Berichte derBundesanstalt für Straßenwesen

Fahrzeugtechnik Heft F 80

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ISSN 0943-9307ISBN 978-3-86918-147-9

Untersuchungskonzeptefür die Evaluation von

Systemen zur Erkennungdes Fahrerzustands

Berichte derBundesanstalt für Straßenwesen

Untersuchungskonzeptefür die Evaluation von

Systemen zur Erkennungdes Fahrerzustands

Fahrzeugtechnik Heft F 80

von

Armin Eichinger

Lehrstuhl für ErgonomieTechnische Universität München

Die Bundesanstalt für Straßenwesenveröffentlicht ihre Arbeits- und Forschungs-ergebnisse in der Schriftenreihe Berichte derBundesanstalt für Straßenwesen. Die Reihebesteht aus folgenden Unterreihen:

A -AllgemeinesB -Brücken- und IngenieurbauF -FahrzeugtechnikM-Mensch und SicherheitS -StraßenbauV -Verkehrstechnik

Es wird darauf hingewiesen, dass die unterdem Namen der Verfasser veröffentlichtenBerichte nicht in jedem Fall die Ansicht desHerausgebers wiedergeben.

Nachdruck und photomechanische Wieder-gabe, auch auszugsweise, nur mit Genehmi-gung der Bundesanstalt für Straßenwesen,Stabsstelle Presse und Öffentlichkeitsarbeit.

Die Hefte der Schriftenreihe Berichte derBundesanstalt für Straßenwesen könnendirekt beim Wirtschaftsverlag NW,Verlag für neue Wissenschaft GmbH,Bgm.-Smidt-Str. 74-76,D-27568 Bremerhaven,Telefon: (04 71) 9 45 44 - 0, bezogen werden.

Über die Forschungsergebnisse und ihreVeröffentlichungen wird in Kurzform imInformationsdienst Forschung kompakt berichtet.Dieser Dienst wird kostenlos abgegeben;Interessenten wenden sich bitte an dieBundesanstalt für Straßenwesen,Stabsstelle Presse und Öffentlichkeitsarbeit.

Impressum

Bericht zum Forschungsprojekt FE 82.369/2009Entwicklung von Untersuchungskonzepten für die Evaluation der langfristigenAuswirkungen von Systemen zur Fahrerzustandserkennung

ProjektbetreuungChristhard Gelau

HerausgeberBundesanstalt für StraßenwesenBrüderstraße 53, D-51427 Bergisch GladbachTelefon: (0 22 04) 43 - 0Telefax: (0 22 04) 43 - 674

RedaktionStabsstelle Presse und Öffentlichkeitsarbeit

Druck und VerlagWirtschaftsverlag NWVerlag für neue Wissenschaft GmbHPostfach 10 11 10, D-27511 BremerhavenTelefon: (04 71) 9 45 44 - 0Telefax: (04 71) 9 45 44 77Email: vertrieb@nw-verlag.deInternet: www.nw-verlag.de

ISSN 0943-9307ISBN 978-3-86918-147-9

Bergisch Gladbach, September 2011

F 80

Kurzfassung – Abstract

Untersuchungskonzepte für die Evaluation vonSystemen zur Erkennung des Fahrerzustandes

Auf Grundlage von gebräuchlichen und anerkann-ten Modellen im Kontext der Fahrzeugführung wer-den zentrale Konzepte identifiziert, die möglicheAnsatzpunkte von langfristigen Wirkungen von Sys-temen zur Erkennung des Fahrerzustands bilden.Dabei werden nicht nur klassische Mehr-Ebenen-Modelle der Fahraufgabe mit beteiligten Kontroll-prozessen berücksichtigt, sondern auch weitereBlickwinkel eingenommen, die in individuellen Per-sönlichkeitsmerkmalen, Einstellungen oder demFahrstil wichtige moderierende Einflussfaktorenidentifizieren.

Im Rahmen eines allgemeinen Evaluationsansat-zes können grundlegende Taxonomien von Bewer-tungsverfahren, diverse Charakterisierungen vonBewertungsdimensionen sowie wichtige und zu do-kumentierende Attribute und Fragestellungen vonEvaluationsuntersuchungen beschrieben werden.In diesem Rahmen werden aus den betrachtetenModellen und Konzepten Kriterien abgeleitet,Aspekte der Operationalisierung erörtert sowie me-thodische Erhebungsansätze vorgeschlagen unddiskutiert. Die Bandbreite der betrachteten Metho-den ist vielfältig und reicht von unstrukturierten Be-fragungen über den Einsatz standardisierter Frage-bögen bis hin zur maschinellen Erfassung von fahr-relevanten Kenngrößen über fahrzeugeigene Sen-sorsysteme. Besondere Bedeutung für die Realisie-rung einer Evaluationsstudie wird möglichst rea-litätsnahen Erhebungsumständen beigemessen.Daher wird als Rahmenansatz ein Field OperationalTest zur Integration der diversen Erhebungsverfah-ren vorgeschlagen.

Teil 1 des Originalberichtes enthält als Anhängeeine Darstellung der Entwicklungen für die Zukunft:hochautomatisiertes Fahren, weiterführende Lite-ratur zu Fahrerzustandserkennungssystemen undzu Langzeitversuchen, eine Zusammenfassungkommerzieller Systeme zur Fahrerzustandserken-nung sowie Stichpunkte und Anmerkungen. Auf dieWiedergabe dieser Anhänge wurde in der vorlie-genden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen beider Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sinddort einsehbar. Verweise auf die Anhänge wurdenzur Information des Lesers im Berichtstext beibe-halten.

Investigative concept for the evaluation ofdriver-state assessment systems

Central concepts that might help to evaluate thelong-term effects of driver-state assessmentsystems are identified, based on common andacknowledged models for vehicle guidance.Conventional multi-level models of the driving taskwith the associated control processes areconsidered, as are extended views that identifyimportant factors in individual personalitycharacteristics, settings or the driving style.

Basic classifications of assessment systems,various characterisations of evaluation dimensionsas well as attributes to be documented andquestions of evaluation tests are described as partof a general evaluation approach. The models andconcepts considered are used to derive criteria,discuss aspects of operationalisation and suggestand discuss evaluation methods. The scope of themethods considered is varied and extends fromunstructured surveys and the use of standardisedquestionnaires to automated monitoring of driver-related characteristics by vehicle-internal sensorsystems. Realistic measuring conditions are ofparticular importance for the implementation of anevaluation study. An operational field test issuggested as a framework approach for theintegration of the various evaluation methods.

Part 1 of the original report contains a presentationon future developments in the appendix: highlyautomated driving, advanced literature for driver-state assessment systems and long-term tests, asummary of commercial systems for driver-stateevaluation as well as key notes and comments.These appendices were not included in the currentpublication. They are available from the FederalHighway Research Institute and can be viewedthere. References to the appendices were retainedin the report text to provide additional information tothe reader.

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Inhalt

Teil 1: Wirkungen von Systemen zur Erkennung des Fahrerzustandes . . 7

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Aufmerksamkeit im Fokus . . . . . . . . . . . . . . 9

Ermüdung und Aufmerksamkeit als energetische Phänomene . . . . . . . . . . . . . . 10

Phänomene der Aufmerksamkeit . . . . . . . . . . 10

Begriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Modelle und Taxonomien . . . . . . . . . . . . . . . 11

Informationsverarbeitungsmodell . . . . . . . . . . 11

Erweiterung des Informations-verarbeitungsmodells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Informations-Perspektive im Kontext . . . . . . . 12

Mehr-Ebenen-Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Unterscheidung nach Arten des Verhaltens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Unterscheidung nach Arten der Fahraufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Unterscheidung nach Kontroll-prozessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Mehrebenen-Kontroll-Ansätze im Kontext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Modelle – Kategorisierung, Inter-pretation und Konsequenzen . . . . . . . . . . . 16

Kategorisierung nach Informations-verarbeitungszyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Willkürliche und unwillkürliche Informationsabgabe durch den Fahrer . . . 17

Informationsabgabe an das Gesamt- system Fahrzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Informationsaufnahme durch FZS . . . . . . . 18

Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Wirkung von FZS aus Perspektive verschiedener Modellansätze . . . . . . . . . . . . . 19

Zusammenfassung und Folgerungen . . . . . 23

Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Teil 2: Methodisches Vorgehen zur Erhebungvon langfristigen Wirkungen von Systemen des Fahrerzustandes . . . 25

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Evaluationsforschung . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Allgemeine Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Rahmenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Evaluation: Ziele, Kriterien, Methoden . . . . . . 29

Kriterien zur Evaluation auf mehreren Ebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Mentale Modelle & Situationsbewusstsein . . . 31

Kriterium: Situationsbewusstsein – Wahrnehmung, Verstehen, Antizipation . . . 32

Automation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Kriterium: Kalibrierung der Meta-Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Kriterium: Slips, lapses, mistakes, violations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Ebenen der Fahraufgabe nach MICHON . . . . 33

Kriterium: Operationale Kontrolle auf der Stabilisierungsebene . . . . . . . . . . . . . . 33

Kriterium: Taktische Kontrolle auf derManövrierebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Kriterium: Strategische Kontrolle auf der Navigationsebene . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Individuelle Charakteristiken . . . . . . . . . . . . . . 34

Faktoren: Alter, Geschlecht, Fahrerfahrung, Bildungsstand . . . . . . . . . . 34

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Faktor/Kriterium: Sensation Seeking . . . . . 34

Faktor/Kriterium: Fahrstil . . . . . . . . . . . . . . 35

Faktor/Kriterium: Kontrollüberzeugung . . . 35

Systemvertrauen und Complacency . . . . . . . . 35

Kriterium: Performanz . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Kriterium: Prozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Kriterium: Zweck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Kriterium: Complacency, übersteigertes Systemvertrauen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Zufriedenheit und Akzeptanz . . . . . . . . . . . . . 37

Kriterium: Akzeptanz . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Methodische Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Spezielle Untersuchungsansätze für Veränderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Tagebuchstudien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Befragungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Beobachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Field Operational Test – FOT . . . . . . . . . . . . . 42

Ausblick: Kohortenanalyse . . . . . . . . . . . . . 43

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

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Teil 1

Wirkung von Systemen zur Erkennung des Fahrerzustands

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Einleitung

In einer von der Bundesanstalt für StraßenwesenBASt durchgeführten Datenerhebung zu schwerenUnfällen mit Beteiligung mindestens eines Güter-kraftfahrzeugs wird Übermüdung mit 19 % Anteil,nach überhöhter Geschwindigkeit, als wichtigsteUnfallursache bewertet (vgl. EVERS, 2008). BeiNachtunfällen steigt dieser Anteil auf 42 %. Von denan den Unfällen beteiligten Güterkraftfahrzeugenmit mindestens einem Verstoß gegen die Sozial-vorschriften (Lenk- und Ruhezeiten) lag der Anteilvon Übermüdungsunfällen bei ca. 50 %. Nach einerzusammenfassenden Bewertung der Autorin stehtetwa ein Drittel der Unfälle mit Müdigkeit oder Un-aufmerksamkeit in Zusammenhang.

Insbesondere im Güter-, aber auch im Personen-kraftverkehr stellt Müdigkeit eine klassische, jedochhäufig unterschätzte Unfallursache dar (vgl.EVERS, C. & AUERBACH, 2006). Phänomene derAufmerksamkeit, besonders deren Ablenkung oderVerminderung, bieten einen eher neuartigen Er-klärungsansatz für bestimmte Arten von Unfällen.Warum rücken Aspekte der Aufmerksamkeit immermehr in den Fokus der Diskussion? Es stellt sichzudem die Frage, welche Art von Unfällen oder all-gemeiner welche Art von Beeinträchtigungen derFahraufgabe auf die Verminderung der Aufmerk-samkeit zurückgeführt werden können. Außerdemist zu klären, welche Gemeinsamkeiten Ermüdungund Aufmerksamkeitsablenkung aufweisen, wasdazu führt, dass beide häufig in ähnlicher Weise zurErklärung von Leistungsdefiziten des Fahrers ver-wendet werden. So behandelt GAYKO (2009) inseinen Ausführungen zur Lane Departure Warningdie Ablenkung von Aufmerksamkeit und Müdigkeitals graduelle Ausprägungen eines Phänomens undsomit als vergleichbar in ihren Auswirkungen. Auchim EU-geförderten Projekt HAVEit zum automati-sierten Fahren (vgl. RAUCH et al., 2009; Anhang„Entwicklungen für die Zukunft: hochautomatisier-tes Fahren“) werden beide Konzepte entlang eineskapazitiven Kontinuums diskutiert.

Im den folgenden beiden Kapiteln wird die steigen-de Bedeutung von Aufmerksamkeitsprozessen imFahrzeug begründet und geklärt, in welcher Hin-sicht Aufmerksamkeit und Müdigkeit in ihrer Bedeu-tung für die Fahraufgabe als verwandte Phänome-ne betrachtet werden können.

Anschließend werden verschiedene Modelle vorge-stellt und erarbeitet, die erlauben, unterschiedliche

Forschungsansätze in einem einheitlichen Rahmenzu diskutieren, verschiedene Wirkansätze von FZSaufzuzeigen und Kriterien abzuleiten, um dieseWirkung zu erfassen.

Aufmerksamkeit im Fokus

Quellen der Ablenkung der Aufmerksamkeit imFahrzeug gibt es schon immer: Gespräche mit demBeifahrer, Bedienung des Radios, Rauchen, Essenund viele weitere mehr. Andere Gründe für Ablen-kung haben eben erst ihren Weg ins Fahrzeug ge-funden. Dazu gehören Unterhaltungssysteme, Fah-rerinformations- und -assistenzsysteme, mobile In-formations- und Kommunikationstechnologie, sogenannte Nomadic Devices. Es ist besonders die-ser im Umfang stetig wachsende Sektor an poten-ziellen Ablenkungsquellen, der das Augenmerk aufdie Rolle der Aufmerksamkeit für die Fahraufgabelenkt (vgl. REGAN, LEE & YOUNG, 2009).

Der Bereich der Fahrerassistenzsysteme weistdabei eine eigene Art von fataler Dynamik auf. Ummutmaßlichen Defiziten in der Fahraufgabe zu be-gegnen oder nur um die Fahraufgabe zu erleich-tern, werden Assistenzsysteme eingeführt. Wie dieEingangsbemerkungen ausführen, sind bestimmteDefizite allerdings erst das Resultat der zunehmen-den Fülle an Systemen. So steigt die Zahl der fürden Fahrer zu integrierenden Informationen aus di-versen Informationsquellen ebenso wie die Zahl deraktiv zu bedienenden Systeme.

Die Systemfunktionalität wird erhöht, um Defizite imUmgang mit steigender Aufgabenkomplexität aus-zugleichen oder auch nur um die Aufgabe zu er-leichtern, erhöht dadurch aber die Systemkomple-xität, die wiederum die Aufgabenkomplexität stei-

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Bild 1: Selbstverstärkender Komplexitätszyklus nach HOLLNA-GEL (2005)

gen lässt. Damit entspricht die Entwicklung von As-sistenzsystemen zur Unterstützung des Fahrzeug-führers dem, was HOLLNAGEL & WOODS (2005)einen selbstverstärkenden Komplexitätszyklus(engl. self-reinforcing complexity cycle) nennen(vgl. Bild 1). Diese Entwicklungen verdeutlichenund erklären, dass Prozesse der Ablenkung vonAufmerksamkeit mehr und mehr Relevanz in derDiskussion von Fahrsicherheit gewinnen und weitergewinnen werden.

Ermüdung und Aufmerksamkeitals energetische Phänomene

Woher kommt die Ähnlichkeit der Begriffe Aufmerk-samkeit und Müdigkeit in Bezug auf das Fahrver-halten? Nach einer Einordnung dieser Phänomeneals energetische Prozesse wird im Folgenden derBegriff des Fahrerzustands für die nachfolgendenAusführungen definiert.

Phänomene der Aufmerksamkeit

Neben Ermüdung, Müdigkeit, Schläfrigkeit, Ablen-kung werden auch Beanspruchung, Workload, Al-koholisierung oder Medikamenteneinfluss sowieextreme emotionale Zustände nach ihrem Einflussauf die Fahraufgabe ähnlich behandelt (vgl.REGAN, LEE & YOUNG, 2009). Gemeinsamhaben diese Konzepte im Zusammenhang mit demLenken eines Fahrzeugs offenbar nur, dass siesich auf verschiedene Aspekte der Verfassung desFahrers beziehen. Die entscheidende Gemein-samkeit liegt im Einfluss auf die Ressourcen, dieder Fahrer für die Erfüllung der Fahraufgaben zurVerfügung stellen muss. Müdigkeit, Ablenkungoder Beanspruchung führen dazu, dass der Fahr-aufgabe Ressourcen entzogen werden. Die Me-chanismen, die zu unterschiedlichen Aufmerksam-keitskapazitäten führen, sind für diese Epi-Phä-nomene unterschiedlich. Die Zuweisung von Auf-merksamkeitsressourcen, vermittelt über Arousaloder Anstrengung (vgl. die Modelle von KAHNE-MANN, 1973 und SANDERS, 1983) kann aber alszentrale energetische Komponente angenommenwerden (vgl. auch Bild 2).

