 MHz. Algoritma pengatur isyarat lalu-lintas diimplementasikan ke dalam program yang ditulis dalam bahasa C menggunakan CodeVision AVR 2.05.3 Edisi Standar. Program ini disimpan di memori flash mikrokontroler. Agar ruang memori dan beban komputasi dapat dihemat, semua variabel diformat dalam integer 8 atau 16 bit dan semua perhitungan matematis dibentuk menggunakan operasi integer.
Sebuah RTC DS1307 digunakan untuk memberikan data waktu ke mikrokontroler. Setiap detik, mikrokontroler membaca data waktu dari RTC ini. Operator dapat memperbarui data waktu di RTC dengan data waktu di terminal secara nirkabel.
Setiap pengatur lalu-lintas juga mempunyai tampilan berupa penampil LCD 2 × 16 karakter. Penampil ini menampilkan data isyarat setiap fase dan hitungan mundur (counter down). Penampil ini juga menampilkan proses komunikasi yang terjadi antara pengatur lalu-lintas dengan terminal operator, misalnya pembacaan dan pengunduhan basis data, dan pembaruan waktu.
Gambar 6. Diagram skema elektronis utama sebuah pengatur lalu-lintas Terminal dan setiap pengatur lalu-lintas menggunakan modul komunikasi nirkabel KY-1020U. Modul tersebut dapat mentransmisikan data secara half-duplex pada frekuensi 433 MHz. Pada modul tersebut digunakan modulasi Frequency Shift Keying (FSK). Dengan modul tersebut pengatur master mengirim data sinkronisasi ke kedua pengatur lokal, dan dengan modul tersebut terminal operator dapat membaca dan mengunduh basis data di setiap pengatur lalu-lintas.
B. Terminal Operator
Terminal operator terdiri dari sebuah laptop dan modul komunikasi sebagaimana Gambar 7. Laptop berisi program Traffic Management Center. Program ini dibuat agar operator dapat memasukkan basis data yang berisi jadwal pewaktuan semua pengatur lalu-lintas. Sedangkan modul komunikasi berisi modul transmiter/receiver KYL-1020U dan konverter USB-Serial PL2303.
Operator dapat membuat dan mengedit basis data yang berisi jadwal pewaktuan pengatur lalu-lintas di Gondomanan (master), pengatur lalu-lintas di Kantor Pos (lokal 1), dan pengatur lalu-lintas di Bintaran (lokal 2), dan mengunduh basis data tersebut ke setiap pengatur lalu-lintas secara nirkabel. Operator juga dapat membaca jadwal pengaturan setiap pengatur lalu-lintas.
C. Mekanisme Pengaturan Lalu-lintas
Penelitian ini difokuaskan pada isyarat lalu-lintas pada tiga buah pengatur lalu-lintas di persimpangan Kantor Pos, Gondomanan, dan Bintaran. Pengaturan isyarat lalu-lintas dilakukan dengan urutan tertentu dan bersifat tetap sesuai Tabel 1.
Tabel 1. Arah setiap fase
Fase (P)
Gondomanan
Kantor Pos
Bintaran
utara ke barat
1 utara ke semua selatan ke semua
selatan ke timur
2 timur ke semua
utara ke semua
utara ke semua
3 selatan ke semua
barat ke semua
timur ke semua
barat ke timur
4 barat ke semua barat ke semua
timur ke barat
Pengatur lalu-lintas bekerja berdasarkan pewaktu (timer) yang akan memberikan giliran isyarat hijau pada arah sesuai Tabel 1. Dalam satu periode dari fase
1 hingga fase 4 dinamakan dengan satu siklus. Pada sebuah siklus terdapat dua belas keadaan (state) sebagaimana Gambar 8.
Perubahan dari sebuah keadaan ke keadaan berikutnya hanya terjadi pada saat pewaktu di mikrokontroler telah bernilai nol. Transisi dari keadaan 12 ke keadaan 1 didefinisikan sebagai akhir sebuah siklus. Pada saat itu, CPU mikrokontroler membaca kembali data waktu pada RTC. Selanjutnya CPU mencari data waktu hijau di basis data yang harus diterapkan pada siklus berikutnya.
