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Untersuchungen zu Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw

Joisten, Philip (2023)
Untersuchungen zu Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00024048
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version

Abstract

Bereits heute wird die Interaktion zwischen hochautomatisierten Pkw und zu Fuß Gehenden erforscht, um zukünftig einen sicheren und effizienten Straßenverkehrsfluss zu gewährleisten. Die hohe Automatisierung der dynamischen Fahrzeugführungsaufgabe bedingt nicht nur die Ergänzung, sondern den zeitweisen vollständigen Ersatz des Menschen als fahrende Person, weshalb die Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) für die Interaktion zwischen hochautomatisierten Pkw und zu Fuß gehenden Personen an Bedeutung gewinnt. Diese technologisch induzierte Veränderung kann die Ursache für Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden im Straßenverkehr sein. Eine Forschungslücke besteht darin, die Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden zu untersuchen. Dementsprechend ist das Ziel dieser Arbeit, Verhaltensanpassungen zu Fuß Gehender bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw unter dem Aspekt steigender Erfahrung des Menschen bei der Interaktion sowie der Automationstransparenz, als Variable der Gestaltung der MMS von hochautomatisierten Pkw, zu untersuchen. Zur Erfüllung dieser Zielstellung wurden zwei empirische Untersuchungen als explorative Interviewstudie mit 36 Teilnehmenden und als quasi-experimentelle Studie mit Messwiederholungen durchgeführt. Auf einem abgesperrten Testgelände interagierten 37 Versuchspersonen an drei aufeinanderfolgenden Versuchstagen mit einem hochautomatisierten Pkw als Realfahrzeug mit Wizard-of-Oz Konzept. Neben der interaktionsbezogenen Variablen der Bereitschaft zur Querung wurden das Vertrauen in und das mentale Modell bezüglich hochautomatisierter Pkw erhoben. Die Ergebnisse der Interviewstudie zeigen, dass Erfahrung eine zentrale Einflussgröße einer Verhaltensanpassung von zu Fuß Gehenden bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw ist. Außerdem deckt sich das mentale Modell der interviewten Personen nicht mit dem konzeptuellen Modell eines hochautomatisierten Pkw. Aus den explorativen Erkenntnissen der Interviewstudie wurden Hypothesen abgeleitet, die in dem kontrollierten Feldtest geprüft wurden. Die Ergebnisse dieser zweiten empirischen Untersuchung zeigen, dass in Abhängigkeit der Fahrstrategie des Pkw und der Automationstransparenz die Bereitschaft zur Querung von zu Fuß Gehenden mit zunehmender Erfahrung bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw zunimmt. Des Weiteren nimmt das Vertrauen von zu Fuß Gehenden in hochautomatisierte Pkw mit zunehmender Interaktionserfahrung zu. Demgegenüber entwickelt sich das mentale Modell der Versuchspersonen von einem hochautomatisierten Pkw nicht innerhalb der drei Versuchstage. Die Ausprägung des mentalen Modells bezüglich hochautomatisierter Pkw ist jedoch von der erlebten Automationstransparenz abhängig. Für die Erforschung der Interaktion zwischen zu Fuß Gehenden und hochautomatisierten Pkw bietet diese Arbeit einen Mehrwert, weil bislang experimentelle Untersuchungen zu Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden in realitätsnahen Untersuchungsumgebungen fehlen. Aus der Arbeit leitet sich die praktische Implikation ab, dass hochautomatisierte Pkw mit einer hohen Automationstransparenz gestaltet werden sollten, wenn sie mit zu Fuß Gehenden im Straßenverkehr interagieren.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2023
Creators: Joisten, Philip
Type of entry: Primary publication
Title: Untersuchungen zu Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw
Language: German
Referees: Bruder, Prof. Dr. Ralph ; Peters, Prof. Dr. Steven
Date: 2023
Place of Publication: Darmstadt
Collation: ix, 181, A-21 Seiten
Refereed: 10 May 2023
DOI: 10.26083/tuprints-00024048
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24048
Abstract:

