Fahrerzentrierter Kriterienkatalog zur Außensichtbeurteilung im PKW

Woyna, Lars (2014)
Fahrerzentrierter Kriterienkatalog zur Außensichtbeurteilung im PKW.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

URL / URN: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3983

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die Berücksichtigung der Sichtverhältnisse des Fahrer eines Kraftfahrzeugs innerhalb der Fahrzeug¬ent¬wick¬lung lässt sich im Hinblick auf eine verkehrssichere und komfortabel / angenehme Teilnahme am Straßenverkehr aus vielerlei Gründen motivieren. Um der hohen Relevanz des visuellen Sinnes- bzw. Informationskanals für die Bewältigung der Fahraufgabe Rechnung zu tragen und diese vor allem gegenüber den zahlreichen konkurrierenden Anforderungen im Fahrzeug¬entwicklungs¬prozess zu stärken, bedarf es belastbarer, nachvollziehbarer Beurteilungs¬kriterien und -methoden. So ist das Ziel der vorliegenden Arbeit die Erarbeitung eines derartigen Kriterienkatalogs zur Sichtbeurteilung. Einer Analyse zum Stand der Technik bzw. Forschung hinsichtlich Sicht¬beur¬teilungs-methoden bzw. Wechselwirkungen zwischen Sichtbeeinträchtigung und potentiellen Folgewirkungen auf das Fahr¬geschehen, folgt die Entwicklung eines Modells zur Unterteilung und gleichzeitigen Gewichtung von Teilsichtbereichen, welche sich auf das Datenfundament einer hochdetaillierten Unfalldatenbank (GIDAS) stützt. Basierend auf dieser werden gezielt jene Unfallereignisse analysiert und statistisch ausgewertet, für die ein ursächlicher Zusammenhang mit einem (karosserieinduzierten) visuellen Informationsdefizit aufgezeigt sowie ein assoziierter Sichtbereich zugeordnet werden kann. Dieser gewichteten Einteilung in vier Teilsichtbereiche, welche die unterschiedliche Relevanz der Sichtbereiche für die Fahrzeugführungsaufgabe reflektiert, folgt die spezifische, detaillierte Unter¬suchung der einzelnen Teilsichtbereiche zu deren Feinunterteilung bzw. zur Schaffung teil¬sicht¬bereichs¬spezifischer Kriterien. Dieses modulare Untersuchungskonzept (Super¬positions¬prinzip), das die Sichtanforderungen innerhalb des Teilsichtbereichs von der globalen Relevanz des jeweiligen kompletten Teilsichtbereiches ent¬kop¬pelt betrachtet, ermöglicht die spätere Erweiterung um zusätz¬liche Kriterien sowie die Aktualisierung des Gewichtungsfundamentes (Unfalldaten¬analyse) der Teilsichtbereiche. Innerhalb der Teilsichtbereiche werden die Sichtanforderungen als „Sichtbedarf“ des Fahrzeugführers interpretiert und als solche sukzessive ermittelt. Zur Feinunterteilung der Frontsicht wird daher in einer umfangreichen Probandenstudie im realen Straßenverkehr die reale, situationsspezifische Blickverteilung - referenziert auf das Fahrzeug¬koor¬dinaten¬¬system - ermittelt. Daraus resultiert eine raumwinkelkodierte Feingewichtungs¬matrix, welche in eine anschließende Methodenentwicklung zur Anwendung in der Fahrzeug¬entwicklung als Beur¬teilungs¬kriterium einfließt. Eine Korrelations¬analyse hiermit ermittelter Frontsicht¬beurtei¬lungen mit den Ergebnissen einer subjektiven, dynamischen Beurteilungsreihe gleicher Fahrzeuge kann die Aussagefähigkeit der entwickelten Methode für die subjektive Sichtbeurteilung für herkömmliche Fahrzeugkonzepte aufzeigen. Der Untersuchungsansatz für die Seitensicht stützt sich auf eine Parameterstudie mit Probanden hinsichtlich der Positionierung der sog. B-Säule. Diese kann sowohl statistisch-sicherheitstechnisch als auch subjektiv als das dominante Bauteil bzgl. einer Sichtbeeinträchtigung im Seitensichtbereich identifiziert werden. Aus dem Ergebnis wird eine Beurteilungsmethode für den Seitensichtbereich herkömmlicher PKW-Konzepte abgeleitet, die sich am Anteil des erwarteten Fahrer¬kollektivs orientiert, für welches die als akzeptabel erhobenen, augpunktabhängigen Sicht¬bedin¬gungen vorliegen. Die Beurteilung des Teilsichtbereichs im Heck gliedert sich in einen Nah- und Fernsichtbereich bzw. einen direkten und indirekten Hecksichtbereich auf, für den jeweils unterschiedliche Be¬wer¬tungs¬kriterien entwickelt werden, die den Rahmen gesetzlicher Anforderungen übersteigen und einen Erkennt¬nis¬gewinn generieren. Aus empirischen, in der Literatur vorliegenden, Ergebnissen von Fahrversuchen zur relativen Position nachfolgender Fahrzeuge im rückwärtigen Fernbereich wird ein Bewertungs¬kriterium der indirekten Rücksichtverhältnisse (Innenspiegel) übernommen und in eine Bewertungs¬methode integriert. Das Beurteilungskriterium für den direkten rückwärtigen Nahsichtbereich wird aus theoretischen Betrachtungen zu typischen Bewegungstrajektorien des rückwärtsbewegten Egofahrzeugs abgeleitet und ebenfalls in eine Bewertungsmethode überführt. Abschließend wird anhand einer exemplarischen Anwendung der entwickelten Methoden das Konzept einer Gesamtbewertung der Sichtbedingungen unter Berücksichtigung des Erfüllungsgrades des Sichtbedarfs der Teilsichtbereiche und der unterschiedlichen Relevanz der Teilsichtbereiche verdeutlicht sowie der Weg für eine ausstehende Validierung der vorgeschlagenen Methode aufgezeigt. Basierend auf den beschriebenen, realitätsbezogen ermittelten Kriterien soll die vorliegende Arbeit gemäß Ihrer Motivation als Beitrag zur Schaffung verbesserter, stärker objektiver und nachvollziehbarer Sichtbeurteilungsmethoden im Fahrzeugentwicklungsprozess verstanden werden. Darüber hinaus ermöglicht Ihr modularer Untersuchungs- und Gewichtungsansatz die kontinuierliche Aktualisierung oder Erweiterung der einzelnen Bewertungskriterien.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2014