Setiap pengatur lalu-lintas dapat dioperasikan pada mode trace. Pada mode ini, pada saat terjadi transisi dari suatu keadaan ke keadaan berikutnya, mikrokontroler mengirim data ke terminal oparator secara nirkabel. Data tersebut berisi nomor keadaan dan waktu saat itu dalam format jam:menit:detik.
4.2 Pembentukan Basis Data untuk Pewaktuan Pengaturan Lalu-lintas
Jadwal pewaktuan pengaturan lalu-lintas untuk setiap persimpangan dimasukkan ke EEPROM mikrokontroler di setiap pengatur. Jadwal yang berlaku untuk waktu 7 × 24 jam tersebut berisi waktu dimulai sebuah slot waktu (hh i :mm i ),
waktu hijau setiap fase ( g j,i ), waktu kuning ( Y i ), dan waktu pengosongan ( R i ) sebagaimana Tabel 2.
Tabel 2. Jadwal pewaktuan untuk pengatur lalu-lintas master dan lokal Slot
Parameter
Waktu
Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4 Offset* Limit*
Waktu hijau
ͳͲ Waktu kuning
semua waktu
Waktu pengosongan
semua waktu
* hanya untuk pengatur lalu-lintas lokal Satu hari dibagi menjadi sepuluh slot waktu; sementara itu dalam satu minggu
disediakan tiga jadwal yang dapat digunakan untuk hari-hari kerja (Senin-Jumat), Sabtu dan Minggu. Parameter g j,i merupakan waktu hijau untuk slot waktu j fase i. Nilai g j,i dapat berkisar dari 8 hingga 60 detik atau nol. Jika nilai g j,i = 0 untuk i = 1~4, maka disediakan tiga jadwal yang dapat digunakan untuk hari-hari kerja (Senin-Jumat), Sabtu dan Minggu. Parameter g j,i merupakan waktu hijau untuk slot waktu j fase i. Nilai g j,i dapat berkisar dari 8 hingga 60 detik atau nol. Jika nilai g j,i = 0 untuk i = 1~4, maka
Nilai Y i merupakan nilai waktu kuning berlangsung; sedangkan nilai R i merupakan nilai waktu jeda antara diakhirinya isyarat kuning fase i dengan dimulainya isyarat merah fase berikutnya. Keduanya bernilai tetap untuk seluruh slot waktu.
Nilai siklus pada slot waktu j ( ܥ ) merupakan penjumlahan dari nilai waktu hijau ditambah waktu kuning dan pengosongan untuk semua fase sesuai Persamaan (4).
ܥ ସ ൌσ ୀଵ ݃ ǡ ܻ ܴ (4) Menurut dokumen FHWA, semakin tinggi volume kendaraan, maka nilai
siklus juga mestinya semakin tinggi (FHWA, 2008). Nilai maksimal pada sistem ini adalah 255 detik. Agar kedua pengatur lokal dapat bekerja secara sinkron, dalam slot waktu yang sama pengatur master dan lokal dapat mempunyai waktu hijau berbeda, namun harus mempunyai siklus yang sama (FHWA, 2008).
Jadwal pengatur lokal berisi tambahan data offset dan koefisien adaptasi. Offset ș j adalah perbedaan antara waktu dimulainya isyarat hijau fase 1 di pengatur master dengan waktu dimulainya isyarat hijau fase 1 di pengatur lokal pada slot waktu j. Sedangkan koefisien adaptasi p j adalah nilai persentasi perubahan maksimal atas total waktu hijau semua fase pengatur lokal pada slot waktu j untuk melakukan sinkronisasi pewaktuan pengatur lokal terhadap pengatur master. Offset dapat bernilai dari nol hingga . Sedangkan koefisien adaptasi dapat bernilai 0 hingga 99. Nilai p j = 0 berarti pada slot waktu j pengatur local tidak disinkronkan dengan pengatur master.
Nilai waktu kuning (Y i ) dan pengosongan (R i ) untuk fase i bernilai tetap untuk seluruh slot waktu. Nilai tersebut dibatasi untuk kisaran 0 hingga 15 detik. Seluruh nilai parameter dalam jadwal menggunakan format bilangan integer 8 bit; dan seluruh perhitungan yang dilakukan pada sistem ini juga menggunakan operasi matematis atas bilangan bulat 8 dan 16 bit (integer operation).
