Literaturübersicht und empirische Fe ?· 4.1.1 Methode und Ergebnisse der elektro-okulographischen…

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Situationsabhngiges Verfahrenzur standardisierten Messung der

kognitiven Beanspruchung imStraenverkehr

Literaturbersicht undempirische Felduntersuchung

Inaugural-Dissertation

zur

Erlangung des Doktorgrades

der Philosophischen Fakultt

der Universitt zu Kln

vorgelegt von

Klaus Hering

Dsseldorf

1999

Dissertation,

vorgelegt und

angenommen von der

Philosophischen Fakultt der

Universitt zu Kln

Erster Referent: Prof. Dr. E. Stephan

Zweiter Referent: Prof. Dr. W. Hussy

Meinem Vater

Vorwort und Dank

Die vorliegende Dissertation entstand im Rahmen eines Forschungsprojekts am

psychologischen Institut der Universitt zu Kln unter Leitung von Prof. Dr. E.

STEPHAN und Prof. Dr. W. HUSSY. Im Auftrag der Forschungsvereinigung Automo-

biltechnik e.V. (FAT) und der Bundesanstalt fr Straenwesen (BASt) beschftigte

sich die K-VEBIS-Projektgruppe (Klner Verfahren zur vergleichenden Erfassung

der kognitiven Beanspruchung im Straenverkehr) mit der Entwicklung eines

psychologischen Instrumentariums, das eine Bewertung verschiedener Mensch-

Maschine-Schnittstellen bei der Kfz-Handhabung ermglicht.

Dieses VEBIS-Verfahren stellt einen komplexen Versuchsaufbau dar, der sich

zusammensetzt aus einem Laborversuch, einem Feldversuch und einer Reihe von

Fragebogen zur Erfassung biographischer und persnlichkeitsbezogener Eigen-

schaften. Die Dissertation beleuchtet einen Teilbereich der Forschungsergebnisse

der VEBIS-Gruppe und konzentriert sich dabei auf die Ergebnisse des Feldexperi-

ments. Einen umfassenden berblick ber den vollstndigen Versuchsaufbau und

eine Zusammenstellung der Forschungsergebnisse liefern die in Vorbereitung und

im Druck befindlichen Publikationen der VEBIS-Gruppe (vgl. u.a. STEPHAN, HUSSY,

FOLLMANN, HERING, KLAFFER, MUTZ & THIEL, 1999).

An dieser Stelle geht mein herzlicher Dank an alle, die das Entstehen dieser Arbeit

untersttzt haben. In erster Linie danke ich dabei Professor Dr. E. Stephan und

Professor Dr. W. Hussy fr ihre sachliche und zugleich kreative sowie fr die

wohlwollende und stets zielfhrende Leitung der Projektgruppe. Gleichzeitig

bedanke ich mich fr die Zusammenarbeit mit den brigen Gruppenmitgliedern:

Bei Frau Dipl. Psych. Svenja Thiel fr einen intensiven und ermunternden Gedan-

kenaustausch und die gegenseitige Untersttzung; bei Herrn Dipl. Psych. Wilfried

Follmann fr ein sehr kollegiales Verhltnis und seine hilfreichen Anregungen und

Kommentare; bei Herrn Dipl. Psych. Gerhard Mutz fr eine ausgereifte technische

Realisierung des Versuchsaufbaus und bei Frau Cand. Psych. Katrin Klaffer fr ihre

intelligenten Programmierarbeiten im Rahmen der Datenanalyse.

Auerdem danke ich meinem Vater fr seine nderungs- und Korrekturvorschlge

und schlielich insgesamt fr den social support all derer, die mich whrend

dieser Arbeit begleitet haben.

Inhalt I

Inhaltsbersicht

Seite:

