ESTIMASI MATRIK ASAL TUJUAN (MAT) DARI DATA ARUS LALU LINTAS DENGAN METODE ESTIMASI ENTROPI MAKSIMUM MENGGUNAKAN PIRANTI LUNAK EMME/3 (Studi Kasus Kota Surakarta)
Origin-Destination Matrix Estimation From Traffic Count With Entropy Maximum Method Using EMME-3 Software (A Case Study of Surakarta City) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menempuh Gelar Sarjana Pada Program S1 Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
ZULI ASTRIA NIM. I 0111112
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
LEMBAR PERSETUJUAN
ESTIMASI MATRIK ASAL TUJUAN (MAT) DARI DATA ARUS LALU LINTAS DENGAN METODE ESTIMASI ENTROPI MAKSIMUM MENGGUNAKAN PIRANTI LUNAK EMME/3 (Studi Kasus Kota Surakarta) Origin-Destination Matrix Estimation From Traffic Count With Entropy Maximum Method Using EMME-3 Software (A Case Study of Surakarta City)
Disusun Oleh :
ZULI ASTRIA NIM. I 0111112 Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan Dosen Pembimbing
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
DR. Eng. Ir. Syafi’i , MT N I P . 19670602 199702 1001
Slamet Jauhari Legowo, ST,MT N I P . 19670413 199702 1 001
ii
ESTIMASI MATRIK ASAL TUJUAN (MAT) DARI DATA ARUS LALU LINTAS DENGAN METODE ESTIMASI ENTROPI MAKSIMUM MENGGUNAKAN PIRANTI LUNAK EMME/3 (Studi Kasus Kota Surakarta) Origin-Destination Matrix Estimation From Traffic Count With Entropy Maximum Method Using EMME-3 Software (A Case Study of Surakarta City) SKRIPSI Disusun Oleh :
ZULI ASTRIA NIM. I 0111112 Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Senin tanggal 10 Agustus 2015
1. Dr. Eng. Ir. Syafi’i, MT NIP. 19670602 199702 1001
---------------------------------
2. Slamet Jauhari Legowo, ST,MT NIP. 19670413 199702 1 001
---------------------------------
3
Budi Yulianto, ST, MSc, PhD NIP. 19700719 199702 1 001
---------------------------------
4. Setiono, ST, MSc NIP. 19720224 199702 1 001
---------------------------------
Disahkan, Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
Wibowo, ST, DEA NIP. 19681007 199502 1001 iii
MOTTO
“Nothing is Impossible but The Word Itself Says I’mPossible” (Audrey Hepburn)
iv
PERSEMBAHAN
ALLAH S.W.T, Pemilik dunia dan seisinya
Mama dan Papa, yang telah mendidik dan membesarkanku, memberi motivasi dan mengajari tentang kehidupan dan bagaimana berjuang. Terima kasih untuk kasih sayang serta bimbingan dan doa kalian selama hidupku.
Adikku, Fajar Febriyanto Nugroho yang telah memberikan dukungan.
Pak Syafii atas ilmu, bimbingan, serta motivasi yang disampaikan. Pak Legowo atas ilmu yang diberikannya.
Egar Adistira, terima kasih untuk semangat serta dukungannya.
Mila Nata P, Hanan Nur R, Edo Erlangga dan Demarda Kalimanto, terimakasih atas dukungan, perhatian, semangat dan persahabatan selama ini.
Natalia, Deden, Yuwanda, Ines, Sabrina, Adinda, Ismayola, Aulia, Ihsana, Dea, terimakasih untuk semangat, dukungan dan persahabatan selama ini.
Elfa Monica, Resita Arum dan Wulan Septiyani, teman satu tim skripsi di laboratorium Traffic yang saling membantu dan mendukung.
Teman-teman angkatan 2011 yang mendukung dan saling membantu.
Teknik Sipil UNS yang menjadi tempat Saya menuntut ilmu.
