Aplikasi Weigh in Motion Menggunakan Metode Estimasi Untuk Mengukur Beban dan Kecepatan Kendaraan Bergerak
Iif Ahmad Syarif 1 , Abdul Muis Prasetia 2
1 Program Studi Teknik Sipil, FT UBT, Tarakan
2 Program Studi Teknik Elektro, FT UBT, Tarakan
E-mail: 1 iifahmads@gmail.com
Received 09 Mei 2019; Reviewed 12 Mei 2019; Accepted 31 Mei 2019 http://jurnal.borneo.ac.id/index.php/borneoengineering

## Abstract
Humans as users of transportation modes, of course, want the ability of vehicles that are able to carry as much cargo as possible and on the fastest trip. This condition often results in the vehicle carrying the maximum load even exceeding the carrying capacity. On this basis and to maximize the results of data collection in the form of traffic volumes and vehicle loads, it is necessary to attempt to  check  the  load  of  vehicles  or  trucks  passing  through  the  road  without  causing  queues  and congestion. To that can be done using a dynamic weighbridge which utilize methods of Weigh In Motion (WIM). The WIM system is equipped with the ability to measure vehicle loads when the truck runs at a certain speed through sensors placed below the road surface. The results showed that the WIM  prototype  can  measure  the  speed  and  weight  of  the  vehicle  running  successfully,  the measurement results of running vehicle loads have an average error of 14.9%.
Keywords: Transportation, Weigh In Motion, Load, Speed

## Abstrak
Manusia sebagai pengguna moda transportasi, tentunya menginginkan kemampuan kendaraan yang mampu membawa muatan sebanyak-banyaknya dan dalam perjalanan yang paling cepat. Kondisi ini seringkali  mengakibatkan  kendaraan  mengangkut  muatan  paling  maksimal  bahkan  melebihi kapasitas  angkut.  Atas  dasar  tersebut  dan  untuk  memaksimalkan  hasil  pengumpulan  data  berupa volume lalu lintas serta beban kendaraan, perlu adanya upaya pengecekan beban kendaraan ataupun truk  yang  melewati  jalan  tanpa  menimbulkan  antrian  dan  kemacetan.  Untuk  itu  dapat  dilakukan dengan  menggunakan  jembatan  timbang  dinamis  yang  memanfaatkan  metode Weigh  In  Motion (WIM). Sistem WIM dilengkapi dengan kemampuan mengukur beban kendaraan ketika truk berjalan dengan  kecepatan  tertentu  melewati  sensor  yang  diletakkan  di  bawah  permukaan  jalan.  Hasil penelitian  menunjukkan prototipe WIM  dapat  mengukur  kecepatan  dan  berat  kendaraan  berjalan dengan  sukses,  hasil  pengukuran  beban  kendaraan  berjalan  mempunyai error rata-rata  sebesar 14.9%.
Kata kunci : Transportasi , Weigh In Motion, Beban, Kecepatan

