JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271

1

Abstrak— Truk merupakan kendaraan yang digunakan

untuk mengangkut barang-barang logistik lintas kota.

Kecelakaan lalu lintas yang diakibatkan truk merupakan

hal yang sering dijumpai di banyak negara, tak terkecuali

di Indonesia. Salah satu faktor yang memengaruhinya

ialah kelelahan pengemudi. Salah satu penyebab

kelelahan pengemudi ialah ketidaknyamanan sistem

suspensi. Ketidaknyamanan yang terjadi dapat

disebabkan oleh profil jalan. Selama ini pemodelan

setengah kendaraan (half-car) hanya dilakukan dengan

input pada roda depan dan belakang. Padahal pada

kenyataannya, getaran engine yang berlebihan juga

dapat memengaruhi ketidaknyamanan pengemudi. Pada

penelitian ini disimulasikan dan dianalisa model setengah

kendaraan dari truk dengan menambahkan input

getaran engine pada sistem. Getaran engine yang

dimodelkan berupa input harmonik. Sedangkan, profil

jalan yang dimodelkan berupa impuls dan sinusoidal.

Kecepatan truk divariasikan dari 40, 60, hingga 80

km/jam, Sedangkan amplitudo jalan divariasikan sebesar

0,05 m, 0,01 m, dan 0,15 m. Hasil dari penelitian ini

menunjukkan pada input step, besar kecepatan truk

tidak memengaruhi nilai respon perpindahan maksimum

dari kabin. Semakin besar kecepatan truk, nilai respon

kecepatan maksimum dari kabin menunjukkan tren yang

menurun, begitu pula dengan nilai respon percepatan

maksimumnya. Sedangkan, pada input harmonik,

semakin besar kecepatan truk dan amplitudo jalan, nilai

respon dinamis (percepatan, kecepatan, dan percepatan)

maksimum dan percepatan rms mengalami kenaikan.

Adanya getaran engine meningkatkan nilai respon

dinamis maksimum kabin. Percepatan rms rata-rata dari

kabin truk juga meningkat sebesar 6 %. Sehingga

berdasarkan standar kenyamanan ISO 2631

menurunkan ketahanan pengemudi. Hal tersebut

menunjukkan bahwa getaran engine menyebabkan

kelelahan pada pengemudi. Kabin beresonansi pada

frekuensi 1,1706 Hz.

Kata kunci : pemodelan sistem dinamis, dinamika truk,

getaran engine, kontainer, kenyamanan berkendara.

I. PENDAHULUAN

ECELAKAAN lalu lintas merupakan masalah yang

sering ditemui di banyak negara, terlebih untuk negara-

negara berkembang. Data yang dikeluarkan World Health

Organization (WHO) menunjukkan, India menempati urutan

pertama negara dengan jumlah kematian terbanyak akibat

kecelakaan lalu lintas. Sementara, Indonesia menempati

urutan kelima. Bedasarkan data yang didapat dari Badan

Pusat Statistik (BPS), terdapat 100.106 kasus kecelakaan lalu

lintas di tahun 2013 baik dari sepeda motor, bus, truk, mobil,

dan angkutan umum.

Salah satu faktor yang mempengaruhi kecelakaan ialah

kelelahan pengemudi. Pengemudi wajib mengemudikan

kendaraannya dengan wajar dan penuh konsentrasi (UU 22

Th 2009). Hal ini dikarenakan pengemudi bertanggung jawab

terhadap keselamatan dirinya, penumpang, dan muatan yang

dibawa maupun pengguna jalan lain. Berdasarkan National

Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) setidaknya

terdapat 100.000 kasus kecelakaan setiap tahun di Amerika

akibat kelelahan pengemudi. Kecelakaan pengemudi truk

akibat kelelahan merupakan salah satu penyebab dimana

menempati peringkat keenam di antara faktor-faktor

penyebab kecelakaan pengemudi truk dengan persentase 13

% (FMCSA, 2006). Salah satu penyebab kelelahan yang

terjadi pada pengemudi ialah ketidaknyamanan sistem

suspensi.