Autor(en):

Woyna, Lars

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Fahrerzentrierter Kriterienkatalog zur Außensichtbeurteilung im PKW

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Bruder, Prof. Dr.- Ralph ; Klingauf, Prof. Dr. Uwe

Publikationsjahr:

2014

Datum der mündlichen Prüfung:

13 November 2013

URL / URN:

http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3983

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

There are several reasons why the outward visibility of a passenger car driver should be considered during the vehicle development process. Providing for the tremendous importance of the visual information channel for safe and comfortable vehicle driving, valid and comprehensible evaluation criteria and methodology are required. Even more, when the broad range of competitive development requirements is taken into account. Related to that the ambition of this thesis is to create a catalogue of geometrical criteria for the evaluation of outward visibility in passenger cars. Starting with the state of the art concerning outward visibility evaluation and interaction between sight impairment and potential side effects on driving, a model is developed which allows a sub¬divi¬sion of the outward vision field into four weighted main vision subsectors. Therefore this approach is based on a highly detailed – so called `in-depth´ - accident database which is analyzed for accidents which occurred verifiably due to vehicle body induced sight obstructions in an associated vision sector. Within those four subsectors whose weighting reflect their different importance for the driving task, separate individual studies are conducted in order to analyze the driver’s geometrical visual demand for adequate driving which will later on serve as partial, vision sector internal, criteria. This modular (super positioning / coarse to fine) approach allows continuous updates of revised vision criteria section wise since it regards the sector internal vision require¬ments independent from the global relevance of the particular sector. In terms of forward visibility the actual driver gaze distribution with regards to the vehicle fixed co¬or¬dinate system is recorded in well assorted driving / traffic situations in realistic driving conditions on public roads. The result of this is a dihedral angularly coded matrix of fine weightings for a further sub¬division of the forward visibility subsector. Based on that, a methodology is presented using this for¬ward visual demand to create geometrical criteria for the vehicle development. In addition a correlation study comparing this method with subjective evaluation for the same subset of vehicles gained in a realistic drive clinic shows a high confidence level for this methodology in terms of predicting sub¬jec¬tive driver sight evaluation. In order to investigate side visibility, a parameter study with probands is conducted focusing on the location angle of the vehicle’s driver side B-pillar as the dominant component in terms of vision impairment. Its importance concerning side visibility is supported by vehicle safety statistics as well as by a subjective survey prior to the actual study. As a result of this study a methodology for side vision evaluation in passenger cars is developed combining the gained acceptance margin with the range of eyepoints of the expected driver population. Rear visibility is treated and investigated separately in two subsectors: A short-range and a long-range sector respective direct- and indirect rear vision sector. For both sectors evaluation metho¬do¬logy is created which exceeds the legal requirements and therefore provides significant benefits for rear vision assessment. In terms of indirect rear vision a metric is derived based on published results of empirical studies concerning the distribution of relative locations of following vehicles in real traffic environment. This methodology enables an assessment of the rear window based on objective data. The direct rear vision / short range zone is analyzed theoretically with regards to typical motion paths of passenger cars during reversing situations. Though, the actual evaluation criterion is based on the ground floor area which is in a reversing vehicle’s reach. The higher the percentage of visibility of this area provided by the vehicle to be assessed, the higher the individual score for direct rear vision is. Finally, the complete method is applied exemplarily, emphasizing the approach of an overall passen¬ger car outward visibility evaluation based on the degree of fulfillment of the visibility demand per sight section. In addition, recommendations are presented showing the way how the validation of the methodology could be conducted. In summary, this thesis provides a tool that is to be understood as a measure to evaluate outward visibility geometrically based on real driver vision behavior related criteria in a more objective and understandable manner during the vehicle development process. Furthermore, the modular investigation and weighting approach empowers to constantly update or extend the range of criteria.

Englisch

Freie Schlagworte:

Fahrzeugentwicklungsprozess, Fahrzeugergonomie, Arbeitswissenschaft

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