Bereits heute wird die Interaktion zwischen hochautomatisierten Pkw und zu Fuß Gehenden erforscht, um zukünftig einen sicheren und effizienten Straßenverkehrsfluss zu gewährleisten. Die hohe Automatisierung der dynamischen Fahrzeugführungsaufgabe bedingt nicht nur die Ergänzung, sondern den zeitweisen vollständigen Ersatz des Menschen als fahrende Person, weshalb die Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) für die Interaktion zwischen hochautomatisierten Pkw und zu Fuß gehenden Personen an Bedeutung gewinnt. Diese technologisch induzierte Veränderung kann die Ursache für Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden im Straßenverkehr sein. Eine Forschungslücke besteht darin, die Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden zu untersuchen. Dementsprechend ist das Ziel dieser Arbeit, Verhaltensanpassungen zu Fuß Gehender bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw unter dem Aspekt steigender Erfahrung des Menschen bei der Interaktion sowie der Automationstransparenz, als Variable der Gestaltung der MMS von hochautomatisierten Pkw, zu untersuchen. Zur Erfüllung dieser Zielstellung wurden zwei empirische Untersuchungen als explorative Interviewstudie mit 36 Teilnehmenden und als quasi-experimentelle Studie mit Messwiederholungen durchgeführt. Auf einem abgesperrten Testgelände interagierten 37 Versuchspersonen an drei aufeinanderfolgenden Versuchstagen mit einem hochautomatisierten Pkw als Realfahrzeug mit Wizard-of-Oz Konzept. Neben der interaktionsbezogenen Variablen der Bereitschaft zur Querung wurden das Vertrauen in und das mentale Modell bezüglich hochautomatisierter Pkw erhoben. Die Ergebnisse der Interviewstudie zeigen, dass Erfahrung eine zentrale Einflussgröße einer Verhaltensanpassung von zu Fuß Gehenden bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw ist. Außerdem deckt sich das mentale Modell der interviewten Personen nicht mit dem konzeptuellen Modell eines hochautomatisierten Pkw. Aus den explorativen Erkenntnissen der Interviewstudie wurden Hypothesen abgeleitet, die in dem kontrollierten Feldtest geprüft wurden. Die Ergebnisse dieser zweiten empirischen Untersuchung zeigen, dass in Abhängigkeit der Fahrstrategie des Pkw und der Automationstransparenz die Bereitschaft zur Querung von zu Fuß Gehenden mit zunehmender Erfahrung bei der Interaktion mit hochautomatisierten Pkw zunimmt. Des Weiteren nimmt das Vertrauen von zu Fuß Gehenden in hochautomatisierte Pkw mit zunehmender Interaktionserfahrung zu. Demgegenüber entwickelt sich das mentale Modell der Versuchspersonen von einem hochautomatisierten Pkw nicht innerhalb der drei Versuchstage. Die Ausprägung des mentalen Modells bezüglich hochautomatisierter Pkw ist jedoch von der erlebten Automationstransparenz abhängig. Für die Erforschung der Interaktion zwischen zu Fuß Gehenden und hochautomatisierten Pkw bietet diese Arbeit einen Mehrwert, weil bislang experimentelle Untersuchungen zu Verhaltensanpassungen von zu Fuß Gehenden in realitätsnahen Untersuchungsumgebungen fehlen. Aus der Arbeit leitet sich die praktische Implikation ab, dass hochautomatisierte Pkw mit einer hohen Automationstransparenz gestaltet werden sollten, wenn sie mit zu Fuß Gehenden im Straßenverkehr interagieren.

Alternative Abstract:
Alternative abstract Language

The interaction between passenger cars with high driving automation and pedestrians is already being researched today in order to ensure a safe and efficient flow of road traffic in the future. The high level of automation of the dynamic driving task requires not only the supplementation, but the temporary complete replacement of the human as the driving person, which is why the human-machine interface (HMI) for the interaction between highly automated passenger cars and pedestrians is gaining in importance. This technologically induced change may be the cause of behavioural adaptations of pedestrians in road traffic. A research gap exists in investigating the behavioural adaptations of pedestrians. Accordingly, the aim of this doctoral thesis is to investigate behavioural adaptations of pedestrians when interacting with highly automated passenger cars under the aspect of increasing human experience in the interaction as well as automation transparency as a variable of the design of the HMI of highly automated passenger cars. To fulfil this objective, two empirical studies were conducted as an exploratory interview study with 36 participants and as a quasi-experimental study with repeated measurements. On a test site, 37 test subjects interacted with a highly automated passenger car as a real vehicle with a Wizard-of-Oz concept on three consecutive test days. In addition to the interaction-related variable of willingness to cross, the trust in and the mental model regarding highly automated passenger cars were measured. The results of the interview study show that experience is a central factor influencing the behavioural adaptation of pedestrians when interacting with highly automated passenger cars. Furthermore, the mental model of the interviewed persons does not coincide with the conceptual model of a highly automated passenger car. From the explorative findings of the interview study, hypotheses were derived that were tested in the controlled field test. The results of this second empirical study show that, depending on the driving strategy of the car and the automation transparency, the willingness of pedestrians to cross the road increases with increasing experience when interacting with highly automated passenger cars. Furthermore, the trust of pedestrians in highly automated passenger cars increases with increasing interaction experience. In contrast, the subjects' mental model of a highly automated passenger car does not develop within the three days of the experiment. However, the development of the mental model of highly automated passenger cars is dependent on the experienced transparency of automation. This work offers added value for research on the interaction between pedestrians and highly automated passenger cars, because experimental studies on the behavioural adaptations of pedestrians in realistic test environments were previously scarce. The practical implication of the work is that highly automated passenger cars should be designed with a high degree of automation transparency when interacting with pedestrians in road traffic.

English
Uncontrolled Keywords: zu Fuß Gehende, Verhaltensanpassung, automatisiertes Fahren, Automationstransparenz
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-240487
Classification DDC: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering
16 Department of Mechanical Engineering > Ergonomics (IAD)
16 Department of Mechanical Engineering > Ergonomics (IAD) > Vehicle Ergonomics
TU-Projects: Bund/BMWi|19A18003M|@CITY-AF
Date Deposited: 19 Jun 2023 12:09
Last Modified: 20 Jun 2023 05:58
PPN:
Referees: Bruder, Prof. Dr. Ralph ; Peters, Prof. Dr. Steven
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 10 May 2023
Export:
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