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Die Gestaltung der Interaktion zwischen den elektronischen "Infotainment"-Systemen im Auto und dem Fahrer gewinnt zunehmend an Bedeutung für die Verkehrssicherheit. Dem positiven Nutzen, den die Systeme hinsichtlich Fahrerunterstützung und Fahrkomfort aufweisen, stehen möglicherweise negative Auswirkungen auf die Fahrsicherheit gegenüber, wenn Ablenkung und Überlastung des Fahrers auftreten. Diesem Problemfeld widmete sich das EU-Projekt "Communication Multimedia Unit Inside Car" (COMMUNICAR), das im Juni 2003 abgeschlossen wurde. Hauptziel des Projekts waren die Entwicklung und Evaluierung eines Systems, das den Fahrer bei der Bewältigung der eingehenden Informationen unterstützt und eine zentrale Bedienmöglichkeit aufweist. Das COMMUNICAR-System enthält folgende wesentliche Elemente: Verschiedene Funktionen zu Telematikdiensten, Unterhaltung und zur digitalen Darstellung der traditionellen Informationen; eine als Informationsmanager (IM) bezeichnete regelbasierte Filterlogik sowie eine multimediale integrierte Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) zur zentralen Bedienung und Informationsausgabe. In der ersten Phase der Entwicklung wurden die Nutzeranforderungen analysiert, die Funktionen definiert und die Ein-/Ausgabemodalitäten festgelegt. In der zweiten Phase wurden virtuelle Prototypen zur Gestaltung der MMS erarbeitet und diese in den anschließenden Nutzertest im Labor bewertet und ausgewählt. Die dritte Phase diente der Systementwicklung, bei der es vor allem um die Filterlogik des IM ging. Das System wurde zunächst im Fahrsimulator, anschließend unter Feldbedingungen getestet. Die Ergebnisse, die in den wesentlichen Einzelheiten berichtet werden, zeigten insgesamt ein positives Bild sowohl hinsichtlich der subjektiven Akzeptanzbewertung als auch hinsichtlich des Fahrverhaltens.
Nowadays human-created systems are increasing in complexity due to the interaction of humans and technology. Especially road traffic systems are composed of multitudinous resources (e.g. personnel, vehicles, organizations, etc.), which make it even harder to anticipate the positive and negative effects on safety. One key in achieving a significant reduction of fatalities is seen in driver assistant systems counterbalancing the lack of drivers' capabilities. But the actual outcome of implementing these sophisticated technologies especially on influencing driver's capabilities are yet unknown. Latest research exemplifies an increase of reaction times of drivers in case of dysfunctional driver assistant systems. This research paper applies STAMP/STPA (STAMP = systems-theoretic accident model and processes; STPA = systems-theoretic process analysis) to the German automobile traffic system focusing on the effects of driver assistant systems on drivers. By doing so, the potential hazards caused by technology can be identified.
Aufgrund der Wichtigkeit individueller Mobilität nutzen viele Menschen heutzutage ein Auto zur Fortbewegung. Hierbei scheint es normal zu sein, neben dem Fahren zusätzliche, nicht fahrbezogene Aktivitäten auszuüben. Obwohl die Fahrzeugführung an sich bereits anspruchsvoll ist und die menschlichen Kognitionsressourcen begrenzt sind, geschehen relativ selten schwere Unfälle. Empirische Studien des fahrergesteuerten Fahrens deuten darauf hin, dass Fahrer Strategien besitzen, die es ihnen ermöglichen, auch im Mehrfachaufgabenkontext eine sichere Fahrleistung zu garantieren: Sie scheinen einen Fahrleistungszielwert zu besitzen, den sie im kontinuierlichen Abgleich mit der aktuellen Fahrleistung versuchen zu erreichen. Darüber hinaus scheinen Fahrer die Bearbeitung nicht fahrbezogener Aufgaben zu reduzieren, sobald sie sich einer kritischen Fahrsituation nähern. In den vergangenen Jahren machte die Entwicklung automatisierter Fahrfunktionen deutliche Fortschritte. Dies führte zu tiefgreifenden Veränderungen der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion, da Fahrer im Normalverkehr des automatisierten Fahrens (SAE Level 3) nicht mehr die Verantwortung für die Fahrzeugführung tragen und es ihnen freisteht, sich mit nicht fahrbezogenen Aufgaben zu beschäftigen. Hiervon ausgehend stellt sich die Frage, ob und wenn ja, welche Rolle die Fahrerstrategien im Kontext des automatisierten Fahrens spielen. Das aktuelle Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit dieser Thematik: Basierend auf der Idee eines Fahrleistungszielwerts wurden Grenzwerte akzeptierter Fahrleistungsbereiche in Abhängigkeit verschiedener Personen- und Situationsfaktoren bestimmt. Des Weiteren wurde untersucht, inwiefern Fahrern ihre Strategien auch in Übernahmesituationen des automatisierten Fahrens in Abhängigkeit verschiedener Systemkonfigurationen zur Verfügung stehen. Abschließend wurden die Erkenntnisse dieser beiden Schritte zur Ableitung von Gestaltungsempfehlungen für zukünftige automatisierte Systeme genutzt.