Nilai waktu hijau, kuning, pengosongan, dan offset dimasukkan ke EEPROM mikrokontroler setiap pengatur lalu-lintas melalui sebuah perangkat lunak Traffic Management Centre. Perangkat tersebut dibuat dalam bahasa pemrograman Pascal menggunakan Borland Delphi 7. Nilai-nilai tersebut merupakan nilai ekfetif yang didapat dari hasil survei di lapangan.
Nilai efektif wa aktu hijau s suatu fase m merupakan nilai waktu u hijau pad da fase ters sebut yang tepat memb buat semua kendaraan dapat berja alan karena mendapat isyarat hija au. Sementa ara itu nilai offset setia ap pengatur lokal ditent tukan dari d diagram tray yektori efe ektif kendara aan pada jam m-jam terte entu.
Untuk k memuat data jadw wal pewaktu uan pengat tur lalu-lint tas master, , telah dis ediakan 18 88 ruang m memori di E EEPROM m mikrokontro oler ATmeg ga128A. Su usunan dat ta yang mem mbentuk ba asis data ini i dapat divi isualisasikan n sebagaim mana Gamba ar 9(a). Dik karenakan s setiap varia abel menggu unakan form mat integer r 8 bit (1 b yte), maka hanya dib butuhkan rua ang memor i 188 byte.
(a) peng gatur lalu-lin ntas master (b) pen ngatur lalu-l lintas lokal
Gamba ar 9. Peta m memori basis s data jadwa al pewaktua an pengatur lalu-lintas
Kebu utuhan mem mori di pe engatur lal u-lintas lo kal lebih banyak. H Hal ini dis ebabkan ad danya tamb ahan data o offset ( ș) d dan limit (p p). Memori yang dibut tuhkan unt tuk menyim mpan data ja adwal pewa ktuan di pe engatur lalu- -lintas lokal l adalah 248 8 byte. Sus sunan data a yang me embentuk b basis data pengatur lalu-lintas lokal ini dapat div visualisasika an sebagaim mana Gamba ar 9(b).
Semu ua jadwal p pengaturan per mingg gu tersebut disusun da an diedit m melalui term minal opera ator dan dap pat diunduh h ke semua p pengatur lal lu-lintas bai ik master m maupun lok kal secara n nirkabel. Sem mua pengat tur lalu-lint as dapat me empunyai j adwal peng gaturan ber rbeda, namu un setiap slo ot waktu ya ang sama ha arus mempu unyai nilai siklus yang g sama. Jik ka jadwal pe engaturan t telah diundu uh ke semu ua pengatur r lalu-lintas s, maka nila ai-nilai wa aktu hijau, k kuning, dan pengosong gan pada jad dwal tersebu ut akan ber rsifat tetap s sampai
4.3 Mekanisme Pengubahan Jadwal Pewaktuan Pengatur Lalu-lintas secara Nirkabel
Jadwal pewaktuan di pengatur lalu-lintas master dan lokal yang disimpan di terminal operator dapat diunduh secara nirkabel ke semua pengatur lalu-lintas tersebut. Jadwal tersebut disimpan dalam suatu basis data yang memuat data pada Jadwal pewaktuan pengaturan lalu-lintas untuk setiap persimpangan dimasukkan ke EEPROM mikrokontroler di setiap pengatur. Jadwal yang berlaku untuk waktu 7 × 24 jam
tersebut berisi waktu dimulai sebuah slot waktu (hh i :mm i ), waktu hijau setiap fase ( g j,i ), waktu kuning ( Y i ), dan waktu pengosongan ( R i ) sebagaimana Tabel 2. Tabel 2Jadwal untuk 7 × 24 jam untuk ketiga pengatur lalu-lintas juga disimpan di laptop operator terminal. Sebuah program Traffic Management Centre dapat digunakan operator untuk mengubah jadwal pewaktuan ketiga pengatur lalu- lintas secara nirkabel. Program tersebut akan mengirim telemommand ke setiap pengatur lalu-lintas agar mengirim jadwal ke terminal, selanjutnya operator dapat mengedit jadwal, dan kemudian program akan mengunduh kembali jadwal pewaktuan ke setiap pengatur lalu-lintas. Komunikasi antara terminal dengan setiap pengatur lalu- lintas dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Komunikasi antara terminal dengan pengatur lalu-lintas Untuk membentuk sistem komunikasi data yang handal antara setiap pengatur lalu-lintas dengan terminal operator, maka dibentuklah protokol komunikasi yang Gambar 10. Komunikasi antara terminal dengan pengatur lalu-lintas Untuk membentuk sistem komunikasi data yang handal antara setiap pengatur lalu-lintas dengan terminal operator, maka dibentuklah protokol komunikasi yang
Salah satu hal yang diatur pada protokol tersebut adalah kode header untuk komunikasi antara ketiga pengatur lalu-lintas dan antara setiap pengatur dengan terminal operator.