Ein deutlicher Unterschied in den Aufmerksam-keitsmechanismen hinsichtlich Ablenkung und Er-müdung liegt in potenziellen Möglichkeiten, nega-tive Einflüsse durch entsprechende Maßnahmen zu

verringern. Über erste Ansätze, durch Trainings-maßnahmen Strategien zur Aufmerksamkeitssteue-rung aufzubauen, die Ablenkung vermeiden, be-richten REGAN et al. (2009) und WICKENS & Mc-CARLEY (2008).

Diese befinden sich zum Großteil noch im konzep-tionell-theoretischen Stadium oder erfordern einehomogene Benutzergruppe, für die entsprechendeMaßnahmen verbindlich vorgeschrieben werdenkönnen, wie beispielsweise für das Flugumfeld dieGruppe der Piloten. Was für die Steuerung von Auf-merksamkeit als Ansatzpunkt gelten kann, ist fürdie Steuerung von Müdigkeit nur schwer vorstell-bar, da hier Ressourcen, die zum Umgang mit dereigenen Müdigkeit nötig wären, durch eben dieseverringert werden.

Begriffsbestimmungen

Ein anderer Ansatz, negativen Einflüssen auf denFahrerzustand durch Ablenkung, Müdigkeit und Be-anspruchung zu begegnen, ist es, diese Phänome-ne maschinell zu detektieren und entsprechenddarauf zu reagieren. KOPF (2005) definiert „Fah-rerzustand“ so: „Mit Fahrerzustand im engerenSinne wird häufig Ermüdung in Verbindung mit Auf-merksamkeit, Wachsamkeit bzw. Aktivierung be-zeichnet“ (S. 119). Nach der für die vorliegendeAnalyse eingenommenen weiter gefassten Pers-pektive bezieht sich der Begriff Fahrerzustand aufden Zustand der energetischen Aufmerksam-keitsressourcen, die durch interne und externe Ein-flüsse kurz- oder mittelfristig negativ beeinflusstwerden können, was zu Leistungsminderung in derFahraufgabe führen kann. Diese Einflüsse könnendurch Ermüdung, Ablenkung, Beanspruchung oderandere die Aufmerksamkeit betreffenden Phä-nomene erzeugt werden.

Systeme, die die Detektion von und die Reaktionauf Fahrerzustände bewerkstelligen, werden alsSysteme zur Erkennung des Fahrerzustands oderals Fahrerzustandserkennungssysteme (FZS) be-zeichnet. Entsprechend den gemachten Aus-führungen werden im Folgenden als FZS Systemeverstanden, die Aufmerksamkeitsphänomene, diepotenzielle Leistungsminderungen in der Fahrauf-gabe zur Folge haben, detektieren und darauf rea-gieren.

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Modelle und Taxonomien

Informationsverarbeitungsmodell

Unsere Diskussion des Fahrerzustands erfolgt mitKonzepten, die in klassische Modelle der Informa-tionsverarbeitung einzuordnen sind, wie sie bei-spielsweise WICKENS & CARSWELl (2006) formu-lieren (vgl. Bild 2). Bezogen auf die Fahrsituationnimmt der Fahrer Informationen aus seiner Umge-bung auf, verarbeitet diese, entscheidet über Hand-lungen und führt diese aus.

Die energetische Versorgung dieser Prozesse wirdvon einem oder mehreren Ressourcenpools derAufmerksamkeit übernommen. Die Bedeutung derAufmerksamkeit als energetischem Konzept wirddeutlich herausgestellt: Wahrnehmung, Verarbei-

tung und Handlungsausführung sind – mehr oderweniger – auf diese Kapazitäten angewiesen.

Eine weitere zentrale Funktion der Aufmerksamkeitliegt in der Auswahl von aufzunehmenden Informa-tionen aus der parallel aufgenommen Vielzahl anReizen. WICKENS & McCARLEY (2008) bezeich-nen diese beiden zentralen Funktionen der Auf-merksamkeit als filter and fuel.

Der obigen Argumentation folgend sollen Systemezur Erkennung des Fahrerzustands Rückschlüsseauf den Zustand der Aufmerksamkeitsressourcendes Fahrers ziehen. Da diese Ressourcen als kon-zeptuelle Modellvorstellung nicht direkt zugänglichsind, muss das FZS Informationen über deren Zu-stand indirekt aus dem Prozess der Informations-verarbeitung gewinnen.

Um die Beziehung zwischen der Informationsverar-beitung des Fahrers und der des FZS zu illustrie-ren, wird das Modell aus Bild 2 vereinfacht und umdie Komponente FZS erweitert.

Erweiterung des Informations-verarbeitungsmodells

Die Änderungen und Erweiterungen gegenüberdem Modell aus Bild 2 werden, wie in Bild 3 darge-stellt, nach Fahrer und FZS gegliedert. Da FZSauch die Eigenschaften des Gesamtsystems Fahr-

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Bild 2: Informationsverarbeitungsmodell modifiziert nachWICKENS & CARSWELl (2006)

Bild 3: Kommunikationszyklus Fahrer-FZS als interagierende Informationsverarbeitungsprozesse

zeug detektieren können, wird auch dieser Aspektder Informationsabgabe berücksichtigt.

Informationsverarbeitung des Fahrers:

• Das Informationsverarbeitungsmodell wird umdie Komponente FZS erweitert.

• Auf die Darstellung von Aufmerksamkeitsein-flüssen wird verzichtet.

• Die Handlungsausführung (engl. response execution) wird in Anlehnung an ABENDROTH& BRUDER (2009) allgemeiner als Informations-abgabe bezeichnet. So können auch unwillkür-liche Arten der Abgabe von Information berück-sichtigt werden, beispielsweise die Ablenkungdes Blicks durch plötzlich eintretende Außenrei-ze oder physiologische Reaktionen.

Informationsverarbeitung des FZS:

• Über leistungsfähige Sensorik ist ein FZS in derLage, diverse sensorische Daten zur Informa-tionsabgabe des Fahrers oder des Gesamt-systems aufzunehmen.

• Diese werden algorithmisch verarbeitet, d. h. mitBezug auf ein allgemeines oder individuellesModell des Verhaltens oder der Informationsver-arbeitung des Fahrers integriert.

• Informationen zu Schlussfolgerungen über denZustand des Fahrers werden diesem zurückge-meldet.

Das Modell beschreibt einen Kommunikations-zyklus zwischen Fahrer und FZS. Verarbeitungs-schritte können für beide Systemkomponentenanalog bzw. komplementär formuliert werden.Diese Art der Strukturierung gestattet die Identifika-tion wichtiger Attribute zur Kategorisierung vonFZS:

• Welche Informationen über den Fahrer werdenvom FZS aufgenommen?

• Welche sensorische Ausstattung weisen FZSdazu auf?

• Welche Modelle zum Fahrerzustand werdenverwendet?

• Welche zentralen Konzepte werden dazu einge-setzt (Müdigkeit, Ablenkung, …)?

• Wie werden Schlussfolgerungen über den Fah-rerzustand an den Fahrer zurückgemeldet?

o Welche Modalitäten werden dazu verwen-det?

o Erfolgt die Rückmeldung kontinuierlich oderdiskret?

o Erfolgt die Rückmeldung als Information,Warnung oder als Eingreifen in die Fahrauf-gabe?

o Allgemeine Fragen der HMI-Gestaltung (Po-sitionierung, Größe, Lautstärke, …).

Aus der Perspektive der Interaktion zweier kommu-nizierender informationsverarbeitender Prozesselassen sich bereits viele Aspekte berücksichtigen,die für eine systematische Kategorisierung von FZSwichtig sind. Durch dieses Modell wird jedoch nichtberücksichtigt, in welcher Situation oder in welcherUmgebung sich Fahrer oder Fahrzeug befinden,welche (Kontroll-)Aufgaben Fahrer oder FZS aus-führen müssen oder innerhalb welcher zeitlicherGrenzen sich die Interaktion abspielt.

Informations-Perspektive im Kontext

Wird die Perspektive der Interaktion zweier infor-mationsverarbeitender Systeme erweitert, so wirddeutlich, dass insbesondere die Informationsverar-beitung auf Fahrerseite von dessen Eigenschaften,individuellen Fähigkeiten und Fertigkeiten beein-flusst wird (vgl. ABENDROTH & BRUDER, 2009;Bild 4). Zudem erfolgt diese Interaktion nicht situa-tionsunabhängig, sondern ist in einen unmittelba-ren physikalischen sowie einen Aufgaben-Kontexteingebunden. Der physikalische Kontext bestehtinsbesondere aus Eigenschaften und Zustand derFahrstrecke und der Position und dem Verhaltenanderer Verkehrsteilnehmer.

Aus der Sicht des Fahrers bestehen relevante Ei-genschaften seiner physikalischen Umgebungendemnach aus

• der geographischen Orientierung des Fahr-zeugs besonders hinsichtlich anderer Verkehrs-teilnehmer,

• dem Wissen des Fahrers über Systemzuständedes Fahrzeugs sowie

• der Verantwortung für die Kontrolle verschiede-ner Fahraufgaben.

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Diese Gliederung entspricht nach WICKENS(1996) den Bestandteilen des Situationsbewusst-seins, das ENDSLEY (1995) so definiert: „Situationawareness is the perception of elements in the environment within a volume of time and space, thecomprehension of their meaning, and the projectionof their status in the near future” (S. 36).

Mehr-Ebenen-Modelle

Unterscheidung nach Arten des Verhaltens

Ein im Bereich der Mensch-Maschine-Interaktionhäufig eingesetztes Kategorisierungsschema ist dieSRK-Taxonomie von RASMUSSEN (1983). RAS-MUSSEN unterscheidet fertigkeits-, regel- und wis-sensbasiertes (engl. skill, rule, knowledge based;vgl. Bild 5) Verhalten. Die drei Ebenen unterschei-den sich insbesondere nach dem Grad der Auto-matisierung des Verhaltens, das von hochintegrier-ten, häufig sensomotorischen Fertigkeiten über re-gelhafte Verknüpfung von Reiz und Reaktion bis hinzu komplexem Problemlöseverhalten führt. Jeder

Art von Verhalten ist eine Qualität von wahrgenom-mener Information zugeordnet: Signale dienen alsAuslöser für automatisierte Fertigkeiten, Zeichenwerden interpretiert und sind regelhaft mit Handlun-gen verbunden. Symbole bedingen komplexe kog-nitive Vorgänge, die zur Handlungsauswahl führen.

Unterscheidung nach Arten der Fahraufgabe

Auch Modelle der Fahraufgabe sind meist hierar-chisch oder mehrschichtig aufgebaut. BUBB (2003)trifft folgende inhaltliche Unterscheidung nach derBedeutung für den Fahrtzweck, die besonders beider Kategorisierung von Assistenzsystemen undder Einordnung von Handlungen zu deren Bedie-nung von Bedeutung ist und damit auch als grobesRaster zur Aufgabenanalyse dienen kann:

• Primäre Fahraufgabe: der eigentliche Fahrpro-zess; für die Durchführung der Fahrt unbedingtnötige Tätigkeiten wie Lenken und Spurhalten;vorwiegend bestimmt durch andere Verkehrs-teilnehmer und Umgebungsbedingungen (vgl.ABENDROTH & BRUDER, 2009).

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Bild 4: Systemmodell Fahrer-Fahrzeug-Umgebung (nach ABENDROTH & BRUDER, 2009; S. 4)

• Sekundäre Fahraufgabe: Handlungen, die zuder primären Fahraufgabe in direkter oder indi-rekter Beziehung stehen, ohne den eigentlichenFahrprozess zu betreffen; vorwiegend gekenn-zeichnet durch Informationsabgabe an die oderReaktion auf Einflüsse aus der Umgebung (vgl.ABENDROTH & BRUDER, 2009); z. B. Blinken,Hupen, Bedienung von Licht oder Scheibenwi-scher.

• Tertiäre Fahraufgabe: Handlungen, die denFahrkomfort und das Informationsbedürfnis be-treffen; z. B. Regelung von Heizung, Klimaanla-ge, (interne u. externe) Informations- und Kom-munikationstechnik.

Diese einfache Kategorisierung stößt an ihre Gren-zen, wenn Aspekte der Interaktion abgebildet wer-den sollen. So agieren Systeme zur Abstandskon-trolle auf Ebene der primären Fahraufgabe. IhreBedienung durch den Fahrer erfolgt aber auf Ebeneder sekundären Fahraufgabe. Diese Konzeptuali-sierung birgt Verwechslungsgefahr. Die Perspek-tive zweier kommunizierender Informationsverar-beitungssysteme (vgl. Kapitel „Erweiterung des In-formationsverarbeitungsmodells“) schafft hier eineklarere konzeptuelle Trennung.

Unterscheidung nach Kontrollprozessen

Die primäre Fahraufgabe kann weiter gegliedertwerden nach hierarchisch zueinander in Beziehung

stehenden Kontrollprozessen. Nach Modellen vonDONGES (1982, 2009, vgl. Bild 6, rechts) undMICHON (1985; vgl. Bild 7) sind diese Prozessedrei Ebenen zuzuordnen:

• Navigations-/Strategieebene: Entscheidung vonfahrübergeordneten Aspekten wie Fahrtrouteoder zeitlicher Verlauf; Planung und Evaluationvon Kosten und Risiken; Handlungen sind be-wusstseinspflichtig; wissensbasiertes Verhaltenim Sinn des SRK-Taxonomie.

• Bahnführungs-/Manövrierebene: Einhalten vonGeschwindigkeitsvorgaben und Vorschriften; In-teraktion mir anderen Verkehrsteilnehmern; Ver-meiden von Hindernissen; Handlungen sind be-wusstseinsfähig; wissens-, regel- und vorwie-gend fertigkeitsbasiertes Verhalten im Sinn desSRK-Taxonomie.

• Stabilisierungs-/Kontrollebene: stark automati-sierte Handlungen wie Lenken, Bremsen; Hand-lungen sind unbewusst; fertigkeitsbasiertes Ver-halten im Sinn des SRK-Taxonomie.

Nach ÖSTLUND et al. (2005) ist das Modell vonMICHON (1985) vor allem als allgemeiner Rahmenzur Einordnung von Kontrollprozessen geeignet.Ein Defizit des Modells wird in den fehlenden Be-ziehungen zwischen den Ebenen und damit derfehlenden Möglichkeit gesehen, dynamischeFahraspekte abzubilden, wie auch MICHON (1985)einräumt: “A comprehensive model of driver

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Bild 5: Verhaltenstaxonomie nach RASMUSSEN (1983)

behavior should not only take the various levels intoaccount, but should also provide an informationflow control structure that enables control to switchfrom one level to the other at the appropriate pointsin time.“ (S. 490).

Ein Modell, das diese Kritik aufnimmt und die hie-rarchische Beziehung von Kontrollprozessen in denMittelpunkt rückt, ist das erweiterte Kontrollmodell(engl. extended control model, ECOM, Bild 8) vonHOLLNAGEL & WOODS (2005). Es betont als Er-weiterung eines grundlegenden Kontext-Kontroll-modells (engl. context control model, COCOM) ex-plizit den Umgebungseinfluss, in dem das Mensch-Maschine-System als verbundenes kognitives Sys-tem (engl. joint cognitive system, JCS) Kontroll-

handlungen ausführt. Die Autoren betonen, dassein Teil des situativen Kontextes durch den Opera-teur konstruiert wird und damit dessen Wissen undErfahrung in Kontrollsituation einfließen.

Kontrolle wird dabei verstanden als die Fähigkeit,das Verhalten des Kontroll-Empfängers auf die be-absichtigte Weise zu beeinflussen und damit einenbeabsichtigten Effekt zu erreichen. Empfängereiner Kontrollhandlung sind andere kognitive Syste-me oder Artefakte. Neben teils konstruierten Kon-texteinflüssen wird die Auswahl einer Handlung be-

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Bild 6: Drei-Ebenen-Hierarchie der Fahraufgabe nach DONGES (2009) – rechts; hier in Zusammenhang mit der Verhaltenstaxo-nomie nach RASMUSSEN (1983) – links

Bild 7: Hierarchische Struktur der Fahreraufgabe nachMICHON (1985)

Bild 8: Extended Control Model – ECOM; nach HOLLNAGEL &WOODS (2005)

stimmt von Feedback- und Feedforward-Aspektender Kontrolle.

HOLLNAGEL (2002) und HOLLNAGEL & WOODS(2005) beschreiben die vier Ebenen von ECOM so:

• Targeting/Zielsetzung: Setzen und Modifizierenallgemeiner Fahrtziele, die die Monitoring-Akti-vitäten bestimmen; proaktive, Open-loop-Feedforward-Kontrolle.

• Monitoring/Überwachung: Kontrolle von Ort undZustand des Fahrer-Fahrzeug-Systems bezüg-lich des Fahrumfelds; Situationseinschätzungliefert Zielvorgaben für die Regulation und Infor-mation für die Formulierung oder Anpassungübergeordneter Ziele; vorwiegend proaktive,Open-loop-Feedforward-Kontrolle.