Erfahrungen in Deutschland mit der Anwendung der EU-Empfehlung "Europäischer Grundsatzkatalog zur Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle für Informations- und Kommunikationssysteme" werden beschrieben und daraus Konsequenzen abgeleitet. Insgesamt ist die ergonomische Bewertung der Mensch-Maschine-Schnittstelle von Fahrerinformations- und -Kommunikationssystemen nicht als einmaliges Ereignis, sondern als immer wieder zu durchlaufender Vorgang anzusehen, da neben neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen jeweils neu entwickelte Geräte und Systeme zu berücksichtigen sind, was eine Anpassung der Grundsätze beziehungsweise eine Öffnung der Grundsätze für technische Neuerungen mit hohem Sicherheitsstandard erfordern könnte. Demonstrationen neuartiger Bedienkonzepte, Systementwicklungen und Arbeitstechniken sowie die hierzu durchgeführten Nutzertests verdeutlichen, dass ergonomisch sehr vielversprechende Lösungen (wie zum Beispiel Schnittstellen, die Eingaben mittels Gestik gestatten) existieren, beziehungsweise sich in der Entwicklung befinden. Diese Lösungen zeigen, dass die Empfehlung in weiten Bereichen technologieabhängig, das heißt, mit Blick auf Neuentwicklungen, nicht erschöpfend ist. Die Weiterentwicklung der Grundsätze sowie die Bewertung der sicheren Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle bedarf nicht nur einer europaweit, sondern weltweit abgestimmten Vorgehensweise.
Camera-monitor systems (CMS) can be used in motor vehicles to display the driver's rear view on a monitor mounted inside the vehicle. This also offers the possibility of replacing conventional exterior mirrors with suitable CMS and thereby implementing new design concepts with aerodynamic advantages. However, as exterior mirrors are safety-relevant vehicle parts for securing the driver's indirect rear view (requirements specified in UN Regulation No. 46), the question arises whether CMS can provide an equivalent substitute for mirrors. In the scope of this study, CMS and conventional exterior mirrors were compared and assessed in test drives and static tests under different external conditions. On the one hand, the examination of technical aspects, and on the other hand, issues pertaining to the design of the human-machine interaction, were the objects of the study. Two vehicles were available for the trials with passenger vehicles: A vehicle, manufactured in small series, which is already equipped with CMS as sole replacement for the exterior mirrors, as well as a compact class vehicle which had a CMS retrofitted by the car manufacturer in addition to conventionally used exterior mirrors. The latter could be covered exclusively for trips with CMS. A tractor unit with semitrailer was available for the truck trials. The driver's cabin was equipped with a CMS system developed by the vehicle manufacturer. In general, it was shown that it is possible to display the indirect rear view sufficiently for the driver, both for cars and trucks, using CMS which meet specific quality criteria. Depending on the design, it is even possible to receive more information about the rear space from a CMS than is possible with mirror systems. It was also shown that the change from mirrors to CMS requires a certain period of familiarisation. However, this period is relatively short and does not necessarily result in safety-critical situations.
