Abstrak —Dari  awal  terciptanya  hingga  saat  ini,  berbagai macam sistem dalam kendaraan terus menjadi obyek penelitian misalnya  keamanan,  kenyamanan  dan  kemudahan  dalam pemakaian  serta  keindahan  desain  interior  dan  eksterior  dari bentuk  kendaraan  itu  sendiri.  Salah  satu  sistem  yang  sangat berperan penting dalam kendaraan adalah sistem pengereman yang  mempunyai  fungsi  memberhentikan  laju  kendaraan. Salah  satu  metode  untuk  mengetahui  performa  dari  sistem pengereman  yaitu  dengan  melakukan  pemodelan  dinamis. Dalam  studi  ini  akan  dilakukan  pemodelan Antilock  Braking System dan  analisa  pada  kendaraan Military  Vehicle Panser Anoa  APC  6X6.  ABS  diberikan  di  dua  roda  belakang  dan parameter  sistem  rem  sebelumnya  diambil  dari  PT  PINDAD. Lalu hasil analisa ini didapat nilai gaya di brake pedal , gaya di booster rem , tekanan di master silinder, gaya di caliper , gaya dan torsi  di disk  pad .  Setelah  itu  menambahkan  komponen  ABS kemudian  dilakukan  pemodelan  dan  simulasi  dengan software dengan  kecepatan  Panser  60  km/jam  dan  membandingkan stopping  distance LBS  terhadap  ABS  sesuai  standar internasional  serta  perilaku  beloknya.  Skema  untuk  ABS Panser sama seperti yang LBS namun ada tambahan komponen seperti ABS Control Unit, Hydraulic Modulator dan Wheel Speed Sensor . Dan dari simulasi didapatkan respon stopping distance ABS = 16 meter, LBS = 18.45 meter. Untuk waktu pengereman ABS = 1.94 detik, LBS = 2.20 detik. Nilai koefisien gesek lateral LBS  =  0.00  sedangkan  untuk  ABS  nilai  koefisien  gesek lateralnya  =  0.10  –  0.40,  sehingga  perilaku  belok  LBS  lebih cenderung oversteer dibanding ABS.
Kata  Kunci — Antilock  Braking  System,  ABS,  Military  Vehicle Dynamic, Stopping Distance.

## I. PENDAHULUAN
ISTEM pengereman dalam kasus ini conventional brake adalah  sebuah  sistem  yang  memiliki  komponen  seperti tuas rem, rem booster , master silinder, reservoir minyak rem, pipa rem, selang rem, kaliper, dan cakram. Antilock Braking System (ABS)  sendiri  mempunyai  komponen  yang  sama dengan conventional brake , namun ada tambahan seperti ABS control  unit ,  kabel  interkoneksi,  modulator  hidrolik (termasuk di dalamnya katup solenoid dan pompa), warning lamp ABS , sensor kecepatan roda. ABS pada dasarnya yaitu mendeteksi  jika  salah  satu  roda  mengunci  ketika  proses pengereman dan ABS memastikan bahwa tekanan rem tetap konstan  atau  berkurang  [1].  Dengan  demikian  dapat mencegah  roda  terkunci  dan  tetap steerable ,  dimana kendaraan  bisa  mengerem  atau  berhenti  dengan  cepat maupun aman.
Pada  studi  ini  dilakukan  pemodelan  sistem  pengereman Antilock  Braking  System dan  menganalisa  perilaku  Panser Anoa APC 6X6. Dimana metode pendesainan adalah dengan
melakukan redesign engineering sistem pengereman  Panser yang  telah  ada  dan  menganalisa  perilaku  dengan  simulasi pada software. Panser Anoa APC 6X6 ini akan menggunakan Antilock Braking System pada kedua roda belakangnya. Hal ini  terkait  pemikiran  penulis  beserta  dosen  pembimbing bahwa oversteer lebih  berbahaya  dibanding understeer dan faktor  lainnya  adalah  keekonomisan.  Parameter  yang  akan ditinjau  adalah  perilaku  berbelok  dan  jarak  pengereman ketika berjalan lurus.

