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Report (Bericht) zugänglich unter
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Auswirkungen des Fahrens mit Tempomat und ACC auf das Fahrverhalten

Effects of cruise control and ACC on driving behaviour

Vollrath, Mark ; Briest, Susanne ; Oeltze, Katharina

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Abstandsregeltempomat , Deutschland , Elektronische Fahrhilfe , Fahrer , Fahrsimulator , Fahrzeugführung , Forschungsbericht , Geschwindigkeit , Geschwindigkeitsbeschränkung , Verhalten
Freie Schlagwörter (Englisch): Adaptive cruise control , Behaviour , Driver , Driving (veh) , Electronic driving aid , Germany , Research report , Simulator (driving) , Speed , Speed limit
Collection 1: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 80 Unfallforschung
Collection 2: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 91 Fahrzeugkonstruktion
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: Institut für Verkehrssystemtechnik <Braunschweig>
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe F: Fahrzeugtechnik
Bandnummer: 74
ISBN: 978-3-86509-993-8
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 07.10.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Ziel der Studie war es, die Auswirkungen des Fahrens mit Tempomat auf das Fahrverhalten zu untersuchen. Tempomaten haben in Deutschland eine relativ große Verbreitung, die insgesamt bei 10 bis 20 % der Fahrzeuge liegt, in der Oberklasse sogar bei 50 %. Studien, mit denen man die Auswirkungen des Tempomaten auf das Fahrverhalten bewerten kann, liegen bislang nicht vor. Relativ gut untersucht ist dagegen der Abstandsregelautomat ACC (adaptive cruise control), der zusätzlich zur Geschwindigkeitsregelung auch einen sicheren Abstand zu voranfahrenden Fahrzeugen hält. Bei ACC ergeben sich neben positiven Veränderungen im Sinne einer besseren Einhaltung von Geschwindigkeitsbegrenzungen auch Hinweise, dass Fahrer langsamer auf Reize in der Umwelt reagieren, die eine Veränderung der Geschwindigkeit notwendig machen (zum Beispiel Geschwindigkeitsbegrenzungen, einsetzender Regen oder Nebel und so weiter). Weiter zeigen diese Studien, dass sich Fahrer mit ACC eher mit Nebenaufgaben beschäftigen, sodass die Spurhaltung verschlechtert wird. Da der Tempomat bei Strecken mit geringem Verkehrsaufkommen ähnlich wie ACC die Geschwindigkeitsregelung übernimmt, liegt die Vermutung nahe, dass sich auch für den Tempomat ähnliche negative Verhaltenswirkungen ergeben könnten. Um dies zu prüfen, wurde im Fahrsimulator des DLR mit Bewegungssimulation eine Studie durchgeführt, in der 11 Tempomat-Nutzer und 11 Novizen jeweils drei Fahrten durchführten, ohne System, mit Tempomat und mit ACC. Bei jeder Fahrt waren zwei Autobahnabschnitte und ein Stück Landstraße zu bewältigen, wobei die Geschwindigkeitsbegrenzungen wechselten, um so die Anpassungsreaktionen der Fahrer untersuchen zu können. Auf der Autobahn wurde ein Stau, auf Landstraße ein Stück mit Nebel eingeführt, um die Reaktionen auf weitere Umweltreize, die eine Anpassung der Geschwindigkeit erfordern, beobachten zu können. Schließlich wurden auf der Autobahn zwei Abschnitte mit Nebenaufgaben (eine visuelle Suchaufgabe) realisiert, um eine mögliche verstärkte Abwendung von der Fahraufgabe zu prüfen. Der Altersdurchschnitt der Fahrer lag bei 38 Jahren. Bei jeder Fahrt wurden das Fahrverhalten und physiologische Reaktionen (Herzrate) aufgezeichnet. Außerdem wurden Befragungen zum Befinden, der Beanspruchung beim Fahren und der Bewertung der Systeme durchgeführt. In den Bedingungen mit Tempomat oder ACC wurden die Probanden instruiert, diese Systeme auch möglichst zu nutzen. Dies führte zu Nutzungshäufigkeiten von ca. 90 % der Fahrtzeit. Insgesamt sind die Ergebnisse für Tempomat und ACC sehr ähnlich. Geschwindigkeitsbegrenzungen werden besser eingehalten. Es werden geringere maximale Geschwindigkeiten erreicht. Auch die Standardabweichung der Geschwindigkeit ist verringert, was zu einem besseren Verbrauch und Verkehrsfluss führen könnte. Die Abstände zu voranfahrenden Fahrzeugen verändern sich durch den Tempomat nicht. Bei ACC ist der Abstand vergrößert, was allerdings durch die spezielle Auslegung begründet sein könnte, die keine Anpassung zuließ. Wenn die Geschwindigkeit aufgrund von Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Nebel reduziert werden musste, erfolgte dies mit Tempomat und ACC um circa 5 Sekunden verzögert. Offensichtlich mussten sich die Fahrer hier erst bewusst machen, dass sie eingreifen müssen und dass die Systeme diese Anpassung nicht leisten. Hinsichtlich eines möglichen Missbrauchs der Systeme ergaben sich in dieser Studie bei der Bearbeitung von Nebenaufgaben keine deutlichen Hinweise. Weder mit Tempomat noch mit ACC werden mehr Nebenaufgaben bearbeitet. Die negativen Effekte der Nebenaufgaben auf die Spurhaltung sind deutlich, aber in allen