Kamera-Monitor-Systeme (KMS) können bei Kraftfahrzeugen dazu verwendet werden, die Sicht nach hinten für den Fahrer auf einem im Fahrzeug montierten Monitor darzustellen. Dies bietet auch die Möglichkeit, herkömmliche Außenspiegel durch geeignete KMS zu ersetzen und damit neue Designvarianten mit aerodynamischen Vorteilen umsetzen zu können. Da es sich bei den Außenspiegeln jedoch um ein sicherheitsrelevantes Fahrzeugteil zur Gewährleistung der indirekten Sicht nach hinten handelt (Anforderungen sind in der UN-Regelung Nr. 46 festgelegt), stellt sich die Frage, ob KMS einen gleichwertigen Ersatz für Spiegel bieten können. In der vorliegenden Studie wurden das KMS und der herkömmliche Außenspiegel während der Durchführung von Versuchsfahrten und statischen Tests unter verschiedenen äußeren Bedingungen verglichen und bewertet. Untersuchungsgegenstand waren zum einen technische Aspekte, zum anderen Fragestellungen zur Gestaltung der Mensch-Maschine-Interaktion. Für die Versuche mit Pkw standen zwei Fahrzeuge zur Verfügung: Ein Fahrzeug, das in Kleinserie hergestellt wird und bereits nur mit KMS als Ersatz für Außenspiegel ausgerüstet ist, sowie ein Fahrzeug der Kompaktklasse, an dem sowohl ein KMS als Nachrüstsatz verbaut war als auch die herkömmlich vorhandenen Außenspiegel. Letztere konnten für Fahrten ausschließlich mit KMS abgedeckt werden. Für die Versuche am Lkw stand eine Sattelzugmaschine mit Auflieger zur Verfügung. Die Fahrerkabine war mit einem nachgerüsteten KMS ausgestattet. Grundsätzlich hat sich gezeigt, dass es möglich ist, die indirekte Sicht nach hinten sowohl bei Pkw als auch bei Lkw durch KMS, die gewisse Qualitätskriterien erfüllen, für den Fahrer ausreichend darstellen zu können. Je nach Ausgestaltung bietet ein KMS sogar die Möglichkeit, mehr Information über den rückwärtigen Raum zu präsentieren als es mit Spiegelsystemen möglich ist. Es hat sich auch gezeigt, dass der Umstieg von Spiegeln auf KMS immer einer gewissen Gewöhnungsphase bedarf, diese jedoch verhältnismäßig kurz ist und nicht notwendigerweise zu sicherheitskritischen Situationen führt.
Many safety-relevant tasks in control or diagnostics require binary choices such as "conflict versus separation" in air traffic control, "normal versus pathological" when interpreting x-ray pictures, or "permitted versus forbidden" when inspecting airport security scans. Deciders often are uncertain, but nevertheless required to decide between two alternatives, that is, they have not only to decide upon an action, but also about the admissible level of uncertainty. If the accepted level of judgment certainty is not taken into account, the sequence of decisions does not capture the full picture of the underlying decision process. Differences in judgment certainty are relevant, because they reflect not only the adequacy of the human-machine interface that is evaluated, but also the differences in expertise of the decider and the requirements of the actual situation or task. Therefore, capturing both judgment certainty and discrimination performance is essential. A comparison of different human-machine-interfaces (for air traffic control) is used to illustrate a methodological approach, which allows for integrated analyses of decision processes based on receiver-operator-characteristics and practical guidelines for the evaluation of human-machine-interfaces for safety-relevant operation procedures are provided.