## 1. Pendahuluan
Transportasi secara umum dapat juga diartikan sebagai usaha pemindahan, atau penggerakan orang atau  barang  dari suatu lokasi,  yang  disebut lokasi asal,  ke  lokasi  lain,  yang  disebut lokasi tujuan, untuk keperluan tertentu dengan mempergunakan alat tertentu pula (Miro. F, 2012). dengan definisi tersebut, usaha perpindahan dari lokasi asal ke lokasi tujuan dengan moda transportasi juga melewati
media yang disebut sebagai prasarana transportasi. Jalan sebagai salah satu prasarana transportasi darat  yang  hingga  saat  ini  masih  merupakan  prasarana  transportasi  paling  efektif  dan  sering digunakan oleh manusia dalam melakukan kegiatan transportasi.
Dasar  dari  perencanaan  dan  penyediaan  jalan  ditujukan  untuk  dapat  memberikan  dukungan  yang baik terhadap moda transportasi yang menggunakannya. Dukungan yang baik ini berupa kapasitas dan  kemampuan  menahan  beban.  Moda  transportasi  darat  yang  menjadi  pertimbangan  dalam perencanaan dan penyediaan jalan adalah kendaraan bermotor. Kendaraan bermotor sebagai bagian dari moda transportasi darat terus mengalami perkembangan baik jumlah, bentuk, kemampuan, dan ukuran. Perkembangan jumlah, bentuk, dan ukuran secara sistemik memberikan dampak terhadap daya dukung jalan untuk mampu menahan beban serta perubahan terhadap dimensi jalan (Sari, 2014).
Perkembangan  kendaraan  tersebut  tentunya  memberikan  efisiensi  bagi  pengguna  kendaraan. Manusia sebagai pengguna moda transportasi, tentunya menginginkan kemampuan kendaraan yang mampu membawa muatan sebanyak-banyaknya dan dalam perjalanan yang paling cepat. Kondisi ini seringkali  mengakibatkan  kendaraan  mengangkut  muatan  paling  maksimal  bahkan  melebihi kapasitas  angkut.  Muatan  berlebih  ini  mengakibatkan  kemampuan  jalan  untuk  menahan  beban berkurang dari umur rencana seharusnya (Morisca, 2014).
Pada perencanaan infrastruktur, beban yang bekerja menjadi dasar untuk menentukan desain. Pada jalan,  volume  lalu  lintas  dan  berat  kendaraan  menjadi  salah  satu  faktor  untuk  menentukan  tebal pekerasan. Volume lalu lintas dan beban kendaraan merupakan data primer yang pengumpulannya memerlukan ketelitian dan akurasi yang baik untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Disamping volume  dan  beban  kendaraan  terdapat  kemampuan  kendaraan  untuk  mengembangkan  kecepatan yang  sangat  tinggi,  hal  ini juga  menjadi  perhatian  dari  sisi  keselamatan  dan  kepadatan  lalu  lintas (Kurniati, 2017).
Atas  dasat tersebut  untuk  memaksimalkan  hasil  pengumpulan  data  berupa  volume  lalu  lintas  dan beban  kendaraan,  perlu  adanya  upaya  pengecekan  beban  kendaraan  ataupun  truk  yang  melewati jalan.  Pengecekan  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  sistem  pemilah  beban  atau  yang  sering disebut  sebagai  jembatan  timbang.  Jembatan  timbang  akan  memonitoring  dan  menghitung  beban kendaraan ketika kendaraan melewati sensor beban. Sehingga penggunaan jembatan timbang dapat menjadi solusi alternatif untuk mencegah dan mengurangi terjadinya masalah akibat kerusakan jalan yang diakibatkan kelebihan muatan (Atiya dkk, 2014).
Jembatan  timbang  yang  pada  umumnya  digunakan  dalam  memonitoring  beban  kendaraan merupakan  jembatan timbang  yang  bersifat  statis,  dimana  pengukuran  beban total  dari  kendaraan dilakukan  tepat  ketika  kendaraan  berada  diatas  sensor  sehingga  dapat  menyebabkan  penumpukan kendaraan pada area jembatan timbang dan juga dapat melebar hingga ruas jalan akibatnya dapat berdampak kemacetan pada ruas jalan apabila arus jalan sedang padat. Hal tersebut menyebabkan penggunaan  jembatan  timbang  statis  kurang  efisien,  sehingga  diperlukan  adanya  sistem  pemilah beban  yang  dapat  langsung  menentukan  beban  ketika  kendaraan  melewati  sensor  beban  pada kendaraan.
Untuk  mengatasi  kekurangan  dari  jembatan  timbang  dibuatlah  sistem  pemilah  beban  berupa jembatan timbang dinamis yang memanfaatkan metode Weigh In Motion (WIM). Metode pemilah WIM  digunakan  untuk  memberikan  batas  muatan  yang  diperbolehkan  pada  kendaraan  bermuatan atau  truk.  WIM  dilengkapi  dengan  kemampuan  mengukur  beban  kendaraan  ketika  truk  berjalan dengan kecepatan tertentu melewati sensor yang diletakkan di bawah permukaan aspal. Sistem WIM efektif dalam pengumpulan data suatu penelitian rancangan pembuatan jalan, pemantauan lalu lintas, serta  penentuan  berat  kendaraan.  Kelebihan  lain  dari  penggunaan  sistem  WIM,  yaitu  dapat meningkatkan keselamatan pengguna jalan dan untuk perbaikan jalan serta perencanaan transportasi jalan yang lebih baik untuk kedepannya (Martina, 2018).
Berdasarkan latar belakang tersebut, peneliti melakukan pendekatan awal terhadap rancang-bangun alat survei lalu lintas menggunakan WIM. Pendekatan ini berupa pembuatan prototipe alat survei
lalu lintas yang bekerja atas sensor load cell. Load cell sistem WIM memanfaatkan beban sel tunggal dengan dua skala untuk mendeteksi poros dan berat kedua sisi kanan dan kiri roda secara bersamaan. Ketika kendaraan melewati sel beban, sistem akan mencatat berat yang terukur untuk masing-masing skala dan menggabungkan keduanya untuk mengetahui berat pada poros. Dengan harapan alat bantu survei ini mampu memberikan kemudahan terhadap para pengumpul data lalu lintas dan pengguna data lalu lintas dalam merencanakan jalan yang lebih baik, untuk kemajuan transportasi di Indonesia.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mendeskripsikan  berat  dan  kecepatan  kendaraan  bergerak menggunakan keunggulan WIM. Pembuatan sistem WIM dilakukan di Laboratorium Teknik Elektro Universitas Borneo Tarakan. Adapun pengolahan dan interprestasi data dilakukan di Laboratorium Teknik Sipil Universitas Borneo Tarakan. Untuk mencapai tujuan yang diharapkan dari penelitian ini, maka terdapat beberapa tahapan penelitian yang telah dilakukan. Adapun tahapan dari penelitian ini adalah pengkajian pustaka, diagram alir WIM, kalibras WIM, pengambilan data, pengolahan data dan analisa data.