## II. URAIAN PENELITIAN
A. Perhitungan center of gravity dan berat Panser dengan penumpang
Untuk menentukan posisi center of gravity dari kendaraan, dapat  dilakukan  dengan  cara  menimbang  bagian  Panser dalam  posisi  datar  maupun  miring.  PT.  PINDAD  sudah menimbang berat Panser sesuai regulasi dan didapat center of gravity seperti gambar 1 (kondisi tanpa penumpang).
Gambar 1. Jarak CG dari roda depan dan belakang [2]

## Pemodelan dan Analisa Antilock Braking System

## (ABS) Pada Military Vehicle Studi Kasus Panser Anoa APC 6X6
Muhammad Jundulloh dan I Nyoman Sutantra Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Laboratorium Otomotif, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : tantra@me.its.ac.id
S

## B. Perhitungan Pada Komponen Rem
1) Brake Pedal
Gambar 3. Brake Pedal Schematic
Pedal  merupakan  masukan  dari  gaya  pengereman,  pada pembahasan  ini  gaya  pedal  yang  diberikan  adalah  gaya maksimum  dari  injakan  kaki  pengemudi  rata-rata  gaya maksimum injakan kaki pengemudi adalah 30 kg. Gaya yang dihasilkan  dari  pengereman  akan  di  salurkan  melalui push rod , sehingga dapat dihitung seperti dibawah ini :
∑ Mx = 0
F p . l a = (F out + Fk) . l b . sinθ b (1)
Gaya pegas
F k =   ∆x . k
(2)
dimana : F k = gaya oleh pegas (N) k   = kekakuan pegas (N/m) ∆x = perubahan panjang pegas akibat F k (m)
Gaya push rod
F out = Fp .  la lb.sinθb − F k (3)
l a = jarak pedal rem ke tumpuan (m) l b = jarak push rod ke tumpuan (m) F p = gaya pedal oleh pengemudi (N)
F out = gaya push rod (N)
2) Brake Booster
Gaya  yang  keluar  dari push  rod akan  disalurkan  melalui booster ,  pada  saat  melewati booster akan  mengalami pembesaran  gaya,  hasil  perhitungan  gaya  yang  dikeluarkan dari booster adalah sebagai berikut :
Gambar 4. Brake Booster Schematic
F ob F out = P atm P vcm (4)
Gaya dari booster rem F ob = F out x Patm Pvcm (5) P atm = tekanan atmosfer (Pa)
P vcm = tekanan vakum (atm)
F ob = gaya output booster rem (N)

## 3) Master Silinder
Gaya  yang  dikeluarkan  dari booster akan  diteruskan melalui master silinder, dibawah ini adalah perhitungan gaya yang dari keluar master silinder.
Gambar 5. Master Cylinder Schematic
Tekanan master silinder
P ms =
F ob 0,25 . π .  dms 2 (6)
d ms = diameter dalam master silinder (m) P ms = tekanan master silinder (Pa)