Sistem suspensi ialah salah satu komponen utama

dalam kendaraan, yang erat kaitannya dengan kenyamanan,

stabilitas dan parameter keamanan. Tujuan utama dari sistem

ini adalah untuk meningkatkan kenyamanan pengguna (sopir

dan penumpang), untuk menjaga kontak antara tyre dengan

permukaan jalan, dan untuk meminimalisasi gaya-gaya

dinamik yang bekerja pada bearing ketika kendaraan melaju.

Kondisi ideal yang ingin diperoleh dari kenyamanan adalah

kemampuan pengendara untuk menahan getaran akibat

eksitasi jalan tanpa mengalami kelelahan. Selain profil jalan,

mesin kendaraan yang menyala juga menimbulkan getaran.

Getaran tersebut dapat menyebabkan ketidaknyamanan saat

berkendara, bahkan dapat menyebabkan kelelahan pada

pengemudi.

Dalam penelitian ini, dilakukan analisa sistem suspensi

yang didasarkan pada pemodelan half car untuk mengetahui

respon dari nilai kekakuan pegas, konstanta peredam

berdasarkan variasi kondisi pembebanan pada profil jalan dan

eksitasi getaran engine. Sehingga dengan standar

kenyamanan ISO 2631, penelitian ini dapat digunakan

sebagai pertimbangan sistem suspensi yang sesuai untuk truk.

II. URAIAN PENELITIAN

Pemodelan yang digunakan pada penelitian ini adalah

pemodelan setengah kendaraan (half car) dengan 7 derajat

kebebasan (DOF). Model fisik dan dinamis kendaraan truk

ditunjukaan pada gambar 1 & 2 berikut ini.

Pemodelan dan Analisis Respon Dinamis

Kendaraan Truk Akibat Pengaruh Profil Jalan

dan Getaran Engine Prayogi Adista P. dan Wiwiek Hendrowati

Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia

e-mail: wiwiek@me.its.ac.id

K

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271

2

Berdasarkan gambar 2 didapatkan persamaan gerak

sebagai berikut:

𝑥𝑎𝑓̈ =1

𝑚𝑎𝑓(−(𝑘𝑝𝑓 + 𝑘𝑎𝑓)𝑥𝑎𝑓 − (𝑐𝑝𝑓 + 𝑐𝑎𝑓)𝑥𝑎𝑓̇ + 𝑘𝑝𝑓𝑥𝑓 +

𝑐𝑝𝑓𝑥�̇� + 𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓𝜃 + 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓�̇� + 𝑘𝑎𝑓𝑦𝑓 + 𝑐𝑎𝑓𝑦�̇�) .................. (1)

𝑥𝑎𝑟̈ =1

𝑚𝑎𝑟(−(𝑘𝑝𝑟 + 𝑘𝑎𝑟)𝑥𝑎𝑟 − (𝑐𝑝𝑟 + 𝑐𝑎𝑟)𝑥𝑎𝑟̇ + 𝑘𝑝𝑟𝑥𝑓 +

𝑐𝑝𝑟𝑥�̇� − 𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟𝜃 − 𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟�̇� + 𝑘𝑎𝑟𝑦𝑟 + 𝑐𝑎𝑟𝑦�̇�) ................... (2)

𝑥�̈� =1

𝑚𝑐(−𝑘𝑠𝑥𝑐 − 𝑐𝑠𝑥�̇� + 𝑘𝑠𝑥𝑓 + 𝑐𝑠𝑥�̇�+𝑘𝑠𝑙𝑓𝜃 + 𝑐𝑠𝑙𝑓�̇�) (3)

𝑥�̈� =1

𝑚𝑘(−𝑘𝑘𝑥𝑘 − 𝑐𝑘𝑥�̇� + 𝑘𝑘𝑥𝑓 + 𝑐𝑘𝑥�̇�−𝑘𝑘𝑙𝑘𝜃 − 𝑐𝑘𝑙𝑘�̇�)

.......................................................................................... (4)

