Abstrak —Sepeda  motor  merupakan  sarana  transportasi  yang digunakan  oleh  sebagian  besar  masyarakat  Indonesia  untuk jarak  dekat  maupun  jauh.  Seseorang  yang  mengendarai sepeda  motor  akan  merasakan  getaran  yang  berasal  dari ketidakrataan  profil  jalan.  Getaran  tersebut  akan  ditransfer oleh  sistem  suspensi  melalui  bodi  kendaraan  ke  tubuh pengendara.  Hal  tersebut  dapat  menimbulkan  kelelahan  pada pengendara  sepeda  motor  jika  terjadi  dalam  jangka  waktu yang  cukup  lama.  Oleh  karena  itu  faktor  kenyamanan  sangat penting  untuk  diperhatikan  agar  terhindar  dari  akibat  fatal karena  kelelahan  yaitu  kecelakaan.  Secara  garis  besar penelitian ini dilakukan dengan pemodelan pengendara sepeda motor  yang  diberi  input  eksitasi  (amplitudo  jalan  dan kecepatan kendaraan) yang bervariasi. Pemodelan pengendara dan  sepeda  motor  dilakukan  dengan  sistem  8  derajat kebebasan  yang  terdiri  dari  massa  roda  depan,  massa  roda belakang,  massa  bodi  motor,  massa  paha,  massa lower  torso , massa upper  torso ,  dan  massa  kepala.  Dari  model  matematis dibuat persamaan gerak dari sistem, state variable dari model, dibuat  blok  diagram,  kemudian  disimulasikan  dan  dianalisa hasilnya.  Dari  hasil  simulasi  didapatkan  nilai  percepatan maksimum  pada  tubuh  pengendara    karena  pemberian  input harmonik  minimum sebesar 0.01 m  pada  kecepatan  maksimal (80  km/jam),  nilai  RMS  percepatan  tubuh  pengendara  dari paha,  lower  torso,  upper  torso  dan  kepala  berturut-turut adalah  0.4906  m/s 2 ,  0.5451  m/s 2 ,  0.5092  m/s 2 ,  dan  0.5145  m/s 2 . Kemudian  pemberian  input  harmonik  maksimal  sebesar  0.03 m  pada  kecepatan  maksimal  (80  km/jam),  nilai  RMS percepatan    tubuh  pengendara  dari  paha, lower  torso,  upper torso dan  kepala  berturut-turut  adalah  1.472  m/s 2 ,  1.635  m/s 2 , 1.528  m/s 2 ,  dan  1.544  m/s 2 .  Berdasarkan  ISO  2631,  nilai percepatan  hasil  simulasi  pada  kecepatan  20  km/jam  pada semua  input  tubuh  pengendara  dari  paha, lower  torso,  upper torso dan  kepala  berada  di  bawah  standart  kenyamanan. Sedangkan  pada  kecepatan  50  km/jam  dan  80  km/jam  pada semua  input  harmonik  nilai  percepatan  dari  hasil  simulasi masih  berada  pada  standart  kenyamanan  karena  kurang  dari 2 m/s 2 , tetapi sudah terasa adanya ketidaknyamanan.
Kata  Kunci —dinamika  sepeda  motor  dan  pengendaranya, kenyamanan berkendara, pemodelan sistem dinamis.

## I PENDAHULUAN
epeda  motor  merupakan  sarana  transportasi  yang digunakan  di  banyak  negara  berkembang  seperti Indonesia.  Hal  ini  dikarenakan  sepeda  motor  mudah digunakan  untuk  menempuh  jarak  dekat  misalnya  antara rumah  dan  tempat  bekerja.  Di  Indonesia,  sepeda  motor dianggap  dapat  memenuhi  kebutuhan  masyarakat  golongan ekonomi  menengah  kebawah,  disamping  kelebihannya dalam  kemampuan  bermanuver  disela-sela  kemacetan. Sepeda  motor  juga  memberikan  efisiensi  dalam  biaya perjalanan. Dampak dari kenaikan BBM serta
ketidakefisienan  sarana  angkutan  umum  dan  waktu perjalanan  yang  tidak  dapat  diprediksi,  menjadi  salah  satu penyebab  meningkatnya  kepemilikan  sepeda  motor.  Tetapi beberapa  akhir  tahun  ini  fungsi  sepeda  motor  pun  tidak hanya  digunakan  sebagai  alat  transportasi  jarak  dekat  , namun  digunakan  untuk  keperluan  mudik  (pulang kampung).  Dimana  jarak  yang  ditempuh  bisa  mencapai ratusan kilometer.
