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Automatisiertes Fahren im Straßenverkehr – eine ...1 von15 Automatisiertes Fahren im Straßenverkehr – eine verkehrspsycho-logische Betrachtung GGS Tagung, 20. Juni 2017 Dr. Jörg

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  • 1 von15

    Automatisiertes Fahrenim Straßenverkehr –eine verkehrspsycho-logische Betrachtung

    GGS Tagung, 20. Juni 2017

    Dr. Jörg KubitzkiAllianz Zentrum für Technik

  • 2 von15

    Fahrzeugautomation durch die Brille des Verkehrspsychologen – Spaßbremse 4.0 ?

    © Kubitzki, Juni 2017

    Wie man‘s nimmt …Es geht um die klassischen Prinzipien der Arbeitssicherheit und Schadenprävention

    • Kern jeder Technikbewertung ist der Sicherheitsgrundsatz (Safety first)

    • Psychologie prüft das Verhalten und Erleben der Verkehrsteilnehmer

    • Ist die Mensch-Maschine-Interaktion sicher? Verändern sich Mobilitätsmuster?

    Beispiel Fahrerpflichten

    Beispiel Lenk-/Ruhezeiten

    Beispiel Modalsplit

    bfu

  • 3 von15

    • Systemcharakter Fahrer-Fahrzeug-Umwelt – mehr als Gemeinplatz

    • Psychologische Prozesse – Wahrnehmung, Informationsverarbeitung, Skills, Habits, Einstellung, Wissen, Motive, Emotionen, u.v.m., z.B. Persönlichkeit:

    ⇒ Sensation Seeker (für alle Nutzer vor Risikokompensation sicher?),Autonomie (Akzeptanzproblem Furcht vor Kontrollabgabe)

    • Theoriengeleitetes kritisches Hypothesentesten

    ⇒ Nachteil formulieren, Vorteil als nicht gegeben formulieren und widerlegen (H-Null Hypothesen)

    • Evaluation (zeit-/stichprobenintensiv, genügt Unfallkriterium?, etablierte HMI-Diagnostik?)

    • Veröffentlichung, akademischer Disput

    Fahrzeugautomation muss sich an den Methoden der Verkehrssicherheitsforschung messen lassen

    © Kubitzki, Juni 2017

    Screenshot BMVI

    Bosch zit. nach BMVI

  • 4 von15

    Ein kleines Gedankenexperiment vorwegWas könnte Technik definitiv sorgfältiger als der Mensch?

    © Kubitzki, Juni 2017

    • Blinkmuffel

    ⇒ Assistenzsysteme (FAS) oder automatisierte Fahrfunktionen (AF) blinken

    • Gurtmuffel

    ⇒ kontrollieren die Einhaltung definierter Voraussetzungen an Insassen

    • Gas-/Bremse-Schussel

    ⇒ verwechseln nicht Gas-Bremse oder Rechts-Links

    • Toter-Winkel-Vergesser

    ⇒ sehen mehr (Blindspot-Error: 55-faches Risiko)

    • Martinshorn-Erschrecker

    ⇒ könnten Einsatzwagensignal empfangen, vernetzte Pkw Rettungsasse

    frühzeitig richtig bilden (menschliche Schwäche Richtungshören)

    • Tunnel-Flitzer

    ⇒ könnten vernetzte Fahrzeuge auf ein Platoon setzen

    • ›Die Autobahnsau‹

    ⇒ fahren nicht zu schnell, liefern sich keine illegalen Rennen

    • Geisterfahrer

    ⇒ benutzen nicht die falsche Fahrbahn

    • … und sicher vieles mehr

    bfu

    Michael Sowa nach Screenshot wahooart.com

  • 5 von15

    Ist Technik dem Menschen überlegen?

    © Kubitzki, Juni 2017

    Wir machen nicht immer alles gleichzeitig falsch – 1 ›tödliche‹ Fehlentscheidung auf 1 Mrd. Entscheidungen

    • Technik leistet nur, was ihr vorgegeben wird

    ⇒ Assistenz ist Komfort – informiert, warnt, übernimmt* übersteuerbar Teilaufgaben der Fahrzeugführung,

    reagiert* aktiviert im eng definierten Gefahrenfall (Kollisionskurs nach TTC)

    ⇒ aber maßregelt nicht (vgl. Alkohol-Wegfahrsperre, Geschwindigkeitsbegrenzer)

    Freiwilligkeit/Übersteuerbarkeit gem. Wien erzwingt nicht sicheres Verhalten

    ⇒ Unfälle immer auch systemisch begründet (90% Ursache Mensch falsch)