𝑥�̈� =1

𝑚𝑒(−𝑘𝑒𝑥𝑒 − 𝑐𝑒𝑥�̇� + 𝑘𝑒𝑥𝑓 + 𝑐𝑒𝑥�̇�+𝑘𝑒𝑙𝑒𝜃 + 𝑐𝑒𝑙𝑒�̇�) (5)

𝑥�̈� =1

𝑚𝑓(−(𝑘𝑠 + 𝑘𝑘 + 𝑘𝑝𝑓 + 𝑘𝑒 + 𝑘𝑝𝑟)𝑥𝑓 − (𝑐𝑠 + 𝑐𝑘 +

𝑐𝑝𝑓 + 𝑐𝑒 + 𝑐𝑝𝑟)𝑥�̇� + 𝑘𝑠𝑥𝑐 + 𝑐𝑠𝑥�̇� + 𝑘𝑘𝑥𝑘 + 𝑐𝑘𝑥�̇�+𝑘𝑒𝑥𝑒 +

𝑐𝑒𝑥�̇� + 𝑘𝑝𝑓𝑥𝑎𝑓 + 𝑐𝑝𝑓𝑥𝑎𝑓̇ + 𝑘𝑝𝑟𝑥𝑎𝑟 + 𝑐𝑝𝑟�̇�𝑎𝑟 + (𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟 +

𝑘𝑘𝑙𝑘 − 𝑘𝑠𝑙𝑓 − 𝑘𝑒𝑙𝑒 − 𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓)𝜃 + (𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟 + 𝑐𝑘𝑙𝑘 − 𝑐𝑠𝑙𝑓 −

𝑐𝑒𝑙𝑒 − 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓)�̇�) ............................................................... (6)

�̈� =1

𝐽(−𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓

2 − 𝑘𝑒𝑙𝑒2 − 𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟

2 − 𝑘𝑠𝑙𝑓2 − 𝑘𝑘𝑙𝑘

2)𝜃 +

(−𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓2 − 𝑐𝑒𝑙𝑒

2 − 𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟2 − 𝑐𝑠𝑙𝑓

2 − 𝑐𝑘𝑙𝑘2)�̇� + 𝑘𝑠𝑙𝑓𝑥𝑐 +

𝑐𝑠𝑙𝑓𝑥�̇� − 𝑘𝑘𝑙𝑘𝑥𝑘 − 𝑐𝑘𝑙𝑘𝑥�̇�+𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓𝑥𝑎𝑓 + 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓𝑥𝑎𝑓̇ +

𝑘𝑒𝑙𝑒𝑥𝑒 + 𝑐𝑒𝑙𝑒𝑥�̇� − 𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟𝑥𝑎𝑟 − 𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟�̇�𝑎𝑟 + (𝑘𝑘𝑙𝑘 − 𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓 −

𝑘𝑒𝑙𝑒 + 𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟 − 𝑘𝑠𝑙𝑓)𝑥𝑓 + (𝑐𝑘𝑙𝑘 − 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓 − 𝑐𝑒𝑙𝑒 + 𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟 −

𝑐𝑠𝑙𝑓)𝑥�̇� ............................................................................ (7)

Pemodelannya meliputi maf (massa roda depan), mar

(massa roda belakang), mf (massa frame), me (massa engine),

mc (massa kabin), dan mk (massa kontainer). Sedangkan kaf

dan kar merupakan kekakuan dari roda depan dan roda

belakang. kpf dan cpf merupakan kekakuan dan redaman dari

suspension yaitu yang terdapat diantara frame dan roda

depan. kpr dan cpr merupakan kekakuan dan redaman dari

suspension yang terdapat diantara frame dan roda belakang.

ke dan ce merupakan engine stiffness dan engine damper. ks

dan cs merupakan suspension yang terletak diantara frame

dan kabin. kk dan ck merupaka konstanta pegas dan redaman

ekuivalen dari kontainer. lf, le, lr, dan lk merupakan jarak

antara roda depan, engine, roda belakang, dan kontainer

terhadap CG. Pada model ini terdapat tiga input yaitu yf

(profil jalan pada roda depan), yr (profil jalan pada roda

belakang), dan ye (merepresentasikan getaran pada engine).