Banyak  faktor  yang  mempengaruhi  kenyamanan  dan kestabilan  kendaraan,  salah  satunya  adalah  getaran  yang disebabkan oleh kondisi permukaan jalan yang tidak merata. Untuk  mengatasi  hal  tersebut  yaitu  dengan  desain  suspensi yang  baik  untuk  mereduksi  energi  yang  ditransfer  ke pengendara  ( sprung  mass). Ketidaknyamanan  akibat mengendarai  sepeda  motor  dalam  waktu  yang  lama menimbulkan  kelelahan  yang  bisa  berakibat  fatal  pada pengendara berupa kecelakaan.
Penelitian  tentang  kenyamanan  berkendara  sepeda  motor sudah  cukup  banyak  dilakukan.  Ada  yang  ditinjau berdasarkan  respon  dinamik  sepeda  motor  terhadap  sudut suspensi,[1]  selain  itu  juga  memodelkan  kendaraan  dan pengendara dengan 5 dof [2].
Pada  penulisan  tugas  akhir  ini  dilakukan  pemodelan matematis dari pengendara sepeda motor dan kendaraannya. Kemudian  dilakukan  analisa  hasil  simulasi  respon  dinamis dari  software  Simulink  untuk  ditinjau  berdasarkan  standart kenyamanan ISO 2631.

## II. URAIAN PENELITIAN
Analisa  kenyamanan  berkendara  oleh  pengendara sepeda  motor  dilakukan  dengan  pemodelan  pengendara sebagai  system  multi-dof.  Dimana  pengendara  dan kendaraan,  masing-masing  dimodelkan  sebagai  system empat  dof.  Penelitian  ini  dimulai  dari  studi  literatur mengenai  gerak  dinamis  pengendara  sepeda  motor  beserta kendaraanya.  Dilanjutkan  dengan  pemodelan  matematis sistem.  Setelah  menyelesaikan  model  matematis,  dibuat diagram  blok  pada  software  Simulink  berdasarkan persamaan  gerak  sistem  untuk  mengetahui  respon  sistem pada  saat  diberi  input  gaya  berupa  step  dan  harmonik. pemodelan  pengendara  [1]  dan  kendaraannya  dapat  dilihat pada  gambar  1. Dari  pemodelan  pada  gambar  1  terlihat bahwa  pemodelan  matematis  kendaraan  terdiri  dari  massa roda depan ( ), massa roda belakang ( ), massa body kendaraan ( ), massa paha ( ), massa lower torso ( ),
massa upper torso ( ), dan massa kepala ( ) .

## Analisa Kenyamanan Kendaraan Roda Dua dengan Pemodelan Pengendara sebagai Sistem Multi D.O.F
Chika Olviani dan Harus Laksana Guntur Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : haruslg@me.its.ac.id
S
Di  bawah  ini  merupakan  persamaan  state  variable  dari masing-masing dof:
̈ * ( ) ( ̇ ) (
( )) ( ( ̇))+ (1) ̈ * ( ) ( ̇ ) (
( )) ( ( ̇))+ (2) ̈ * ( ( )) ( ( ̇))
(
( )) ( ( ̇)) (( ) ) (( ̇) )+ (3) ̈ * ( ( )) ( ̇ ( ̇ )) ( ( )) ( ̇ ( ̇ )) (( ) ) (( ̇ ̇ )    ̇ )+ (4)
̈ * (( ) ) (( ) ) ( ) ( )+ (5) ̈ [ ( ) ( ) ( ) ( )] (6)
̈ [ ( ) ( ) ( ) ( )] (7)
̈ [ ( ) ( )] (8)
Parameter-parameter  kendaraan  dan  pengendara  untuk pemodelan diperoleh dari berbagai sumber diantaranya dari referensi  dan  buku  yang  berkaitan  dengan  penelitian  ini, internet  dan  spesifikasi  dari  sepeda  motor  yang  digunakan. Kemudian  data  inilah  yang  nantinya  akan  diolah  pada simulasi oleh software Simulink.
Tabel 1 Parameter Sepeda Motor yang digunakan
Tabel 2 Parameter Pengendara Sepeda Motor [3] Keterangan Bagian Tubuh Manusia Simbol  Nilai Satuan Massa paha 10.92 kg Massa lower torso 7.32 kg Massa upper torso 24.12 kg Massa kepala 4.5 kg Konstanta kekakuan paha 90000 N/m Konstanta kekakuan lower torso 162800  N/m Konstanta kekakuan upper torso 183000  N/m Konstanta kekakuan kepala 310000  N/m Konstanta redaman paha 2064 N.s/m Konstanta redaman lower torso 4585 N.s/m Konstanta redaman upper torso 4750 N.s/m Konstanta redaman kepala 400 N.s/m
Dari  data  parameter  yang  didapatkan  dari  kedua  tabel  di atas  maka  dapat  digunakan  untuk  simulasi  pada  software Simulink Kemudian pada blok simulink seperti pada gambar 2  diberikan  input  berupa  step  dan  harmonik  dengan  variasi kecepatan  (20  km/jam,  50  km/jam  dan  80  km/jam)  serta variasi amplitudo jalan (0.01m, 0.02 m dan 0.03 m).