Kota solo, yang mengajarkanku arti berjuang dan makna kehidupan.
v
ABSTRAK Zuli Astria, 2015, Estimasi Matrik Asal Tujuan (Mat) Dari Data Arus Lalu Lintas Dengan Metode Estimasi Entropi Maksimum Menggunakan Piranti Lunak Emme/3 (Studi Kasus Kota Surakarta). Skripsi. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Permasalahan transportasi seperti kemacetan, polusi suara dan udara, kecelakaan, tundaan dan berbagai masalah keselamatan dapat teratasi jika ada perencanaan transportasi yang baik. Untuk mengatasi semua permasalahan tersebut dibentuknya Matrik Asal Tujuan (MAT). MAT adalah matrik berdimensi dua yang berisi informasi mengenai besarnya pergerakan antarlokasi (zona) di dalam daerah tertentu. Salah satu indikator dalam perencanaan MAT adalah dengan mengetahui besarnya parameter β. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengestimasi nilai MAT dari data lalu lintas menggunakan aplikasi software EMME/3 dengan metode estimasi entropi maksimum di Kota Surakarta pada tahun 2015. Selain itu untuk mengetahui tingkat validitas dari arus lalu lintas hasil pemodelan dengan arus lalu lintas hasil pengamatan di lapangan. Metode estimasi entropi-maksimum adalah model yang digunakan untuk mendapatkan informasi seluruh status mikro yang akan terjadi dengan peluang yang sama serta konsisten dengan informasi status makronya selain itu asumsi dasar pendekatan ini adalah peluang sebaran yang terjadi sebanding dengan jumlah status yang ada dalam sistem tersebut yang mendukung terbentuknya sebaran. Untuk menggunakan metode ini, penelitian dibantu dengan program software Matlab. Hasil keluaran dari metode ini adalah nilai parameter β yang akan digunakan untuk mendapatkan Matrik pemodelan baru, kemudian MAT baru dibebankan dan dimasukan arus hasil pengamatan (traffic count) ke dalam jaringan jalan sehingga bisa diperoleh nilai validitasnya. Uji Validitas menggunakan koefisien Determinasi (R²). Besarnya nilai parameter β yang diperoleh dengan bantuan aplikasi software Matlab adalah 0,001. Dari hasil perhitungan dengan bantuan EMME/3, diperoleh total jumlah estimasi pergerakan kota Surakarta pada tahun 2015 adalah 47549,17 smp/jam dengan tingkat validitas (R2) yang didapatkan sebesar 0,8178.
Kata kunci : MAT, Model Estimasi Entropi Maksimum, EMME/3, Matlab
vi
ABSTRACT Zuli Astria, 2015, Origin-Destination Matrix Estimation From Traffic Count With Entropy Maximum Method Using EMME-3 Software (A Case Study of Surakarta City). Thesis. Civil Engineering Department Faculty of Engineering, Sebelas Maret University Surakarta. Transportation problems such as traffic congestion, noise and air pollution, accidents, delays and safety issues can be resolved if there is a good transportation planning. To overcome all these problems the establishment of Matrix Origin Destination (O-D Matrix). O-D Matrix is a two-dimensional matrix that contains information about the amount of movement between locations (zones) within a certain area. One of the indicators in the planning of O-D Matrix is to determine the magnitude of the parameter β. The purpose of this study was to estimate the value of O-D Matrix of traffic data using application software EMME / 3 with maximum entropy estimation method in Surakarta in 2015. In addition, to determine the validity of the traffic flow modeling results with traffic flow observations in field. The maximum-entropy estimation method is a model used to obtain status information of all micro that will happen with the same opportunities as well as consistent with the macro status information besides the basic assumption of this approach is the distribution opportunities that occur in proportion to the number of existing status in the system that supports the establishment of distribution. To use this method, the research was helped with Matlab software program. The output of this method is the value of the parameter β which will be used to acquire new matrix modeling, then the new O-D Matrix was charged and current observations (traffic count) was put to the road network so that the value of its validity can be obtained. Validity test using the coefficient of determination (R ²). The value of the parameter β obtained with the help of Matlab software application was 0,001. From the results of calculations with the help of EMME / 3, the total amount obtained of the estimated movement of Surakarta in 2015 was 47549,17 pcu / hour with a level of validity (R2) obtained was 0,8178. Keywords : O-D Matrix, Gravity Model, EMME/3, Matlab
vii
PRAKATA
Puji yukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Estimasi Matrik Asal Tujuan (Mat) Dari Data Arus Lalu Lintas Dengan Metode Estimasi Entropi Maksimum Menggunakan Piranti Lunak Emme/3 (Studi Kasus Kota Surakarta)” guna memenuhi salah satu syarat memperoleh gelas Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Segenap Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr. Eng. Ir. Syafi’i, MT, selaku Dosen Pembimbing I. 4. Slamet Jauhari Legowo, S.T., MT, selaku Dosen Pembimbing II. 5. Purnawan Gunawan, S.T., MT, selaku dosen pembimbing akademik. 6. Dosen penguji skripsi. 7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Sipil. 9. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis dengan tulus dan ikhlas. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang. Surakarta,
Agustus 2015
Penulis
viii
DAFTAR ISI
Hal HALAMAN JUDUL..........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN...........................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN............................................................................