A. Kode Header dan Telecommand
Setiap komunikasi dimulai dengan sebuah data header 8 bit. Hal ini dimaksudkan agar setiap data mempunyai alamat tujuan data. Data header setiap jenis komunikasi mengikuti Tabel 3.
Tabel 3. Kode ASCII header untuk memulai pengiriman data
No. Kegunaan
Asal dan tujuan data
ASCII
1. Sinkronisasi pengatur lokal
Master ke lokal
2. Pengiriman data ke pengatur master Terminal ke pengatur master 254
3. Pengiriman data ke pengatur lokal 1 Terminal ke pengatur lokal 1 253
4. Pengiriman data ke pengatur lokal 2 Terminal ke pengatur lokal 2 252
Terminal dapat mengirim perintah (telecomand) kepada setiap pengatur lalu- lintas. Telecomand berfungsi untuk memerintahkan sebuah pengatur lalu-lintas untuk menjalankan suatu prosedur tertentu, baik prosedur pengolahan data internal maupun prosedur untuk melakukan komunikasi dengan terminal. Perintah tersebut didahului dengan data header untuk menentukan alamat pengatur lalu-lintas yang diperintah. Semua perintah diwujudkan dengan kode ASCII sesuai Tabel 4.
Sebagai contoh, perintah pengetesan keaktifan pengatur lalu-lintas master adalah kode ASCII 254 dan 251, dan pengunduhan waktu ke pengatur lalu-lintas lokal
2 adalah 252 dan 246.
Tabel 4. Kode ASCII Telecommand
No. Kegunaan ASCII Yang harus dilakukan pengatur lalu-lintas
1. Pengetesan pengatur
Membalas dengan kode ASCII 251 lalu-lintas
2. Pengunduhan basis data
Menyimpan data yang akan diterima berikut ke basis data
pengatur lalu-lintas mengirim basis data ke di pengatur lalu-lintas
3. Pembacaan basis data
terminal
4. Penyimpanan basis data
pengatur lalu-lintas menyalin basis data di ke EEPROM
SRAM ke EEPROM
5. Pembacaan waktu
pengatur lalu-lintas mengirim data waktu ke pengatur lalu-lintas
terminal dalam format jam-menit-detik- hari-tanggal-bulan-tahun.
menyimpan data yang diterima berikutnya pengatur lalu-lintas
6. Pengunduhan waktu
dalam format jam-menit-detik-hari-tanggal- bulan-tahun.
7. Pembaruan waktu
memperbarui waktu di RTC dengan data pengatur lalu-lintas
waktu yang telah diterima.
8. Restart
menjalankan program pengaturan isyarat lalu-lintas dari awal pada saat dihidupkan
menyalin basis data dari EEPROM ke dari EEPROM
9. Pembacaan basis data
SRAM
10. Akhir basis data
kode bahwa data terakhir basis data telah diterima
B. Test
Perintah ini digunakan untuk mengetes keaktifan sebuah pengatur lalu-lintas. Sebuah pengatur lalu-lintas akan membalas dengan kode Test jika diberikan perintah ini. pengatur lalu-lintas juga akan menampilkan pesan “Communication test” di layar LCD selama maksimal 1 detik.
C. Restart
Perintah ini digunakan untuk menjalankan program pengatur lalu-lintas dari awal sebagaimana proses reboot pada sebuah computer. Data waktu tidak akan tereset oleh perintah ini.