## 4) Kaliper
Kaliper merupakan sebuah piston yang akan bergerak jika mendapatkan tekanan dari fluida, kaliper inilah yang nantinya akan mendorong pad dan akan bergesekan dengan disk brake .
Gambar 6. Caliper Schematic
Tekanan Kaliper P ms = P ps (7) F ms A ms = F ps A ps (8)
A ps = luas pad caliper ( m 2 ) A ms = luas master silinder ( m 2 ) F ms = gaya master silinder (N)
Gaya Pad Silinder
F ps = A ps x Fms Ams (9)
F ps = gaya pad silinder (N)
5) Disc Brake Disk  brake merupakan  komponen  yang  terpasang  pada roda  berfungsi  untuk  menerima  gaya  yang  dihasilkan  dari master caliper yang akan diteruskan pada disk brake dan akan menghasilkan pengereman.
Gaya gesek pad pada disk μ d : koefisien disk pad - rigid molded asbestos F f = F ps x μ d (10)
F ps = Gaya pad silinder (N) F f = Gaya gesek pad disk (N)
Torsi disk T d = F f x R d (11)
R d = jari-jari dinamis roda (m)
T d = Torsi disk (Nm)
Perhitungan  diatas  merupakan  pemodelan  dengan  gaya pedal  sebagai  input,  ini  adalah  komponen  utama  sebagai penghasil gaya pengereman disamping transmisi kendaraan. Dalam  pemodelan  ini,  gaya input pedal  digunakan  sebagai gaya  yang  menghambat  laju  kendaraan  yang  akan  dibagi menjadi output yaitu  sebagai  torsi  pengereman  akibat bergesekan  dengan disk  brake dan  gaya  pengereman  dari master caliper .
C. Desain Skema Antilock Braking System
Gambar 8. Schematic Antilock Braking System
Keterangan : A1 : Sensing
A10 : Handle Hand Brake A2 : Roar Sensing
A11 : Chamber
A3 : Master Cylinder A12 : Coupler A4 : Protection Valve
A13 : Double Check Valve A5 : Air Dryer A14 : Oil T&4
A6 : Foot Brake Valve A15 : Check Valve A7 : Air Pressure A16 : Hydraulic Modulator A8 : Air Press.Tranducer A17 : ABS Control Unit A9 : Magnetic Valve A18 : Wheel Speed Sensor
Pada  gambar  8  terlihat  komponen  dari Antilock  Braking System (ABS). Komponen ABS sendiri sama seperti gambar Lock  Braking  System (LBS),  namun  ada  tambahan  seperti ABS control unit, hydraulic modulator, wheel speed sensor . Dimana ketiga komponen tersebut saling terintegrasi menjadi satu dengan komponen LBS.
Untuk skema LBS, alur gaya dan tekanan pengereman bisa sampai mengerem disk brake yaitu yang pertama ketika pedal rem terkena gaya oleh pengemudi. Lalu gaya tersebut melalui foot  brake  valve diteruskan  ke booster  rem dan  secara otomatis  gaya  tersebut  di boost .  Setelah  dari booster  rem ,
input gaya tersebut masuk ke master silinder  dan output nya yaitu tekanan. Tekanan tersebut menekan fluida rem melalui house  line  brake, hingga  sampai  ke caliper . Input tekanan dari caliper dikonversi  menjadi output gaya.  Dan  gaya tersebut ditransmisikan ke disk pad . Setelah sampai di disk , ada gaya rem dan torsi yang terjadi disana.
Untuk  skema  ABS  sendiri  sama  alurnya  dengan  LBS, tetapi  dari output master  silinder  yang  berupa  tekanan tersebut  harus  melewati  modulator  hidrolik  dahulu,  setelah itu  baru  dapat  ke caliper .  Setelah  ke caliper maka  akan diteruskan tekanan tersebut ke disk pad . Untuk ABS Panser sendiri,  di  dua  roda  belakangnya  terdapat  sensor  kecepatan roda yang terintegrasi dengan ABS control unit .
Khusus  untuk  fungsi  komponen  ABS  utama  yaitu ABS control unit, hydraulic modulator, wheel speed sensor akan dibahas fungsinya secara  garis besar disini. Sensor ini akan mendeteksi  perubahan  kecepatan,  yang  akan  menjadi input signal dimana  akan  dikirimkan  ke ABS  control  unit selaku otak dari sistem antilock ini. Setelah sampai di ABS control unit , sinyal tersebut diproses sangat cepat dan sinyal tersebut dikirimkan  ke  modulator  hidrolik,  dimana output dari modulator  hidrolik  adalah actuator yaitu  pergerakan  katup solenoid.
Dengan  demikian  terjadi  perbedaan  kinerja dari  Antilock Braking System dibanding Lock Braking System . Karena LBS murni  menggunakan  mekanis  semua,  dibanding  ABS  yang sudah mengintegrasi mekanis dan elektrik. Terdapat kontrol pada  sistem  ABS,  sedangkan  LBS  tidak.  Analoginya  LBS memakai open control loop system , sedangkan ABS memakai close  control  loop  system  karena  terdapat feedback berupa fluktuatif putaran roda.
D. Pemodelan Kendaraan
1) Pemodelan Dinamis Kendaraan
Pemodelan  dinamis  kendaraan  merupakan  salah  satu pemodelan matematis yang menganalisa gaya-gaya kendaraan  pada  saat  pengereman,  pada  pemodelan  ini ditekankan  pada  pengaruh slip yang  terjadi  pada  saat  roda lock ,  yang  mempengaruhi  roda lock yaitu  tekanan pengereman yang lebih besar dari beban kendaran dikalikan koefisien gesek (Fb > µ x W).
Roda mengalami lock :
𝐹 𝑏 = 𝜇  × 𝑊 (12)
Hukum Newton II ∑ 𝐹 = 𝑚 × 𝑎 (13)
F b + R r + R a = m  ×  a (14)
a = F b + R r + R a m
Hambatan rolling dan hambatan aerodynamic R r = F r × r dinamis × μ d (15) R a = 1 2 × ρ × C d × A f × V 2 (16)
Radius dinamis roda r dinamis = r W + rW−rtire 2 (17)

## 2) Pemodelan Roda Kendaraan
Pemodelan matematis ini meliputi torsi yang bekerja pada roda  kendaraan  dan  berpengaruh  pada  saat  terjadi pengereman, selanjutnya akan menjadi acuan untuk membuat
pemodelan dengan menggunakan blok diagram simulasi dari program,  berikut  adalah free  body diagram  dari  roda kendaraan.
Gambar 9. Free body diagram brake dan roda
Inersia roda J = 1 2 . m . (r tire 2 + r w 2 ) (18)
Torsi traktif T t =   F t . r dinamis
(19)
Torsi brake T b = F b . r dinamis (20)
Redaman jalan (torsi gesek) ω W . B =  W. r w . μ d (21)