• Regulating/Regulierung: Einhalten von Sicher-heitstoleranzen zu anderen Verkehrsteilneh-mern; bewusster Prozess; vorwiegend reaktive,Closed-loo-Feedback-Kontrolle.

• Tracking/Kursverfolgung: unmittelbare, automa-tisierte Korrektur von Störungen; reaktive, Closedloop Feedback-Kontrolle.

Im Gegensatz zu der von MICHON (1985) ange-deuteten Serialisierung separater Kontrollprozessebesteht eine grundlegende Annahme des ECOM-Modells darin, dass verschiedene Kontrollzielegleichzeitig verfolgt werden können. So sind Inter-aktionen und Interferenzen der verschiedenenSchichten möglich. Kriterien der Fahrleistung kön-nen bezüglich jeder der Schichten festgelegt undbestimmt werden.

Ein wichtiger Gesichtspunkt des ECOM-Modells istdie Anordnung der Aktivitäts- oder Kontrollebenenentlang eines Kontinuums, das durch die Kombina-tion von kompensatorischer und antizipatorischerKontrolle gebildet wird. Die Beziehungen zwischenKompensation und Antizipation sind gegenläufig.Je mehr der Schwerpunkt auf kompensatorischenKontrollprozessen liegt, desto geringer ist der Anteilantizipatorischer Kontrolle. Je mehr antizipato-rische Kontrolle erforderlich ist, desto weniger istkompensatorische Kontrolle nötig. Die Projektionder Kontrollprozesse auf diese Antizipationsebenekann im energetischen Sinn interpretiert werden:Es existiert ein Zusammenhang zwischen den ver-fügbaren Ressourcen und der Anzahl der gleichzei-tig aktiven Kontrollebenen. Je mehr Ressourcenzur Verfügung stehen, desto eher sind Prozesse mit

hohen Anteilen antizipativer Kontrolle möglich; jeweniger Ressourcen vorhanden sind, desto eherwird auf Ressourcen-intensive antizipative Prozes-se verzichtet.

Mehrebenen-Kontroll-Ansätze im Kontext

SUMMALA (1997) formuliert eine Modellvorstellung,die die Dimensionen Informationsverarbeitungspro-zesse, Fahrfunktionen und Kontrollprozesse kombi-niert. Das Modell bildet keine dynamischen Bezie-hungen zwischen den verwendeten Konzepten abund dient damit vor allem als Auflistung wichtigerAspekte der Fahrsituation. SUMMALA (1997) weistdarauf hin, dass hierarchische Kontrollprozessestark von motivationalen und emotionalen Aspektendes Fahrers beeinflusst werden.

Auf ähnliche Weise erweitert KESKINEN (1996) einhierarchisches Fahrverhaltensmodell von Mikkonenund KESKINEN (1980; zitiert in KESKINEN et al., 2004) um die Ebene “Goals for life and skills for living“, in der insbesondere Aspekte der Fahrer-persönlichkeit und -motivation anzusiedeln sind.

Ähnlich ABENDROTH & BRUDER (2009; vgl. Bild4) erweitern SUMMALA (1997) und KESKINEN(1996) mit und in ihren Ansätzen klassische Pers-pektiven um neue Konzepte und Blickwinkel undbetonen dabei ebenfalls die Bedeutung individuel-ler Charakteristiken, die vorwiegend höhere Kon-trollschichten beeinflussen.

Modelle – Kategorisierung, Inter-pretation und Konsequenzen

Im Folgenden wird ausgeführt, wie die verschiede-nen Modellperspektiven für die vorliegende Analyseeingesetzt werden können: Zum einen stellen siedie Untersuchungen zum Thema Fahrerzustand aufeine einheitliche theoretische Grundlage. Außer-dem dienen die Modelle als Kategorisierungssche-mata, um unterschiedliche Ansätze zur Erkennungdes Fahrerzustands voneinander abgrenzen undvergleichen zu können. Sie zeigen verschiedenePerspektiven auf, die für die Untersuchung der Wir-kung von FZS relevant sind. Dabei erlauben sie es,verschiedene Kriterien abzuleiten, um diese Wir-kung wertend einordnen zu können, sowie metho-dische Ansätze zu ermitteln, um diese Kriterien zuerfassen.

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Kategorisierung nach Informations-verarbeitungszyklus

Es liegt nahe, die Wirkung von FZS im Kontextklassischer Informationsverarbeitungsmodelle zudiskutieren (vgl. Bild 2). Die Ausführungen zur „Er-weiterung des Informationsverarbeitungsmodells“zeigen jedoch, dass diese Sichtweise um die Kom-ponente FZS als parallel arbeitendes Informations-verarbeitungssystem erweitert werden sollte, ohnedabei die konzeptuelle Perspektive zu verlassen.Die folgenden Ausführungen beziehen sich daherauf den in Bild 3 dargestellten Kommunikations-zyklus Fahrer-FZS.

Willkürliche und unwillkürliche Informations-abgabe durch den Fahrer

Ein FZS muss aufgrund detektierbaren Verhaltensauf den energetischen Zustand des Fahrersschließen. Bezüglich des Fahrers kann dafür erfass-bares Verhalten nach willkürlicher und unwillkür-licher Verhaltensabgabe gegliedert werden. DerÜbergang zwischen beiden Gruppen ist graduellund nicht scharf abgegrenzt. Zu der willkürlichenVerhaltensabgabe zählen insbesondere die inten-dierte verbale und manuelle Handlungsausführungsowie deren Attribute wie Dauer, Geschwindigkeitund Genauigkeit; also insbesondere Leistungs-maße, wie sie für die Erfassung von Aspekten derEffektivität und Effizienz von Verhalten oder Aufga-benbearbeitung erhoben werden.

FZS können aus dem Ort einer Handlungsaus-führung auf die mögliche Ablenkung der Aufmerk-samkeit schließen. Dieser Schluss kann umso vali-der erfolgen, als der Handlungsausführung eineaufgaben- oder verhaltensanalytische Einordnungzugrunde liegt, beispielsweise im Sinne der SRK-Taxonomie von RASMUSSEN (1983). Es kann dieUnterscheidung getroffen werden, ob die Handlungfertigkeitsbasiert und damit weitgehend automati-siert ausgeführt wird oder kognitive Ressourcen fürdie Bestimmung der Gültigkeit der Prämisse regel-basierten Verhaltens erfordert, die der Fahraufgabeentzogen werden. Ein einfaches Bewertungssche-ma für die Handlung kann hier das Kategorisie-rungsschema von BUBB (2003) liefern, indem bei-spielsweise Handlungen der Primäraufgabe undHandlungen zu deren Unterstützung vom FZS ent-sprechend gewichtet werden.

Die Erfassung der Blickrichtung des Fahrers kannder willkürlichen Handlungsausführung zugerech-

net werden, wenn ein vorhergehendes visuellesInformationsziel erreicht werden soll, wenn die vi-suelle Aufmerksamkeitssteuerung somit top-downerfolgt. Wird der Blick als automatische Reaktionauf einen meist peripher wahrgenommenen Reizabgelenkt, erfolgt die Aufmerksamkeitssteuerungdamit bottom-up (vgl. hierzu auch WARE 2004,2008; WICKENS & McCARLEY, 2008), ist dieseArt der Handlungsausführung unwillkürlich.

Wie angedeutet ist die Unterscheidung zwischenBlickzuwendung und Blickablenkung keine kate-gorische, sondern graduell zu interpretieren. Trotz-dem weist sie auf einen wichtigen Umstand in denSchlussfolgerungen des FZS für den Fahrerzu-stand hin. Im Fall der willkürlichen Blickzuwen-dung ist die Aufmerksamkeitsteuerung ein eherbewusster Akt und Element des Planungsgefügesder Fahraufgaben. Es ist somit eher davon auszu-gehen, dass die aktuelle Fahrsituation diese Um-verteilung der Ressourcen gestattet. Die unwillkür-liche Ablenkung der Aufmerksamkeit durch vorwie-gend visuelle Reize zwingt den Fahrer dazu, Res-sourcen aus der Fahraufgabe für deren Wahrneh-mung und Interpretation abzuziehen. Für die Er-fassung der Blickrichtung über Eye-Tracking-Systeme hat dies zur Folge, dass die Qualität desBlickziels in die Interpretation des Fahrerzustandseingehen sollte. Unvermittelt intensiv aufleuchten-de Informationsanzeigen, die den Blick auf sichziehen, haben daher größeres Ablenkpotenzial alsdie kontinuierliche Anzeige der Tankanzeige.

Eine große Gruppe von Variablen, die von FZS er-fasst werden können, sind physiologische Infor-mationen zum Fahrerzustand. Auch diese sind derunwillkürlichen Informationsabgabe zuzuordnen.Dazu gehören klassische physiologische Maßewie Hautleitwiderstand, Herzschlagfrequenz oderderen Variabilität. Informationen zur Gehirnakti-vität, die mittels EEG erhoben werden, erlaubenzwar mit Einschränkung valide Aussagen über denFahrerzustand, dienen aber meist nur zur Kalibrie-rung anderer Sensoren, da der verbundene Erhe-bungsaufwand für ein FZS nicht praktikabel ist.Für die Gruppe der nicht EEG-basierten physiolo-gischen Größen gilt, dass jede Variable für sichgenommen nur schwer in Richtung einer Zu-standsqualität des Fahrers interpretiert werdenkann. Es werden daher meist mehrere physiologi-sche Größen erhoben, um daraus bestimmte Sig-nalmuster identifizieren und interpretieren zu kön-nen.

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Ein weiterer Ansatzpunkt für die Erfassung unwill-kürlich abgegebener Information ist die Gesichtsmi-mik. Aus evolutionärer Perspektive ist diese einprimäres Kommunikationsmittel, das die Umge-bung über den eigenen Zustand informieren soll.Die Erhebung und Interpretation entsprechenderInformationen stellen somit einen potenziell sehrdifferenzierten Ansatz dar, der über energetischeAspekte von Aufmerksamkeit und Ermüdung hi-nausgeht und durch die Interpretation von Emotionund Motivation eine breitere Perspektive gestattet,wie sie beispielsweise SUMMALA (1997; vgl. Kapi-tel „Mehrebenen-Kontroll-Ansätze“) voraussetzt.

Informationsabgabe an das Gesamtsystem Fahrzeug

Zwar ist vorwiegend der Fahrer für das Verhaltendes Fahrzeugs verantwortlich. Die Abgabe der In-formation erfolgt aber nicht direkt durch das Verhal-ten des Fahrers, sondern indirekt über das Ge-samtsystem Fahrzeug, das dem FZS wiederum alsInformationsquelle dient; möglicherweise in Kombi-nation mit Sensorik für die Umgebung.

Zu dieser Gruppe von Variablen gehören beispiels-weise klassische Abweichungsmaße von Normvor-gaben wie das Verlassen der Fahrspur oder auchInformationen über Längs- und Querbeschleunin-gung.

Informationsaufnahme durch FZS

Die Ausführungen des vorigen Abschnitts machendeutlich, dass die Kategorisierung von FZS nachArt der abgegebenen Information zwangsläufig dieFrage nach der Informationsaufnahme auf Seitendes FZS aufwirft. Im Gegensatz zur Sensorik desFahrers ist die Fülle an Sensoren auf Seiten einesFZS unüberschaubar. Es wird daher nur ein Aus-schnitt der großen Bandbreite vorgestellt.

Zur Erhebung von Blickzu- bzw. -abwendung sowieder Blickrichtung im Allgemeinen werden Eye-Tracking-Systeme eingesetzt. Besonders diese Systeme zeigen, wie technologische Entwicklungein klassisches Laborgerät zum Kandidaten für denoperativen Einsatz in FZS macht. Verboten früherstörende Aufbauten kopfgetragener Systeme denkommerziellen Einsatz, besteht nun über so ge-nannte Remote-Systeme mit fest im Fahrzeug ver-bauten Kameras die Möglichkeit, Maße der Blick-bewegung berührungslos zu erfassen.

Die visuelle Sensorik von Kameras kann auch fürdie Erfassung von Gesichtsmimik oder Gähnen ge-nutzt werden.

Physiologische Maße wie Hautleitwiderstand, Herz-schlagfrequenz oder Körpertemperatur werdendurch entsprechende Sensoren am Lenkrad erho-ben.

Drucksensoren am Sitz können die Körperhaltungbzw. deren Dynamik erfassen.

Anwendungen

Willkürliche Informationsabgabe: Maße der Brems-und Beschleunigungsaktivität über die Pedalnut-zung erheben KIM et al. (2008) und AKTIV (2008),um auf die Ermüdung zu schließen. Die Dynamikder Lenkbewegung bzw. den Lenkwinkel interpre-tieren SCHRAMM (2009) und AKTIV (2008) hin-sichtlich Ermüdung. Über die Lenk-Entropie ziehenPAUL et al. (2005) und COOPER (2007) Schlüsseüber die Fahrerablenkung.

Unwillkürliche Informationsabgabe: Phänomeneder Müdigkeit, Ablenkung und des emotionalen Zu-stands erheben CAI & LIN (2007) über Pulsampli-tude, Atemfrequenz, Hautleitfähigkeit, Hauttempe-ratur, Greifkraft am Lenkrad und die Handpositionam Lenkrad.

Die meisten Studien zum Einsatz von FZS arbeitenmit Maßen der Blickbewegung, insbesondere desLidschlussverhaltens als Indikator für Müdigkeit.Lidschlussdauer verarbeiten HARGUTT (2003,2004), LUND (2009), BENOIT et al. (2009),SCHLEICHER et al. (2008); Lidschlusshäufigkeitwird eingesetzt in AKTIV (2008) und von HAR-GUTT (2003, 2004); Lidschluss-Grad verwendenMA et al. (2008); die Lid-Öffnungs-Verzögerung,Sakkadengeschwindigkeit und Fixationsdauer in-terpretieren SCHLEICHER et al. (2008).

Die Iris-Erkennung werten D’ORAZIO et al. (2007)mittels eines neuronalen Netzes hinsichtlich Fah-rerablenkung und Müdigkeit aus. Über Kamera vi-suell erfasstes Gähnen interpretieren SARADA-DEVI & BAJAJ (2008) und BENOIT et al. (2009).Abnehmende Sitzbewegungsamplitude als Indikatorfür Müdigkeit verwenden ZILBERG et al. (2009).

Willkürliche oder unwillkürliche Informationsabga-be: Die Gesichtsabwendung als Indikator für Ab-wendung oder Ablenkung der Aufmerksamkeit wirdvon BÜKER et al. (2007) verwertet. Die Abwendung

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des Blicks wird eingesetzt in AKTIV (2008). Kopf-bewegungen detektieren BENOIT et al. (2009).

Informationsabgabe durch das GesamtsystemFahrzeug: LUND (2009) und COOPER (2007) in-terpretieren Maße der Bahnabweichung als Indika-tor für Müdigkeit. Wie die Übersicht der aktuellmarktreifen Systeme zeigt, sind besonders dieseSysteme für Fahrzeughersteller attraktiv, da bereitsim Fahrzeug verbaute Sensorik, beispielsweise zurLane-Departure-Warnung als Informationsquelledienen kann (vgl. Anhang „Kommerzielle Systemezur Fahrerzustandserkennung“).

Wirkung von FZS aus Perspektive verschiedener Modellansätze

Die verschiedenen beschriebenen Modellansätzewerden verwendet, um Ansatzpunkte für die Wir-kung von FZS zu ermitteln. Den Ausgangspunkt derÜberlegungen bildet der Informationsverarbei-tungs- oder Kommunikationszyklus aus Bild 3. Diein den vorhergehenden Ausführungen diskutiertenModelle ergänzen die Betrachtung und werden so-weit erforderlich zueinander in Beziehung gesetzt.Dieses Vorgehen ermöglicht die Ableitung und For-mulierung von Kriterien, um die Wirkung von FZSzu untersuchen.

Um den kompletten Prozess der Informationsauf-nahme, -verarbeitung und -abgabe der beiden kom-munizierenden Systeme Fahrer und FZS weiter zugliedern, bietet sich die SRK-Taxonomie an; damitwird auch der Grad der Automatisierung der Infor-mationsverarbeitung explizit berücksichtigt. Auf derEbene fertigkeitsbasierten, hochautomatisiertenVerhaltens ist vor allem von Belang, inwieweit sen-somotorische Aspekte der Mensch-System-Interak-tion berücksichtigt werden. Dabei ist zum einen dieWahrnehmbarkeit der durch den Fahrer an das FZSals auch die durch das FZS an den Fahrer abgege-benen Information von Bedeutung. Obwohl dererste Fall nicht direkt die Wirkung von FZS betrifft,ist hier als indirekte Systemwirkung von Belang, zuwelchem Grad der Fahrer die Wahrnehmbarkeit dervon ihm abgegebenen Informationen steuern kannund welche Manipulationsmöglichkeiten sich darausergeben. Der zweite Fall umfasst auf dieser Ebeneklassische Aspekte und Kriterien der sensorischenRegistrierung der angebotenen Information. Dasbetrifft Aspekte der visuellen, auditiven oder taktilenGestaltung von Feedback, Platzierung, Größe,Farbgebung, Lautstärke, Tonfrequenz und Ähnli-

ches. Viele dieser Aspekte können durch den Ver-gleich mit bestehendem Normvorgaben verifiziertwerden. Dabei ist die Gestaltung anderer Systemezu berücksichtigen, sodass beispielsweise Ver-wechslungsfehler vermieden werden können oderdie Modalität der Rückmeldung nicht mit anderenWarnungen oder Systeminformationen interferieren.