## Pengkajian Pustaka
Pengkajian  terhadap  kajian  pustaka  yang  menjadi  dasar  keilmuan  dalam  melakukan  penelitian merupakan dasar dari penelitian ini,  dalam  tahapan  ini  juga  dilakukan analisa awal. Analisa ini dimaksudkan sebagai latar belakang awal untuk menggambarkan hasil penelitian-penelitian sejenis yang telah dilakukan peneliti sebelumnya.

## Diagram Alir WIM
Tahap selanjutnya adalah membuat diagram alir WIM, berikut ini merupakan gambar sistem WIM yang diajukan pada penelitian ini.
Mikrokontroler Sensor 1 Op Amp 1 Sensor 2 LCD Op Amp 2 Gambar 1. Diagram sistem WIM
Desain sistem WIM pada penelitian ini datanya terpusat pada mikrokontroler, baik data dari sensor 1  maupun  dari  sensor  2.  Sinyal  dari  sensor  diperkuat  sesuai  dengan  spesifikasi  masukan mikrokontroler untuk memudahkan proses konversi data, sinyal sensor pada penelitian ini diperkuat dengan Op Amp. Mikrokontroler digunakan untuk memproses data kedua sensor untuk mendapatkan kecepatan dan berat kendaraan. Pada bagian akhir dari desain WIM adalah penempatan LCD sebagai unit antar muka untuk memudahkan proses pembacaan hasil saat melakukan pengambilan data atau untuk memperlihatkan kecepatan dan berat kendaraan tersebut saat melewati sistem.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Sistem  WIM  harus  dikalibrasi  terlebih  dahulu  dengan  alat  ukur  yang  standar,  sehingga  hasil pengukuran menjadi akurat. Proses ini dilakukan dengan cara menghitung nilai perubahan sinyal dari sensor yang akan masuk ke dalam mikrokontroler. Langkah pengambilan data ini dilakukan untuk memperoleh korelasi antara data sensor berat dengan data timbangan melalui regresi linier, sehingga nilai yang terbaca pada WIM mendekati nilai pada timbangan.
Gambar 2 Proses kalibrasi sensor
Tabel 1 Data kalibrasi sensor WIM
No. Berat Sensor 1 Sensor 2 1 50 21 18.3 2 100 35.32 32.6 3 150 55.62 53.4 4 200 74.5 73.4 5 250 93.7 92.5 6 300 111.33 109.8 7 350 133 131.5 8 400 153.2 152.2 9 450 173.1 172.4 10 500 191.66 191.2 11 550 212 212 12 600 231.1 231 13 650 250.5 250.4 14 700 268.9 268.7 15 750 287.6 287.2
Langkah  pengambilan  data  ini  dilakukan  untuk  mengkorelasikan  data  dengan  timbangan  standar, sehingga nilai yang terbaca pada WIM mendekati nilai pada timbangan. Data pada Tabel  1 diolah dengan software sehingga didapatkan nilai regresi linier.
Gambar 3 Kurva perbandingan antara respon sensor 1 dan timbangan
y = 2,5803x + 5,6348 R² = 0,9997 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 50 100 150 200 250 300 350 Be ra t/T im b an gan (gram ) Berat/Sensor (gram)
Setelah  didapat  nilai  korelasi  dengan  regresi  linier,  persamaan  tersebut  dimasukan  dalam  sketch program mikrokontroler. Program yang tertanam pada mikrokontroler dijalankan dan dicoba dengan mengambil  beberapa  data,  data  tersebut  digunakan  untuk  mengetahui  hasil  pengukuran  WIM terhadap timbangan standar.