iii
MOTTO ............................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN..............................................................................................
iv
ABSTRAK.........................................................................................................
v
ABSTRACT......................................................................................................
vi
PRAKATA…………........................................................................................
vii
DAFTAR ISI......................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL..............................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR.........................................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL..................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN......................................................................................
xvi
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang.............................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah.......................................................................
3
1.3. Batasan Masalah..........................................................................
3
1.4. Tujuan Penelitian.........................................................................
4
1.5. Manfaat Penelitian.......................................................................
4
1.5.1. Manfaat Teoritis................................................................
4
1.5.2. Manfaat Praktis.................................................................
4
LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka.........................................................................
5
2.2. Dasar Teori…....………………………………………………..
10
2.2.1.
Pemodelan Transportasi….……………………………
10
2.2.2.
Matrik Asal Tujuan ………………………………..….
12
ix
2.2.3.
Aksesibilitas ………………………………..…............
14
2.2.4.
Daerah Kajian………………………..………………..
14
2.2.5.
Sistem Zona….………………………………………..
15
2.2.6.
Sistem Jaringan Transportasi ...……………………….
16
2.2.7.
Klasifikasi Fungsi Jalan….……………………………
16
2.2.8.
Satuan Mobil Penumpang …………………………….
19
2.2.9.
Kapasitas..…………………………………………..…
19
2.2.10. Kecepatan …………………………..…………………
19
2.2.11. Hubungan Kurva Kecepatan-Arus dan Biaya-Arus…...
21
2.2.12. Konsep Model Gravity sebagai Model Sebaran Pergerakan …….………………………………………
23
2.2.13. Model Gravity dengan Batasan Bangkitan-Tarikan…..
24
2.2.14. Kalibrasi Model Gravity ……………………………...
25
2.2.15. Metode Estimasi Entropi Maksimum.………………...
3263
2.2.16. Metode Kalibrasi Newton-Raphson…………...……...
29
2.2.17. Pendekatan Pembebanan User Equilibrium…….……..
30
2.2.18. Indikator Uji Statistik …………………………….…...
31
2.2.19. EMME/3
(Equilibre
Multimodal,
Multimodal
Equilibre)…………………………………………… 2.2.20. Matlab…………………………………………………. 2.3 Kerangka Pemikiran…………………………………………… BAB 3
32 34 35
METODE PENELITIAN 3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian …...…………………………….
