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Definition der akzeptierten Fahrleistungsschwelle beim automatisierten Fahren

Fahrer überwachen und bewerten kontinuierlich ihre Fahrleistung und versuchen, den aktuellen Fahr-Ist-Wert an einen sicheren und komfortablen Fahr-Soll-Wert der Fahrleistung, das heißt an eine „subjektiv angemessen empfundene Fahrleistung“, anzunähern. Schätzen Fahrer beim automatisierten Fahren Situationen als kritisch ein, wird das Steuer selbst in die Hand genommen und das Fahrzeug wieder übernommen. Hinsichtlich der Querführung des Fahrzeugs scheinen Trajektorienbereiche, also Querversätze des eigenen Fahrzeugs zur Fahrbahnmitte, zu existieren, die von Fahrern als subjektiv angemessen bewertet werden. Im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wurde nun untersucht, inwieweit Abweichungen von der akzeptierten Fahrleistungsschwelle Eingriffe der Fahrer provozieren.

Das Bild zeigt zwei Testdurchgänge, bei denen jeweils eine Fahrzeugattrappe einem Pkw entgegenkommt und dabei mehr oder weniger die eigene Fahrspur einhält.   Testszenarien mit Fahrzeugattrappe im Begegnungsverkehr (Bilder: Institut für Kraftfahrzeuge (ika), RWTH Aachen University)

Aufgabenstellung

Trotz oftmals hoher Mehrfachbelastungen sind Fahrer in der Lage, als kritisch eingeschätzte Situationen durch den Einsatz von Fahrstrategien zu entschärfen. In der Vergangenheit durchgeführte Studien belegen, dass dies sowohl für das Fahren mit konventionellen Fahrzeugen als auch in Übernahmesituationen beim automatisierten Fahren gilt. Voraussetzung ist, dass sich Trajektorienbereiche auf der Straße bestimmen lassen, die Fahrer subjektiv als angemessen bewerten. Darauf aufbauend sollte nun beim automatisierten Fahren die Handlungsrelevanz bei Abweichungen von der akzeptierten Fahrleistungsschwellen im Sinne der Aktivierung von Fahrerstrategien untersucht werden. Mit dieser Aufgabe betraute die BASt das Institut für Kraftfahrzeuge an der RWTH Aachen University. Die Ergebnisse sollen in die Empfehlungen für die Entwicklung automatisierter Fahrfunktionen einfließen.

Untersuchungsmethode

Zunächst wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, um den gegenwärtigen Stand der Forschung zum Thema subjektiv akzeptierter Fahrleistungen sowie deren Handlungsrelevanz zu ermitteln. Eine Vorstudie ergab, dass Fahrer Abweichungen des eigenen Fahrzeugs zwischen 0,4 und 0,9 Meter hin zur Fahrbahnmitte akzeptieren und dann regulativ in die Fahrzeugsteuerung eingreifen, wenn die Trajektorie einer automatisierten Fahrfunktion nicht einer „subjektiv angemessen empfundenen Fahrleistung“ entspricht. In der sich anschließenden Online-Hauptstudie mit 203 Probanden wurden die Schwellenwerte einer subjektiv angemessen empfundenen Fahrleistung ermittelt. Die Aufgabe der Probanden bestand darin, die per Video gezeigten automatisierten Fahrten im Hinblick auf die Position des eigenen Fahrzeugs (Ego-Fahrzeug) auf der Straße subjektiv zu evaluieren. Eine konfirmatorische Überprüfung der identifizierten Schwellenwerte fand in einem statischen Fahrsimulator statt. Verifiziert wurden die Ergebnisse beider Studien in Realversuchen auf einer Teststrecke, an denen 29 Probanden teilnahmen. Sowohl in der Fahrsimulation als auch bei den Realfahrten mussten fahrfremde Tätigkeiten durchgeführt werden.

Ergebnisse

Die Ergebnisse der Literaturrecherche liefern deutliche Hinweise, dass das Thema bisher wenig erforscht wurde. Anhand der Online-Studie konnte über sämtliche gezeigte Verkehrsszenarien hinweg ein kritischer Schwellenwert ermittelt werden, der bei 0,47 Meter Querversatz des eigenen Fahrzeugs von der Fahrstreifenmittellinie liegt. Es wurde deutlich, dass die subjektive Angemessenheit einer Trajektorie, der Wunsch nach einem Eingriff sowie das subjektive Komfort- und Sicherheitsempfinden stark voneinander abhängen. In der Realfahrt ebenso wie im Fahrsimulator scheinen regulative Mechanismen zu existieren, da die fahrfremde Tätigkeit vor Erscheinen des Gegenverkehrs reduziert wurde. In der Realfahrt mit zusätzlicher fahrfremder Tätigkeit fiel die Bewertung von Komfort und Sicherheit kritischer aus als in der Simulatorstudie. Bei der Untersuchung im Fahrsimulator zeigten sich praktisch keine Eingriffe seitens der Fahrer in die Fahrzeugführung, solange der Gegenverkehr auf seinem Fahrstreifen verblieb. Überschritt jedoch der Gegenverkehr die Fahrstreifenmittellinie, wurden fahrfremde Tätigkeiten reduziert. 50 Prozent der Fahrer übernahmen in diesem Fall die automatisierte Fahrzeugführung. Wurde der Fahrstreifen rechts durch Baken begrenzt, kam es vermehrt zu Bremsungen.

Folgerungen

Die Ergebnisse der Studien weisen insgesamt darauf hin, dass adaptive Mechanismen in der Trajektorienplanung automatisierter Systeme zur Steigerung des Komforts und der Sicherheit grundsätzlich sinnvoll sein können. Das zukünftige System sollte proaktiv handeln und die automatisierte Trajektorie so anpassen, dass diese in einem von Fahrern als angenehm bewerteten Bereich liegt. Die systemseitige Adaptation sollte mindestens 2 Sekunden vor einer kritischen Situation erfolgen (da Fahrer danach selbst eingreifen) und sich an die vom Fahrer in der gleichen Situation bevorzugte Handlung (Lenken oder Bremsen) anpassen.

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    Bundesanstalt für Straßenwesen
    Brüderstraße 53
    51427 Bergisch Gladbach
    Info-Service
    Telefon: 02204 43-9101
    Fax: 02204 43-2550
    info@bast.de

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