Data yang dimasukkan dalam simulasi berada pada tabel 1.

Tabel 1. Parameter kendaraan truk

Keterangan Komponen Simbol Nilai Satuan

Massa Ban Depan maf 350 kg

Massa Ban Belakang mar 350 kg

Massa Engine me 160 kg

Massa Frame mf 1405/2 kg

Massa Cabin mc 650 kg

Massa Kontainer mk 1000 kg

Inersia Kendaraan J 2242,08 kg.m2

Konstanta Kekakuan Ban

Depan

kaf 500000 N/m

Konstanta Kekakuan Ban

Belakang

kar 500000 N/m

Konstanta Kekakuan Suspensi Depan

kpf 1000000 N/m

Konstanta Kekakuan Suspensi

Belakang

kpr 1000000 N/m

Konstanta Kekakuan Engine ke 3500000 N/m

Konstanta Kekakuan kabin ks 40000 N/m

Konstanta Kekakuan kontainer ks 40000 N/m

Konstanta Peredam Ban Depan caf 3,43 N/m

Konstanta Peredam Ban

Belakang

car 3,43 N/m

Konstanta Peredam Suspensi Depan

cpf 10000 N.s/m

Konstanta Peredam Suspensi

Belakang

cpr 10000 N.s/m

Konstanta Peredam Engine ce 8000 N.s/m

Konstanta Peredam Kabin cs 13300 N.s/m

Konstanta Peredam Kontainer ck 13300 N.s/m

Jarak Ban Depan ke center of

gravity

lf 1,173 m

Jarak Ban Belakang ke center of gravity

lr 2,237 m

Jarak Kontainer ke center of

gravity

lk 1,84 m

Jarak Engine ke center of gravity

le 1,15 m

Sedangan untuk input yang diberikan ada tiga yaitu

input step dan harmonik (sinusoidal) yang merepresentasikan

profil jalan serta getaran engine yang dimodelkan berupa

input sinusoidal ke arah vertikal.

Gambar 3. Input Step

Pada gambar 3. Karakteristik input step yang diberikan ialah

pada detik ke-1 tinggi jalan naik hingga 0,1 m kemudian

Gambar 1. Model fisik truk [11]

Gambar 2. Model dinamis truk

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271

3

konstan.

Gambar 4. Input sinusoidal saat kecepatan 40 km/jam saat amplitudo jalan

0,05 m

Input sinusoidal yang diberikan terlihat pada gambar

4 dimana input roda depan dan belakang memiliki beda fase

sebesar 90° yang dinyatakan oleh persamaan di bawah ini :

𝑦𝑓 = 𝑌 𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 ................................................................. (8)

𝑦𝑟 = 𝑌 sin ( 𝜔𝑡 + ∅) ....................................................... (9)

Dengan perhitungan frekuensi () input 𝜔 = 2𝜋𝑓

dimana 𝑓 = 𝑣/𝜆, sehingga didapatkan frekuensi input untuk

kecepatan kendaraan 40 km/jam adalah 𝜔 = 3,49 rad/s,

kecepatan kendaraan 60 km/jam adalah 𝜔 = 5,23 rad/s, dan

untuk kecepatan kendaraan 80 km/jam adalah 𝜔 = 6.98 rad/s

Sedangkan untuk input getaran engine diasumsikan

berupa gaya vertikal dimana frekuensinya didapatkan dari

persamaan:

𝜔𝑒𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 =𝑣𝑡𝑟𝑢𝑘𝑅1𝑅2

𝑟 ..................................................... (10)

Dimana :

vtruk = kecepatan kendaraan truk (m/s)

R1 = Transmission Gear Ratio (0,739)

R2 = Rear End Ratio (4,875)

r = Loaded Tire Radius (0,3925 m)

Berdasarkan persamaan (10) didapatkan frekuensi engine

seperti pada tabel 2.

Tabel 2. Frekuensi engine berdasarkan kecepatan truk

Gaya engine yang didapatkan mengacu pada eksperimen [8]

didapatkan data seperti pada tabel 3.