## E. Pemodelan di Simulink
Gambar 10. Blok Simulink MATLAB Antilock Braking System
Setelah mendapatkan pemodelan matematis dari dinamika kendaran  pada  saat  terjadi  pengereman  maka  selanjutnya akan  dibuat  blok-blok  diagram  pada  program  MATLAB sesuai  dengan  pemodelan  matematis  diatas,  berikut merupakan  blok  simulasi  dari  program  MATLAB.  Pada simulink  ini  ada  beberapa  parameter  pemodelan  yang  di tuliskan pada m-script . Tabel 1. Data spesifikasi Panser Anoa APC 6X6[3]
Dimensi Kendaraan Jarak sumbu roda 3020 mm Lebar 2035 mm Tinggi 2170 mm
Berat Kendaraan Berat Total (W) 128500 N Berat depan (Wf) 50200 N Berat tengah (Wm) 45700 N Berat belakang (Wr) 32600 N Aerodinamis Luas frontal 4.425 m 2 Massa jenis angin 1.225 kg/m 3 Koefisien drag (Cd) 0.8 Dimensi Komponen Rem Jarak pedal rem ke tumpuan (la) 0.220 m Jarak push rod ke tumpuan (lb) 0.025 m Diameter dalam master silinder 0.027 m Disk Brake (Single Piston) Diameter piston caliper 0.062 m Diameter rotor disk 0.384 m Ban (1400 – R20 Runflat Insert) Jenis Radial Diameter roda 1200 mm Lebar 300 mm
Koefisien adhesi Aspal (μ)
0.8 Koefisien hambatan rolling (f r ) 0.08

## III. HASIL DAN ANALISA
Dari  hasil  pemodelan  program  MATLAB  untuk  sistem pengereman Lock  Braking  System (LBS)  dan Antilock Braking  System (ABS)  di  dapatkan  beberapa  karakteristik pengereman.  Pada  studi  ini  dilakukan  simulasi  untuk kecepatan  60  km/jam  pada  jalan  lurus.  Hasil  simulasi  dari kecepatan 60 km/jam akan ditampilkan sebagai berikut.

## 1) Respon Relative Slip
Gambar 11. Grafik perbandingan respon slip LBS dan ABS
Gambar  diatas  adalah  grafik  hasil  dari  simulasi perbandingan,  antara  respon slip roda lock  braking dengan antilock  braking  system .  Pada  sistem antilock respon slip dijaga pada kondisi 10% - 70% hingga berhenti di 1.94 detik, sedangkan  untuk  sistem lock 100%  respon slip terjadi  saat 0.13 detik dan akan berhenti pada 2.20 detik.

## 2) Respon Stopping Distance

## Gambar 12. Grafik perbandingan jarak pengereman LBS dan ABS
Gambar  diatas  merupakan  grafik  perbandingan  dari  hasil simulasi  jarak  pengereman  dengan  kecepatan  kendaraan  60 km/jam dari pengereman sistem antilock dengan sistem lock , pada sistem antilock yang ditandai warna merah, kendaraan akan  berhenti  pada  16  meter  di  1.94  detik  sedangkan  pada sistem lock kendaran akan berhenti pada 18.45 meter di 2.20 detik,  hal  ini  menunjukkan  bahwa  sistem  pengereman antilock lebih dekat jarak pemberhentiannya dari pada sistem pengereman lock .
3) Respon  Kecepatan  Angular  Roda  -  Kecepatan Kendaraan

## Gambar 13. Grafik kecepatan angular roda dan kendaraan LBS
Gambar  diatas  merupakan  grafik  kecepatan  angular  roda dan  kendaraan  pada lock  braking hasil  dari  simulasi MATLAB,  grafik  diatas  menunjukkan  kecepatan  angular roda  (rad/s)  mencapai  nilai  0.00  di  0.01  detik  dan  tidak menunjukkan fluktuasi kecepatan hingga berhenti akibat dari respon slip yang terjadi pada roda, maka bisa dikatakan slip kendaraan adalah 100%.
Gambar 14. Grafik kecepatan angular roda dan kendaraan ABS
Gambar  diatas  merupakan  grafik  kecepatan  angular  roda dan  kendaraan  pada antilock  braking hasil  dari  simulasi MATLAB,  pada  kecepatan  angular  roda  mengalami penurunan pertama dari 75.59 rad/sec menjadi 20.82 rad/sec dan  seterusnya  hingga  berhenti  pada  1.94  detik.  Kecepatan awal kendaraan 16.67 m/s dan berhenti pada 1.94 detik sama seperti  kecepatan  angular  roda.  Roda  mengalami slip 0.05 detik, no slip 0.15 detik dan berfluktuasi terus hingga berhenti di 1.94 detik.