Die Schwerpunkte dieses Projekts lagen in der Untersuchung der Fahrerverfügbarkeit und Müdigkeit sowie in der Herstellung natürlichen Verhaltens bei längeren hochautomatisierten Fahrten. Es konnte im Rahmen von zwei Fahrsimulationsversuchen mit 15 und 42 Probanden gezeigt werden, dass bei hochautomatisierten Fahrten von 60 Minuten Müdigkeit auftreten kann, bei Ausprägung und Zeitpunkt des Auftretens jedoch große individuelle Unterschiede bestehen. Da eine zu kleine Stichprobe sich zum Zeitpunkt der Übernahme in einem entsprechend müden Zustand befand, kann die Auswirkung von Müdigkeit auf das Übernahmeverhalten nicht abschließend beurteilt werden. Hierfür empfehlen sich für die Zukunft Studien mit einem zustandsabhängigen Versuchsdesign. Der Einsatz von natürlichen fahrfremden Tätigkeiten, mit denen die Probanden sich frei beschäftigen durften, zeigte sowohl in der Probandstudie im Fahrsimulator als auch bei einem Expertenworkshop im Realfahrzeug eine hohe Involviertheit der Probanden in die Tätigkeiten während der gesamten 60 Minuten hochautomatisierten Fahrens. Es wird vermutet, dass dies auf die hohe intrinsische Motivation und den hohen Unterhaltungswert der selbstgewählten Aktivitäten zurückzuführen ist. Es zeigte sich außerdem, dass die Wahl der Tätigkeit vom Alter der Probanden abhängig ist. Eine Fahrtdauer von 60 Minuten wurde aufgrund der Ergebnisse aus allen drei Versuchen als realistisches Zukunftsszenario eingestuft und besitzt daher eine hohe Relevanz. Sowohl für die Bewertung von Müdigkeit als auch von Ablenkung war das Blickverhalten am meisten aufschlussreich. Für die Bewertung von Müdigkeit während der Beschäftigung mit fahrfremden Tätigkeiten wird jedoch ein kopfbasiertes Blickerfassungssystem, welches in der Lage ist, den Augenöffnungsgrad zu erfassen, oder videobasierte Verhaltensbeobachtung empfohlen.
The BASt-project group "Legal consequences of an increase in vehicle automation" has identified, defined and consequently compiled different automation degrees beyond Driver Assistance Systems. These are partial-, high- and full automation. According to German regulatory law, i.e. the German Road Traffic Code, it has been identified that the distinctive feature of different degrees of automation is the permanent attention of the driver to the task of driving as well as the constant availability of control over the vehicle. Partial automation meets these requirements. The absence of the driver- concentration to the traffic situation and to execute control is in conflict with the use of higher degrees of vehicle automation (i.e. high and full automation). Their use is therefore presently not compatible with German law, as the human driver would violate his obligations stipulated in the Road Traffic Code when fully relying on the degree of automation these systems would offer. As far as higher degrees of automation imply free-hand driving, further research in terms of behavioural psychology is required to determine whether this hinders the driver in the execution of permanent caution as required by sec. 1 para. 1 StVO (German Road Traffic Code). As far as liabilities according to the StVG (German Road Traffic Act) are concerned, the presently reversed burden of proof on the driver within sec. 18 para. 1 S. 2 StVG might no longer be considered adequate in case of higher degrees of automation that allow the driver to draw attention from the task of driving (in case making such use of a system would be permitted by the German Road Traffic Code). The liability of the vehicle "keeper", according to the German Road Traffic Act, would remain applicable to all defined degrees of automation. In case of partial automation, the use of systems according to their limits is accentuated. The range of use that remains within the intended must be defined closely and unmistakeably. Affecting user expectations properly can immensely help to maintain safe use, in case design-measures that exclude overreliance are not available according to the current state of the art (otherwise such measures would have to be applied primarily). In case of the higher degrees of automation that no longer require the driver- permanent attention (under the presupposition their use would be permitted by the German Road Traffic Code), every accident potentially bears the risk to cause product liability on the side of the manufacturer. Liability of the manufacturer might only be excluded in case of a breach of traffic rules by a third party or in case of overriding/ oversteering by the driver. In so far aspects of German procedural law and the burden of proof are of great importance. The project group has identified the need for further continuative research not only to advance legal assessment but also to improve basic technical conditions for vehicle automation as well as product reliability.