D. Read Database
Perintah ini digunakan untuk membaca basis data pada sebuah pengatur lalu- Perintah ini digunakan untuk membaca basis data pada sebuah pengatur lalu-
Algoritma 1: Pembacaan basis data sebuah pengatur lalu-lintas
Sesuai dengan algoritma tersebut, proses pembacaan data dari pengatur lalu- lintas master dapat dilihat pada Gambar 11. Langkah pertama algoritma tersebut adalah mengirim header untuk pengatur lalu-lintas master (254) dan diikuti dengan kode “test” (251). Setiap frame data menggunakan format 8 bit data, 1 bit start dan 1 bit stop. Dengan pesat bit (bit rate) komunikasi adalah 9600 bps, maka sepasang data 8 bit tersebut membutuhkan waktu pengiriman 2,1 milidetik.
Jika pengatur lalu-lintas master aktif, maka pengatur lalu-lintas tersebut akan membalas dengan informasi pemberitahuan (acknowledgement) kode “test” (251). Pengatur lalu-lintas juga akan menampilkan pesan “Communication test”. Subrutin untuk menampilka pesan ini dieksekusi dalam waktu sekitar 8,6 milidetik. Sebuah pewaktu internal akan membatasi waktu diterimanya data “test” dari sebuah pengatur lalu-lintas sebesar 500 milidetik. Jika dalam waktu itu tidak ada balasan dari pengatur
Operator Terminal
Traffic Controller
Master Controller Header + Test
2,1 ms
Acknowledge
Reply an “acknowledge” 8,6 ms Display
10 ms “Communication test” Send telecommand:
“copy database from EEPROM to SRAM”
15 ms 10,4 ms Copy data from EEPROM to SRAM Send telecommand: “send database
Master Controller Header +
to terminal”
Telecommand: send database to terminal
Display 9,4 ms “Send database”
Send data header Receive data header
Data header
10 ms Receive 1st data
Send 1st data then save them to
1st data
an array of data 1870 ms Receive 185th data
Send 185th data then save them to an array of data
185th data
Send EOF data Receive EOF data Verify database
EOF data
= CPU is busy
= USART is busy for transmitting data
= USART is busy for receiving data
Gambar 11. Mekanisme pelaksanaan perintah “Read Database” Setelah terminal menerima data “test”, pada langkah 5 pewaktu internal menunda proses berikutnya selama 10 milidetik. Hal ini untuk memberi kesempatan pengatur lalu-lintas siap kembali menerima data. Selanjutnya pada langkah 6 terminal memerintahkan pengatur lalu-lintas untuk menyalin basis data di EEPROM ke SRAM dengan cara mengirim telecommand “copy database from EEPROM to SRAM”. Setelah menerima perintah ini, pengatur lalu-lintas akan menyalin basis data dari EEPROM ke SRAM mikrokontroler. Waktu yang diperlukan adalah 10,4 milidetik.
Selanjutnya pada langkah 8 terminal memerintahkan pengatur lalu-lintas untuk mengirim basis data di SRAM ke terminal dengan cara mengirim telecomand “send database to terminal”. Instruksi ini dilaksanakan 15 milidetik setelah telecomand sebelumnya. Hal ini untuk memberi kesempatan pengatur lalu-lintas untuk selesai mengerjakan perintah sebelumnya (menyalin basis data dari EEPROM ke SRAM).
Setelah pengatur lalu-lintas menerima perintah mengirim basis data ke terminal, maka CPU menampilkan pesan “Send database” sebagai indikator adanya pengiriman basis data ke terminal. Basis data dari pengatur lalu-lintas dikirim ke Setelah pengatur lalu-lintas menerima perintah mengirim basis data ke terminal, maka CPU menampilkan pesan “Send database” sebagai indikator adanya pengiriman basis data ke terminal. Basis data dari pengatur lalu-lintas dikirim ke
Pengiriman 187 data (termasuk header dan End Of File, EOF) pada sebuah basis data membutuhkan waktu 1870 milidetik. Sebuah pewaktu internal 2000 milidetik akan membatasi lama proses pengiriman basis data ini. Jika hingga milidetik ke-2000, terminal belum menerima data EOF, maka pengiriman basis data dianggap mengalami kesalahan dan terminal akan kembali memerintahkan pengatur lalu-lintas untuk mengirim basis data kembali (langkah 11).