Bedingungen zu finden. Der einzige Hinweis auf eine Gefahr liegt darin, dass die Geschwindigkeit bei der Bearbeitung von Nebenaufgaben mit ACC und Tempomat nicht so stark verringert wird wie bei der Fahrt ohne Systeme. Ob dies das Unfallrisiko erhöht, ist mit der vorliegenden Studie nicht zu beantworten. Schließlich beurteilten die Fahrer beide Systeme positiv und waren der Meinung, dass die Fahrt dadurch sicherer und weniger anstrengend wird. Insgesamt führt damit das Fahren mit Tempomat hinsichtlich der mittleren Geschwindigkeit zu Veränderungen des Fahrverhaltens, die eher positiv zu bewerten sind. Auf der anderen Seite zeigen sich wie auch bei ACC Hinweise, dass eine Geschwindigkeitsanpassung mit System deutlich verzögert geschieht, was als vermindertes Situationsbewusstsein interpretiert werden kann. Wünschenswerte Erweiterungen der Funktionalität (zum Beispiel Anpassung an Verkehrszeichen) könnten diesen Effekt noch verstärken. Angesichts dieser Bedenken und der technischen Weiterentwicklungen sind weitere Studien dringend notwendig.
Kurzfassung auf Englisch: The aim of the study was to assess the impacts of driving with Cruise Control (CC) on driver behavior. In Germany, Cruise Control is available in about 10-20% of all cars and up to 50% in large cars. Studies which examine the impact of Cruise Control on driving are currently not available. However, a substantial number of studies are concerned with ACC (adaptive cruise control) which also maintains a safe distance towards preceding cars. These show that with ACC speed limits are observed more closely. However, drivers take longer to react to stimuli in the environment which require a speed adaptation and are not covered by ACC (exempli gratia fog, rain, heavy traffic). Furthermore, drivers tend to engage more in secondary tasks leading to a deterioration of lane keeping performance. Since Cruise Control also takes over speed regulation when no preceding cars are present it is possible that similar negative effects could result for Cruise Control. In order to examine these hypotheses a study was conducted in the motion-based driving simulator at the DLR including 11 Cruise Control users and 11 novices (mean age 38 years). Each driver did three trips without system, with Cruise Control and with ACC. Each trip included two highway sections and a rural road with changing speed limits and a foggy section. On the first highway, a traffic jam was additionally introduced. Finally, the second highway section included two stretches where secondary tasks were done. Driving behavior and physiological reactions (heart rate) were recorded. In addition, subjective ratings of stress and an evaluation of the systems were conducted. When driving with Cruise Control or ACC the subjects were instructed to use these systems as frequently as possible. This was done at about 90% of travel time. Overall, the results for Cruise Control and ACC are very similar. Compliance for speed limits was better and lower maximum speeds were attained. Also, the standard deviation of speed was reduced which might in reality lead to less fuel consumption and a better traffic flow. There was no effect of the distance towards preceding cars. For ACC, this may be due to the fact that the drivers were not allowed to change the target distance of the ACC system. When speed had to be adjusted due to speed limits or fog this was delayed by about 5 seconds with Cruise Control and ACC as compared to manual driving. Apparently the drivers had to realize first that an intervention was required and that the systems did not adjust speed by themselves. There was no strong indication of a possible misuse of the systems with regard to engaging more strongly in secondary tasks. Neither Cruise Control nor ACC lead to an increase of the number of secondary tasks which were processed. The negative effects of secondary tasks on lane keeping behavior were strong, but comparable in manual driving and driving with ACC or Cruise Control. However, with ACC and Cruise Control driving speed was not reduced as much when engaging in secondary tasks as it was the case in manual driving. Whether this increases the accident risk cannot be answered by this study. Finally, the drivers evaluated both systems as positive and felt that the ride was safer and less exhausting. Overall, driving with Cruise Control increases compliance with speed limits and reduces high speeds. Besides these positive effects, Cruise Control as well as ACC impairs the adaptation of speed to changes in the environment. This may be interpreted as reduced situation awareness. This may be counteracted by improving the technology in order to include these necessary adaptations in the system functionality. However, this higher automation could further the loss of situation awareness. Given these concerns and the technological advancements further studies are urgently needed.