Auf Ebene der regelbasierten Verhaltensanteile istzu prüfen, in welchem Maß der Fahrer durch dasFZS in die Lage versetzt wird, regelhafte Zusam-menhänge zwischen der durch ihn abgegebenenInformation, deren Verarbeitung durch das FZS unddessen Rückmeldung herzustellen. Es stellt sichdie Frage, welche Vor- und Nachteile ein klar nach-vollziehbares Systemverhalten, das beispielsweiseauf jede Blickabwendung von der Straße von mehrals zwei Sekunden mit einer akustischen Warnungreagiert, gegenüber der für den Fahrer intranspa-renten Verwertung und Verrechnung verschiedenerSensoren hat. Der Aufbau einer entsprechendenWenn-dann-Beziehung kann über Verständnisfra-gebögen zum Systemverhalten geprüft werden. DieWirkung dieses Regelwissens kann nur in länger-fristigen Untersuchungen ermittelt werden.

Der Übergang zu wissensbasiertem Verhalten istfließend und wird auch durch die Komplexität desFZS und dessen Sensorik beeinflusst. Eine interneRepräsentation des Systemverhaltens als Basis fürdie regelhafte Interpretation des Systems wirddurch den Fahrer umso leichter aufgebaut, je trans-parenter und vorhersehbarer das Verhalten desFZS ist. Nach NORMAN (1990) kann so das men-tale Modell des Benutzers entsprechend demtatsächlichen System Image aufgebaut werden.

Die Informationsabgabe des FZS an den Fahrerwird aus dessen Sicht als Systemrückmeldung in-terpretiert. Diese Rückmeldung des FZS kann nachdem Grad der Assistenz bzw. Invasivität strukturiertwerden. BULD et al. (2002) unterscheiden nachwarnender und ersetzender Assistenz. Nach ihrenForschungsergebnissen führt der Einsatz ersetzen-der Assistenz zu einer Reduktion der Aufmerksam-keit des Fahrers. Freie Aufmerksamkeitsressourcenwerden für Tätigkeiten aus dem sekundären undtertiären Aufgabenbereich verwendet. Im Kontextdes ECOM-Modells gilt: Der Fahrer reduziert seineKontrolltätigkeit auf Ebene der Kursverfolgung undder Regulation und kontrolliert nur mehr vereinzeltauf der Überwachungsebene. Die Beanspruchungdes Fahrers nimmt ab. Die Kompensationshypothe-se, wonach die durch eingreifende oder ersetzende

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Assistenz freien Ressourcen für andere Fahraufga-ben gleicher Gewichtung eingesetzt werden, kön-nen BULD et al. (2002) in verschiedenen experi-mentellen Settings nicht bestätigen. Hinsichtlichwarnender Assistenz erhalten die Autoren komple-mentäre Befunde. So steigert eine Warnung dieAufmerksamkeit und führt zu einem Erhalt der sen-somotorischen Handlungsausführung. Die Neigungzu Nebenaufgaben nimmt ab. Im Kontext desECOM-Modells gilt: Tracking- und Regulations-Kontrolle bleiben erhalten. Erwartungsgemäß steigtdadurch die Beanspruchung des Fahrers. NachBULD et al. (2002) führen beide Warnstrategiensubjektiv zu einer Verringerung der Schwierigkeitder eigentlichen Fahraufgabe.

Um diese Art von Effekten und Wirkzusammenhän-gen experimentell erfassbar machen zu können,muss zum einen der Grad der Assistenz von FZSmanipuliert und die Auswirkung auf energetischeAspekte und Kontrollstrategien operationalisiertwerden. Dazu können verschiedene Ansätze zurErmittlung der Beanspruchung von Aufmerksam-keitsressourcen verwendet werden. Die Bandbreitedieser Methoden reicht von der subjektiven Frage-bogenerhebung über physiologische Maße bis hinzu Verhaltensmaßen im Zweitaufgabenparadigma(vgl. VIDULICH, 2003). Speziell mit Bezug auf Mehrebenen-Kontrollmodelle kann über Zusatzauf-gaben der gleichen Kontrollebene überprüft wer-den, ob differenzierte Defizite entstehen.

Die mentale Repräsentation, die der Benutzer inder Interaktion mit dem System aufbaut, beziehtsich nicht nur auf ein Systemabbild, sondern auf dieGesamtsituation und den Kontext, in denen dieseInteraktion stattfindet. Wird der InteraktionszyklusFahrer-FZS aus dieser Perspektive betrachtet, ge-winnen die Wahrnehmung und das Verständnis derSituation entscheidend an Bedeutung. Wie im Ab-schnitt „Erweiterung des Informationsverarbei-tungsmodells“ ausgeführt, sind Aspekte, die sichauf Eigenschaften und Zustand von Kontextele-menten beziehen, dem Bereich des Situationsbe-wusstseins zuzuordnen.

Die Bedeutung des Situationsbewusstseins im Zu-sammenhang mit Kontrollprozessen stellt deutlichdas ECOM-Modell heraus. Die Definitionen vonWICKENS (1996) und ENDSLEY (1995; vgl. Ab-schnitt „Informations-Perspektive im Kontext“) kön-nen zur Verdeutlichung um die Begriffsbestimmungvon SARTER & WOODS (1991) ergänzt werden, dieSituationsbewusstsein beschreiben als “accessibility

of a comprehensive and coherent situation representation which is continuously being updatedin accordance with the results of recurrent situationassessments“ (S. 52). In Grundzügen ähnelt dieseCharakterisierung damit der Beschreibung der Moni-toring- oder Überwachungs-Ebene des ECOM-Mo-dells. Automation auf Ebene der Regulation oder desTracking führt dazu, dass den Kontrollprozessen derÜberwachungsebene wichtige Informationen fehlen,wenn durch unvorhergesehene Ereignisse der Fah-rer zum Eingreifen auf der Ebene des Regulierensgezwungen wird; der Fahrer ist dann out of the loop.Die gleiche Wirkung haben Interferenzen auf derÜberwachungsebene durch gleichzeitig auszu-führende und damit konkurrierende Überwachungs-prozesse sowie alle Vorgänge, die zum Entzug vonAufmerksamkeitsressourcen führen, die für dieseProzesse benötigt werden. Verhalten und Wirkungvon FZS lassen sich ebenfalls im Kontext der Ebe-nen des ECOM-Modells diskutieren: Ein System zurErkennung von Müdigkeit, das Spurhaltedaten,Lenkbewegung und Pedalbedienmuster interpretiertund zurückmeldet, nimmt Information auf derTracking- und Regulations-Ebene auf, zieht Schlüs-se über Prozesszustände auf der Überwachungse-bene und beeinflusst durch warnende oder eingrei-fende Informationsabgabe die Prozesse der Zielbil-dung. Von zentraler Bedeutung scheinen also auchhier überwachende und auch proaktiv antizipierendeProzesse der Monitoring-Ebene zu sein, die voneinem Entzug der Ressourcen am stärksten betrof-fen sind. Diese Sichtweise unterstützen experimen-telle Befunde von YANG et al. (2009), die Defizitedurch Fahrerermüdung nicht bei fertigkeitsbasier-tem, sondern bei regel- und wissensbasiertem Ver-halten feststellen. Sie sprechen deshalb von der Ver-deckungs- oder Tarnnatur (engl. camouflage nature)regelbasierten Verhaltens; die negative Wirkung vonErmüdung auf das Fahrverhalten sollte sich dem-nach vorwiegend in den ressourcenintensiven, ko-gnitiv beanspruchenden Prozessen manifestieren,die im ECOM-Modell auf der Überwachungsebeneanzusiedeln sind.

Die Untersuchung von Situationsbewusstsein undmentaler Repräsentation wird auch von STANTON& YOUNG (1998) als wichtiges Kriterium genannt,um Auswirkungen durch die Einführung einesneuen Assistenzsystems zu überprüfen. Mit derForderung nach der Erhebung von Workload undStress nehmen STANTON & YOUNG zudem denenergetischen Aspekt der oben gemachten Aus-führungen auf.

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Die Wirkung von Assistenzsystemen wird nachSTANTON & YOUNG (1998) durch das Vertrauenin das System beeinflusst; ein Gesichtspunkt, derdas gesamte Zusammenspiel von Informationsab-gabe und -aufnahme von Fahrer und FZS betrifftund der vor allem eine längerfristige Perspektiveauf die Interaktion voraussetzt. Nach SHERIDAN(1988) beeinflusst das Systemvertrauen, in wel-chem Ausmaß Benutzer die steigende Automatisie-rung von Assistenzsystemen akzeptieren und sichdarauf verlassen. Systemvertrauen baut sich nachREMPEL et al. (1994) auf, wenn das Verhalten desSystems vorhersagbar und verlässlich ist. MUIR &MORAY (1996) ergänzen die Einflussfaktoren umKompetenz, Verantwortung und Reliabilität. SHERIDAN (1988) führt als weitere KomponentenRobustheit, Bekanntheit, Verständlichkeit und Nütz-lichkeit an. Ohne im Detail auf diese Einflussvaria-blen einzugehen, wird deutlich, dass der Aufbaudes Systemvertrauens von einem komplexen Gefü-ge von Faktoren abhängig ist, von denen die meis-ten eine längerfristige Interaktionshistorie voraus-setzen und damit auch einen langfristig angelegtenUntersuchungsansatz erforderlich machen. Bei derEinführung eines Systems, das nicht über System-informationen, sondern über den Zustand des Fah-rers Auskunft gibt, also über eine Domäne, für diedie Expertise eigentlich auf Seiten des Fahrersliegt, ist davon auszugehen, dass besonders dieseAspekte des Vertrauens in die Systemleistung vonBedeutung sind.

STANTON & YOUNG (1998) identifizieren dieKontrollüberzeugung (engl. locus of control) alsweitere Einflussgröße auf die Wirkung von Assis-tenzsystemen und bestätigen damit die Bedeu-tung individueller Charakteristiken des Fahrers alsmoderierende Faktoren für deren Wirkung. Experi-mentelle Belege für diesen Einfluss liefern LAI etal. (2010), die den individuellen Fahrstil als mode-rierende Variable für langfristige Auswirkung vonSystemen zur intelligenten Geschwindigkeitsan-passung (engl. intelligent speed adaptation, ISA)identifizieren, oder PARKER (1998), der den Ein-fluss von Überzeugungen und Einstellung auf ag-gressives Fahrverhalten belegt. Die Bedeutungvon individuellen Charakteristiken betonen auchABENDROTH & BRUDER (2009) und unterglie-dern diese nach

• Eigenschaften: intraindividuell weitgehend zeit-unabhängige Einflussgrößen; z. B. Geschlecht,Alter und Persönlichkeitsmerkmale,

• Fähigkeiten: intraindividuell zeitabhängige, kurz-bis langfristige Einflussgrößen, auch physiologi-sche Grundfunktionen des Menschen; z. B. In-telligenz, Feinmotorik, Wahrnehmungsempfind-lichkeit,

• Fertigkeiten: Arbeitsfunktionen des Menschen,die sowohl durch menschliche Grundfunktionenals auch durch den konkreten Gestaltungszu-stand der Arbeitsaufgabe und der Arbeitsumge-bung bedingt sind; z. B. Fahrstil, Antizipations-fähigkeit, Suchstrategien.

Für die Untersuchung der Wirkung von FZS kannvermutet werden, dass ein System, das Informatio-nen zum individuellen Fahrerzustand liefert, aufEbene der individuellen Charakteristiken relevanteEinflüsse zu erwarten hat. So ist davon auszuge-hen, dass Alter, Fahrerfahrung, Aspekte der Ein-stellung wie beispielsweise Technikaffinität oderauch kognitive Fähigkeiten moderierend auf Maßedes Verhaltens, aber auch auf die Akzeptanz wirken.

Eine ähnliche Sichtweise auf individuelle Fahrer-merkmale wird im EU-geförderten Projekt Humanisteingenommen, wo zusätzlich zu den Charakteris-tiken des Systems und den situativen Umständenexplizit der Einfluss von Fahrereigenschaften disku-tiert wird (vgl. COTTER & MOGILKA, 2007). Hierwerden mit Driver Appropriation1 verschiedene indi-viduelle Charakteristiken erfasst. Die Autorinnendefinieren das Konzept als “Acquisition of know-ledge, skills and attitudes underlying short term andlong term changes in behaviour“ (COTTER & MOGILKA, 2007; S. 8). Sie erweitern damit dasKonzept der Verhaltensanpassung (engl. behavioural adaptation), das von der OECD (1990)definiert wird als “those behaviours which mayoccur following the introduction of changes to theroad-vehicle-user system and which were not intended by the initiators of the change” (S. 23).Diese beiden Ansätze verdeutlichen, dass der Ein-satz von Assistenzsystemen im Fahrzeug unge-wollte Nebeneffekte bedingt, die sowohl die Pro-zesse der Verhaltensanpassung als auch Änderun-gen und Anpassungen in den kognitiven, motivatio-nalen und Kontrollprozessen betreffen, die nachCOTTER & MOGILKA (2007) der Verhaltensanpas-sung zugrunde liegen.

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1 Die korrekte Übersetzung ins Deutsche entzieht sich derKenntnis des Autors.

Diesen Ausführungen entsprechend empfehlen dieAutorinnen neben den klassischen Ansätzen derErhebung von Fertigkeiten und Maßen des Fahrer-verhaltens eine weitere methodische Perspektive.Sie empfehlen den Einsatz von Methoden der Ein-stellungserhebung sowie die Berücksichtigung destatsächlichen Fahrkontextes und der tatsächlichenSystemverwendung durch die Benutzer. Die Krite-rien werden auf dem Kontrollmodell von MICHON(1985; vgl. auch Bild 7: Hierarchische Struktur derFahreraufgabe nach MICHON (1985).) verortet.

Dabei stellt jede Ebene für sich einen Ansatzpunktfür potenzielle Änderungen durch den Einsatz einesSystems dar. Entsprechend den strategischen Ein-flüssen auf taktische Kontrollprozesse, die das Mo-dell ursprünglich abbildet, üben nach COTTER &MOGILKA (2007) zusätzlich Einstellungen, Motiveund Wissen des Fahrers Einfluss auf die Verhal-tensanpassungen aus.

Hinsichtlich adaptiver und insbesondere kompensa-torischer Vorgänge nach Einführung von Systemenzur Steigerung der Fahrersicherheit wirft HEDLUND(2000) die Frage auf, wie wahrscheinlich welcheMaßnahmen welche Konsequenzen nach sich zie-hen. Er identifiziert vier Faktoren, die helfen, die aufeine Systemeinführung folgenden Verhaltensanpas-sungen einzuschätzen:

• Sichtbarkeit: Ist das System und seine Arbeits-weise für den Fahrer wahrnehmbar und offen-sichtlich oder wird es nur hinter den Kulissenaktiv? Rule 1: If I don’t know it’s there, I won’t compensate for a safety measure (HEDLUND,2000; S. 87).

• Effekt: Betreffen die Effekte des Systems dasVerhalten oder die Einstellungen des Fahrers?Rule 2: If it doesn’t affect me, I won’t compensa-te for a safety measure (HEDLUND, 2000; S. 87).

• Motivation: Sind Motive und motivationale Ein-flüsse durch das System betroffen – Risikowahr-nehmung, subjektiver Nutzen, Gewohnheit, …?Rule 3: If I have no reason to change my behavi-or, I won’t compensate for a safety measure(HEDLUND, 2000; S. 88).

• Kontrolle: Ist das Fahrverhalten durch Kontroll-mechanismen in hohem Maße festgelegt? Rule4: If my behavior is tightly controlled, I won’t compensate for a safety measure. (HEDLUND,2000; S. 88)

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Bild 9: Individuelle Fahrercharakteristiken nach den Kontrolle-benen von MICHON (1985)

Bild 10: Prozessmodell der Verhaltensadaptation nach WELLER & SCHLAG (2004)

Hinsichtlich der Einführung und der Wirkung vonFZS kann davon ausgegangen werden, dass diebeiden Aspekte Effekt und Motivation eindeutig füreine Verhaltensanpassung sprechen. Die vom FZSabgegebene Information zielt auf einen Verhaltens-effekt ab. Es besteht für den Fahrer zudem die Moti-vation, Systemhinweise auf Ermüdung zu überstim-men, wenn er sein Ziel in einem vorgegebenen Zeit-rahmen erreichen will. In welchem Ausmaß die vomFZS abgegebene Information für den Fahrer wahr-nehmbar gestaltet wird, ist systemabhängig. Das System reagiert aber auf ungünstige Fahrerzustän-de mit Information, Warnung oder Eingreifen. Auchder Grad der Kontrolle, die der Fahrer über die Funk-tionalität des FZS hat, ist systemabhängig. Für infor-mierende oder warnende Systeme ist die Verhal-tensflexibilität des Fahrers hoch; nach Grad desSystemeingriffs nimmt der Kontrolleinfluss durch dasSystem zu. Informierende oder warnende FZS ohneeingreifende Fahrerassistenz haben nach diesemSchema damit durchaus das Potenzial für eine Ver-haltensanpassung seitens des Fahrers.