Tabel 3. Frekuensi engine berdasarkan kecepatan truk

Sehingga ketika disimulasikan didapatkan grafik input

seperti pada gambar 5

Gambar 5. Getaran engine saat kecepatan 40 km/jam

III. HASIL DAN ANALISA

Pada penelitian ini didapatkan respon dinamis

(perpindahan, kecepatan dan percepatan) dan kenyamanan

dari kendaraan akibat input profil jalan dan getaran engine.

Grafik dalam domain frekuensi juga didapatkan untuk

mengetahui frekuensi natural dari sistem. Pengaruh dari

adanya getaran engine dan profil jalan selanjutnya akan

dianalisa.

A. Perbandingan Respon Dinamis Kabin Truk dengan dan

tanpa getaran Engine dengan Input Step

Berikut ini merupakan respon dinamis (percepatan)

kabin truk saat kecepatan truk 40 km/jam akibat input step.

(a)

(b)

Gambar 6. Perbandingan respon dinamis (percepatan) kabin truk (a) tanpa getaran engine dan (b) dengan getaran engine akibat input step saat kecepatan

truk 40 km/jam

Grafik respon percepatan yang dimiliki kabin truk

ketika diberi input step memiliki tren meningkat drastis di

awal, kemudian menurun seiring berjalannya waktu. Pada

detik ke 0–1 sekon, respon yang didapatkan berupa garis

lurus. Nilai maksimum dari respon dinamis terjadi saat detik

ke-1. Kemudian, berangsur-angsur stabil berupa garis lurus.

Respon dinamis maksimum kabin truk ditunjukkan pada tabel

vtruk (km/jam) 𝝎𝒆𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆

(rad/s) RPM

40 102 974

60 153 1461

80 204 1948

𝝎𝒆𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 (RPM) Percepatan

engine (m/s2)

𝑭𝒆𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆(N)

974 24,87 3979

1461 27,3 4369

1948 29,7 4759

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271

4

4 & 5.

Tabel 4. Respon dinamis maksimum dari kabin truk tanpa getaran engine

Kecepatan (km/jam) Kabin

Perpindahan Kecepatan Percepatan

40 0.189324 1.2020 16.1514

60 0.189324 1.2020 16.1514

80 0.189324 1.2020 16.1514

Tabel 5. Respon dinamis maksimum dari kabin truk dengan getaran engine

Kecepatan (km/jam) Kabin

Perpindahan Kecepatan Percepatan

40 0.189324 1.202188 16.15859

60 0.189324 1.202221 16.15207

80 0.189324 1.202188 16.15602

Tidak seperti nilai perpindahan maksimum, nilai

respon kecepatan dan percepatan maksimum dari kabin truk

dengan getaran engine ialah bervariasi berdasarkan kecepatan

dari truk. Hal ini dikarenakan adanya variasi kecepatan truk

yang mempengaruhi besar gaya eksitasi engine, sehingga

nilai respon yang dihasilkan juga bervariasi. Sedangkan

respon dinamis truk tanpa getaran engine ialah sama. Hal ini

dikarenakan tidak adanya pengaruh gaya engine terhadap

truk, sehingga variasi kecepatan truk tidak mempengaruhi

nilai respon dinamis sistem. Adanya getaran engine

menaikkan respon dinamis dari kabin truk. Semakin besar

kecepatan truk, nilai respon kecepatan maksimum dari kabin

menunjukkan tren yang menurun, begitu pula dengan nilai

respon percepatan maksimumnya.

B. Perbandingan Respon Dinamis Kendaraan Truk dengan

dan tanpa getaran Engine dengan Input Harmonik

Berikut ini merupakan respon dinamis (percepatan)

kabin truk saat kecepatan truk 40 km/jam akibat profil jalan

sinusoidal saat amplitudo jalan 5 cm.

(a)

(b)

Gambar 7. Perbandingan respon dinamis (percepatan) kabin truk (a) tanpa getaran engine dan (b) dengan getaran engine akibat profil jalan sinusoidal

saat kecepatan truk 40 km/jam dan amplitudo jalan 5 cm

Grafik respon yang dimiliki kabin truk ketika diberi

input harmonik memiliki tren sinusiodal yang tidak stabil di

awal, kemudian stabil seiring berjalannya waktu. Respon

dinamis maksimum kabin truk ditunjukkan pada gambar 8 &

9.