Rechtsfolgen zunehmender Fahrzeugautomatisierung : gemeinsamer Schlussbericht der Projektgruppe
(2012)
Die BASt-Projektgruppe "Rechtsfolgen zunehmender Fahrzeugautomatisierung" hat über die heute verfügbaren Fahrerassistenzsysteme hinaus drei verschiedene Automatisierungsgrade identifiziert und begrifflich definiert: Teil-, Hoch- und Vollautomatisierung. Aus verhaltensrechtlicher Sicht haben sich als wesentliche Unterscheidungsmerkmale verschiedener Automatisierungsgrade die auf das Verkehrsgeschehen fokussierte Aufmerksamkeit des Fahrers und seine ständige Möglichkeit zur Fahrzeugsteuerung herausgestellt. Im Fall der "Teilautomatisierung" ist die Aufmerksamkeit des Fahrers ständig auf das Verkehrsgeschehen gerichtet und er hat aufgrund der permanent von ihm durchzuführenden Systemüberwachung die Möglichkeit zur Fahrzeugsteuerung, so dass dieser Automatisierungsgrad den aktuellen verhaltensrechtlichen Anforderungen entspricht. Die verhaltensrechtlich geforderte Aufmerksamkeitskonzentration auf das Verkehrsgeschehen und die möglicherweise fehlende Möglichkeit zur Fahrzeugsteuerung stehen jedoch der Nutzung höherer Automatisierungsgrade (Hoch- und Vollautomatisierung) derzeit entgegen. Ihre Nutzung ist gegenwärtig nicht mit dem Verhaltensrecht vereinbar, da der menschliche Fahrzeugführer gegen seine Pflichten verstieße, wenn er sich vollständig auf das System verlassen würde. Soweit ein Automatisierungsgrad zugleich eine freihändige Fahrzeugsteuerung vorsieht, bedürfte es der verhaltenspsychologischen Untersuchung, inwieweit dies den Fahrer in der Ausübung ständiger Vorsicht im Sinne von -§ 1 Abs. 1 StVO zu beeinträchtigen vermag. Hinsichtlich der Haftung nach dem Straßenverkehrsgesetz erscheint die Beweislastverteilung im Rahmen von -§ 18 Abs. 1 S. 2 StVG in den Fällen höherer Automatisierungsgrade (Hoch- und Vollautomatisierung) nicht mehr sachgerecht, soweit dem Fahrer in verhaltensrechtlicher Hinsicht die Ausrichtung seiner Aufmerksamkeit auf andere Tätigkeiten als die konventionelle Fahraufgabe ermöglicht wird. Die Regelungen zur Haftung des Fahrzeughalters bleiben bei allen Automatisierungsgraden weiterhin anwendbar. In Bezug auf die Produkthaftung zeigt sich im Fall der vollständig fahrerüberwachten Teilautomatisierung die Bedeutung der Systemgrenzen. Produkthaftungsrechtlich gewinnt hier die Einordnung des bestimmungsgemäßen Gebrauchs wesentlich an Bedeutung. Zur Absicherung dieses bestimmungsgemäßen Gebrauchs ist die nachhaltige Beeinflussung der Verkehrserwartung beim Benutzerkreis entscheidend, soweit nicht primär konstruktive Möglichkeiten nach dem Stand von Wissenschaft und Technik zur Verfügung stehen, um unberechtigtes Systemvertrauen auszuschließen. Bei den höheren Automatisierungsgraden, die nicht mehr der Fahrerüberwachung bedürfen (unter der Annahme, ihre Nutzung wäre verhaltensrechtlich möglich), wäre jeder Schaden, der nicht auf ein Fehlverhalten Dritter oder eine Übersteuerung des Fahrers zurückzuführen ist, geeignet, Herstellerhaftung auszulösen. Diesbezüglich spielt die Darlegungs- und Beweislast eine wesentliche Rolle. Sowohl auf Grund der offenen Fragen in der rechtlichen Bewertung als auch übergreifend zur Verbesserung technischer Ausgangsbedingungen sowie der Gebrauchssicherheit wird von der Projektgruppe weiterer Forschungsbedarf zur Fahrzeugautomatisierung formuliert.