Relevante Einflussgrößen auf die Anpassung vonVerhalten fassen WELLER & SCHLAG (2004) ineinem Prozessmodell der Verhaltensadaptation zu-sammen, das besonders die individuellen Charakte-ristiken als Determinanten der Verhaltensanpassunghervorhebt (vgl. Bild 10).

Zusammenfassung und Folgerungen

Der Begriff des Fahrerzustands und grundlegendeMechanismen von Phänomenen, die in diesem Zu-sammenhang erörtert werden, können mit Bezugauf das klassische Informationsverarbeitungsmo-dell definiert und erläutert werden. Die Ausführun-gen der vorhergehenden Kapitel zeigen aber, dasses nicht ausreicht, die Wirkung von FZS nur hin-sichtlich der Aufmerksamkeitsprozesse des Fahrerszu diskutieren.

Es ist daher ein Ansatz nötig, der Fahrer und FZSals komplementäre Verarbeitungssysteme betrach-tet, die beide Informationen aufnehmen, verarbei-ten und abgeben, wie er in Bild 3 dargestellt wird.Die Überprüfung der Wirkung von FSZ sollte daherdie verschiedenen Arten und Modalitäten der Infor-mationsaufnahme und -abgabe und deren Determi-nanten aufnehmen. Die Qualität der Informations-abgabe und -aufnahme kann analytisch durch den

Vergleich relevanter Normvorgaben und Standardsverifiziert werden. Experimentelle Untersuchungennehmen klassische Leistungsaspekte auf, die Indi-katoren der Genauigkeit und Geschwindigkeit um-fassen. Diese Aspekte können in ersten Versuchs-durchgängen in geeigneten Simulationsumgebun-gen untersucht werden. Bereits auf dieser Ebenesollte neben den Leistungsaspekten die Benutze-rakzeptanz zu relevanten Systemaspekten erhobenwerden.

Um Wirkprozesse granular und in gegenseitigerBeeinflussung untersuchen zu können, sollten ineiner Phase der Verhaltens- und/oder Aufgaben-analyse Verhaltensweisen und Kontrollprozesse er-mittelt werden, die von dem untersuchten FZS be-troffen sind. Dadurch lassen sich konkrete Wirk-hypothesen für eine geplante Untersuchung ablei-ten. Die analytische Auflösung ist dabei abhängigvon versuchsökonomischen Aspekten. Wie ausge-führt, können Verhaltensweisen auf den unter-schiedlichen Ebenen der SRK-Taxonomie unter-sucht werden, wie beispielsweise bei YANG et al.(2009). Mehrebenen-Kontrollmodelle bilden einezusätzliche Möglichkeit, potenzielle Ansatzpunktefür die Wirkung von FZS auf unterschiedlichen Kon-trollniveaus zu untersuchen.

In einer steigenden Anzahl von Studien wird deut-lich, dass ein großer Teil der in Fahrversuchen be-obachteten Variabilität in den erhobenen Maßenvor allem durch situative und inter-individuelle Fak-toren erzeugt wird. Der klassische experimentelleAusweg hinsichtlich situativer Einflussgrößen be-steht oft in der strengen Kontrolle von Kontextbe-dingungen. Diese werden häufig als Störvariablenzusammengefasst und für einen Versuch über alleDurchgänge konstant gehalten. Dieser strengenKontrolle wird durch Vertreter eines ökologisch(engl. ecological; i. S. v. „kontextvalide“) orientiertenForschungsansatzes entgegengehalten, dass da-durch das komplexe Wirkgefüge situativer Einflüs-se auf reales Verhalten künstlich reduziert und dieGeneralisierung experimenteller Ergebnisse aufandere Kontextbedingungen nicht möglich ist (vgl.BENNETT et al., 2006; VICENTE, 1990; GIBSON,1986; HAMMOND, 1986; BRUNSWIK, 1956). Fürdie experimentelle Untersuchung der Wirkung vonFZS ist daher ein realitätsnahes Umfeld zu schaf-fen, das in relevanten Belangen nicht vom tatsäch-lichen Umfeld abweicht bzw. diesem tatsächlichentspricht. Diese Anforderungen werden beispiels-weise durch Field Operational Tests teilweise er-füllt. Einen weiteren empirischen Erhebungsansatz

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stellen Studien im Rahmen des Naturalistic Drivingdar, wo Untersuchungen im natürlichen Fahrumfelddurchgeführt und die erfassten Daten deskriptivausgewertet werden (vgl. NEALE et al., 2005 oderdas EU-Projekt AIDE). Damit folgt dieser Ansatznicht dem experimentellen Paradigma und ist dahermit extremer Vorsicht bezüglich der Auswertbarkeitzu betrachten.

Eine spezielle Form von Kontexteinflüssen auf dieWirkung von FZS stellen im Bereich des Schwer-lastverkehrs die Sozialvorschriften (Lenk- und Ru-hezeiten) dar. Von besonderem Interesse ist dabeidas Zusammenwirken von Regelvorgaben, indivi-duell empfundener Müdigkeit und des vom FZS er-mittelten Zustands, vor allem die resultierendenVerhaltenskonsequenzen, wann beispielsweiseunter welchen Umständen welcher Informations-quelle Vorrang eingeräumt wird.

Neben den situativen oder Kontexteinflüssen stel-len die individuellen Charakteristiken des Fahrerseine noch zu wenig beachtete Quelle systema-tischer Varianz für die Untersuchung der Wirkungvon Assistenzsystemen dar. Das gilt besonders fürFZS, für die vermutet werden kann, dass ihre Ak-zeptanz stark von individuellen Eigenschaften,Fähigkeiten und Fertigkeiten sowie motivationalenund Einstellungsfaktoren abhängt. So ist davonauszugehen, dass Wirkungen von FZS beispiels-weise durch Alter, Fahrstil, Kontrollüberzeugung,Sensation Seeking oder emotionales Befinden sys-tematisch beeinflusst werden.

Mit der Erweiterung der Perspektive auf den Ein-fluss von Faktoren wie Einstellung, Motivationoder Persönlichkeit rücken mehr und mehr lang-fristige Fragestellungen ins Zentrum des ange-wandten Forschungsinteresses. Mit der Untersu-chung von Phänomenen der Verhaltensadaptationwird dem Umstand Rechnung getragen, dass Sys-temeinführungen auch unbeabsichtigte Konse-quenzen auf individuelles Fahrverhalten haben.Durch das Konzept der Driver Appropriation wirdder Einfluss um kognitive und Einstellungsände-rungen erweitert. Als wichtiger Einflussfaktor fürdie Entwicklung von Verhaltensanpassung kannSystemvertrauen identifiziert werden. Die Entwick-lung von Systemvertrauen erfordert eine gewisseInteraktionserfahrung. Um diese mittel- und lang-fristigen Auswirkungen und ihre Determinantenuntersuchen zu können, muss die zeitliche Sys-temerfahrung des Nutzers explizit im Versuchsan-satz abgebildet werden.

Ausblick

Im weiteren Verlauf des Projekts werden auf Grund-lage dieser Vorarbeiten konkrete Messmodelle er-arbeitet. Es wird festgelegt, unter welchen Untersu-chungsbedingungen welche Variablen in die Unter-suchung eingehen und wie diese operationalisiertwerden sollten. Dabei werden Vor- und Nachteileverschiedener methodischer Ansätze dokumentiertund diskutiert.

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Teil 2

Methodisches Vorgehen zur Erhebung von langfristigen Wirkungen von Systemen zur Erkennung des Fahrerzustands

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Einleitung

Es ist das Ziel der vorliegenden Studie, ein metho-disches Vorgehen zu entwickeln, um langfristigeWirkungen von Systemen zur Erkennung des Fah-rerzustands (kurz FZS) zu erheben und diesenAspekt von FZS so einer Bewertung zugänglich zumachen.

In einem ersten Ansatz werden themeninvarianteAspekte, Strukturen und Perspektiven der Evaluati-onsforschung identifiziert, die den konzeptuellenKontext für die weiteren Ausführungen bilden. Indiesem Zusammenhang werden zudem Fragen for-muliert, die die Struktur einer Wirkungsuntersu-chung von FZS grundlegend bestimmen und diedaher im Rahmen einer konkreten Umsetzung zubeantworten sind.

Auf der Grundlage von modelltheoretischen Überle-gungen aus Teil 1 werden Kriterien abgeleitet, diegeeignet sind, langfristige Folgen und Wirkungenvon FZS zu erfassen. Komplexe Konzepte, die sichder direkten Erfassung entziehen, werden weiterdetailliert und so einer Messung zugeführt.

Methoden und methodische Ansätze werden hin-sichtlich ihrer Eignung zur Erhebung der ermitteltenVariablen eingeordnet. Dabei werden auch ver-suchsökonomische sowie allgemeine Qualitätskri-terien der Versuchsplanung und -durchführungberücksichtigt.

Evaluationsforschung

Die Evaluation von Systemen in komplexen, hoch-dynamischen Umgebungen erfordert einen Ansatzauf unterschiedlichen Ebenen. Ein Modell, das die-sem Anspruch genügt, wird im Folgenden ent-wickelt. Für die vorliegende Untersuchung werdenzuerst allgemeine Aspekte identifiziert, die bei derDurchführung von Evaluationsstudien zu berück-sichtigen sind.

Allgemeine Aspekte

Zur Einordnung und Beschreibung eines Evalua-tionsprojekts sind nach PEJTERSEN und RAS-MUSSEN (1997) folgende Kategorisierungsdimen-sionen hilfreich:

Formative und summative Evaluation

Besonders im Hinblick auf den Stand des Evalua-tionsprojekts sowie seine Zielsetzung ist eine Un-terscheidung von formativer und summativer Eva-luation nützlich (vgl. BORTZ & DÖRING, 2006). Diesummative Evaluation begutachtet die Maßnahmezusammengefasst nach ihren Auswirkungen, diebeispielsweise mit denen einer alternativen Maß-nahme oder mit den Erwartungen zu Projektbeginnverglichen werden.

Für die Entwicklung von neuen Maßnahmen sowieder Bewertung von Veränderungsprozessen stelltdie begleitende, formative Evaluation den geeigne-ten Ansatz dar. Hier werden die Abwicklung derMaßnahme und deren Wirkung stetig kontrolliert.Gewonnene Erkenntnisse fließen in den nächstenIterationsschritt der Entwicklung. Die formativeEvaluation strebt nach Information zu kontextuellenEinflussfaktoren, Mechanismen und Prozessen(vgl. TREASURY, 2007).

Verifizierung und Validierung

Der allgemeine Begriff der Evaluation kann geglie-dert werden in die Bewertung der Übereinstimmungmit den Spezifikationen der Maßnahme oder desProdukts, die Verifizierung, und in die Bewertungder Übereinstimmung der Maßnahme oder desProdukts mit den Bedürfnissen der Nutzer, die Vali-dierung.

Für den Bereich der Gestaltung von Benutzer-schnittstellen wird während des Prozesses der Ve-rifizierung überprüft, inwieweit ein Produkt den Ge-staltungszielen entspricht. Die Durchführung dieserEvaluation erfolgt über den Vergleich mit Gestal-tungsheuristiken oder anerkannten Normen undStandards (vgl. NIELSEN & MACK, 1994; SHEREHIY, KARWOWSKI & RODRICK, 2006).

Die Validierung betrifft auch die Gültigkeit hinsicht-lich der Übereinstimmung der experimentellen Ge-gebenheiten mit den Bedingungen in realen Situa-tionen. Verifizierung und Validierung sind dabeieher serielle als parallele Prozesse: Die Verifizie-rung geht üblicherweise der Validierung voraus.

Analytische und empirische Evaluation

Die analytische Evaluation von Benutzerschnittstel-len umfasst den strukturierten Vergleich von Anfor-derungen der Arbeitsumgebung mit den Gestal-

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tungsanforderungen oder den Spezifikationeneines Prototyps. Der analytische Ansatz prüft in-haltliche Anforderungen an die Funktionalität einesProdukts und übernimmt damit deren Verifizierung(s. o.).

Der empirische Ansatz legt den Schwerpunkt aufformale Aspekte eines Produkts und bezieht Kon-text, Benutzererfahrung und -präferenzen mit ein.Durch Experimente werden Leistungsstandards ve-rifiziert und der Produkteinsatz mit repräsentativenNutzern in repräsentativer Umgebung validiert.

Den Ausgangspunkt der Überlegungen von PEJ-TERSEN und RASMUSSEN (1997) bildet die Ana-lyse moderner Computerarbeitsplätze. Deren Merk-mal sind immer seltener statische Arbeitsprozedu-ren als mehr situativ motiviertes Verhalten nach Er-messen des Operateurs. »The interaction of workenvironment and actors’ resource constraints creates the task ad hoc« (PEJTERSEN & RAS-MUSSEN, 1997, S. 1519). Diese Beschreibungkann auf die Anforderungen übertragen werden, diean den Fahrer eines Kfz gestellt werden. Auch hierbestimmt das Zusammenspiel von Umgebungsan-forderungen und Ressourcenbeschränkungen dieFahraufgabe, wie die zentrale Rolle der Aufmerk-samkeit als energetisches Konzept der Informati-onsverarbeitung unterstreicht (vgl. dazu die Aus-führungen in Teil 1).

Rahmenmodell

Die Evaluation von Benutzerschnittstellen in kom-plexen, dynamischen Umgebungen erfordert geeig-nete Bewertungsansätze, die die Anforderungendurch die Umgebung in die Konzeption mit aufneh-men. Ein allgemeines Rahmenmodell zur Formulie-rung solcher Bewertungsansätze kann in Anleh-nung an PEJTERSEN und RASMUSSEN (1997)formuliert werden.

Ein Rahmenmodell zur Evaluation muss demnachdie Charakteristiken der physischen Umgebungund die situative Interpretation dieser Umgebungdurch den Operateur in Abhängigkeit von dessenWahrnehmung, Fertigkeiten, Einstellungen oderStrategien umfassen. Folgende Perspektiven bil-den die Grundstruktur für die verschiedenen An-satzpunkte oder Ebenen der Evaluation:

1. Operateur,

2. Aufgabensituation,

3. Physikalisches situatives Umfeld,

4. (Soziale Organisation).

Die soziale Organisation spielt für die unmittelbareSituation des Fahrers eine untergeordnete Rolleund muss daher nicht in Betracht gezogen werden.Es sind allerdings Einsatzgebiete von FZS vorstell-bar, in denen die soziale Struktur, besonders im ge-werblichen Einsatz, bedeutsam wird. Die verblei-benden drei Ebenen bilden jeweils eigenständigeBewertungsperspektiven, die auch einen eigen-ständigen Beitrag zur Bewertung leisten könnenund daher zu berücksichtigen sind.

Das allgemeine Rahmenmodell zur Bewertung vonBenutzerschnittstellen untersucht die InteraktionFahrer-Fahrzeug hinsichtlich des physikalischen si-tuativen Umfelds, der Aufgabensituation sowie derCharakteristiken des Operateurs. Es umfasst damitfolgende Ansatzpunkte:

Die Untersuchung von sensomotorischen Aspekteder Interaktion beantwortet allgemeine Fragen zurGestaltung von Bedienelementen und Anzeigen,sodass sie den Wahrnehmungs- und motorischenAnforderungen der Operateure gerecht werden.Bewertungen auf dieser Ebene beinhalten den ana-lytischen Vergleich mit und die Verifizierung von er-gonomischen Standards und Normen. NeuartigeFragestellungen erfordern die empirische Prüfungder Anforderungen im Rahmen von Labor-Expe-rimenten. Im Kontext FZS ist zu prüfen, inwieweitdie Informationsabgabe des Fahrers (vgl. Kapitel“Erweiterung des Informationsverarbeitungsmo-dells” in Teil 1) vom System wahrzunehmen sind,vor allem aber inwieweit die rückgemeldete Sys-temreaktion, also beispielsweise die visuelle, akus-tische oder taktile Warnmeldung, vom Fahrer wahr-genommen wird, wahrgenommen werden kann undwie sich diese Wahrnehmung im Verlaufe eines Systemeinsatzes entwickelt.

Kognitive Ressourcen und Prozesse stehen imZentrum der Untersuchung von Aspekten der Be-reitstellung von Information. Die Interaktion sollweder durch Geschwindigkeit noch durch Mengeoder Anordnung der Präsentation beeinträchtigtwerden. Diese Untersuchung erfolgt vorwiegendempirisch-experimentell.

