Kraftstoffeffizientes Fahren Wie kann dies erreicht werden?

Transkript

1 Stadtgerechte Mensch-Maschine- Interaktion (MMI) MMI-Konzepte für eine automatisierte, kraftstoffeffiziente Fahrzeuglängsführung im Lkw S. Stockert a, Dr. S. Weise b, Dr. B. Michel b, A. Zimmermann b a Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik, TUM b MAN Truck & Bus AG UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 1

2 Motivation Kraftstoffeffizientes Fahren Wie kann dies erreicht werden? Kontinuierlich regelnde FAS Source: URBAN UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 2

3 Problemstellung UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 3

4 Vorhaben Zielsetzung Entwicklung von MMI-Konzepten für eine automatisierte, kraftstoffeffiziente Fahrzeuglängsführung im LKW. Problemstellung Fehlende Information führt zu ungewünschten Eingriffen des Fahrers Unpräzise, zeitlich unpassende Information mindert Akzeptanz und Usability des Systems UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 4

5 Beispiel Cockpit MMI Je komplexer ein automatisiertes System wird, umso wichtiger wird die Rolle des menschlichen Bedieners [Wie14, Bai83] [Bildquelle: Lufthansa Flight Training Center] UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 5

6 Mögliche Probleme steigender Automatisierung Systemverständnis Mentales Model Systemzustand [Beg12, Sep07] Unangepasstes Vertrauen Mangelhafte Überwachung Nichtgebrauch [Dzi03, Gha12] Veränderter Fahrerzustand Reduziertes Situationsbewusstsein Vigilanzprobleme [End12, Str14, Sta05] Ziel ist die Vermittlung von Systemtransparenz durch die Auslegung des MMI-Konzepts. UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 6

7 Vorgehen Nutzungskontext ermitteln Feldstudie Entwicklung Analyse Anforderungsanalyse Konzeptentwicklung Implementierung Evaluation Fokusgruppe Fahrsimulatorstudie Scenario-Based-Design Expertenevaluation Fahrsimulatorstudie Summative Evaluation Fahrsimulatorstudie DIN EN ISO UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 7

8 Fokusgruppe mit Berufskraftfahrern Zielsetzung Sammlung von Meinungen und Bedenken der Fahrer im Umgang mit dem System Bewertung von Szenarien aus Fahrersicht Fahrer Probleme im Umgang mit FAS Fehlendes Wissen Passive Rolle Fehlgebrauch Fehlende Akzeptanz Schlechte Usability Interne Kontrollüberzeugung Systemauslegung Unverständliches Systemverhalten Geringe Zuverlässigkeit Fahrstil Fehlende Anpassbarkeit Verkehrsteilnehmer Einscherer Überholmanöver UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 8

9 Vorgehen Nutzungskontext ermitteln Feldstudie Entwicklung Analyse Anforderungsanalyse Konzeptentwicklung Implementierung Evaluation Fokusgruppe Fahrsimulatorstudie Scenario-Based-Design Expertenevaluation Fahrsimulatorstudie Summative Evaluation Fahrsimulatorstudie DIN EN ISO UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 9

10 Dynamischer Fahrsimulator am Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik, TUM MAN TGS Fahrerhaus 5-kanalige 210 Fixed-Screen Rücklichtprojektion, 1 Umlenkspiegel, Bildhöhe 2,9 m Bewegungssystem: 6 Aktuatoren, Bewegung in 6 Freiheitsgraden UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 10

11 Versuchsspezifische Komponenten Kontaktanaloges HUD Mit Statuszeile Automat. Längsführung Bedienung über Lenkradtaste Programmierbares Kombi Verschiedene Anzeigevarianten UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 11

12 Szenarien UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 12

13 Übersicht Messgrößen Aspekte der Gebrauchstauglichkeit nach DIN Effektivität Grad der Zielerreichung Durchschaubarkeit, unerwünschte Systemeingriffe Effizienz Verhältnis Zielerreichung zu eingesetztem Aufwand Beanspruchungsmaße (subj. NASA TLX, indirekt Spurhaltegüte) Zufriedenheit Positive Einstellung gegenüber Nutzung Akzeptanz, Vertrauen, Rangreihenfolge UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 13

14 Fragestellung und Versuchsdesign MMI-Konzeptvergleich Formative Evaluation verschiedener Konzepte (FPK und HUD) Wirksamkeitsanalyse Vergleich der automatisierten Längsführung mit manueller Fahrt mit Appell zum kraftstoffeffizienten Fahren Einweisung Hat die Einweisung in die MMI-Konzepte einen Effekt im Vergleich zum intuitiven Umgang mit den MMI-Konzepten? Between Subjects Within-Subjects Mit Einweisung manuelle Fahrt MMI-Konzeptfahrten (permutiert) Ohne Einweisung manuelle Fahrt MMI-Konzeptfahrten (permutiert) UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 14

