Rekayasa Lalu Lintas/Karakteristik arus lalu lintas

Teori arus lalu lintas adalah suatu kajian tentang gerakan pengemudi dan kendaraan antara dua titik dan interaksi mereka membuat satu sama lain. Sayangnya, mempelajari arus lalu lintas sulit karena perilaku pengemudi adalah sesuatu yang tidak dapat diprediksi dengan pasti. Untungnya, pengemudi cenderung berperilaku dalam kisaran cukup konsisten dan, dengan demikian, aliran lalu lintas cenderung memiliki beberapa konsistensi yang wajar dan secara kasar dapat direpresentasikan secara matematis. Untuk lebih mewakili arus lalu lintas, hubungan telah dibuat antara tiga karakteristik utama: (1) arus, (2) kepadatan, dan (3) kecepatan. Hubungan ini membantu dalam perencanaan, desain, dan operasi fasilitas jalan.

Diagram ruang waktu

Diagram ruang waktu yang menunjukkan posisi kenderaan yang bergerak dalam kaitannya dengan waktu

Para perekayasa lalu lintas menggambarkan lokasi kendaraan pada waktu tertentu dengan menggunakan diagram ruang waktu. Diagram dua dimensi menunjukkan lintasan kendaraan melalui ruang waktu dari asal yang tertentu menuju tujuan tertentu pula. Beberapa kendaraan yang ditunjukkan dalam diagram menunjukkan karakteristik yang tidak seragam dari masing-masing kendaraan karena adanya perbedaan kecepatan, perilaku pengemudi, karakteristik kendaraan.

Diagram ruang waktu banyak digunakan dalam perencanaan perangkat APILL (alat Pengendali Isyarat Lalu Lintas) secara lebih khusus dalam melakukan koordinasi antar persimpangan dalam kaitannya membentuk gelombang hijau (green wave) agar meningkatkan effisiensi jaringan jalan di perkotaan.

Arus dan kepadatan

Arus (q) = adalah jumlah kendaraan yang melalui suatu titik dalam satuan waktu tertentu (kendaraan per jam)

$q={\frac {3600N}{t_{measured}}}\,\!$

Kepadatan (konsentrasi) (k) = jumlah kendaraan (N) per satuan panjang jalan (L) (unit kendaraan per kilometer)

$k={\frac {N}{L}}\,\!$

dimana:

• $N$ = jumlah kendaraan yang melewati satu titik tertentu di jalan dalam $t_{measured}$ sec
• $q$ = arus dalam satu jam
• $L$ = panjang jalan
• $k$ = kepadatan/density

Kecepatan

Mengukur kecepatan lalu lintas tidak semudah yang dibayangkan, kita dapat mengukur kecepatan suatu kendaraan berdasarkan waktu atau berdasarkan ruang, yang hasilnya dapat berbeda sedikit satu dengan lainnya

Kecepatan rata-rata waktu/Time mean speed

Kecepatan rata-rata waktu (${\overline {v_{t}}}\,\!$) = Rata-rata aritmatika kecepatan kendaraan yang lewat suatu titik:

${\overline {v_{t}}}={\frac {1}{N}}\sum \limits _{n=1}^{N}{v_{n}}\,\!$

Kecepatan rata-rata ruang/Space mean speed

Kecepatan rata-rata ruang (${\overline {v_{s}}}\,\!$) Didefinisikan sebagai rata-rata harmonik kecepatan melewati suatu titik selama periode waktu. Hal ini juga sama dengan kecepatan rata-rata pada suatu panjang jalan tertentu.

${\overline {v_{s}}}={\frac {N}{\sum \limits _{n=1}^{N}{\frac {1}{v_{n}}}}}\,\!$

Kaitan antara kecepatan rata-rata waktu dengan kecepatan rata-rata ruang

Perhatikan bahwa kecepatan rata-rata waktu adalah kecepatan rata-rata melewati suatu titik yang berbeda dari kecepatan rata-rata ruang berarti kecepatan yang kecepatan rata-rata sepanjang panjang a.