Untuk lebih memastikan bahwa setiap data pada basis data diterima dengan benar, maka pengatur lalu-lintas diminta mengirim basis data dua kali. Langkah 13 merupakan usaha terminal untuk mengirim telecomand ke pengatur lalu-lintas untuk mengirim basis data kembali. Basis data yang telah diterima kali pertama (“data”) dan kali ke dua (“data1”) selanjutnya dibandingkan. Jika keduanya sama, maka basis data yang diterima dianggap benar, dan segera ditampilkan ke layar operator. Namun jika tidak, maka terminal akan memerintahkan pengatur lalu-lintas untuk mengirim basis datanya kembali (langkah 18).
E. Pengunduhan Basis Data
Perintah ini digunakan untuk memerintahkan terminal mengunduh basis data dari laptop terminal ke sebuah pengatur lalu-lintas. Agar setiap data di basis data dapat diunduh secara benar ke sebuah pengatur lalu-lintas, maka dibentuklah Algoritma 2 untuk pengunduhan basis data dari terminal ke sebuah pengatur lalu-lintas.
Algoritma 2: Pengunduhan basis data ke sebuah pengatur lalu-lintas
Proses pembaruan basis data di setiap pengatur lalu-lintas dilakukan dengan cara pengiriman basis data dari terminal ke sebuah pengatur. Pengatur akan menyimpan basis data tersebut ke SRAM mikrokontroler. Kemudian terminal membaca kembali basis data tersebut dengan cara mengirim telecommand ke pengatur untuk mengirim kembali basis data tersebut. Seperti pada Algoritma 1, pengatur akan mengirim basis data dua kali.
Setelah kedua basis data diterima, terminal akan membandingkan kedua basis data tersebut. Jike kedua telah sama, maka terminal akan membandingkan basis data yang diterima dengan basis data yang tadi dikirim ke pengatur tersebut. Jika telah sama, maka terminal mengirim telecommand ke pengatur untuk menyalin basis datanya dari SRAM ke EEPROM mikrokontroler.
4.4 Mekanisme Sinkronisasi Sistem Pengatur Lalu-lintas
A. Sinkronisasi Pewaktuan Pengatur Lalu-lintas Lokal
Agar semua pengatur lalu-lintas dapat sinkron, pada setiap akhir sebuah siklus, pengatur lalu-lintas master mengirim data sinkronisasi sebagaimana Gambar 12. Ketika menerima data tersebut, pengatur lalu-lintas lokal membaca kembali data waktu dari RTC, kemudian menyimpan waktu pada saat data sinkronisasi diterima sebagai .
Gambar 12. Proses sinkronisasi pengatur lalu-lintas lokal Kemudian pada saat akhir siklus pengatur lalu-lintas lokal , pengatur lalu- lintas lokal mengeksekusi Algoritma 3. Algoritma tersebut digunakan untuk mensinkronkan pewaktuan pengatur lalu-lintas lokal terhadap pengatur lalu-lintas
master.
Algoritma 3: Sinkronisasi pewaktuan pengatur lalu-lintas lokal terhadap pengatur lalu-lintas master 1:
Algoritma tersebut dimulai dengan membaca data waktu dari RTC (langkah pertama) dan menyimpannya di variabel integer 16 bit . Kemudian, pada langkah ke-
2, dihitunglah yaitu nilai total waktu hijau untuk semua fase saat itu. Langkah berikutnya adalah menghitung yang merupakan nilai maksimum perubahan pada sebuah siklus. Parameter ini digunakan untuk mencegah adanya waktu hijau yang terlalu lama atau terlalu singkat selama proses sinkronisasi. Jika suatu saat pengatur lalu-lintas lokal harus menggunakan nilai lebih besar daripada , maka proses sinkronisasi harus dilakukan dalam waktu lebih dari satu siklus. Nilai didapat dengan mengalikan parameter dengan parameter , dengan adalah nilai dengan kisaran dari 0 hingga 99 persen. Jika diisi dengan nol berarti pengatur lalu- lintas lokal tidak disinkronkan dengan pengatur lalu-lintas master.
