Haptische Signale in der Lenkung: Controllability zusätzlicher Lenkmomente

Schmidt, Gerrit GND

In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen zusätzlicher Lenkmomenten auf das Fahrer-Fahrzeug-System untersucht. Solche Lenkmomentsignale zeigen großes Potential z.B. bei Spurführungssystemen. So kann der Fahrer sehr schnell auf diese Signale reagieren und gegenüber anderen Signalen sind bessere Leistungen in der Spurführung erreichbar. Allerdings zeigen sich in Einzelfällen falsche Interpretationen dieser Signale. Dies unterstreicht die Wichtigkeit eines angemessenen Designs der Zusatzlenkmomente. Einerseits leistet diese Arbeit eine Umsetzung der im RESPONSE Code of Practice geforderten Untersuchungsmethodik zur Bewertung der Controllability solcher Eingriffe. Dazu werden unterschiedliche Fahrmanöver untersucht und eine pylonenbegrenzte Engstelle als sensitivstes Manöver identifiziert. Ergänzend werden verschiedene Fahrergruppen betrachtet. Im Fokus stehen ältere Fahrer und Fahranfänger als potentielle Risikogruppen. Hinsichtlich der Auswirkungen von Zusatzlenkmomenten ist jedoch kein Unterschied gegenüber normalen Fahrern feststellbar. Weiter setzt sich diese Arbeit zum Ziel, die Auswirkungen zusätzlicher Lenkmomente auf das Fahrer-Fahrzeug-System zu analysieren. Hierfür wird ein experimenteller Ansatz in Realfahrzeug und Fahrsimulator mit Normalfahrern gewählt. Als wesentlich wird in dieser Arbeit der wechselseitige Einfluss von Amplitude und Anstiegssteilheit eines Lenkmoments identifiziert. So zeigt sich, dass durch die Begrenzung der Anstiegssteilheit eines Zusatzmoments auch höhere Amplituden für den Fahrer zumutbar bleiben. Von besonderem Interesse ist die Variation des Fahrzeugübertragungsverhaltens und den Auswirkungen auf die Fahrerwahrnehmung und -reaktion. So ergibt sich, dass das Lenkmoment nicht wesentlich für die Bewertung der Kontrollierbarkeit durch den Fahrer ist. Vielmehr scheint die resultierende Querdynamik die Führungsgröße des Fahrers besser zu beschreiben und fahrzeugübergreifende Grenzwerte für zumutbare Zusatzlenkmomente abzuleiten.

This work describes the assessment of the driver’s perception and reaction to additional steering torque signals. These additional torque signals represent haptic signals to the driver. By applying these signals it is possible to support the driver in the lateral control task of lanekeeping. Numerous studies have shown advantages of those signals compared to acoustical or visual cues in specific contexts. However, there are singular cases reported in literature where participants misinterpreted the signals and responded incorrectly. Therefore, a careful design of the torque signals is vitally important. This work provides a methodological approach for investigating the controllability of torque signals according to demands of the RESPONSE Code of Practice. Therefore, the signals are investigated in different driving tasks and a bottleneck maneuver is identified as most sensitive in this context. Furthermore, younger and older drivers are examined as potentially weaker driver groups. The results do not indicate any effect from age on reaction times or perceptions of the signals. To provide design recommendations, the effects of steering torque signals on the driver-vehicle-system are investigated on a test track and in a driving simulator. The gradient and amplitude of the torque signal show a clear influence, while below a certain gradient the effect of the amplitude disappears. Therefore, it is recommended to limit the gradient of steering torque signals for use in the vehicle to ensure controllability. With the goal to identify the underlying perception processes, the drivers’ subjective assessment of the applied torque correlated to objective measures of vehicle motion. This approach allows identification of the main command variables of the drivers’ perception and evaluation. The analyses in this work show vehicle motion parameters as more adequate for estimating the drivers’ subjective evaluation than the applied torque or movement in the steering system.

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Schmidt, Gerrit: Haptische Signale in der Lenkung: Controllability zusätzlicher Lenkmomente. 2009.

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