Unter Einsatz realistischer Aufgabenstellungen und-szenarien wird experimentell überprüft, inwieweitdie Situationsanalyse und individuelle Entschei-dungsstrategien unterstützt werden. In diesem Zu-

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sammenhang ist eine Unterscheidung von Komple-xität und Schwierigkeit hilfreich, wie sie De WAARD(1996) und KANTOWITZ (1987) treffen. Komple-xität ist danach eine Eigenschaft der Aufgabe,während Schwierigkeit eine Eigenschaft der Inter-aktion von Operateur und Aufgabe darstellt. Beson-ders in Szenarien, bei denen durch Ablenkung oderAbwendung der Aufmerksamkeit oder durch Ermü-dung auf Seiten des Operateurs Ressourcen für dieInteraktion entzogen werden, erhöht sich dieSchwierigkeit einer vergleichsweise einfachen (alsAntonym von „komplexen“) Aufgabe.

Die Überprüfung des Aufgabenspektrums auf Voll-ständigkeit erfolgt sowohl analytisch nach der Do-kumentation der Anforderungen und Expertenurtei-len als auch über Experimente, die eine möglichstgroße Bandbreite an Systemeinsätzen abdecken.Die Bandbreite wird bestimmt durch verschiedeneKontext- und Einsatzszenarien.

Um den Anforderungen der Repräsentativität desVersuchsaufbaus zu genügen und generalisierbareStudienergebnisse zu erhalten, fordern PEJTER-SEN und RASMUSSEN (1997) für die empirischeBewertung, dass das experimentelle Umfeld in re-levanten Belangen der Arbeitsumgebung ent-spricht. Sie fordern zudem, »to make explicit howthe behavior-shaping constraints are transferred tothe research domain« (S. 1527). Wichtige Ausprä-gungen dieser »behavior-shaping constraints« kön-nen sich je nach dem Ort der Evaluation unter-scheiden.

Eine eigenständige Dimension des Rahmenmo-dells stellt die zeitliche Perspektive dar, die sich aufdie dynamische Entwicklung der Aspekte aller Ebe-nen bezieht. Sie bildet hinsichtlich der langfristigenWirkungen von FZS einen entscheidenden Blick-winkel.

Evaluation: Ziele, Kriterien, Methoden

Evaluationsstudien unterscheiden sich hinsichtlicheiner Vielzahl struktureller und inhaltlicher Aspekte.Die wichtigsten dieser Aspekte werden im Folgen-den kommentiert und sind für die konkrete Umset-zung einer Untersuchung zu dokumentieren.

Welche allgemeinen Ziele hat die Evaluation?

Die Bewertung von Systemen in hochagilen Umge-bungen, wie beispielsweise Assistenzsysteme im

Kfz, stellt besondere Anforderungen an einen Ver-suchsplan. Nach STOCKMANN (2000) können füreine Evaluationsstudie besonders folgende Zieleidentifiziert werden:

1. wissenschaftliche Erkenntnis von Eigenschaftenund Wirkungen der Intervention,

2. Optimierung der Maßnahme im Hinblick auf diekonkreten Ziele,

3. Kontrolle der korrekten Umsetzung des Projekts,

4. Entscheidung zwischen verschiedenen Inter-ventionsmaßnahmen oder hinsichtlich des wei-teren Forschungsvorgehens,

5. Legitimierung der Entwicklung und Durch-führung der Maßnahme nach außen.

Erfolgt die Evaluation der Maßnahme oder desProdukts im wissenschaftlichen Kontext und soll sienach außen kommuniziert und legitimiert werden,ist besonderes Augenmerk auf Gütekriterien derVersuchsplanung und -durchführung sowie die Aus-wertung der erhobenen Daten zu legen. Es ist dannbesonders darauf zu achten, dass die Operationali-sierung der Messgrößen reliabel und valide und dieErhebung der Daten objektiv erfolgen. Anforderun-gen und Kriterien der statistischen Auswertung sindzu berücksichtigen. So ist beispielsweise zu for-dern, dass der Versuchsplan eine ausreichendeTeststärke aufweist, sodass ein vermuteter Effektmit genügend hoher, vorher festzulegender Wahr-scheinlichkeit identifiziert werden kann (zu Kriteriender Versuchsplanung, -durchführung und -auswer-tung vgl. BORTZ & DÖRING, 2006; ROSENTHAL& ROSNOW, 2008).

Was soll evaluiert werden?

Es ist zu unterscheiden, ob

• ein marktreifes Produkt,

• ein Interaktionskonzept,

• eine Teillösung oder ein Prototyp

zu evaluieren ist. Eine prototypische Umsetzungkann dabei einen kompletten Teilbereich oder diegesamte Bandbreite an Funktionalität zu einem ge-wissen Grad implementieren.

Jede dieser Instanzen stellt sich dem Vergleich vonkonkurrierenden Produkten, Konzepten oder Proto-typen oder wird für sich bewertet. Es ist damit als

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weitere Evaluationsdimension festzulegen bzw. alsFrage zu klären, ob eine Instanz absolut nach fest-gelegten Gütekriterien oder vergleichend zu ande-ren Instanzen bewertet werden soll: Soll aus einerMenge von Systemen oder System-Merkmalen dasbeste identifiziert werden? Soll überprüft werden,ob ein System ein bestimmtes Kriterium erfüllt? Ab-solute Bewertungen erfordern eine genaue Be-schreibung und Repräsentation relevanter situa-tiver Gesichtspunkte.

Welche inhaltlichen Ziele hat die Evaluation?

Ein klassisches Rahmenkonzept zur Bewertungvon Systemen stellt beispielsweise das komplexeKonstrukt Gebrauchstauglichkeit oder Usability dar(vgl. DIN ISO 9241-11, 1998). Es umfasst Anforde-rungen an Effizienz, Effektivität und Zufriedenstel-lung. Die im Konzept Usability integrierten Leis-tungs- und Akzeptanzkriterien decken eine großeinhaltliche Bandbreite ab und sind bei der Ver-suchsplanung zu berücksichtigen.

Welche Kategorien von Situationen sollen bewertet werden?

Es ist festzulegen, ob eine Bewertung auf Niveaubestimmter Situationen oder Anwendungsfälledurchgeführt werden soll. So kann beispielsweisein einer zusammenfassenden Evaluierung nach Er-fahrungen in kritischen Situationen (engl. critical incidents; vgl. FLANAGAN, 1954) gefragt werden.Auch eine experimentelle Erhebung von Leistungs-daten muss festlegen, für welche situativen Um-stände Versuche durchgeführt werden. Für andereFragestellungen ist es eher angeraten, eine breite-re Perspektive einzunehmen und die OperateureEinschätzungen über die gesamte Bandbreite vonEinsätzen vornehmen zu lassen. Es stellt sichdamit die Frage, ob über verschiedene Situationenintegriert werden soll.

Wie werden relevante Konstrukte definiert undoperationalisiert?

Relevante Konstrukte können, wie in der vorliegen-den Studie, beispielsweise aus anerkannten Model-len abgeleitet werden. Zur Beantwortung dieserFrage sind auch die Verbindungen zwischen denEvaluationszielen und den messbaren Variablenherauszustellen. Wenn die Operationalisierung kom-plexe Konstrukte betrifft, müssen die Gliederung undDetaillierung dieser Konstrukte bedacht werden.

Welchen Effekt haben intermittierende Variablen?

Besonders hinsichtlich der Systemakzeptanz unddes Aufbaus von Vertrauen in die Zuverlässigkeiteines Systems ist zu erwarten, dass individuelleFaktoren wie Training, Erfahrung, Motive, Einstel-lung sowie situative Kontextfaktoren wie Aufgabeund Umgebung einen starken Einfluss auf die Inter-aktion und deren langfristige Wirkungen ausüben.

Wenn ein solch differenzierter Einfluss zu erwartenist bzw. als Einflussgröße (quasi-)experimentell un-tersucht werden soll, müssen auch diese Konstruk-te entsprechend strukturiert und in geeignete mess-bare Variablen überführt werden.

Wer nimmt an der Evaluation teil?

Die untersuchte Stichprobe ist dem Versuchsan-satz und der Ebene der Evaluation anzupassen.Können grundlegende sensomotorische Aspekteohne zeitliche Perspektive problemlos mit beliebi-gen Teilnehmern untersucht werden, so beschränktbereits die Untersuchung langristiger Wirkungenbestimmte Anforderungen an den Probandenkreis:Sie müssen ein bestimmtes Alter erreicht habenund die Fahrerlaubnis besitzen. Zudem ist von Be-deutung, ob Teilnehmer zufällig ausgewählt werdenkönnen oder ob in einem quasiexperimentellen De-sign bestehende Benutzergruppen zu untersuchensind. Es ist zudem die Frage zu beantworten, inwelcher Hinsicht die intendierte Benutzerschaft des Systems repräsentiert werden soll. Je nach Ziel desStudie (s. o.) sind bei der Auswahl der Stichprobeauch Rahmenbedingungen aus den BereichenMarketing und Außendarstellung zu berücksichti-gen.

Wo wird die Evaluation durchgeführt?

Eine wichtige Entscheidung für jede Art der Eva-luation betrifft den Ort der Versuchsdurchführungbzw. der Analyse. Vor allem versuchsökonomischeGründe gestatten häufig nicht, realitätsnahe Versuche im Feld durchzuführen; aber auch fürSimulationen ist der Versuchsaufwand zum Teil be-trächtlich. Wenn reliable und valide Informationenüber die Selbstauskunft erhalten werden können,sollten alle zur Verfügung stehenden Medien in Be-tracht gezogen werden, beispielsweise Internet-ba-sierte Befragungen oder Fragebogen-Anwendun-gen.

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Welche Daten werden erhoben?

Das Niveau der Daten, die erhoben werden, stehtin enger Beziehung zu dem Grad der Dokumentati-on und der Rechtfertigung nach außen, der für dieBewertung angestrebt wird. Quantitative Erhebun-gen sind leichter mit festgelegten Qualitätsstan-dards zu vergleichen. Auch die Analyse und Aus-wertung der Daten können nach quantitativen undqualitativen Methoden untergliedert werden.

Für frühe Phasen der Konzept- oder Produktent-wicklung kann auch eine qualitative formative Eva-luation wertvolle Erkenntnisse für kommende Itera-tionsschritte liefern.

Besonders mit Blick auf die Unabhängigkeit der Er-hebungsmethoden vom Anwender spielt deren Ob-jektivität eine wichtige Rolle. Auch hier gilt: Je nachangestrebtem argumentativem Gewicht und demStand der Entwicklung sind flexibel handhabbareexplorative oder auch hochstandardisierte Metho-den angebracht. Die Methoden der Datenerfassungsind dabei äußerst vielfältig; sie umfassen synchro-nisierte maschinelle Aufnahmen, Fragebögen, Be-obachtung, Interviews etc.

Kriterien zur Evaluation auf mehreren Ebenen

Auf der Grundlage der Ausführungen in Teil 1 sowieder allgemeinen Ausführungen zu Evaluationsstudi-en werden im Folgenden für die langfristige Wir-kung von FZS relevante Kriterien, Ansatzpunkteund Einflussgrößen vorgestellt.

Dabei wird der Mehr-Ebenen-Ansatz der Evaluation,wie er in den vorangegangenen Ausführungen ent-wickelt wurde, berücksichtigt, sodass die wichtigstenKriterien, die in Teil 1 aus diversen Modellperspekti-ven abgeleitet werden konnten, alle Ebenen dasRahmenmodells abdecken. So wird sichergestellt,dass sowohl aus allgemeiner struktureller als auchaus inhaltlicher Sicht alle relevanten Aspekte für eineEvaluation beachtet werden können.

Die Ausführungen in Teil 1 identifizieren verschie-dene Einflussgrößen und Kriterien, die zu prüfensind, möchte man die vielfältigen Ansatzpunkte derWirkungen von FZS in ganzer Breite erfassen. Ver-schiedene Modelle bieten unterschiedliche Per-spektiven auf spezielle Aspekte der Fahrsituationund -aufgabe, beteiligte Akteure und Elemente und

deren Interaktion. Im Folgenden werden die einzel-nen Kriterien kurz beschrieben. Für jedes Konzeptwerden Wege der Operationalisierung aufgezeigtund Methoden vorgeschlagen, um die Maße zu er-heben. Wenn eine weitere Einordnung der Konzep-te erforderlich ist oder das Verständnis unterstützt,wird der Bezug zu anderen Konzepten beschrie-ben.

Mentale Modelle & Situations-bewusstsein

Die zentrale Rolle des Situationsbewusstseinsbeim Führen eines Fahrzeugs stellen die modell-theoretischen Ausführungen in Teil 1 deutlich he-raus. Eine korrekte mentale Repräsentation der ak-tuellen Situation als Grundlage angepasster Hand-lungsausführung ist damit ein Kristallisationspunktnicht nur für die aufmerksamkeitsenergetischenMechanismen, die für die Wirkung von FZS von Be-deutung sind. Hinsichtlich des Evaluationsmodellsist das Konzept Situationsbewusstsein in der Lage,mehrere Ebenen anzusprechen: beginnend beigrundlegenden Vorgängen der Aufnahme von Infor-mation über deren Integration zu einem kohärentenGanzen als Repräsentation der Situation, auf derenGrundlage die unmittelbare Entwicklung antizipiertwird (vgl. ENDSLEY, 1995). Der Begriff der menta-len Modelle, wie ihn NORMAN (1983) verwendetund populär gemacht hat, entspricht damit der in-ternen Repräsentation von Situationszusammen-hängen, die in ENDSLEYs (1995) Modell auf derVerständnisebene des Situationsbewusstseinsstattfinden. So sehen auch SARTER und WOODS(1991) ein korrektes mentales Modell als Bedin-gung von Situationsbewusstsein.

Hinsichtlich der langfristigen Wirkungen von FZS istdamit von Relevanz, wie ihre Verwendung auf dasVerhalten der Informationsaufnahme, deren Verar-beitung und das darauf aufbauende Antizipations-verhalten wirkt. Damit werden Aspekte der grundle-genden Passung Mensch-System genauso berück-sichtigt wie die physikalische und die Aufgabensi-tuation sowie deren zeitlicher Verlauf.

Bereits die Ausführungen zum Aufbau von System-vertrauen weisen darauf hin, dass die Mechanis-men zum Aufbau von Systemverständnis und da-rauf aufbauende Antizipation wichtige Verarbei-tungs- und Verhaltenskomponenten darstellen (vgl.dazu den Abschnitt „Systemvertrauen und Compla-cency”).

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Kriterium: Situationsbewusstsein – Wahr-nehmung, Verstehen, Antizipation

Operationalisierung: keine weitere Detaillierungdes Konzepts nötig.

Methode: Echtzeit-Befragung während des Fah-rens (JONES & ENDSLEY, 2000); Unterbre-chungsstichproben – Situation Awareness GlobalAssessment Technique, SAGAT (ENDSLEY, 1988);Wahrnehmungs-Reaktionstests; Fragebogen Situa-tion Awareness Rating Technique, SART (TAYLORet al., 1993); Fragebogen Participant Situation Awareness Questionnaire – PSAQ (STRATER etal., 2000).

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:Situationsbewusstsein hat zu vielen anderen Kon-zepten Querverweise. So werden im Abschnitt „Systemvertrauen und Complacency” ähnliche Mechanismen zum Aufbau von Systemvertrauenidentifiziert, wie sie für den Aufbau von Situations-bewusstsein behauptet werden. WARD (2000)setzt das Drei-Ebenen-Modell von ENDSLEY zumModell von MICHON in Beziehung und kann Ent-sprechungen zwischen den Ebenen feststellen.HOLLNAGEL und WOODS (2006) identifizierenantizipatorische Prozesse als zentrale energetischeGröße im ECOM-Modell. Über den Brückenschlagder energetischen Rolle der Aufmerksamkeit istdamit leicht eine konzeptuelle Beziehung zu klassi-schen energetischen Konstrukten wie Anstrengungund Workload herzustellen, die auf Aufmerksam-keitsprozessen beruhen (vgl. WICKENS & McCAR-LEY, 2008).

Automation

Den Zusammenhang zwischen Situationsbewusst-sein und Automation bzw. einer korrekten mentalenRepräsentation stellen GOODRICH und BOER(2003) heraus, wenn sie eine den aktuellen menta-len Modellen des Fahrers entsprechenden Automa-tion fordern.

Wenn Automation Aufgaben übernimmt, die vorhervom Operateur wahrgenommen wurden, ändertsich die Rolle des Menschen fundamental von akti-ver Kontrolle hin zu überwachender Kontrolle; einEbenenwechsel, den SHERIDAN (1960) als Meta-Kontrolle bezeichnet.