Gambar 8. Perbandingan respon dinamis maksimum kabin truk tanpa getaran engine terhadap variasi kecepatan truk dan amplitudo jalan

Gambar 8 merupakan grafik respon dinamis dari kabin truk

dengan kontainer tanpa getaran engine akibat pengaruh

amplitudo jalan dan kecepatan. Amplitudo jalan yang

diberikan ialah sebesar 0,05, 0,1, dan 0,15 m untuk variasi

kecepatan 40, 60, dan 80 km/jam. Terlihat pada gambar

tersebut semakin besar kecepatan truk semakin besar pula

respon dinamis (perpindahan, kecepatan dan percepatan)

maksimumnya. Hal yang sama terjadi bila amplitudo jalan

dinaikkan maka, respon dinamis maksimumya juga

meningkat.

0

0.1

0.2

0.3

40 60 80

Dis

pla

cem

ent

(m)

Truck Velocity (km/jam)

Cabin Displacement

0,05 m 0,1 m

0,15 m

0

0.5

1

1.5

2

40 60 80

Ve

loci

ty (

m/s

)

Truck Velocity (km/jam)

Cabin Velocity

0,05 m 0,1 m

0,15 m

0

10

20

40 60 80Acc

eler

atio

n (

m/s

²)

Truck Velocity (km/jam)

Cabin Acceleration

0,05 m 0,1 m

0,15 m

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271

5

Gambar 9. Perbandingan respon dinamis maksimum kabin truk dengan

getaran engine terhadap variasi kecepatan truk dan amplitudo jalan

Tren grafik respon dinamis yang dihasilkan oleh kabin truk

dengan getaran engine sama dengan tanpa engine. Tetapi nilai

respon dinamis maksimum yang dihasilkan berbeda. Dimana

dengan adanya getaran engine, nilai respon dinamis

maksimum yang dihasilkan mengalami kenaikan.

C. Kenyamanan & Ketahanan Pengemudi

Pada pembahasan kenyamanan ini, kenyamanan yang

ditinjau hanya kenyamanan untuk input harmonik, analisa

kenyamanannya menggunakan standar ISO-2631. Parameter

yang dibandingkan untuk menentukan kondisi kenyamanan

dan ketahanan pengemudi ialah percepatan rms. Percepatan

rms yang dihasilkan dengan variasi amplitudo jalan dan

kecepatan ditunjukkan pada gambar 10.

Gambar 10.Perbandingan percepatan rms kabin truk dengan dan tanpa engine terhadap variasi kecepatan dan amplitudo jalan

Pada gambar 10 terlihat tren grafik dari percepatan

rms kabin truk. Semakin besar amplitudo jalan, semakin

besar pula percepatan rms yang dihasilkan. Adanya getaran

engine menaikkan percepatan rms. Besar penambahan rata-

rata percepatan rms yang dihasilkan ialah 6 %. Berdasarkan

tabel percepatan dan standar ISO-2631 didapatkan kondisi

ketahanan pengemudi dan kondisi kenyamanan sebagai

berikut.