## 4) Respon Perlambatan
Gambar 15. Grafik perbandingan perlambatan kendaraan LBS dan ABS
Gambar  diatas  adalah  grafik  perbandingan  perlambatan LBS dengan ABS pada sistem lock ditunjukkan warna merah perlambatan  awal  pada  0.0.15  detik  yaitu  8.50  m/ s 2 kemudian  pada  0.126  detik  perlambatan  menjadi  7.54  m/ s 2 sedangkan  pada antilock perlambatan  yang  terjadi  7.76 m/ s 2 di  0.012  detik  hingga  10.46  m/ s 2 sampai  kendaraan berhenti.

## 5) Respon Perilaku Belok
Respon  perilaku  belok  kendaraan  terlihat  pada  hubungan gambar  11  dan  gambar  16.  Gambar  16  menunjukkan pengaruh  koefisien  gesek  longitudinal  dan  koefisien  gesek lateral  terhadap  persentase lock roda.  Besarnya  angka koefisien  gesek  longitudinal  mempengaruhi stopping distance sedangkan untuk koefisien gesek lateral mempengaruhi respon belok kendaraan saat mengerem.
Gambar 16. Hubungan skid terhadap koefisien adhesi [3]
Lalu untuk gambar 11 menunjukkan relative slip – waktu Panser ABS dan LBS. Disini terlihat bahwa ABS mempunyai relative slip = 0.1 - 0.7 yang berarti mempunyai kisaran nilai koefisien  gesek  longitudinal  0.75  –  0.90  dan  lateral  0.10  – 0.40.  Sedangkan  untuk  LBS  mempunyai relative  slip =  1 ( lock 100%) yang berarti mempunyai kisaran nilai koefisien gesek  longitudinal  0.75  dan  lateral  hampir  0.00.  Salah  satu parameter untuk melihat perilaku belok (kasus ini oversteer ) yaitu  besarnya  nilai  koefisien  gesek  lateralnya.  Dan  terlihat bahwa  perbedaan  koefisien  gesek  lateral  ABS  lebih  besar dibanding LBS, oleh karena itu perilaku cenderung oversteer Panser  lebih  besar  di  sistem  LBS  dibanding  sistem  LBS. Kesimpulannya  yaitu,  stabilitas  Panser  saat  berbelok  lebih bagus pada Antilock Braking System dibanding dengan Lock Braking System .
Tabel 2.
Respon Parameter ABS dan LBS terhadap UK Standard
Stopping Distance Parameter (60 km/h) ABS LBS UK Standard Stopping Distance [5]
Jarak pengereman (m) 16 18.45 22 Waktu pengereman (det) 1.94 2.20 - Perlambatan (m/s 2 ) 7.76 – 10.49 7.54 - Relative slip 0.1 – 0.7 1 -

## KESIMPULAN
Dari pemodelan, analisa data dan simulasi yang dilakukan maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
- Respon jarak pengereman pada antilock braking system dan lock  braking  system yang  ditunjukkan  pada kecepatan  60  km/jam  yaitu  untuk antilock  braking system yaitu  16  meter,  sedangkan  untuk lock  braking system adalah 18.45 meter. Disini dapat disimpulkan dari nilai  jarak  pengereman  bahwa antilock  braking  system lebih baik daripada lock braking system.
- Respon waktu pengereman pada antilock braking system dan lock  braking  system yang  ditunjukkan  pada kecepatan  60  km/jam  untuk antilock  braking  system yaitu  1.94  detik.  Sedangkan  untuk lock  braking  system yaitu  2.20  detik.  Terlihat  sedikit  perbedaan  waktunya namun antilock  braking  system tetap  lebih  aman dibanding lock braking system.
- Karena  hanya  roda  belakang  yang  ditambahkan komponen antilock  braking, maka lock  braking  system lebih  cenderung oversteer karena  nilai  koefisien  gesek lateralnya hampir 0.00 sedangkan untuk antilock braking system nilai koefisien gesek lateralnya 0.10 – 0.40.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] K. Reif, “Brakes, Brake Control and Driver Assistance Systems,” Springer Fachmedien Wiesbad. , 2014.
[2] P. PINDAD, Measurement Center of Gravity . 2016.
[3] B.  Sutantra,  I.N.  dan  Sampurno, Teknologi  Otomotif .  Surabaya: Guna Widya, 2010.