Aktive Gefahrenbremsung

Forschungsschwerpunkt Fahrzeugergonomie

Aktive Gefahrenbremsung – wie reagiert der Fahrer?

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Bild 1: Versuchsdurchführung

Hintergrund

Das Fahrerverhalten bei Aktiver Gefahrenbremsung (AGB) wurde vom IAD gemeinsam mit dem Fachgebiet Fahrzeugtechnik der TU Darmstadt (Prof. Dr. rer. nat. Winner) untersucht. Dieses Projekt war Teil der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderten Forschungsinitiative AKTIV (Adaptive und Kooperative Technologien für den Intelligenten Verkehr). Die Untersuchung des Teilaspekts Fahrerverhalten erfolgte im Unterauftrag der Industriepartner Audi AG, BMW Forschung und Technik GmbH, Robert BOSCH GmbH, MAN Nutzfahrzeuge AG, Adam OPEL GmbH und SIEMENS AG.

Neben dem Thema Aktive Gefahrenbremsung bearbeitet das IAD im Rahmen des AKTIV Projektes noch das Thema Fahreraufmerksamkeit im Unterauftrag der Adam Opel GmbH.

Fragestellung

Gegenstand dieses Forschungsvorhabens war die Analyse des Fahrerverhaltens bei der automatischen Einleitung von Notbremsungen. Dabei stellen sich neben der effizienten Auslegung der Aktiven Gefahrenbremsung im Hinblick auf die Fahrer vor allem Fragen bezüglich ihrer Reaktionen auf die autonomen Fahrzeugbremsungen, die Akzeptanz dieser und wie nach erfolgtem AGB-Eingriff die Verantwortung wieder an den Fahrer zurückgegeben werden kann.

Methodik

Zur Untersuchung der oben beschriebenen Fragestellung wurden von den Fachgebieten Arbeitswissenschaft und Fahrzeugtechnik Fahrversuche mit einem Probandenkollektiv auf dem Testgelände der TU-Darmstadt durchgeführt. Hierfür wurden als Versuchsträger mit aktivem Bremseingriff ein Pkw und ein Lkw sowie das EVITA des FZD eingesetzt. Bei EVITA handelt es sich um ein mobiles Hindernis, welches für die Probanden wie ein Kleinwagen wirkt.

Um sowohl korrekte Systemeingriffe als auch die Reaktionen der Fahrer auf Fehlauslösungen untersuchen zu können, wurde ein spezieller Parcours aufgebaut. Die Probanden hatten den Auftrag, dem mit einem Zugfahrzeug vorausfahrenden Kleinwagen in einem vorgegebenen Abstand zu folgen. Während die Probanden eine Nebenaufgabe ausführten, wurde mit dem EVITA-Hindernis eine kritische, aber nicht gefährliche Auffahrsituation erzeugt. Insgesamt wurden im Rahmen von jeweils drei Pkw- und Lkw-Versuchsreihen über 300 Bremssituationen mit 80 Probanden realisiert.

Zur Analyse des Fahrerverhaltens werden neben den CAN-Daten des Fahrzeugs die Blickbewegungen der Fahrer untersucht, die elektrophysiologischen Reaktionen der Fahrer (Herzschlagfrequenz, Hautleitwert, Aktivitäten ausgewählter Muskeln am Bein) und Videos der Fahrerhandlungen und des Fahrzeug-Umfelds aufgezeichnet sowie Befragungen der Fahrer zur erlebten Fahrzeugbremsung durchgeführt.

Im Rahmen dieser Studie wurden die Wirkungen von zwei Varianten der Aktiven Gefahrenbremsung mit unterschiedlichen Eingriffsstärken im Vergleich zur Situation ohne AGB-Unterstützung (Baseline) untersucht. Des Weiteren wurden auch unberechtigte Systemeingriffe untersucht, also unvermittelte AGB-Auslösungen ohne Kollisionsgefahr.