    • Techniklösung muss gewollt sein

    ⇒ Technik adressiert nur, was als Gefährdung definiert ist

    ⇒ AZT fordert schon heute geeignete Obligatorien (Notbremssysteme)

    ⇒ freiwillige tutorielle Systeme (Rückmeldung Fahrparameter) z.B. Allianz Telematik-Tarif

    • … und kann Technik noch nicht alles

    *und gibt je nach Auslegung unmittelbar danach wieder zurück

  • 6 von15

    Fahraufgabenanalyse und Fehlertheorie(z.B. Reason, 1990; Wierwille, 2002; Fastenmeier & Gstalter, 2007)

    © Kubitzki, Juni 2017

    Fehlerursache Mensch

    Eignungsdefizit

    Wissensdefizit

    Erfahrungsdefizit

    Informationsdefizit

    Fertigkeitsdefizit

    Fehlerebene Mensch

    Wahrnehmungsfehler

    Bewertungsfehler

    Entscheidungsfehler

    Ausführungsfehler

    Ebene der Fahraufgabe

    Fahrzeugbedienung

    Einfache Fahrmanöver

    Komplexe Fahrmanöver

    Strategische Fahrmanöver

    Navigationsebene

    Mobilitätsebene

    Hochautomatisiertes Fahren (HAF) noch in Entwicklung

    ⇒ zurzeit substituiert Assistenz/Teilautomation (FAS/TAF) Teilaufgaben

    ⇒ Verkehr komplexes Sozialgefüge – Autofahren komplexe kognitive Anforderung

    (›selbstfahrende Autos‹ suggeriert Übernahme ganzer MIV-Mobilitätspattern)

    ⇒ HMI-Erprobung mit HAF im Labor (Autobahnpiloten im Feld)

    (Anbahnung UN/ECE Regelanpassung automatisierter Lenkfunktionen / Entwicklung Testkriterien)

    Was wird durch welche AF mit welchen Fahreranforderungen und Systemgrenzen adressiert?

    … Gretchenfrage aus HMI-Sicht: wird Fahren einfacher?

  • 7 von15

    Welche Fahrer-Anforderungsprofile zu erwarten?

    • Automatisiert HAF die gesamte Fahraufgabe?

    ⇒ wieweit Fahrer aus Regelkreis genommen (In-/Out-of-the-loop)?

    Betriebszustand überwachen? Systemgrenzen? Übernahmeerfordernis

    jederzeit? Übernahme aus autonomem Modus?

    ⇒ Fahrer bleibt Rückfallebene

    • Verkehre (Mischverkehr, Systemvielfalt) und Autos (Fahrmodus-Wahlmöglichkeit) der Zukunft sind ›hybrid‹, also für Nutzer HMI-komplex

    Definition Automatisierungsgrade

    © Kubitzki, Juni 2017

    Teilautomatisiert: System übernimmt sowohl die Quer- als auch Längsführung des Fahrzeugs für einen gewissen Zeit-raum oder in spezifischen Situationen. Fahrer muss das System nach wie vor dauerhaft überwachen und jederzeit zur vollständigen Übernahme der Fahraufgabe bereit sein (Beispiel Stauassistent).

    Hochautomatisiert: System übernimmt die Quer- und Längsführung für einen gewissen Zeitraum oder in spezifischen Situationen. Fahrer muss das System nicht mehr dauerhaft überwachen. Er erhält eine ausreichende Zeitreserve, bevor er die Fahraufgabe selbst übernehmen muss. Das System warnt den Fahrer also vorher.

    Vollautomatisiert: System übernimmt die Quer- und Längsführung voll-ständig in einem definierten Anwendungsfall. Fahrer muss das System nicht überwachen. Das System ist in allen Situationen in der Lage, einen risikominimalen Zustand herzustellen.

    Autonomes (›fahrerloses‹) Fahren als höchste Automa-tisierungsstufe: System über-nimmt das Fahrzeug vollständig vom Start bis zum Ziel; alle im Fahrzeug befindlichen Perso-nen sind in diesem Fall Passa-giere“

    ›Runder Tisch‹ BMVI Deutschland

    Continental

    Level 3Level 2 Level 4 Level 5

  • 8 von15

    Sinnbild Fahrerlaubnisverordnung

    Hat HAF die von Fahrern geforderte körperliche [Sensorik] und geistige [Algorithmik] Eignung zum Führen von Kraftfahrzeugen und die persönliche Zuverlässigkeit [Systemphilosophie*]?

    • Ausgangslage – der Mensch fährt sicherer als man meint

    ⇒ Pkw-Fahrer in Unfall mit Getöteten verwickelt nach 200 (BAB 400**) Mio. Km

    ⇒ US-Blog: Tesla Autopilot nach 208 (130 Mio. Meilen)?