Keterangan Komponen Simbol Nilai Satuan Massa roda depan 10 kg Massa roda belakang 10 kg Massa bodi kendaraan 93 kg Konstanta  kekakuaan  roda depan dan belakang 1600 N/m Konstanta  redaman  roda depan dan belakang , 2200 N/m Konstanta kekakuaan suspensi depan 15090 N/m Konstanta kekakuaan suspensi belakang 24600 N/m Konstanta redaman suspensi depan 500 N.s/m Konstanta redaman suspensi belakang 750 N.s/m Inersia bodi kendaraan 35.376 kg/m 2 Jarak suspensi depan terhadap cg kendaraan 0.6526 m Jarak  suspensi  belakang terhadap cg kendaraan 0.6024 m Jarak  manusia  terhadap  cg kendaraan 0.175759  m
Gambar. 1.  Pemodelan Matematis Pengendara Sepeda Motor dan kendaraanya
Gambar 2. Pemodelan Blok Simulink dari Sistem
Untuk kriteria kenyamanan berdasarkan besar percepatan menurut standart ISO 2631, ditampilkan pada tabel berikut:
Tabel 3 Reaksi kenyamanan terhadap percepatan – ISO 2631 No Getaran Keterangan 1 a<0.315 m/s 2 Tidak ada keluhan 2 0.315  m/s 2 <  a  <  0.63 m/s 2 Sedikit tidak nyaman 3 0.5 m/s 2 < a < 0.1 m/s 2 Agak tidak nyaman 4 0.8 m/s 2 < a < 0.16 m/s 2 Tidak nyaman 5 1.25 m/s 2 < a < 2.5 m/s 2 Sangat tidak nyaman 6 a > 2 m/s 2 Amat  sangat  tidak
nyaman

## III. HASIL DAN ANALISA
Hasil  dari  penelitian  ini  adalah  berupa  respon getaran  akibat    input  step  dan  harmonik.  Respon  getaran berupa respon perpindahan, kecepatan, dan percepatan pada pengendara  sepeda  motor.  Respon  tersebut  akan  digunakan untuk  menganalisa  kenyamanan  dari  pengendara  sepeda motor.
3.1  Respon  Sistem  Akibat  Input  Harmonik  sebesar  0.03  m pada kecepatan 20 km/jam
Dari  hasil  simulasi  yang  dilakukan  pada  input harmonic  sebesar  0.03  m  dengan  kecepatan  20  km/jam didapatkan grafik  respon percepatan sebagai berikut.
Gambar 3. Respon  tubuh pengendara berupa percepatan akibat input harmonik sebesar 0.03 m pada kecepatan 20 km/jam
Dari gambar 3 dapat dilihat bahwa setelah stabil, amplitudo kepala  ±  0.09    m/s 2 , upper  torso ±  0.005    m/s 2 ,  amplitudo lower torso ± 0.1 m/s 2 dan paha memiliki amplitudo ± 0,095 m/s 2 . Nilai RMS dari tubuh pengendara  yaitu paha 0.02216 m/s 2 , lower torso 0.02468 m/s 2 , upper torso 0.004606 m/s 2 dan kepala 0.02951 m/s 2 .
3.2  Respon  Sistem  Akibat  Input  Harmonik  sebesar  0.03  m pada kecepatan 50 km/jam
Dari  hasil  simulasi  yang  dilakukan  pada  input harmonic  sebesar  0.03  m  dengan  kecepatan  50  km/jam
didapatkan grafik  respon percepatan sebagai berikut.
Gambar 4  Respon  tubuh pengendara berupa percepatan akibat input harmonik sebesar 0.03 m pada kecepatan 50 km
Dari  gambar  4  dapat  dilihat  bahwa  setelah  stabil, kepala memiliki amplitudo ± 0.525  m/s 2 , upper torso ± 0.4 m/s 2 , lower  torso ±  0.5    m/s 2 ,  dan  amplitudo  paha  ±  0.45 m/s 2 . Nilai RMS dari tubuh pengendara yaitu kepala 0.1903 m/s 2 , upper torso 0.1813 m/s 2 , lower torso 0.2521 m/s 2 dan paha 0.163 m/s 2 .