I Theoretischer Teil 1

1. Kapitel: Einleitung 1

2. Kapitel: Verkehrpsychologische Systemevaluation 12

3. Kapitel: Verkehrpsychologische Beanspruchungsforschung 41

4. Kapitel: Blickregistrierung und Sehfeldbestimmung 56

5. Kapitel: Das Doppelaufgabenparadigma 68

6. Kapitel: Klassifikation von Verkehrssituationen 85

II Empirischer Teil 97

7. Kapitel: Methode 97

8. Kapitel: Ergebnisse 120

9. Kapitel: Diskussion 143

10. Literatur 167

11. Anhang 182

Inhalt II

Inhaltsverzeichnis

I Theoretischer Teil 1

1 Einleitung 1

1.1 Allgemeine Fragestellung 1

1.1.1 Psychologische Forschung zur Mensch-Maschine-Interaktion 2

1.1.2 Hintergrund der Arbeit 2

1.2 Terminologische Klrungen 3

1.2.1 Belastung und Beanspruchung 3

1.2.2 Verwandte Bereiche: Beanspruchung, Stress und Monotonie 4

1.2.3 Mensch-Maschine-Interaktion und Fahrzeug-Ergonomie 5

1.2.4 Verkehrssicherheit und mentale Beanspruchung im

Straenverkehr

6

1.3 Das Faktorenmodell des psycho-vegetativen

Beanspruchungsgehalts der Fahraufgabe

7

1.4 Forschungsschwerpunkte der Ergonomie-Evaluation 10

2 Verkehrpsychologische Systemevaluation 12

2.1 Faktor: Fahrzeug-Ergonomie 12

2.1.1 Telematik und das Konzept der Fahrerassistenz 13

2.1.2 Groprojekte zur Telematik-Entwicklung: PROMETHEUS und

DRIVE

14

2.2 Forschungsprojekte zur verkehrspsychologischen

Systemevaluation

14

2.2.1 Navigationssysteme 15

2.2.1.1 Empirische Untersuchungen zu Navigationssystemen 16

2.2.1.1.1 Allgemeine Untersuchungen zu Navigationssytemen 16

2.2.1.1.2 Geronto-verkehrspsychologische Untersuchungen zu

Navigationssystemen

19

Inhalt III

2.2.2 Automatische Geschwindigkeits- und Distanzregelung 22

2.2.3 Sprachliche Informationssysteme 24

2.2.4 Head Up-Display-Technologie 27

2.2.5 Telefonieren am Steuer 29

2.2.6 Analoge versus digitale Tachometergestaltung,

Multifunktionsdisplays

30

2.2.7 Autonome Fahrzeuge 32

2.2.8 Elektronisch kontrollierte Fahrdynamik 33

2.2.9 Kollisionsverhinderung und Einparkhilfen 34

2.2.10 Mdigkeitswarner und Verbesserung der Auensicht 34

2.3 Evaluationsinstrumente fr Telematiksysteme 35

2.3.1 Checklisten zur Sicherheitsklassifikation 35

2.3.2 Normierungsbestrebungen im Zusammenhang mit der ISO-

Norm TC22 SC13 WG8 Code of Practice

38

2.3.3 Die Akzeptanz von Navigations- und

Verkehrsfhrungssystemen

39

3 Verkehrpsychologische Beanspruchungsforschung 41

3.1 Faktor: Fahrerbeanspruchung 41

3.1.1 Frhe Anstze der Beanspruchungsforschung 41

3.1.2 Das Belastungs- und Beanspruchungsforschungsprogramm der

BASt

42

3.1.3 Folgeuntersuchungen der deutschen Belastungs-

Beanspruchungs-forschung

44

3.2 Untersuchungsschwerpunkte und Ergebnisse der

Beanspruchungs-messung

45

3.3 Wahl der Beanspruchungsparameter 47

3.3.1 Physiologische Beanspruchungsparameter 48

3.3.1.1 Herzfrequenz 48

3.3.1.2 Elektrodermale Aktivitt 50

Inhalt IV

3.3.1.3 Weitere physiologische Mae 50

3.3.2 Objektive Mae: Fahrzeugdaten 51

3.3.3 Lenkradbewegungen als Beanspruchungsparameter 52

3.3.4 Subjektive Mae: Befindlichkeitsdaten 54

3.3.5 Persnlichkeitsdaten 54

4 Blickregistrierung und Sehfeldbestimmung 56

4.1 Verfahren zur Blickregistrierung 57

4.1.1 Methode und Ergebnisse der elektro-okulographischen

Blickregistrierung

57

4.1.2 Methode und Ergebnisse der optischen Blickregistrierung 58

4.1.3 Entwicklungspsychologische Fragestellungen der

Sehwahrnehmung

60

4.1.4 Physiologische Voraussetzungen und Pathologien der

Sehwahrnehmung im Straenverkehr

62

4.2 Zentrales Sehen und peripheres Gesichtsfeld 63

4.2.1 Die FAT-Untersuchung (1978) 64

4.2.2 Die Untersuchungen von COHEN (1984f.) 65

5 Das Doppelaufgabenparadigma 68

5.1 Allgemeinpsychologische Untersuchungen zu Doppelaufgaben 68

5.2 Anwendungsbeispiele fr Nebenaufgabenttigkeiten im

Rahmen der Verkehrspsychologie

70

5.3 Grundlagen und Voraussetzungen fr den Einsatz von

Doppelaufgabenparadigmata

75

5.4 Charakteristische Probleme bei der Anwendung des

Doppelaufgabenparadigmas

76

5.4.1 Allgemeinpsychologische Kritik am Doppelaufgabenparadigma 76

5.4.2 Das Verhltnis von Haupt- und Nebenaufgabe: Die

Interferenzpro-blematik

78

5.5 Das Informationsverarbeitungsmodell als Grundlage der

Versuchsanordnung

79

Inhalt V

5.5.1 Das MEKIV-Modell der Informationsverarbeitung nach HUSSY

(1993)

80

5.5.2 Das Informationsverarbeitungsmodell des Versuchsaufbaus 81

6 Klassifikation von Verkehrssituationen 85

6.1 Das Konzept der Verkehrssituation 85

6.2 Kategoriesysteme fr Straenverkehrssituationen 86

6.2.1 Das Klassifikationschema der BASt 86

6.2.2 Das Klassifikationschema von FASTENMEIER 88

6.2.3 Das Klassifikationschema von Chaloupka, Risser, Antoniades,

Lehner & Praschl (1996, 1998)

91

6.3 Verkehrspsychologische Untersuchungsszenarien der

empirischen Beanspruchungsforschung

92

6.3.2 Laborversuche: Computersimulation 94

6.3.3 Feldversuch: Testfahrten im realen Straenverkehr 95

II Empirischer Teil 977 Methode 97

7.1 Die Hauptaufgabe 97

7.2 Die Nebenaufgabe 98

7.3. Das Versuchsfahrzeug 99

7.4 Die Versuchsstrecke 100

7.4.1 Die Versuchsstrecke in der Pilotphase 100

7.4.2 Die Versuchsstrecke in der Hauptuntersuchung 101

7.5 Die Situationstaxonomie 102

7.5.1 Situationsklassifikation in der Pilotphase 103

7.5.2 Die Situationsklassifikation in der Hauptuntersuchung 104

7.5.3 Die Differenzierung unterschiedlicher Verkehrsszenarien: Die

Unterscheidung zwischen einfach und komplex

105

7.5.4 Die Unterscheidung von verschiedenen

Geschwindigkeitsklassen

106

7.6 Die Versuchspersonen 106

7.7 Fragebogen zur Erfassung biographischer Daten 107

Inhalt VI

7.8 Allgemeiner Versuchsablauf