Dissertation

User and System within the Context of Use – How Users Cope with Partial Automation

Autor*in:

Johanna Josten

Seitenzahl:

192

DOI:

10.18154/RWTH-2021-03825

Keywords:

automated driving, partial automation, takeover performance

Jahr:

2021

Sprache:

Englisch

Format:

digital

Beim teilautomatisierten Fahren übernimmt das System die aktive Ausführung der Fahraufgabe innerhalb des definierten Nutzungskontextes, der Fahrer bleibt jedoch verantwortlich für die Überwachung des Umfelds und des Systemverhaltens innerhalb der aktuellen Fahrsituation. Aktuell muss der Fahrer bei der Überwachung des Systems die Hände am Lenkrad behalten. Während die haptische Rückmeldung über das Lenkrad einerseits als hilfreich für die Einbindung des Fahrers in die Fahraufgabe erachtet wird, wurde andererseits für eine Überwachung mit Händen am Lenkrad bereits eine Verringerung des Nutzungskomforts nachgewiesen. Diese Diskrepanz zwischen einer angenommenen Erhöhung der Gebrauchssicherheit und einer zufriedenstellenden Systemgestaltung aus Nutzersicht motivierte Untersuchungen zur Überprüfung des Vorteils einer kontinuierlichen Überwachung mit Händen am Lenkrad während der Nutzung von Teilautomation. Diese Arbeit verfolgt das Ziel einer umfassenden Analyse der Nutzerinteraktion mit Teilautomation vom ersten Kontakt bis zur wiederholten Bewältigung von Kontrollübergaben, mit einem Fokus auf die Rolle haptischer Rückmeldung. Durch die Variation von Nutzungskontexten, Nutzererfahrung, dem Abstraktionsniveau der Fahraufgabe sowie durch separate Analysen der verschiedenen Interaktionsphasen mit Teilautomation wurde die Rolle haptischer Rückmeldung und die Stabilität ihres Einflusses bewertet. Zusätzlich zur Bewältigungsleistung nach Übernahmeaufforderungen wurde als explorativer Fokus dieser Arbeit die Fahrleistung nach Automationsnutzung betrachtet. Den Ergebnissen einer Umfrage zur Bewertung von Automation vor der Nutzung und der Interaktion mit Automation in insgesamt vier Fahrsimulationsstudien wurden die Einschätzung nach Automationsnutzung sowie die Interaktion in einer Teststreckenstudie gegenübergestellt. Insgesamt wurde eine freihändige Überwachung als komfortabler bewertet. Jedoch verbesserte eine Überwachung mit Händen am Lenkrad die Überwachungsgüte und resultierte überwiegend in schnelleren, besser kontrollierten Übernahmen. Die Unterschiede zwischen den beiden Handhaltungsbedingungen waren jedoch insgesamt gering. Nur die Überwachungsgüte, nicht aber die Übernahmeleistung unterschied sich zwischen Nutzungskontexten. Die Fahrleistung nach Automationsnutzung erreichte das Leistungsniveau manueller Fahrten bereits kurz nach einer Kontrollübernahme wieder. Die Unterschiede zwischen Untersuchungsbedingungen waren auf der Teststrecke im Vergleich mit Studien im Fahrsimulator geringer und Übernahmen verliefen kontrollierter. Generell überwogen die Effekte der Automation im Vergleich zum manuellen Fahren den Einfluss haptischer Rückmeldung während der Nutzung sowohl in den subjektiven Daten als auch in der Analyse von Blickbewegung und Fahrerleistung. In zukünftigen Studien könnte vor allem die Untersuchung der freien Entscheidung für eine freihändige Überwachung und eine Aufnahme von Nebentätigkeiten unter Berücksichtigung der mentalen Modelle von Nutzern weitere Einsichten in die Bedeutung haptischen Feedbacks in der Interaktion mit Teilautomation liefern.