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Bild 2: Visuelle Beanspruchung bei berechtigten und unberechtigten AGB
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Bild 3: Vergleich objektiver (CAN) und subjektiver (Fragebogen) Daten zur Beurteilung von Fehlauslösungen

Ergebnisse

Bei den hier untersuchten Varianten zeigte sich stets die Korrelation zwischen hoher Wirkung und hohem Störungsmaßen im Fall fehlerhafter Auslösung. Allerdings konnten an einer Stelle Indizien zur Auflösung dieses Zielkonflikts gefunden werden: Ein mit hoher Dynamik aufgebauter Teilverzögerungseingriff ist, wie in den Lkw-Versuchen zu sehen war, immer noch geeignet, den Fahrer auf die drohende Kollisionsgefahr zügig aufmerksam zu machen und führt zu hohen Wirksamkeiten. Fehlauslösungen werden aber, wie anhand der Pedalhandlungen zu sehen ist, so früh als solche erkannt, dass diese von den Fahrern mehrheitlich erduldet werden, ohne die Bremse zu betätigen. Die Fahrer beurteilten diese Fehlauslösungen jedoch in allen Varianten mehrheitlich mit „störend„ oder „sehr störend“. Die Störungsmaße bleiben deutlich unterhalb derjenigen der Vollverzögerungen. Aufgrund der geringen Stichprobengröße ist dieser Zusammenhang jedoch nicht signifikant.

Die Fahrer fühlen sich durch Fehlauslösungen immer gestört, wobei es geringe Unterschiede in den Bewertungen der Varianten gab. Die Probanden gaben mehrheitlich an eine Möglichkeit haben zu wollen, um Fehlauslösungen überstimmen zu können. Allerdings gibt es bei der Frage, wie überstimmt werden soll, kein einheitliches Meinungsbild. Allein die Betätigung des Fahrpedals darf nicht als Überstimmungswunsch interpretiert werden, da fast alle Fahrer, die direkt vor Eingriffsbeginn das Fahrpedal betätigen, dieses nach Beginn des Eingriffs weiter durchtreten.

Die emotionale Beanspruchung ist in Gefahrensituationen mit AGB-Eingriff signifikant höher als vor der Fahrt, die untersuchte AGB-Variante hat aber keinen Einfluss. Jedoch zeigen die Ergebnisse auch, dass diese Erhöhung primär durch die Gefahrensituation ausgelöst wird. Durch AGB-Eingriffe erfolgt keine weitere Erhöhung, wie der Vergleich zu der ausbleibenden AGB zeigt.

Die bisherigen Ergebnisse lassen erste verallgemeinerbare Aussagen zu, die gemessenen Werte dürfen aber nicht auf Systemausführungen übertragen werden, die sich in der Stärke und/oder der Dynamik des Bremseingriffs von den hier untersuchten unterscheiden.

Veröffentlichungen

  • BRUDER, R.; FUCHS, K.; ABENDROTH B.; SCHRAMM, Z.: Zur Aussagekraft menschbezogener Messgrößen in Fahrversuchen. In: Winner, H.; Bruder, R.; (Hg.): Wie realitätsnah lässt sich Fahrerverhalten messen? Neue Methoden und Werkzeuge. Stuttgart: Ergonomia, 2009, S. 1-15.
  • FECHER, N.; HOFFMANN, J.; WINNER, H.; FUCHS, K., ABENDROTH, B., BRUDER, R.: Aktive Gefahrenbremsungen – wie reagiert das Fahrer-Fahrzeug-System? ATZ 02 (2009), S. 140-146.
  • FUCHS, K., ABENDROTH, B., BRUDER, R.: Aktive Gefahrenbremsungen – Wie reagiert der Fahrer? 24. VDI/VW-Gemeinschaftstagung. Integrierte Sicherheit und Fahrerassistenzsysteme. 29. und 30. Oktober 2008, Wolfsburg. Düsseldorf: VDI 2008.
  • FECHER, N.; HOFFMANN, J.; WINNER, H.; FUCHS, K., ABENDROTH, B., BRUDER, R.: Analysis of Driver Behaviour in Autonomous Emergency Hazard Braking Situations. F2008-02-030. Fisita 2008.