Tabel 6. Kondisi dan ketahanan pengemudi terhadap variasi kecepatan dan

amplitudo jalan

Amplitudo 0.05 m

Kecepatan truk

Dengan engine Tanpa engine

Keterangan Ketahanan pengemudi

Keterangan ketahanan pengemudi

40 Agak Tidak Nyaman

12 jam Sedikit Tidak Nyaman

16 jam

60 Tidak Nyaman

3.25 jam Tidak Nyaman

4 jam

80 Amat Sangat Tidak Nyaman

50 menit Sangat Tidak Nyaman

1 jam

Amplitudo 0.1 m Kecepatan

truk Dengan engine Tanpa engine

Keterangan Ketahanan pengemudi

Keterangan ketahanan pengemudi

40 Tidak Nyaman

5 jam Tidak Nyaman 6 jam

60 Amat Sangat Tidak Nyaman

1,5 jam Sangat Tidak Nyaman

1,4 jam

80 Amat Sangat Tidak Nyaman

10 menit Amat Sangat Tidak Nyaman

7 menit

Amplitudo 0.15 m

Kecepatan truk

Dengan engine Tanpa engine

Keterangan Ketahanan pengemudi

Keterangan ketahanan pengemudi

40 Sangat Tidak Nyaman

2,5 jam Sangat Tidak Nyaman

2,6 jam

60 Amat Sangat Tidak Nyaman

30 menit Amat Sangat Tidak Nyaman

32 menit

80 Amat Sangat Tidak Nyaman

dibawah 1 menit

Amat Sangat Tidak Nyaman

dibawah 1 menit

Berdasarkan tabel 6. Semakin besar kecepatan truk

maka semakin menurunkan kenyamanan dan ketahanan

pengemudi. Hal yang sama terjadi bila amplitudo jalan juga

dinaikkan.

D.Frekuensi Respon

Persamaan gerak sistem dengan mengabaikan pengaruh

redaman dapat ditulis dalam bentuk matriks sebagai berikut :

[𝑚]�̈⃗� +[𝑘]�⃗� = �⃗� .............................................................(11)

Nilai frekuensi natural dari sistem didapatkan dengan meng-

akar kuadratkan eigen value sehingga didapatkan besar

frekuensi natural dalam (Hz) sebagai berikut

0

0.1

0.2

0.3

40 60 80Dis

pla

cem

ent

(m)

Truck Velocity (km/jam)

Cabin Displacement

0,05 m 0,1 m

0,15 m

0

1

2

40 60 80

Vel

oci

ty (

m/s

)

Truck Velocity (km/jam)

Cabin Velocity

0,05 m 0,1 m

0,15 m

0

10

20

40 60 80

Acc

eler

atio

n (

m/s

²)

Truck Velocity (km/jam)

Cabin Acceleration

0,05 m 0,1 m

0,15 m

0

0.5

1

1.5

2

0.05 0.1 0.15

Pe

rcep

atn

rm

s (m

/s2)

Amplitudo

Kecepatan 40 km/jam

Dengan engine

Tanpa engine

0

2

4

6

0.05 0.1 0.15Pe

rcep

atn

rm

s (m

/s2)

Amplitudo

Kecepatan 60 km/jam

Dengan engine

Tanpa engine

0

5

10

0.05 0.1 0.15

Per

cep

atn

rm

s (m

/s2)

Amplitudo

Kecepatan 80 km/jam

Dengan engine

Tanpa engine

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271

6

Plot respon steady state normalized amplitudo fungsi

frekuensi :

Gambar 11 Grafik Normalized Frequency

Berdasarkan perhitungan, sistem tersebut memiliki 7

frekuensi natural yang besarnya 0.9596, 1.1706, 3.3949,

3.462888, 4.4774, 11.6231, 13.5706, dan 27.3568 Hz. Bila

frekuensi yang bekerja pada sistem mendekati frekuensi

natural dari sistem tersebut, maka akan terjadi getaran dengan

amplitudo yang besar. Fenomena ini disebut dengan

resonansi. Secara teoritis, besar amplitudo nya saat frekuensi

kerja sama dengan frekuensi natural ialah infinite. Tanda

negatif pada amplitudo mengindikasikan bahwa massa

tersebut bergetar out of phase dengan gaya.

Pada penelitian ini salah satu frekuensi natural dari

sistem ialah 1,1706 Hz. Berdasarkan studi eksperimen yang

dilakukan oleh Willem-Jan Evers et al[3], kabin beresonansi

pada frekuensi 1,2 Hz. Nilai error yang dihasilkan sebesar

2,04 %. Hal tersebut mengindikasikan bahwa baik studi

numerik maupun eksperimen, kabin mengalami getaran yang

berlebih saat bekerja pada rentang frekuensi tersebut.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil simulasi dan analisis respon dinamis

(perpindahan, kecepatan, dan percepatan) untuk kendaraan

truk pada saat kecepatan truk 40, 60, dan 80 km/jam, maka

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Pada input step, besar kecepatan truk tidak memengaruhi

nilai respon perpindahan maksimum dari kabin. Semakin

besar kecepatan truk, nilai respon kecepatan maksimum

dari kabin menunjukkan tren yang menurun, begitu pula

dengan nilai respon percepatan maksimumnya.