3.2  Respon  Sistem  Akibat  Input  Harmonik  sebesar  0.03  m pada kecepatan 80 km/jam
Dari  hasil  simulasi  yang  dilakukan  pada  input harmonic  sebesar  0.03  m  dengan  kecepatan  80  km/jam didapatkan grafik  respon percepatan sebagai berikut.
Gambar 5  Respon  tubuh pengendara berupa percepatan akibat input harmonik sebesar 0.03 m pada kecepatan 80 km
Dari  gambar  5  dapat  dilihat  bahwa  setelah  stabil, kepala  memiliki  amplitudo  ±  1.5    m/s 2 , upper  torso ±  1.35 m/s 2 , lower  torso ±  1.45  m/s 2 ,  dan  amplitudo  paha  ±  1.4 m/s 2 .  Nilai  RMS  dari  tubuh  pengendara  yaitu  kepala  1.544 m/s 2 , upper  torso 1.528    m/s 2 , lower  torso 1.635  m/s 2 dan paha  1.472  m/s 2 .  Gambar  7  merupakan  diagram perbandingan  RMS  dari  masing-masing  kecepatan  pada input harmonik sebesar 0.03 m.
Gambar 6 Diagram perbandingan nilai percepatan (RMS) untuk variasi kecepatan 20 km/jam, 50 km/jam dan 80 km/jam
Berdasarkan  ISO  2631  keempat  bagian  tubuh pengendara  masih  berada  pada  standart  kenyamanan  yang diijinkan. Pada kecepatan 20 km/jam pemgendara tidak ada keluhan  ketidaknyamanan.  Sedangkan  pada  kecepatan  50 km/jam  dan  80  km/jam  nilai  percepatan  lebih  besar  dari 0.315  m/s 2 .  Hal  ini  menimbulkan  adanya  ketidaknyamanan pada pengendara
IV. KESIMPULAN
1. Pada  pemberian  input  step  sebesar  10  cm,  respon transien dari pengendara berupa perpindahan, kecepatan,  dan  percepatan  dari  tubuh  pengendara berturut-turut adalah kepala 0.09 m, 0.47 m/s, dan 5.8 m/s 2 ,  upper  torso  0.09  m,  0.47  m/s,  dan  5.7  m/s 2 , lower torso 0.09 m, 0.46 m/s dan 5.65 m/s 2 , kemudian paha 0.09 m, 0.45 m/s dan 40 m/s 2 . Sedangkan waktu yang dibutuhkan untuk stabil adalah satu detik.
2. Pada  pemberian  input  harmonik  minimum  sebesar 0.01  m  pada  kecepatan  minimum  (20  km/jam),  nilai RMS  percepatan  dari  tubuh  pengendara  dari  kepala, upper  torso , lower  torso dan  paha  berturut-turut adalah  0.007388  m/s 2 ,  0.008255  m/s 2 ,  0.0001535 m/s 2 , dan 0.0009837 m/s 2 . Sedangkan pada kecepatan maksimal  (80  km/jam),  nilai  RMS  percepatan  dari tubuh pengendara dari paha , lower torso, upper torso dan  kepala  berturut-turut  adalah  0.5145  m/s 2 ,  0.5092 m/s 2 ,  0.5451  m/s 2 ,  dan  0.4906  m/s 2 .  Kemudian  pada pemberian  input  harmonik  maksimal  sebesar  0.03 pada  kecepatan  minimum  20  km/jam,  nilai  RMS percepatan  dari  tubuh  pengendara  dari  kepala, upper torso , lower  torso dan  paha  berturut-turut  adalah 0.02216  m/s 2 ,  0.02468  m/s 2 ,  0.004606  m/s 2 ,  dan 0.02951  m/s 2 lalu  pada  kecepatan  maksimal  (80 km/jam), nilai RMS percepatan dari tubuh pengendara dari  paha, lower  torso , upper  torso dan  kepala berturut-turut  adalah  1.544  m/s 2 ,  1.528  m/s 2 ,  1.635 m/s 2 , dan 1.472  m/s 2 .
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Bapak  Dr. Eng.  Harus  Laksana  Guntur,  ST.  M.Eng,  yang  telah membantu penulis dalam melakukan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Tentua,  Benjamin  G.  2011.  Analisa  Respon  Dinamik  sepeda motor terhadap sudut suspensi, <URL:http://paparisa.unpatti.ac.id/paperrepo/ppr_iteminfo_ln
k.php?id=202
[2] Riyanto, Andik. 2008. Simulasi Ride Comfort kendaraan roda dua dengan system multi dof. Surabaya: Teknik Mesin ITS
[3] Abdeen, Mostafa A.M. dkk. 2011. Prediction the Biodynamic Response  of  the  Seated  Human  Body  using  Artificial IntelligenceTechnique,<URL:www.oalib.com>