37
3.2. Jenis dan Sumber Data………………………………………..
43
3.2.1. Data Primer…………………...……………………….
43
3.2.2. Data Sekunder…………………...…………….………
43
3.3. Metode Pengumpulan Data……………………………………
44
3.3.1. Pengumpulan Data Primer…………………….………
44
3.3.2. Pengumpulan Data Sekunder…………………………
44
3.3.3. Alat Pengumpulan Data Lalu Lintas…………………..
44
3.3.4. Desain Formulir……………………………………….
44
3.4. Metode Analisis Data..………………………………………..
45
x
BAB 4
3.4.1. Pengolahan Data Basis Jaringan Jalan………………...
45
3.4.2. Matrik Hasil Estimasi oleh EMME/3…………..……...
45
3.4.3. Kalibrasi Parameter Beta……………………………...
46
3.4.4. Estimasi Matrik Asal Tujuan Hasil Pemodelan…….…
46
3.4.5. Pembebanan Arus Lalu Lintas Ke Jaringan Jalan……..
46
3.4.6. Uji Validasi……………………………………………
46
3.5. Tahapan Penelitian………...………………………………......
48
3.5.1. Studi Literatur…………………………………………
48
3.5.2. Pengumpulan Data…………………………………….
48
3.5.3. Estimasi Matrik………………………………………..
48
3.5.4. Pembebanan…………………………………………...
49
3.5.5. Tes Validasi……………………………………………
49
3.5.6. Pembahasan……………………………………………
49
3.5.7. Kesimpulan……………………………………………
49
ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. Umum………………………………………………………….
51
4.2. Pengolahan dan Penyajian Data……………………………….
51
4.2.1. Sumber Data…………………………………………...
51
4.2.2. Pembagian Zona……………………………………….
52
4.2.3. Satuan Mobil Penumpang…………………………….
55
4.2.4. Kapasitas……………………………………………...
57
4.2.5. Waktu Tempuh………………………………………..
58
4.3. Analisis dengan Program EMME/3…………………………..
59
4.3.1. Basis Data Jaringan Jalan……………………………...
59
4.3.2. Data Volume Lalu Lintas (Traffic Count)……………..
62
4.3.3. Data Matrik Awal (Prior Matrix)……………………...
62
4.3.4. Matrik baru hasil EMME/3…………………………….
69
4.4. Kalibrasi Newton-Raphson……………………………………
77
4.5. Estimasi Matrik Hasil Pemodelan Dengan Model Gravity Batasan Bangkitan-Tarikan….………………………………..
78
4.6. Pembebanan Matrik Ke Jaringan Jalan………………………..
86
4.7. Uji Validitas……………………………………………………
87
xi
BAB 5
4.8. Pembahasan……………………………………………………
88
4.8.1. Fungsi Hambatan……………………………………...
88
4.8.2. Estimasi Matrik Asal Tujuan Perjalanan……………...
88
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan……………………………………………………
94
5.2. Saran…………………………………………………………...
95
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………...
96
LAMPIRAN…………………………………………………………………..
97
xii
DAFTAR TABEL Hal. Tabel 2.1
Resume Hasil Penelitian Estimasi Matrik Asal Tujuan.............. 10
Tabel 2.2
Bentuk Umum Matrik Asal Tujuan............................................ 14
Tabel 3.1
Lokasi Survey arus lalu lintas zona internal............................... 49
Tabel 3.2
Lokasi Survey arus lalu lintas zona eksternal............................
50
Tabel 4.1
Data Hasil Survey Tahun 2015..................................................
53
Tabel 4.2
Pembagian Zona Internal............................................................ 54
Tabel 4.3
Pembagian Zona Eksternal......................................................... 56
Tabel 4.4
Perhitungan jumlah kendaraan pada jam puncak (dalam 1 jam) 57
Tabel 4.5
Konversi Satuan Kendaraan ke smp........................................... 57
Tabel 4.6
Format masukan basis data jaringan..........................................
Tabel 4.7
Koordinat Kota Surakarta........................................................... 61
Tabel 4.8
Data Arus Lalu Lintas Tahun 2015……………………………
63
Tabel 4.9
Prior Matrik Tahun 2013 (smp/jam)………………………….
64
Tabel 4.10
Matrik Baru Hasil EMME/3 Tahun 2015 (smp/jam)………....
71
Tabel 4.11
Matrik Hasil Pemodelan Tahun 2015 (smp/jam)......................
80
Tabel 4.12
Perbandingan Arus Traffic Count dengan Arus Hasil
61
Pembebanan................................................................................ 87
xiii
DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1
Metode untuk Mendapatkan Matrik Asal Tujuan (MAT).....
9
Gambar 2.2
Diagram Model Perencanaan Transportasi Empat Tahap.....
13
Gambar 2.3
Matrik Asal Tujuan...............................................................