2. Pada input harmonik (sinusoidal), semakin besar

kecepatan truk, nilai respon dinamis (percepatan,

kecepatan, dan percepatan) maksimum mengalami

kenaikan. Pada variasi amplitudo jalan 0,05, 0,1, dan

0,15 m, semakin besar amplitudo jalan, nilai respon

dinamis (percepatan, kecepatan, dan percepatan)

maksimum yang dihasilkan semakin meningkat.

3. Penambahan gaya eksitasi engine memberikan pengaruh

terhadap karakteristik dari respon yang dihasilkan.

Pengaruh tersebut dapat diamati melalui fenomena

berikut :

a. Terjadi peningkatan nilai respon dinamis

(perpindahan, kecepatan, dan percepatan)

maksimum dari kabin truk.

b. Variasi kecepatan truk pada input step hanya dapat

dilakukan bila terdapat input getaran engine.

c. Terjadi peningkatan nilai percepatan rms rata-rata

dari kabin truk sebesar 6 %.

4. Semakin besar kecepatan truk dan amplitudo jalan,

semakin besar pula percepatan rms yang dihasilkan

sehingga berdasarkan standar kenyamanan ISO 2631

akan menurunkan ketahanan pengemudi.

5. Kabin beresonansi pada frekuensi 1,1706 Hz.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapakan terima kasih kepada Ibu Dr.

Wiwiek Hendrowati, S.T., M.T. yang telah membantu penulis

dalam melakukan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Gillespie et al. 1980. “Calibration of Response-Type Road

Roughness Measurement System”. Washington DC: National Research Council.

[2] Forsén, Anders. 1999. “Heavy Vehicle Ride and Endurance –

Modelling and Model Validation.” Stockholm: KTH Högskoletryckeriet.

[3] Evers, Willem-Jan et al. 2010. “Experimental Validation of a

Quarter Truck Model Using Asynchronous Measurements with Low Signal-to-Noise Ratios”. Eindhoven: Eindhoven University of

Technology.

[4] Rao, Singiresu S. 2011. “Mechanical Vibrations Fifth Editon.”. Miami: Pearson Education.

[5] Kristanto, Aris. 2013. “Kajian Faktor-faktor Resiko yang

Berhubungan dengan Kelelahan Pengemudi Truk Trailer di PT AMI Th 2012”. Depok: Universitas Indonesia.

[6] Sutrantra, I Nyoman & Bambang Sampurno. 2010. “Teknologi

Otomotif: Edisi Kedua”. Surabaya: Guna Widya. [7] ”Federal Motor Carrier Safety Administration (FCMSA) LTCCS

Database”. diakses 20 Maret 2015.http://www.fmcsa.dot.gov/facts-

research/research-technology/report/ltccs-2006.htm. [8] Hendry. 2014. “Pemodelan dan Analisa Getaran Mesin Bensin

Sinjai LJ276M dengan Kapasitas 650 cc Dua Silinder Segaris

Empat Langkah.”. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. [9] Jazar, Reza N. 2008. “Vehicle Dynamics: Theory and Applications”.

New York: Springer.

[10] Amalia, Nava. 2014. “Analisa Kenyamanan Kendaraan Angkut Massal dengan Pemodelan Pengemudi Sebagai Sistem Multi-DOF”.

Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[11] ”Misubhisi Fuso”. diakses 20 Maret 2015.http://www.ktb.co.id

0.9596 0 0 0 0 0 0

0 1.1706 0 0 0 0 0

0 0 3.3949 0 0 0 0

0 0 0 4.4774 0 0 0

0 0 0 0 11.6231 0 0

0 0 0 0 0 13.5706 0

0 0 0 0 0 0 27.3568