Untersuchungen von Lichtsignal-Konzepten für automatisierte Fahrzeuge in der virtuellen Realität

Die fortschreitende technologische Entwicklung von Lichtfunktionen im Kraftfahrzeug (KFZ) und die direkte Verknüpfung mit gesetzgebenden Instanzen für die Zulassung erfordern Versuchsumgebungen mit denen sicherheitsrelevante Aspekte nachgewiesen oder negative Einflüsse ausgeräumt werden können. Ein Themengebiet, welches die Entwicklung von neuen Lichtfunktionen vorantreibt, ist die Rolle der KFZ-Lichttechnik im Zeitalter des hoch- und vollautomatisierten Fahrens. Mit steigendem Automatisierungsgrad nimmt die Verantwortung des Menschen in der Fahrzeugführung immer weiter ab. Neue Signalkonzepte verfolgen dabei das Ziel mit ihrer Umgebung kommunizieren zu können, da der Mensch hierfür nicht mehr zur Verfügung steht. Für eine Zulassung muss jedoch ein möglicher Nutzen empirisch nachgewiesen und potentielle Gefahren ausgeschlossen werden. Eine Versuchsumgebung, die sich für eine realitätsnahe Nachbildung von unterschiedlichen Verkehrssituationen eignet, ist die virtuelle Realität. Damit die darin generierten Ergebnisse auch vor gesetzgebenden Instanzen bestand haben, müssen diese auf die Realität übertragbar sein. Mit diesen Problemstellungen beschäftigt sich die vorliegende Arbeit. Für die Untersuchung von Lichtfunktionen wurde dafür ein Fahr- und Fußgängersimulator entwickelt, der Versuchspersonen mit Hilfe einer Virtual Reality-Brille in verschiedene Verkehrssituationen versetzen kann. Im ersten Teil der Arbeit wird diese photometrisch charakterisiert und basierend darauf ein Modell entwickelt, mit dem sich die dargestellten Inhalte in Leuchtdichteverteilungen umrechnen lassen. Im zweiten Teil werden insgesamt vier empirische Studien durchgeführt. Eine Studie im Fahrsimulator bildet einen Feldtest nach, der die geschwindigkeitsabhängige Leuchtdichte des Fahrzeugvorfeldes eines Abblendlichtes für ein adäquates Sicherheitsgefühl untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine photometrisch korrekte Nachbildung einer nächtlichen Verkehrssituation mit dem VR-basierten Simulator möglich ist und relative Validität bei der subjektiven Bewertung sowie im Blickverhalten zu verzeichnen ist. Keine Validität ist demgegenüber bei dem Einfluss der Geschwindigkeit erkennbar. In den drei übrigen Studien werden verschiedene Begegnungssituationen zwischen Fußgängern und automatisierten Fahrzeugen simuliert. Eine Evaluation des Einflusses neuartiger Lichtsignale steht darin im Fokus. Die subjektiven und objektiven Ergebnisse zeigen, dass die Sicherheit und Effizienz mit zusätzlichen Signalen erhöht werden kann. Das Bewegungsverhalten, welches in Form der Laufgeschwindigkeit, Entscheidungszeit und der Kopfbewegungen erfasst und analysiert wurde, zeigt im Vergleich mit Werten aus der Literatur ein realitätsnahes Verhalten. Dies wird durch eine hohe Präsenz der Versuchspersonen im Simulator untermauert. Die Untersuchungen in der vorliegenden Arbeit zeigen, dass valide Ergebnisse mit Simulatoren, die als bildgebendes Element eine VR-Brille verwenden, erzielt werden können. Die Möglichkeit damit Lichtfunktionen aus der Perspektive von verschiedenen Verkehrsteilnehmern wie Fußgängern oder Autofahrern zu untersuchen, macht dieses zu einem universellen Werkzeug, das sich durch eine vollständige Simulation des Sichtfeldes besonders für die Untersuchung des Einflusses verschiedener visueller Reize eignet