Baris ke-4 Algoritma 3 digunakan untuk menghitung offset saat ini atau θ’. Paramater ini ditentukan dengan mengukur perbedaan waktu antara akhir siklus pengatur lalu-lintas master ( ݐ ெ ) dan akhir siklus pengatur lalu-lintas local ( ݐ ). Nilai θ’
θ’ sama dengan nilai offset yang tersimpan di basis data (θ), berarti pewaktuan pengatur lalu-lintas lokal telah sinkron dengan pewaktuan pengatur lalu-lintas master. Jika tidak maka algoritma tersebut akan menjadikan pewaktuan kedua pengatur lalu- lintas menjadi sinkron dengan menjadikan nilai offset berikutnya menjadi sama dengan nilai offset yang tersimpan di basis data.
Sinkronisasi pewaktuan dilaksanakan dengan menggeser akhir maju atau mundur siklus lokal sebagaimana Gambar 12. Program pengaturan isyarat lalu-lintas ini dapat diatur agar sinkronisasi dilakukan dengan menggeser akhir siklus lokal maju, atau mundur. Operator juga dapat mengatur agar program menentukan sendiri, mana proses sinkronisasi yang paling cepat, menggeser maju atau menggeser mundur. Kasus
1 pada Gambar 12 merupakan contoh sebuah pewaktuan pengatur lalu-lintas lokal yang telah disinkronkan dengan pewaktuan pengatur lalu-lintas master. Pada baris 5 Algoritma 3, perbedaan antara nilai θ
terlalu awal. Ini berarti akhir
siklus pengatur lalu-lintas lokal terjadi lebih awal dari semestinya. Jika ini terjadi, maka baris 8 – 12 akan menggeser maju nilai . Langkah ini ditempuh dengan menetapkan nilai siklus berikutnya menjadi lebih panjang. Proses sinkronisasi pewaktuan pengatur lalu-lintas lokal dengan menggeser maju nilai dapat dilihat pada kasus 2 Gambar 12.
Jika nilai ξ lebih besar dari nol, maka nilai terlambat. Ini berarti akhir siklus pengatur lalu-lintas lokal terjadi terlambat dari semestinya. Jika ini terjadi, maka baris
14 – 18 akan menggeser mundur nilai . Langkah ini ditempuh dengan menetapkan nilai siklus berikutnya menjadi lebih pendek. Proses sinkronisasi pewaktuan pengatur lalu-lintas lokal dengan menggeser mundur nilai dapat dilihat pada kasus 3 Gambar
Ketika program telah menentukan bahwa nilai akan digeser mundur, baris ke-9 Algoritma 1 akan mendistribusikan penambahan waktu hijau secara proporsional ke semua fase. Semakin tinggi nilai waktu hijau suatu fase, maka penambahan nilai
waktu hijau ( Δ g i ) akan semakin besar sebagaimana baris 9 Algoritma 3. Persamaan pada baris tersebut dihitung dengan mengalikan terlebih dahulu nilai ݃ dan Ɍ . Hasil
perkalian yang disimpan dalam variabel integer 16 bit kemudian dibagi dengan nilai perkalian yang disimpan dalam variabel integer 16 bit kemudian dibagi dengan nilai
Langkah ke-14 hingga ke-18 digunakan untuk menggeser maju nilai dengan cara mengurangi nilai waktu hijau untuk beberapa fase pada siklus berikutnya. Metode ini hampir sama dengan proses penggeseran mundur nilai . Namun jika pengurangan nilai waktu hijau menghasilkan nilai waktu hijau yang kurang dari nilai minimal waktu
hijau ( G min ), maka pengurangan waktu hijau akan dihentikan. Ini berarti nilai pengurangan waktu hijau menjadi lebih kecil dari semsetinya. Dalam kasus ini kemungkinan proses sinkronisasi belum dapat menghasilkan kondisi sinkron. Jika ini terjadi, maka proses sinkronisasi kembali akan dikerjakan pada siklus berikutnya hingga kondisi sinkron terjadi.
B. Penentuan Nilai Offset