Im klassischen Fall der überwachenden Kontrolleist es die Aufgabe des Operateurs, die automati-

sierte Leistung zu überprüfen. Im Falle von FZSstellt sich die Situation anders dar: Hier ist das Ob-jekt der Automatisierung der Operateur selbst. DieAutomatisierung betrifft Situationen, in denen derOperateur eben nicht mehr in der Lage ist, Über-wachungsfunktionen zu leisten. Das FZS über-nimmt damit nicht eine Kontrollfunktion des Opera-teurs, sondern eine Meta-Kontrollfunktion. Entspre-chend dieser Logik fällt dem Operateur damit dieAufgabe der Meta-Meta-Kontrolle zu, also die Kon-trolle der Meta-Kontrolle. Im Kontext FZS bestehtdiese Meta-Kontrolle in der Überprüfung, ob der ei-gene Zustand und die Systemeinschätzung über-einstimmen.

Nach BAINBRIDGE (1983) führt ein Nicht-Ausübeneiner Kontrollhandlung zu Deskilling. Damit stelltsich für diese Einschätzprozesse die Frage, inwie-weit durch den längerfirstigen Einsatz von FZS hierDefizite auftreten.

Kriterium: Kalibrierung der Meta-Kontrolle

Operationalisierung: Überprüft werden soll, in wel-chem Ausmaß die Selbsteinschätzung und dieFremdeinschätzung durch das FZS hinsichtlich Auf-merksamkeit oder Müdigkeit übereinstimmen.

Methode: Gegenüberstellung der Selbsteinschät-zung bezüglich Aufmerksamkeits- oder Ermü-dungszustand und der Systemeinschätzung; Gradder Übereinstimmung über verschiedene Situatio-nen.

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:Es bestehen Verbindungen zu den Konzepten Si-tuationsbewusstsein oder Systemvertrauen (s. o.).

Fehler

In engem Zusammenhang zu RASMUSSENs SRK-Taxonomie steht das generic error modelling system (GEMS) nach REASON (1990). REASONunterscheidet drei Typen von Fehlern. Slips bezie-hen sich auf Aufmerksamkeitsfehler in der Aus-führung einer Handlung, lapses werden durch Ge-dächtnisfehlleistungen verursacht. Slips und lapsessind unbeabsichtigte Aktionen und lassen sich derFertigkeitsebene der SRK-Taxonomie zuordnen.Sie geschehen während Routinetätigkeit in ge-wohnter Umgebung. Mistakes resultieren aus inten-tionaler Handlung und können der regel- oder wis-

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sensbasierten Ebene zugeordnet werden. Regel-basierte mistakes entstehen durch Fehlanwendungeiner angemessenen Regel oder durch Anwendungeiner unangemessenen Regel. Zudem unterschei-det REASON Verletzungen. Anders als Fehler sindVerletzungen beabsichtigte Übertretungen von re-gulierten oder sozial akzeptierten Verhaltenswei-sen, wie beispielsweise durch Telefonieren wäh-rend des Fahrens ohne Freisprecheinrichtung.

Kriterium: Slips, lapses, mistakes, violations

Operationalisierung: Die verschiedenen Fehlerar-ten sind für die konkrete Situation konzeptuell um-zusetzen und festzulegen. Verstöße gegen Vor-schriften können im Bereich des Schwerlastver-kehrs beispielsweise hinsichtlich der Einhaltung derSozialvorschriften definiert werden.

Methode: Je nach Operationalisierung kommen di-verse methodische Ansätze infrage. Die Bandbreitereicht von offener Befragung über Fremdbeurtei-lung hin zu automatisch aufgezeichneten Informa-tionen; um im Kontext Lkw, zu bleiben beispielswei-se durch den Fahrtenschreiber.

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:Viele der angesprochenen Kriterien lassen eineFormulierung von Normvorgaben zu, sei es einewohl-kalibrierte Meta-Kontrolle oder ein angepass-tes Maß von Systemvertrauen. Verstöße gegendiese Normen können im Rahmen des GEMS dis-kutiert werden.

Ebenen der Fahraufgabe nach MICHON

WARD (2000) setzt die Ebenen des Situationsbe-wusstseins mit den von MICHON (1985) definiertenEbenen der Fahraufgabe in Beziehung (vgl. Bild11). Die inhaltliche Bandbreite des Situationsbe-wusstseins kann auch für die Modellebenen nachMICHON (1985) angenommen werden.

Im Folgenden werden Kriterien definiert, die deneinzelnen Ebenen entsprechen, und besonderesAugenmerk auf mögliche Operationalisierungendieser Modellkriterien gelegt. Eine Betrachtungaller drei Ebenen ist allein deshalb zu empfehlen,als davon auszugehen ist, dass Veränderungen aufeiner Ebene die Kontrollprozesse auf anderen Ebe-nen beeinflussen; auch wenn dieser Einfluss nichtexplizit im Modell abgebildet wird (vgl. MICHON,1985; HOLLNAGEL & WOODS, 2006).

Kriterium: Operationale Kontrolle auf der Stabilisierungsebene

Operationalisierung: Maße zur Operationalisierungdieses Kriteriums betreffen stark automatisierteHandlungen wie Lenken oder Bremsen. PotenzielleMessgrößen sind damit beispielsweise Maße derGüte der Spurhaltung sowie der Abstandskontrolle.

Methode: Zur Erhebung dieser Maße kann evtl. auffahrzeugeigene Sensorik zurückgegriffen werden,die für Assistenzsysteme auf dieser Ebene verwen-det wird. Zu empfehlen ist jedenfalls eine automati-sche Aufzeichnung relevanter Kenngrößen, da eineErhebung durch Beobachtung oder Selbstauskunftaufgrund des Zeithorizonts und der schweren Ver-balisierbarkeit fertigkeitsbasierten Verhaltens nichtmöglich ist.

Kriterium: Taktische Kontrolle auf derManövrierebene

Operationalisierung: Maße zur Operationalisierungdieses Kriteriums betreffen teilautomatisierte, aberbewusstseinsfähige Handlungen, wie das Einhaltenvon Geschwindigkeitsvorgaben und Vorschriften.Potenzielle Messgrößen sind damit Häufigkeit undAusmaß von Verstößen gegen Geschwindigkeits-vorgaben.

Methode: Zur Erhebung dieser Maße kann evtl. auffahrzeugeigene Sensorik zurückgegriffen werden,im Lkw-Bereich hier besonders auf den Fahrten-schreiber. Zu empfehlen ist auch hier eine automa-tische Aufzeichnung relevanter Kenngrößen; eineErhebung durch Beobachtung oder Selbstauskunftist eher möglich als auf den Stabilisierungsebenen.Sie ist allerdings für den konkreten Fall zu ent-scheiden, da auch hier aufgrund des Zeithorizontsund der schweren Verbalisierbarkeit fertigkeitsba-

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Bild 11: Gegenüberstellung der Modelle von MICHON (1985),RASMUSSEN (1983) und ENDSLEY (1995) nachWARD (2000)

sierten Verhaltens eine Selbstauskunft und Fremd-beurteilung problematisch sein können.

Kriterium: Strategische Kontrolle auf der Navigationsebene

Operationalisierung: Maße zur Operationalisierungdieses Kriteriums betreffen wissensbasierte undbewusste Handlungen, wie das Planen von Routenoder das Ausführen von Nebentätigkeiten. Potenzi-elle Messgrößen betreffen die Entscheidung vonfahrübergeordneten Aspekten wie Fahrtroute oderzeitlicher Verlauf; Planung und Evaluation von Ko-sten und Risiken.

Methode: Zur Erhebung dieser Kenngrößen ist aufFremd- oder Selbstauskunft zurückzugreifen. Da-durch kommen diverse Methoden infrage: Befra-gung in Interviews oder durch Fragebögen; Beo-bachtung durch Beifahrer; Selbstauskunft über Auf-zeichnungen wie schriftliche oder verbale Log-bücher. Für die verbale Selbstauskunft ist zuberücksichtigen, dass die dafür nötigen Ressour-cen möglicherweise der Fahraufgabe entzogenwerden.

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:Nach RANNEY et al. (2000) wird die Bereitschaft,sich mit Zweitaufgaben zu beschäftigen, beein-flusst durch Attribute

• des Fahrers (Erfahrung, Vertrauen, trust/confidence),

• des Fahrzeugs (display design),

• des Umfelds/der Umgebung (Wetter) und

• der Aufgabencharakteristiken (ease of use).

Zudem wird die Zweitaufgaben-Bereitschaft durchdie Vorteile beeinflusst, die sich durch die Bearbei-tung der Zweitaufgabe ergeben (RANNEY et al.,2008):

• Unterhaltung,

• Vermeidung von Langeweile und Ermüdung,

• Arbeitseffizienz: Arbeiten während des Fahrens.

Nach HATAKKA et al. (1999) werden Einflüsse undMechanismen auf der Strategieebene besondersvon individuellen Unterschieden zwischen den Fah-rern beeinflusst.

Individuelle Charakteristiken

Diverse Studien weisen darauf hin, dass ein Groß-teil der Variabilität in den Messgrößen zur Erfas-sung von Fahrverhalten durch individuelle Eigen-schaften erklärt werden kann (vgl. ABENDROTHund BRUDER, 2009). In diesem Zusammenhangsind klassische Attribute wie Alter, Geschlecht,Fahrerfahrung oder Bildungsstand zu nennen. Di-verse Modelle im Kontext der Fahrzeugführung er-weitern die klassische Perspektive der Fahraufga-be, wie sie sich in Modellen wie dem von MICHON(1985) oder BUBB (2003) finden, um so genannte„weiche“ Faktoren. Damit sind meist Kriterien ge-meint, die die Ausführung der Fahraufgabe indirektüber individuelle Attribute des Fahrers beeinflus-sen. Nach COTTER und MOGILKA (2007) gehörendazu der Fahrstil sowie Persönlichkeitseigenschaf-ten wie Kontrollüberzeugung oder Sensation See-king. Im Sinne des Modells von ABENDROTH undBRUDER (2009) zählen dazu auch individuelle kognitive Fähigkeiten und Einstellungen, beson-ders die Versiertheit im Umgang mit neuartigerTechnologie (vgl. SVAHN, 2004).

Abgesehen von den unveränderlichen Eigen-schaften und von Eigenschaften, die nicht unmittel-bar von der Verwendung eines FZS beeinflusstwerden, erfolgt die Erhebung der angesprochenenAttribute zur Erfassung der Wirkung von FZS sowieaufgrund eines vermuteten moderierenden Ein-flusses der Faktoren auf die Kriterien. So wird einstarker moderierender Einfluss der Faktoren Sensation Seeking und Kontrollüberzeugung aufden Aufbau von Systemvertrauen postuliert (vgl.LEE & SEE, 2004; siehe dazu auch das nächsteKapitel).

Faktoren: Alter, Geschlecht, Fahrerfahrung, Bildungsstand

Operationalisierung/Methode: Befragung/Frage-bögen.

Faktor/Kriterium: Sensation Seeking

Operationalisierung: keine weitere Detaillierungdes Konzepts nötig.

Methode: Sensation Seeking Scale (BSSS) nachHOYLE et al. (2002); Sensation Seeking Scalenach ZUCKERMAN (1994).

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Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:

Faktor/Kriterium: Fahrstil

Operationalisierung: keine weitere Detaillierungdes Konzepts nötig.

Methode: Driving Style Questionnaire (DSQ; vgl.FRENCH, WEST, ELANDER & WILDING, 1993).

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:

Faktor/Kriterium: Kontrollüberzeugung

Operationalisierung: keine weitere Detaillierungdes Konzepts nötig.

Methode: Locus of Control Scale nach ROTTER(1966).

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:

Systemvertrauen und Complacency

Basierend auf schnellen emotionalen Prozessen istder Mensch in der interpersonalen Kommunikationsehr schnell in der Lage, Urteile über das Vertrau-en abzugeben, das er seinem Gegenüber entge-genbringt. In der Interaktion mit technischen Syste-men sind Aussagen über die Ausprägung von Sys-temvertrauen meist auf eine längerfristige Interak-tionshistorie angewiesen.

Auch in Teil 1 wurde bereits darauf hingewiesen,dass der Aufbau von Systemvertrauen von einemkomplexen Gefüge von Faktoren abhängig ist, vondenen die meisten eine längerfristige Interaktions-historie voraussetzen und damit auch einen lang-fristig angelegten Untersuchungsansatz erforder-lich machen.

Da FZS eine Wahrnehmungsleistung automatisie-ren, die eindeutig in die Domäne des Fahrers fällt,ist davon auszugehen, dass dem Aufbau eines an-gemessenen Systemvertrauens hier eine entschei-dende Bedeutung beizumessen ist. Die wichtigstenEinflussfaktoren und Kriterien werden daher im Fol-genden auf Grundlage modelltheoretischer Aus-führungen abgeleitet und eingeordnet sowie mögli-che Operationalisierungen aufgezeigt.

LEE und SEE (2004) identifizieren Gemeinsamkei-ten in den diversen Definitionsansätzen zu Vertrau-en: Vertrauen weist demnach Aspekte einer Ein-

stellung oder Erwartung hinsichtlich zukünftiger Er-gebnisse, der Absicht oder Bereitschaft zu handelnoder des Zustands der Verletzlichkeit auf. Auf derGrundlage der Arbeiten von Ajzen und Fishbein(1980) integrieren LEE und SEE (2004) verschie-dene Aspekte zu einem konzeptuellen Modell (vgl.Bild 12). Sie definieren Vertrauen als “the attitudethat an agent will help achieve an individual`s goalsin a situation characterized by uncertainty and vulnerability“ (S. 54).

Im Zentrum des Modells von LEE und SEE (2004)steht die Sequenz Überzeugung-Einstellung-Ab-sicht-Verhalten. Diese Folge verdeutlicht und er-klärt die Verhaltenskomponente von Vertrauen inihrer Entstehung und erklärt mögliche Ansatzpunk-te für die Wirkung auf dieses Verhalten.

In persönlichen Beziehungen ist die Neigung, demGegenüber zu vertrauen, eine stabile Persönlich-keitseigenschaft (vgl. ROTTER, 1980). REMPEL,HOLMES und ZANNA (1985) identifizieren darüberhinaus Vorhersagbarkeit (engl. predictability), Ver-lässlichkeit (engl. dependability) und Glaube (engl.faith) als Komponenten des Vertrauens. DieseKomponenten überträgt MUIR (1994) erfolgreichauf Vertrauen in der experimentellen Interaktion mitSystemen. Auch LEE und SEE (2004) bestätigendiese Komponenten, erweitern ihre inhaltlicheBandbreite und bezeichnen sie als Performanz(engl. performance), Prozess (engl. process) undZweck (engl. purpose). Nach LEE und SEE bildendie Komponenten die drei Arten von Information,die für ein angepasstes Level von Vertrauen erfor-derlich sind. Zudem beeinflusst wahrgenommeneKohärenz zwischen diesen Komponenten das Sys-temvertrauen. Sie bilden damit wichtige Konzepte,die für die Erfassung von Systemvertrauen opera-tionalisiert werden sollten.

Kriterium: Performanz

Beschreibung: Performanz bezieht sich auf aktuellesund vergangenes Systemverhalten und umfasstschwerpunktmäßig Reliabilität und Vorhersagbar-keit. Information zur Performanz beschreibt, was dasSystem tut, speziell hinsichtlich der Fähigkeit desSystems, die Ziele des Operateurs zu erreichen.

Operationalisierung: Performanz wird gegliedert indie Konzepte Reliabilität und Vorhersagbarkeit. Auf-grund des subjektiven Charakters der Größen kön-nen diese durch Befragung des Fahrers erhobenwerden. Im Sinn des Modells von LEE und SEE

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(2004) kann als ultimatives, aber nicht spezifischesKriterium die Verwendungshäufigkeit auf Problemein der wahrgenommenen Performanz hinweisen.Bei gehäuften Fehlalarmen steigt die Reaktionszeitauf Warnungen; über die Reaktionszeit: kann da-durch indirekt auf die wahrgenommene Sensitivitätund Reliabilität geschlossen werden.

Methode: Befragungen; Skala Trust in automationnach JIAN et al. (2000); Skala Human-Computer-Trust nach MADSEN und GREGOR (2000); ange-passte Fragebögen zur Erhebung von Situationsbe-wusstsein Level 3; unter kontrollierten BedingungenUnterbrechungsstichproben ähnlich SAGAT (ENDS-LEY, 1995); selbst entwickelte Fragebögen; Logbuchder Häufigkeit der Systemverwendung mit detaillie-render Befragung; Reaktionszeit auf Warnungen.

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:Die Vorhersagbarkeit als Teilkomponente der Per-formanz des FZS entspricht im Rahmen ihres Gel-tungsbereichs der Ebene der Antizipation des Kon-zepts Situationsbewusstsein.

Konzeptuelle Ähnlichkeiten bestehen zu SHERIDANs (1992) Robustheit und offensichtlichzur von REMPEL, HOLMES und ZANNA (1985) be-schriebenen Vorhersagbarkeit.

Nach RUDIN-BROWN und PARKER (2004) übt Systemvertrauen im Zusammenspiel mit mentalenModellen, Systemrückmeldung und den Persönlich-keitseigenschaften Kontrollüberzeugung und Sen-sation Seeking Einfluss auf die Anpassung von Ver-halten im Zuge von Systemneueinführungen aus.

