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Grundlagen zur Kommunikation zwischen automatisierten Kraftfahrzeugen und Verkehrsteilnehmern

BASt-Bericht F 138

Erik Schaarschmidt, Robert Yen, Rapp Trans (DE) AG, Berlin
Ralf Bosch, Rapp Trans (CH) AG, Basel
Lisa Zwicker, Jens Schade, Tibor Petzoldt, Institut für Verkehrsplanung und Straßenverkehr, Professur Verkehrspsychologie, Technische Universität Dresden
67 Seiten
Erscheinungsjahr: 2021
Projektnummer: 82.0701
Preis: 16,50 €

Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH

Dieser Bericht steht auch kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Der heutige Straßenverkehr ist geprägt durch eine ständige Interaktion zwischen unterschiedlichen Verkehrsteilnehmern, um in geregelten oder ungeregelten Situationen einen reibungslosen Verkehrsablauf zu gewährleisten. Durch einen steigenden Anteil an automatisierten Fahrzeugen und Fahrfunktionen im Verkehrsgeschehen werden zwangsläufig auch die Interaktionen zwischen nicht-automatisierten Verkehrsteilnehmern und automatisierten Verkehrsteilnehmern unterschiedlicher Automatisierungsstufen sukzessive zunehmen.

Der vorliegende Forschungsbericht widmet sich der Frage, wie sich die heutige Kommunikation zwischen automatisierten und nichtautomatisierten Verkehrsteilnehmern unter Berücksichtigung einer zunehmenden Fahrzeugautomatisierung verändern wird und welche möglichen Folgen daraus auf die Verkehrssicherheit und Verkehrseffizienz erwartet werden müssen.

Im Mittelpunkt des Projekts stand eine Analyse, welche Kommunikationsmodelle zur Beschreibung der Interaktionen zwischen automatisierten und nichtautomatisierten Verkehrsteilnehmern geeignet sind. Dabei zeigte sich das SenderEmpfängerModell von SHANNON & WEAVER (1949) als geeignet, weil es den im Straßenverkehr üblicherweise kurzzeitigen und gerichteten Kommunikationsprozess durch seine klaren Elemente einfach beschreibbar macht. Zudem erscheint zielführend, die Perspektive und Kommunikationsmöglichkeit des aktiven PkwFahrers beziehungsweise die des automatisiert fahrenden Fahrzeugs einzunehmen.

Dem aktiven Fahrer eines herkömmlichen Pkw steht zur Informationsübermittlung an seine Umwelt eine Vielzahl von Kommunikationsmitteln zur Verfügung, da er sowohl auf die technischen Möglichkeiten seines Fahrzeugs als auch auf seine menschliche Zeichengebung zurückgreifen kann. Diese wurden nach der Modalität, der Formalität, der Intentionalität und der Selektivität klassifiziert.

Diese Klassifizierung erfolgte in einer umfangreichen Sammlung an Interaktionsszenarien, in denen (mindestens) zwei Verkehrsteilnehmer miteinander interagieren. Zudem wurde eine Relevanzbewertung der verschiedenen Interaktionsszenarien hinsichtlich ihres Einflusses auf die Verkehrssicherheit, den Verkehrsfluss und das Verkehrsklima durchgeführt. Aus theoretischen Überlegungen und empirischen Studien wurden mögliche Kriterien abgeleitet, mit deren Hilfe eine qualitative Bewertung der Kommunikationsmittel in Abhängigkeit von der vorliegenden Verkehrssituation und der zu übermittelnden Botschaft durchgeführt werden konnte.

Die Interaktionsszenarien wurden anschließend dahingehend geprüft, ob die bislang genutzten Kommunikationsmittel eines herkömmlichen Pkw auch durch einen automatisiert fahrenden Pkw im Mischverkehr angewendet werden können. Dabei traten insbesondere diejenigen Szenarien in den Mittelpunkt, die vom Regelfall nach StVO abweichen und die im heutigen Verkehrsgeschehen nicht durch geeignete technologiebasierte Kommunikationsmittel verhandelt werden können. Im Rahmen eines ExpertenWorkshops, unter anderem mit Vertretern aus den Bereichen der Arbeits-, Organisations- und Verkehrspsychologie mit Bezug zum automatisierten Fahren, wurde zudem eine Diskussion aus wissenschaftlicher Sicht angestoßen, welche neuen Kommunikationsmittel als Folge einer zunehmenden Fahrzeugautomatisierung möglich beziehungsweise nötig sind.

Die Konsolidierung der wissenschaftlichen Beiträge aus dem Workshop sowie deren Gegenüberstellung mit den eigenen Ergebnissen bildeten den Abschluss der Forschungsarbeit. Auf Basis dessen konnten Handlungsempfehlungen für künftige Forschungsfragen und Studienansätze für die Gestaltung und Evaluierung neuer Kommunikationsformen aus wissenschaftlicher Perspektive abgeleitet werden, die bei der weiteren Forschung zu Fragen der Fahrzeugautomatisierung Eingang finden sollen.

Fundamentals of communication between automated vehicles and road users

Today‘s road traffic is characterised by constant interaction between different road users in order to ensure smooth traffic flow in regulated or unregulated situations. Due to an increasing share of automated vehicles and driving functions in traffic, the interactions between nonautomated road users and automated road users of different levels of automation will inevitably increase successively.

This research report is devoted to the question of how today‘s communication between automated and nonautomated road users will change in view of increasing vehicle automation and what possible consequences this will have on road safety and traffic efficiency.

The first focus of this project was an analysis of which communication models are suitable for describing the interactions between automated and nonautomated road users. The senderreceiver model from SHANNON & WEAVER (1949) proved to be suitable because its clear elements make it easy to describe the communication process, which is usually shortterm and directed in road traffic. In addition, the perspective and communication possibilities of the active car driver or the automatically driving vehicle seem to be the most appropriate.

The active driver of a conventional passenger car has a variety of communication means at his disposal for the transmission of information to his environment, as he can make use of both the technical possibilities of his vehicle as well as his human signs. These were classified according to modality, formality, intentionality and selectivity.

This classification was included in an extensive collection of interaction scenarios in which (at least) two road users interact with each other, as well as a relevance assessment of the various interaction scenarios with regard to their influence on road safety, traffic flow and traffic climate. Furthermore, possible criteria were derived from theoretical considerations and empirical studies, with the help of which a qualitative evaluation of the means of communication could be carried out depending on the existing traffic situation and the message to be transmitted.

The interaction scenarios were then tested to see whether the communication means of a conventional car can also be used by an automated car in mixed traffic conditions. In particular, the focus was on those scenarios that deviate from the standard case according to German Road Traffic Regulations (Straßenverkehrsordnung – StVO) and that cannot be negotiated in today‘s traffic environment using suitable technologybased communication tools. An expert workshop with representatives from the fields of work, organisationaland traffic psychology with reference to automated driving, among others, initiated a discussion from a scientific point of view as to which new means of communication are possible or necessary as a result of increasing vehicle automation.

The consolidation of the scientific contributions from the workshop as well as their comparison with the own results formed the conclusion of the research work. On this basis, recommendations for action for future research and study approaches for the design and evaluation of new forms of communication could be derived from a scientific perspective, which should find their way into further research on questions of vehicle automation.

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