    Cave! Bei AF ist Gesamtheit Laufleistung mit aktivem System

    ⇒ US-Studie: Sicherheitsbewertung bedarf Laufleistung im Mrd.-Bereich

    • Systemgrenzen/-zuverlässigkeit (Fehlerraten)?

    ⇒ Grenzen z.B. Situationsbewusstsein, Vorausschauen, Widersprüche, Spontanität,

    Kommunikation Verkehrsteilnehmer, Gesten, Sondersituationen (z.B. Polizeieinsatz)

    • Sicherheitsgewinn noch schwer quantifizierbar

    ⇒ zurzeit Aussagen zu FAS/TAF Nutzen

    ⇒ HAF Expositionsdaten (Nutzer-/Mobilitätsprofile, Nutzungsgrade) fehlen noch

    ⇒ Effekte (wie Kompensation) außerhalb HAF gegenrechnen

    ⇒ … Sorgenkinder der Unfallstatistik adressiert (junge Fahrer, Landstraße)?

    Ist HAF dem Menschen überlegen?

    © Kubitzki, Juni 2017

    *Debatte Ethikkommission; **als Hauptverursacher nach 1 Mrd.;

    Screenshots luckycar-franchise.com, focus.de

  • 9 von15

    Beispiel Unfallbrennpunkt

    • Übernimmt HAF den Wagen im Brennpunkt?

    („Senioren-Navi“ bietet knotenpunktarme Routen an)

    • Passt sich System ändernden Lagebildern an?

    • Oder definieren Brennpunkte eher Systemgrenzen?

    HAF gegenwärtig eher im knotenpunktarmen Raum

    (Autobahnpilot; ansonsten FAS/TAF für Teilszenarien)

    • AF verbessern sich allerdings rapide …

    • Wie viele und wie hoch gefahrengeneigte Straßenkilometer und Fahrer substituiert HAF?

    Ausgangslage jeder Sicherheitsbewertung im StraßenverkehrDas Unfalllagebild

    © Kubitzki, Juni 2017

    UDV

    Unfalltypensteckkarte: HAF hohe Sicherheitsrelevanz

  • 10 von15

    • Ironie der Automation (mehr Automation, mehr Monotonie, weniger System-information, zugleich eher leichte, nicht schwere Aufgaben automatisiert. Folge: Rückführung erschwert, Mensch noch eher Störfaktor)

    • Funktionsdelegation, Kompetenzverlust? (z.B. FAS: entbindet Toter-Winkel-Assistent vom Schulterblick?)

    • Negativtransfer? (z.B. Unfallrückgang bei adressierten Szenarien, Anstieg bei anderen?)

    • Daueraufmerksamkeit für Restüberwachung?

    • Risikokompensation? Überkompensation außerhalb HAF?

    • Überschätzung, Übergeneralisierung, Übervertrauen?

    • Fehlgebrauch-Missbrauch-Deaktivierung? (bei Falschmeldungen oder zu ge-ringem Spielraum z.B. Lautstärke; z.B. FAS-LDW 40% nicht stets aktiviert)

    • Einweisung, Training, Befähigungen?

    • …

    Einige verkehrspsychologische Hypothesen

    © Kubitzki, Juni 2017

    • „Nutzen Fahrer HAF eher dann, wenn sie – egal zu welchem Zweck – bereit sind, der Regel konform gefahren zu werden?“

    • „Deaktivieren Fahrer HAF eher dann, wenn sie nicht der Regel konform fahren, also z.B. schnell fahren wollen?“

    • „Unterscheiden sich Fahrer mit HAF in Phasen freien Fahrens von Fahrern ohne HAF durch verringertes Ab-standsverhalten und Lückenakzeptanz und erhöhtes Geschwindigkeitsniveau?“

    • „Weisen Fahrer mit HAF gegenüber Fahrern ohne HAF aber mit FAS eine höhere Sicherheit auf (Gewinn nur durch vorrätige FAS)?“

    • „ …“

    Einige Forschungsfragen aus der Mensch-Maschine-Perspektive

    • Systemauslegung nach StVO birgt Motivationsdilemma („Nach-hinten-durchgereicht-werden“)

    • Neue verkehrssichere Erlebnismehrwerte („Fahrspaß“) erschließen

    • Wie ändert HAF des Individualverkehrsden Modalshare anderer Verkehrs-mittel, Verkehrsträger (Verkehrsharmonisierung vs. Trennung) und Mobilität?

    • Welche Nutzerkreise erschließt HAF (z.B. Mobilitätsbehinderung)?

  • 11 von15

    Wieviel Sekunden braucht der Fahrer? – Gegenfrage: für was?

    • Was ist Übernahme?