15 Häufigkeiten Beschreibung der Stichprobe Demographische Daten 36 Probanden (33 männlich, 3 weiblich) Durchschnittsalter von 42,9 Jahren (SD=12,3) LKW-Führerschein seit durchschnittlich 19,1 Jahre (SD=10,3) Vorerfahrung ACC: 14 von 36 Probanden zuvor ACC (LKW) gefahren Head-Up-Display (HUD): 25 von 36 Probanden haben von HUD gehört ACC (LKW) Nutzungshäufigkeit Tempomat (LKW) nie selten manchmal häufig sehr häufig 5 UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 15

16 Mittlere Geschwindigkeit [m/s] Wirksamkeit: Geschwindigkeitsverlauf Szenario LSA wird Rot Ab hier erkennen die Probanden im Mittel die rote Ampel Die automatisierte Längsführung regelt bereits auf die rote Ampel manuell automat. Längsführung ohne System mit System Streckenmeter [m] 0 N=32 Mit automatisierte Längsführung kann der Ausrollvorgang früher begonnen werden als bei manueller Fahrt mit Appell zum kraftstoffeffizienten Fahren. UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 16

17 Kraftstoffverbrauch [l/100km] Ergebnisse Wirksamkeitsuntersuchung 60 54, ,2% 40, Werte sind nicht verallgemeinerbar, Versuchsstrecke entspricht keinem repräsentativen Fahrzyklus; Situationen mit Effizienzpotential treten häufiger als in Realität auf. 0 ohne System mit System N=32 Fehlerbalken zeigen 95.0% Konfidenzintervall Signifikant geringerer Kraftstoffverbrach mit automatisierter Längsführung als bei manueller Fahrt mit Appell zum kraftstoffeffizienten Fahren. UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 17

18 Subjektive Einschätzung des Fahrstils schnell langsam mutig ängstlich offensiv risikobereit dynamisch ablenkbar defensiv vorsichtig gemütlich aufmerksam Selbsteinschätzung chätzung intelligente automatisierte rlängsführung Tempomat unsicher sicher N=32 Fehlerindikatoren: +/- 1 SD Keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Fahrstils zwischen der Selbsteinschätzung und der automatisierten Längsführung. UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 18

19 Optimiertes MMI-Konzept Vorderfahrzeug Grund Entfernung Zielgeschwindigkeit Status UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 19

20 MMI Demonstrator UR:BAN Abschlusspräsentation UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 20

21 Vorgehen Nutzungskontext ermitteln Feldstudie Entwicklung Analyse Anforderungsanalyse Konzeptentwicklung Implementierung Evaluation Fokusgruppe Fahrsimulatorstudie Scenario-Based-Design Expertenevaluation Fahrsimulatorstudie Summative Evaluation Fahrsimulatorstudie DIN EN ISO UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 21

22 Kritische Situation Tempolimit nicht erkannt UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 22

23 Mittlere Geschwindigkeit [km/h] Geschwindigkeitsverlauf Situation Tempolimit nicht erkannt 60 korrekte wiederholte Fahrt Automation Manuell 1. Fahrt mit Systemgrenze Ohne SUI Automation mit Systemgrenze Weg [m] N=32 Keine signifikant höhere Geschwindigkeit bei Erstkontakt mit Situation Tempolimit nicht erkannt im Vergleich zur manuellen Fahrt. UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 23

24 Zusammenfassung Nutzerzentrierte Entwicklung eines MMI-Konzepts für eine automatisierte, kraftstoffeffiziente Fahrzeuglängsführung im LKW Signifikant geringerer Kraftstoffverbrauch mit automat. Längsführung als bei manueller Fahrt mit Anweisung zum kraftstoffeffizienten Fahren Keine Unterschiede zwischen der Selbsteinschätzung des Fahrstils und der Fahrstil-Bewertung der automatisierten Längsführung Keine signifikant höhere Geschwindigkeit bei Erstkontakt mit der Situation Tempolimit nicht erkannt UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 24

25 Vielen Dank. MMI-Konzepte für eine automatisierte, kraftstoffeffiziente Fahrzeuglängsführung im Lkw S. Stockert, Dr. S. Weise, Dr. B. Michel, A. Zimmermann UR:BAN-Konferenz 18./ Garching Stockert, Weise, Michel, Zimmermann 25