Dua kecepatan yang terkait sebagai

${\overline {v_{t}}}={\overline {v_{s}}}+{\frac {\sigma _{s}^{2}}{\overline {v_{s}}}}\,\!$

Sebagai aturan praktis kecepatan rata-rata waktu yang berarti sekitar 2% lebih besar dari kecepatan rata-rata ruang berarti yaitu kecepatan

${\overline {v_{t}}}\approxeq 1.02{\overline {v_{s}}}\,\!$

dimana:

• $v_{t}$= kecepatan rata-rata waktu
• $v_{s}$= kecepatan rata-rata ruang
• $v_{f}$= arus bebas (Kecepatan pada saat tidak macet)

Headway

Visualisasi jarak antara dan waktu antara

Jarak antara

Jarak antara ($h_{s}$) = Adalah perbedaan jarak antara bagian depan kendaraan dengan bagian depan kendaraan berikutnya, yang dinyatakan dalam m.

Jarak antara rata-rata (${\overline {h_{s}}}\,\!$)= Jarak antara rata-rata * Waktu antara rata-rata

${\overline {h_{s}}}={\overline {v_{s}}}*{\overline {h_{t}}}\,\!$

Keterkaitan antara kepadatan dengan jarak antara adalah sebagai berikut:

$k={\frac {1}{\overline {h_{s}}}}\,\!$

Waktu antara

Waktu antara ($h_{t}\,\!$) = merupakan perbedaan waktu antara bagian depan dari sebuah kendaraan melewati suatu titik tertentu dengan kedatangan bagian depan kendaraan berikutnya dinyatakan dalam detik.

Waktu antara rata-rata (${\overline {h_{t}}}\,\!$) = Rata waktu tempuh untuk satuan waktu tertentu dikali Jarak antara rata-rata.

${\overline {h_{t}}}={\overline {t}}*{\overline {h_{s}}}\,\!$

Dimana:

• $h_{t,nm}$= Waktu antara kendaraan n dan m
• $h_{s,nm}$ = Jarak antara kendaraan n dan m

Hubungan Arus dengan Kecepatan dan Kepadatan

Hubungan antara peubah arus, kepadatan dan kecepatan lalu lintas ditunjukkan dalam rumusan berikut:

$q=k{\overline {v_{s}}}\,\!$

Hubungan antara besarnya arus/ volume lalu lintas dengan kecepatan(dalam hal ini kecepatan sesaat) dengan kepadatan lalu lintas secara grafis pada gambar sebagai berikut:

• Hubungan kecepatan dan kepadatan adalah linier yang berarti bahwa semakin tinggi kecepatan lalu lintas dibutuhkan ruang bebas yang lebih besar antar kendaraan yang mengakibatkan jumlah kendaraan perkilometer menjadi lebih kecil.
• Hubungan kecepatan dan arus adalah parabolik yang menunjukkan bahwa semakin besar arus kecepatan akan turun sampai suatu titik yang menjadi puncak parabola tercapai kapasitas setelah itu kecepatan akan semakin rendah lagi dan arus juga akan semakin mengecil.
• Hubungan antara arus dengan kepadatan juga parabolik semakin tinggi kepadatan arus akan semakin tinggi sampai suatu titik di mana kapasitas terjadi, setelah itu semakin padat maka arus akan semakin kecil.

Satuan Mobil Penumpang

Satuan mobil penumpang disingkat SMP adalah satuan kendaraan di dalam arus lalu lintas yang disetarakan dengan kendaraan ringan/mobil penumpang, dimana besaran SMP dipengaruhi oleh tipe/jenis kendaraan, dimensi kendaraan, dan kemampuan olah gerak. SMP digunakan dalam melakukan rekayasa lalu lintas terutama dalam desain persimpangan, perhitungan waktu alat pengatur isyarat lalu lintas (APILL), ataupun dalam menentukan nisbah volume per kapasitas jalan (V/C) suatu ruas jalan. Di Amerika dan Eropa, satuan mobil penumpang dikenal dengan istilah passenger car unit atau PCU atau passenger car equivalent (PCE).

Besaran SMP

Besaran satuan mobil penumpang bervariasi menurut lokasi apakah itu di perkotaan atau di jalan raya, ataupun di persimpangan. Tabel berikut menunjukkan satuan mobil penumpang yang biasanya digunakan di Indonesia yang diolah dari berbagai sumber termasuk manual kapasitas jalan Indonesia ditunjukkan dalam daftar berikut:

Jenis kendaraan	Jalan raya	Perkotaan
Mobil penumpang, taxi, pickup, minibus	1	1
Sepeda motor	0,5 - 1	0,2 - 0,5
Bus, truk 2 dan 3 sumbu	3	2
Bus tempel, truk > 3 sumbu	4	3