15
Gambar 2.4
Diagram Garis Keingian……………………………………. 15
Gambar 2.5
Daerah Kajian Sederhana dengan Definisinya……………... 16
Gambar 2.6
Hubungan Tipikal Kecepatan-Arus dan Biaya-Arus.............
30
Gambar 2.7
Prosedur Perhitungan EMME/3…………………………….
42
Gambar 2.8
Bagan Alir Kerangka Pikir………………………………….
44
Gambar 3.1
Peta Administrasi Kota Surakarta…………………………..
46
Gambar 3.2
Peta Pembagian Zona Kota Surakarta………………………
47
Gambar 3.3
Peta Jaringan Kota Surakarta……………………….............
48
Gambar 3.4
Proses Kalibrasi dengan metode Entropi Maksimum...........
55
Gambar 3.5
Bagan Alir Metode Penelitian...............................................
58
Gambar 4.1
Network Editor...................................………………….......
62
Gambar 4.2
Editor toolbar……………….….…………………………..
62
Gambar 4.3
Tabel Matrik (full matrix 3)……...………………………...
70
Gambar 4.4
Nilai β Hasil Iterasi Program........………………………….. 78
Gambar 4.5
Grafik Uji Validasi Volume Lalu Lintas dengan EMME/3...
88
Gambar 4.6
Grafik Uji Validasi Volume Lalu Lintas dengan Excel.....…
89
Gambar 4.7
Gambar 4.8
Gambar 4.9 Gambar 4.10
Garis Keinginan (Desair Line) Pembebanan Lalu Lintas Kota Surakarta Tahun 2013.….…………………………….. 91 Grafik Jumlah Tarikan dan Bangkitan Pergerakan Pada Zona Internal………………………..………….….………..
92
Grafik Jumlah Tarikan dan Bangkitan Pergerakan Pada Zona Eksternal……………………..………….….………... 93 Grafik Pergerakan Antar Zona………….….………………. 94
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL Ai , Bd = faktor penyimbang untuk setiap zona asal i dan tujuan d
A
= kumpulan dari semua link pada jaringan
C
= Kapasitas (smp / jam)
Cid
= biaya perjalanan dari zona asal i ke zona tujuan d
Co
= Kapasitas dasar untuk kondisi tertentu (ideal) (smp / jam)
Dd
= total pergerakan ke zona tujuan d
FCcs
= Faktor penyesuaian ukuran kota
FCsf
= Faktor penyesuaian hambatan samping
FCsp
= Faktor penyesuaian pemisah arah
FCw
= Faktor penyesuaian lebar jalur lalu lintas
FFVcs = Faktor penyesuaian ukuran kota. FFVsf = Faktor penyesuaian kondisi hambatan samping FV
= Kecepatan arus bebas kendaraan ringan sesungguhnya (km/jam)
Fvo
= Kecepatan arus bebas dasar kendaraan ringan (km/jam)
FVw
= Penyesuaian lebar jalur lalu lintas efektif (km/jam)
Oi
= total pergerakan dari zona asal i
V
= kecepatan sesungguhnya pada saat ada arus lalu lintas Q.
S
= jarak (km)
Tid
= jumlah pergerakan dari zona asal i ke zona tujuan d
t0
= waktu tempuh pada saat V0 (detik)
Vˆl
= arus lalu lintas hasil pengamatan pada ruas l
Vl
= arus lalu lintas hasil pemodelan pada ruas l
V0
= kecepatan pada saat arus bebas (km/jam)
= nilai hubungan tingkat efesiensi sistem transportasi antarzona
xv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A
: MKJI
Lampiran B
: Data Survey Lalu Lintas
Lampiran C
: Konversi Satuan Kendaraan
Lampiran D
: Kapasitas
Lampiran E
: Kecepatan dan Waktu Tempuh
Lampiran F
: Basis Data Jaringan Jalan
Lampiran G
: Koordinat Kota Surakarta
Lampiran H
: Desain Formulir Survey
Lampiran I
: Perbandingan Traffic Count dan Arus Hasil Pembebanan
Lampiran J
: Listing Program
Lampiran K
: Kelengkapan Skripsi
xvi