    ⇒ Fahrer müssen nach Übernahme das Fahrzeug sicher führen

    Welche Forschungsdesigns, psychologischen Parameter decken das ab?

    ⇒ zurzeit pragmatischer Zugang (Simulationen)

    ⇒ hohe Komplexität Übernahmeorte/Konstellationen

    (Normung Übernahmeszenarien, Nebenaufgaben?)

    ⇒ Übernahme zwischen allen AF-Modi prüfen?

    • Forschungsstand – eine allgemeingültige Übergabezeit?

    ⇒ hohe Schwankungsbreiten der Fahrerleistungen

    hohe Komplexität in den Fahrerabwendungen

    ⇒ bis 8s (klar strukturierte Laboraufgaben)*

    Vollrath: bis 15s / Stanton & Eriksson: bis 26s / Merat et

    al.: bis 40s / Skottke: Carryover-Effekte bis 10 Km

    ⇒ Kirk: bis 30s Systemvorlauf

    ⇒ Warn-/Aufforderungsstrategien? (FAT: akustisch)

    • Fazit: Herbeiführung risikominimierter Zustand auch bei HAF nötig

    Übernahme – Zeiten und Szenarien

    © Kubitzki, Juni 2017

    *Fazit Fraunhofer: 8 bis max. 10s, einige Hersteller wollen situationsspezifische

    Übergabezeiten; Screenshots unternehmeredition.de, firmenauto.de

  • 12 von15

    „ … Fahrer während der hochautomatisierten Fahrt die Hände vom Lenker nehmen darf, um etwa im Internet zu surfen oder E-Mails zu checken“ (BMVI-Pressemitteilung 2017)

    • Neue Möglichkeiten für Fahrer (fahrfremde Tätigkeiten)?

    (Stichwort vernetztes Tablet mit Erreichbarkeit des Fahrers)

    ⇒ ›Gute Ablenkung‹ gegen Monotonie?

    (Phasen ohne Übernahme von welcher Länge? Pausen auch bei HAF nötig)

    ⇒ Out-of-Position?

    ⇒ subjektiver Druck zu Smartphone-Nutzung (wie umgehen mit subjektiv gewonnener Kapazität?)*

    • Hände vom Lenkrad – und dann?

    ⇒ neue Aktivität: Zurückhaltung überwiegt (DVR, ETSC, SWOV, DGVP, UDV)

    ⇒ neues VR gewährt Verkehrsabwendung und fordert „Grundaufmerksamkeit“ bzw. „Wahrnehmungsbereitschaft“

    (in diesem Zusammenhang keine wissenschaftlich begründbaren Begriffe); offenkundige HAF widersprechende

    Umstände müssen erkannt werden (Einklang mit HAF-Definition?)

    ⇒ Rechtsprechung Fahrlässigkeit einer Abwendung: noch fehlt Referenzwissen

    Abwendung vom Verkehr

    © Kubitzki, Juni 2017

    *in Anbetracht der Unkontrollierbarkeit der mentalen Effekte der avisierten Aktivitäten

  • 13 von15

    • Werbung soll keine falschen Erwartungen wecken

    • Verführen Presse und Werbung schon heute zu Fehlgebrauch von FAS/TAF (z.B. Hände länger vom Lenkrad zu nehmen)?

    • Steigend komplexe Wegwendung mit steigendem Automatisierungsgrad?

    • Positives Beispiel – Nutzer von Morgen schnallen sich an

    Nicht zuletzt –Werden die Prinzipien der Sicherheitskommunikation beachtet?

    © Kubitzki, Juni 2017

    Screenshot SZ

    Volvo

    Auswahlweise Mercedes-Benz

    Screenshot kurzweilai.net

    Volvo

  • 14 von15

    Fazit

    © Kubitzki, Juni 2017

    Automation dient der Sicherheit schon heute (weiter entwickelte FAS)

    Hochautomatisierung dient der Sicherheit bei Beachtung von HMI-Prinzipien

    • Automation muss auf Fehleranalyse aller Verkehrskomponenten aufbauen

    und Wechselwirkung aus Mensch-Maschine-Umwelt beachten

    • Selbst-Herbeiführung risikominimierter Zustand schon bei HAF erforderlich

    • Beim jetzigen Entwicklungsstand Aussagen zu fahrfremden Tätigkeiten verfrüht

    • Langfristig Mischzustände innerhalb/zwischen Nutzern einkalkulieren

    • HAF wird nicht kurzfristig die Unfallbilanz erheblich senken können …

    … aber eröffnet auch neue Möglichkeiten in der Mobilität

    Screenshots allianzdeutschland.de

  • 15 von15

    Viel Spaß 4.0