620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Grundlagen zur Kommunikation zwischen automatisierten Kraftfahrzeugen und Verkehrsteilnehmern
(2021)
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 Sender-Empfänger-Modell 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 bzw. 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 Experten-Workshops, u. a. 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 bzw. 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.
Bei der Bewertung von Infrastrukturprojekten werden in Deutschland bspw. im Rahmen des Bundesverkehrswegeplans Kosten-Nutzen-Analysen eingesetzt. Eine wesentliche Nutzenkomponente innerhalb solcher Analysen stellt die Reduzierung der Personenunfallopfer dar, der zur Bestimmung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses ein monetärer Wert beigemessen werden muss. Der aktuellen wissenschaftlichen Literatur folgend kann der Wert eines statistischen Menschenlebens (Value of a Statistical Life – VSL) bzw. der Wert der Risikoreduktion (Value of Risk Reduction – VRR) mithilfe von Zahlungsbereitschaftsanalysen unter Einsatz der Diskreten Wahltheorie bestimmt werden. In dieser für Deutschland erstmalig durchgeführten Konzeptstudie werden die VRR-Werte für vier verschiedene Verletzungskategorien bestimmt. Der Fokus der Studie liegt jedoch auf der Entwicklung und Überprüfung des Erhebungskonzeptes und hat nicht den Anspruch repräsentative Werte zu ermitteln. Routenwahlexperimente mit 214 Teilnehmern liefern die Datengrundlage. Die Routenalternativen sind durch die Attribute Reisezeit, Reisekosten und Unfallrisiko charakterisiert. Zur Steigerung der Realitätstreue wird die Befragung für eine Teilgruppe mit einer Fahrsimulation verknüpft. Hierbei soll der potentielle Einfluss einer visuellen Unterstützung auf die Zahlungsbereitschaft untersucht werden. Neben der Darstellung der Ergebnisse der Piloterhebung und den darauf aufbauenden Schlussfolgerungen mit Blick auf eine deutschlandweite Hauptstudie werden außerdem Möglichkeiten zur Eingliederung der ermittelten VRR in die deutsche Unfallkostenrechnung sowie der Fortschreibung der Werte aufgezeigt. Die verwendeten Diskreten Wahlmodelle erwiesen sich als geeignetes Instrument zur Ermittlung der Zahlungsbereitschaften für Verkehrssicherheit. Ebenso hat sich das Grundkonzept des verwendeten Fragebogens als zweckmäßig herausgestellt. Ein Einfluss der Fahrsimulation auf die Ergebnisse konnte jedoch nicht identifiziert werden.
Fußgänger sind in Unfallsituationen durch erhöhte Verletzlichkeiten gekennzeichnet. Der erhöhte Anteil von Kindern (0-14 Jahre) und Senioren (≥ 65 Jahre) bei dieser Verkehrsteilnehmergruppe und deren besonderen Verhaltensweisen verschärft diese Problematik. Es werden unterschiedliche Ver-haltensweisen bei Fußgängern vermutet, die in der Altersgruppe oder der Ablenkung durch z. B. Handynutzung begründet sind. Die Sicherheitsrelevanz der Ablenkung und weitere unfallbegünstigende und mitwirkende Faktoren wurden untersucht. Fußgängerverhalten und Fußgängersicherheit wurden gemeinsam in einer Grundlagenanalyse behandelt, unter Berücksichtigung der Infrastruktur, des Umfelds, der Personencharakteristika und der Konfliktgegner.
Im Fokus stand das Querungsverhalten auf Hauptverkehrsstraßen innerorts mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h entlang der freien Strecke außerhalb von Hauptverkehrsknotenpunkten. Die Untersuchungsmethoden umfassten eine makroskopische Unfallanalyse der amtlichen Straßenverkehrsunfallstatistik, eine Netzanalyse der Verteilung von Fußgängerunfällen, eine Analyse des Verkehrsaufkommens der Fußgänger differenziert nach Quer- und Längsverkehr in Zusammenhang mit dem Unfallgeschehen, Einzelstellenanalysen von Unfällen, Verhaltensbeobachtungen, quantitative Analyse von Konfliktparametern und Verfolgungsläufe.
Für eine Stichprobe von 82 Untersuchungsstelle ergänzt um 24 Stellen aus externen Erhebungen wurden Merkmale des Straßenraums, der Lage im Netz sowie verschiedener Expositionsgrößen des Fuß-, Rad- und motorisierten Fahrzeugverkehrs gegenübergestellt und ausgewertet. An acht Untersuchungsstellen wurden detaillierte Verhaltensbeobachtungen zum Sicherungsverhalten vor und während der Fahrbahnquerung durchgeführt.
Im Ergebnis wurden Auffälligkeiten im Unfallgeschehen und den Verhaltensweisen der Fußgänger herausgearbeitet. Das beinhaltet auch eine Priorisierung von Konfliktsituationen und unfallbegünstigender Merkmalen.
Abschließend wurden Maßnahmen der Bereiche Infrastruktur und Erziehung diskutiert.