## 3.1. Kalibrasi Sensor Terhadap Beban Bergerak
Kalibrasi  dilakukan  dengan  cara  menjalakan  miniatur  kendaraan  dengan  berat  total  ±  3  Kg menggunakan  kecepatan  yang  bebeda.  Proses  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  prosentase  berat terhadap kecepatan.

## Gambar 4 Kalibrasi sensor terhadap beban bergerak
Pengukuran kecepatan dilakukan dengan menggunakan persamaan dibawah ini :
𝑣 = 𝑠 𝑡 (1)
v adalah kecepatan kendaraan, s meruapakan jarak dan t waktu. Jarak dapat dihitung dengan melihat posisi  sensor  1  terhadap  sensor  2,  sedangkan  untuk  mengetahui  waktu  yang  dibutuhkan  dapat menggunakan perbedaan waktu aktivasi sensor 1 dan sensor 2.
𝑡 = ∆𝑡
(2)
𝑡 = 𝑡 1 − 𝑡 2 (3)
Tabel 2 Data kalibrasi kecepatan kendaraan terhadap prosentase beban No. Kecepatan (m/s) Berat (gram) Prosentase Berat (%) 1 255 29 103.45 2 200 39 76.92 3 142 50 60.00 4 75 66 45.45 5 61 69 43.48
Berdasarkan kalibrasi kecepatan terhadap prosentase beban kendaraan, maka untuk mencari beban kendararaan adalah sebagai berikut :
𝑤𝑖𝑚 = (0.000005𝑣 3 −  0.0012𝑣 2 +  0.2934𝑣 +  28.597)𝑤
(4)

## Gambar 5 Kurva perbandingan antara kecapatan dan prosentase berat kendaraan

## 3.2. Pengujian dan Pengambilan Data
Tujuan dilakukan pengujian dan pengambilan data ini agar diketahui validitas antara sistem WIM yang telah dibuat dengan kondisi sebenarnya.
Tabel 3 Data hasil pengujian No. Beban referensi Kecepatan WIM (gram) Error (%) 1 3000 70 2563 14.5 2 3000 120 2537 15.4 3 3000 150 2561 14.6 4 3000 170 2597 13.4 5 3000 180 2580 13.9 6 3000 225 2454 18.2 7 3000 260 2567 14.4
Dari hasil pengujian yang telah dihitung terdapat selisih nilai uji dan nilai referensi yang tidak terlalu jauh dengan rata-rata error yang kurang dari 14.9 %.

## 4. Kesimpulan
Dari hasil pembahasan maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut :
1. Sensor load cell sukses digunakan untuk mengukur kecepatan kendaraan bergerak
2. Sensor load cell sukses diterapkan untuk pengukuran beban kendaraan bergerak
3. Selisih pengukuran WIM dengan beban referensi mempunyai rata-rata error yang kurang dari 14.9%.

## Daftar Pustaka
Atiya,  A.  F.,  Sari,  O.  D.  W.,  Purwanto,  D.,  Setiadji,  B.  H.  (2014).  Analisis  Pengaruh  Kinerja Jembatan  Timbang  Terhadap  Kinerja  Perkerasan  dan  Umur  Rencana  Jalan  (Studi  Kasus Jembatan Timbang Salam, Magelang). Jurnal Karya Teknik Sipil , 662-673
y = 5E-06x 3 - 0,0012x 2 + 0,2934x + 28,597 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 0 50 100 150 200 250 300 Ke ce p at an (m /s )
Berat (gram)
Kurniati, N. L. W., Setiawan, I., Sihombing, S. (2017). Keselamatan Berlalu Lintas Di Kota Bogor Traffic Safety In Bogor. jurnal manajemen transportasi & logistik , 75-88.
Martina, R., Saleh, S. M., Isya, M. (2018). Kajian Beban Aktual Kendaraan Pada Konstruksi Jalan Menggunakan Weigh In Motion (WIM). Jurnal Teknik Sipil , 701-714.
Miro,  F.  (2005).  Perencanaan  Transportasi  untuk  Mahasiswa,  Perencana,  dan  Praktisi.  Erlangga. Jakarta.
Morisca, W. (2014). Evaluasi beban kendaraan terhadap derajat Kerusakan dan umur sisa jalan  (studi kasus  :  ppt.  Simpang  nibung  dan  ppt.  Merapi  Sumatera  selatan). Jurnal  Teknik  Sipil  dan Lingkungan , 692-699.
Sari,  D.  N. (2014).  Analisa  Beban Kendaraan Terhadap  Derajat Kerusakan Jalan  dan  Umur  Sisa.
Jurnal Teknik Sipil dan Lingkungan , 615-620.