Kriterium: Prozess

Beschreibung: Prozess-Informationen beschreiben,wie ein System arbeitet. Damit wird abstrahiert vonspezifischem Verhalten hin zu einer breiteren Be-trachtungsweise der Verständlichkeit und Verläss-lichkeit.

Operationalisierung: Prozessinformationen könnengegliedert werden in die Konzepte Verständlichkeitund Verlässlichkeit. Aufgrund des subjektiven Cha-

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Bild 12: Konzeptuelles Modell des Systemvertrauens nach LEE & SEE (2004)

rakters der Größen können diese durch Befragungdes Fahrers erhoben werden. Im Sinn des Modellsvon LEE und SEE (2004) als ultimatives, aber nichtspezifisches Kriterium kann die Verwendungshäu-figkeit auf Probleme in der wahrgenommenen Per-formanz hinweisen.

Methode: Befragungen; Skala Trust in Automationnach JIAN et al. (2000); Skala Human-Computer-Trust nach MADSEN und GREGOR (2000); ange-passte Fragebögen zur Erhebung von Situations-bewusstsein Level 2; unter kontrollierten Bedingun-gen Unterbrechungsstichproben ähnlich SAGAT(ENDSLEY, 1995); selbst entwickelte Fragebögen;Logbuch der Häufigkeit der Systemverwendung mitdetaillierender Befragung.

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:Die Verständlichkeit als Teilkomponente derProzessinformationen des FZS entspricht im Rah-men ihres Geltungsbereichs2 (s. o.) der Ebene dessituativen Verständnisses des Konzepts Situations-bewusstsein.

Ähnlichkeiten bestehen zu SHERIDANs (1992)Konzept der Verständlichkeit in der BeziehungMensch-Automation und offensichtlich zur vonREMPEL, HOLMES und ZANNA (1985) beschrie-benen Verlässlichkeit.

Kriterium: Zweck

Beschreibung: Informationen, die den Zweck einesSystems oder einer Automation betreffen, beschrei-ben das Warum des Systemverhaltens. Im interper-sonalen Bereich betrifft dieser Aspekt die Absichtenund Motive des Gegenübers. Im Bereich derMensch-System-Interaktion, besonders im BereichFZS, beziehen sich diese Informationen darauf, in-wieweit auf Motive und Absichten des Systems,deren Entwickler oder Initiator geschlossen werdenkönnen. Problematisch für die Entwicklung von Systemvertrauen sind nicht korrespondierende Ab-sichten von Fahrer und System.

Operationalisierung: Die Erhebung kann direkt mitdem beschriebenen Konzept beginnen. Eine weite-re Detaillierung ist nicht nötig. Im Sinn des Modellsvon LEE und SEE (2004) als ultimatives, aber nichtspezifisches Kriterium kann die Verwendungshäu-

figkeit auf Probleme in der wahrgenommenen Per-formanz hinweisen.

Methode: Befragungen; selbst entwickelte Frage-bögen; Logbuch der Häufigkeit der Systemverwen-dung mit detaillierender Befragung.

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:

Kriterium: Complacency, übersteigertes Systemvertrauen

Beschreibung: Prozess-Informationen beschreiben,wie ein System arbeitet. Damit wird abstrahiert vonspezifischem Verhalten hin zu einer breiteren Be-trachtungsweise der Verständlichkeit und Verläss-lichkeit.

Operationalisierung: Aufgrund des subjektivenCharakters der Größe kann diese durch Befragungdes Fahrers erhoben werden. Die Reaktionen desFahrers auf Warnhinweise des FZS geben Einblickin den Grad der Complacency. In diesem Zusam-menhang kann der Command-Effect überprüft wer-den (vgl. KRAMER & REICHART, 1989), eine Ten-denz, automatisierten Systemvorschlägen zu ge-horchen. Als ultimatives, aber nicht spezifischesKriterium kann die Verwendungshäufigkeit aufübersteigertes Systemvertrauen hinweisen.

Methode: CPRS-Skala nach SINGH et al. (1993);Beobachtung oder Befragung hinsichtlich der Reaktion auf Warnhinweise des FZW; automatisier-te Verhaltensaufzeichnung; Logbuch der Häufigkeitder Systemverwendung mit detaillierender Befra-gung.

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:Ein starker Bezug besteht zwischen Complacencyund dem Selbstvertrauen des Fahrers (vgl. LEE &MORAY, 1994). So vertrauen selbstbewusste Fah-rer eher auf die eigene Einschätzung, währendFahrer mit geringem Selbstbewusstsein eher dieSystemvorschläge annehmen.

Zufriedenheit und Akzeptanz

Einige der bereits angesprochenen Kriterien betref-fen und beeinflussen die Akzeptanz eines Systems.So kann davon ausgegangen werden, dass ein ge-ringes Systemvertrauen zu geringer Akzeptanzführt, die in der Nicht-Verwendung des Systemsihren Niederschlag findet.

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2 Situationsbewusstsein ist inhaltlich breiter angelegt und be-zieht sich nicht nur auf Antizipation im Rahmen der Interak-tion mit dem FZS.

Kriterium: Akzeptanz

Operationalisierung: Die verschiedenen Ausprägun-gen von Akzeptanz sind für die konkrete Situationkonzeptuell umzusetzen und festzulegen. Sie kön-nen sich im Rahmen klassischer Usability-Konzep-tualisierungen und damit innerhalb des KonstruktsZufriedenheit bewegen (DIN ISO 9241-11, 1998)und betreffen Dimensionen wie den wahrgenomme-nen Nutzen oder eine einfache Handhabung. Eskönnen auch weitere Akzeptanz-Perspektiven ein-genommen werden und die Konzepte in Richtungbereits angesprochener Konstrukte erweitert wer-den (z. B. Systemvertrauen; leichter Aufbau menta-ler Modelle; s. o.). Als ultimatives, aber nicht spezi-fisches Kriterium kann die Verwendungshäufigkeitauf die Ausprägung von Akzeptanz hinweisen.

Methode: Je nach Operationalisierung kommen di-verse methodische Ansätze infrage. Die Bandbreitereicht von offener Befragung über Fremdbeurtei-lung hin zu automatisch aufgezeichneten Informa-tionen, um im Kontext Lkw zu bleiben, beispiels-weise durch den Fahrtenschreiber. Logbuch derHäufigkeit der Systemverwendung mit detaillieren-der Befragung.

Weitere Einflussgrößen/Sonstiges/Querverweise:Systemvertrauen und mentale Modelle könnenauch als Kriterien für die Erfassung von Systemak-zeptanz interpretiert werden.

Methodische Aspekte

Im vorangehenden Abschnitt werden für jedes Kri-terium und für jeden Faktor Möglichkeiten und Me-thoden zur Operationalisierung vorgeschlagen. Indiesem Abschnitt werden Versuchsdesigns, Metho-den und methodische Ansätze vorgestellt, die spe-ziell zur Untersuchung von langfristigen Wirkungenvon FZS geeignet sind bzw. die einen passendenmethodischen Rahmen zu deren Untersuchungbieten.

Spezielle Untersuchungsansätze fürVeränderungen

Um langfristige Auswirkungen von FZS überprüfenzu können, sind Längsschnittuntersuchungen einnaheliegender Ansatz. In festgelegten Intervallenwird eine Erhebung der relevanten Kriterien durch-geführt bzw. eine kontinuierliche automatisierte Er-

hebung ausgelesen und ausgewertet. Der Nachteildieser Art von Untersuchungen ist offensichtlich:Sie erfordert enormen zeitlichen und versuchsöko-nomischen Aufwand. Von manchen Wirkungenkann vermutet werden, dass sie erst relativ spät inder Interaktionsgeschichte einsetzen, was den Auf-wand zudem erhöht.

Klassische Untersuchungen mit Erhebungen vorund nach der Einführung einer Intervention, mitoder ohne Kontrollgruppe, bei denen relevante Kri-terien erfasst werden, lassen keine Schlüsse überdie zeitliche Entwicklung der Kriterien zu. Über dasKonzept der Kohortenanalyse kann eine solche In-terpretation durch Kombination von Quer- undLängsschnittansätzen und unter bestimmten zu-sätzlichen Annahmen möglich sein.

Kohorten sind Jahrgänge oder Gruppen von Jahr-gängen, die voneinander abgegrenzt werden. Defi-niert werden Kohorten über ein zeitlich gemeinsa-mes, langfristig prägendes Startereignis (vgl.BORTZ & DÖRING, 2006). Unterschiede, die zwi-schen verschiedenen Kohorten bestehen und sichsomit auf das Vorhandensein unterschiedlicher so-zialer und umweltbedingter Einflüsse zurückführenlassen, werden als Kohorteneffekte bezeichnet. ImKontext der vorliegenden Untersuchung werdenKohorten durch den zeitgleichen Erwerb eines FZSgebildet.

Wird zu einem bestimmten Zeitpunkt das Verhalteneines Fahrers als Reaktion auf die Einführung einesFZS erhoben, wird dieses nicht nur vom Kohorten-effekt, also dem Zeitpunkt des Erwerbs des FZS,sondern zusätzlich von der Dauer des Systemein-satzes und vom Zeitpunkt der Erhebung beeinflusst.

Für die Untersuchung der Bedeutung der drei un-abhängigen Variablen Dauer, Zeitpunkt des Kaufsund Zeitpunkt der Erhebung sowie deren Kombina-tion böte sich ein vollständiger dreifaktorieller Ver-suchsplan an (vgl. BORTZ & DÖRING, 2006). Daaber nicht alle Stufen aller Faktoren miteinanderkombiniert werden können, ist dieser Versuchsplanso nicht umsetzbar. Ein Konstanthalten des Erhe-bungszeitpunktes führt beispielsweise dazu, dassdie unterschiedlichen Ausprägungen des FaktorsDauer mit den Ausprägungen des Faktors Kaufzeit-punkt kovariieren und die Faktoren somit konfun-diert sind.

Die Effekte der verschiedenen Variablen werdenklassischerweise bezeichnet als

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• Alterseffekte: Effekte des Alters der Mitgliedereiner Kohorte zu einem bestimmten Zeitpunkt,also der Dauer der Verwendung des FZS,

• Kohorteneffekte: Effekte der Zugehörigkeit zueiner Kohorte; hier des Kaufzeitpunkts,

• Periodeneffekte: Effekte des Zeitpunktes der Er-hebung.

Im konzeptuellen Blickwinkel der Kohortenanalysewerden potenzielle Probleme von Quer- und Längs-schnittuntersuchungen deutlich: Bei Querschnittun-tersuchungen sind Alters- und Kohorteneffekte kon-fundiert. Wenn man davon ausgehen kann, dassKohorteneffekte vernachlässigt werden können,könnten durch Querschnittuntersuchungen Alters-effekte untersucht werden. Bei Längsschnittunter-suchungen sind Alters- und Periodeneffekte kon-fundiert. Für die Untersuchung von Kohorteneffek-ten wird der Alterseffekt konstant gehalten. Da-durch wird zwangsläufig auch der Erhebungszeit-punk verändert. BALTES (1967) nennt dieses Vor-gehen Zeitwandelmethode.

Es ist untersuchungstechnisch unmöglich, einender drei Effekte Alter, Periode oder Kohorte, alsoder unabhängigen Variablen Dauer, Zeitpunkt desKaufs und Zeitpunkt der Erhebung, isoliert zu er-fassen.

Unter der Annahme gleichartiger Kohorten, im vor-liegenden Fall also äquivalenter FZS, kann der Ein-fluss der Altersvariable Dauer in Querschnittstudienuntersucht werden. Dabei können verschiedeneKohorten, also Kaufzeitpunkte, herangezogen wer-den, um für einen konstanten einmaligen Erhe-bungszeitpunkt den Einfluss unterschiedlicher Sys–temeinsatzdauern zu untersuchen.

Sollen diese Untersuchungen repliziert werden,kann zudem der Einfluss des Erhebungszeitpunk-tes in sog. Time-Sequential-Studien (vgl. SCHAIE,1994) untersucht werden, wobei wiederum der Ein-fluss der Kohorten als vernachlässigbar angenom-men wird (vgl. BORTZ & DÖRING, 2006).

Tagebuchstudien

Tagebuchstudien sind eine nützliche Methode, umreichhaltige qualitative Daten zu gewinnen. Sie eig-nen sich besonders für die frühen Phasen einer Un-tersuchung, sind aber aufgrund der längeren zeitli-chen Ausdehnbarkeit auch für mittel- und langfristi-ge Untersuchungen angezeigt.

Surveys und Fragbögen sind besonders geeignet,um gemeinsame Trends in meist großen Stichpro-ben zu identifizieren. Sie erlauben aber häufig kei-nen ausreichend detaillierten Blick auf den Unter-suchungsgegenstand, auch wenn offene Fragety-pen eingesetzt werden. Diesem Defizit begegnenTagebuchuntersuchungen. Sie können Detail- undHintergrundinformationen zu der relevanten Situati-on und ihren Kontextbedingungen liefern. Auch imBereich der Verkehrspsychologie werden Tage-buchstudien häufig eingesetzt, um einer langfristi-gen Forschungsperspektive gerecht zu werden(vgl. EOST & FLYTE, 1998; BEHRENS & MASAOE, 2009).

Die Methode ist geeignet zur Erhebung diverserKenngrößen; sie reichen von reinen Verhaltensda-ten über individuelle Einstellungsaspekte bis hin zumotivationalen und emotionalen Kriterien. So ent-wickelte REASON (1990) sein Fehlerklassifikati-onsschema basierend auf verschiedenen Tage-buchstudien, bei denen die Teilnehmer angehaltenwaren, begangene Fehler nach der vorgegeben Ta-xonomie aufzuzeichnen.

Auf die große Bandbreite und das Potenzial, das inder Vielfalt der erhobenen Daten liegt, weist HAR-VEY (1999) hin und stellt dabei die Brückenfunktionvon Tagebuchstudien zwischen objektiven und sub-jektiven Gegebenheiten heraus:

“Time diaries provide the opportunity to carry out awide range of studies, explore a wide variety of issues, and present temporal and activity information in many different ways. (…) the realvalue of time-diary studies is their ability to provideinsight into the very fine grain of human activity andto link objective and subjective states. There is noarea of human behavior for which time use studiescannot provide valuable and interesting data” (S. 42).

Die Tagebuchtechnik kann leicht um andere ver-wandte Verfahren ergänzt werden. So kann für denUntersuchungsgegenstand FZS die Critical Incidents Technique (kurz CIT) potenziell wichtigeEinsichten liefern (vgl. FLANAGAN, 1954). Die CITerfolgt üblicherweise in fünf Schritten:

1. Vorfall festlegen,

2. Detaillierung des Vorfalls,

3. Zusammenhänge aufzeigen,

4. Lösungen ermitteln,

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5. Bewertung der Lösungen,

Die beiden ersten Schritte können leicht ergänzendim Rahmen von klassischen Befragungen imple-mentiert werden.

Vorteile:

• Datenerhebung in situ und damit innerhalb rea-ler Umweltbedingungen; dadurch potenziellhohe externe Validität,

• explizite Berücksichtigung von Kontexteinflüs-sen durch Activity bzw. Behavior Settings (vgl.HARVEY, 1999),

• hoch variable Granularität; mit entsprechendertechnischer Unterstützung ist die Auflösungsogar auf Minutenbasis möglich (CZERWINSKI,HORVITZ & WILHITE, 2004),

• längerfristige Zeitperspektive ist Bestandteil derMethode,

• Erweiterbarkeit um verwandte Verfahren,

• Datenvielfalt: Verhaltens-, Einstellungs-, motiva-tionale und emotionale Daten; Potenzial fürStrukturerkennung in den Daten,

• CIT: konzentriert sich auf Schwachstellen desSystems,

• CIT: berücksichtigt auch seltene Vorfälle,

• CIT: zwängt den Befragten keinen Rahmen auf;dadurch werden Daten aus der Perspektive desBefragten erhoben.

Nachteile:

• Je nach zeitlicher Auflösung aufwändige Date-nerhebung für den Aufzeichner,

• Versuchsökonomischer Aufwand,

• aufwändige Datenanalyse und -auswertung,

• CIT: Abhängig von Umfang, Verlässlichkeit undValidität der Erinnerung der Teilnehmer,

• CIT: abhängig von der Bereitschaft, CIs aufzu-zeichnen oder zu berichten,

• CIT: Recency-Effekt.

Befragungen

Techniken der Befragung gelten als Standardwerk-zeug zur Ermittlung von Fakten, Wissen, Meinun-gen, Einstellungen oder Bewertungen. Unterschie-den werden die Verfahren nach mündlicher, schrift-licher oder internetbasierter Befragung. Innerhalbdieser Gruppen unterscheiden sich die Befragun-gen nach dem Grad ihrer Strukturierung. So ist einerstes exploratives Einzelinterview mit einem Fach-experten zur Identifikation von wichtigen Konzeptenund Konzeptzusammenhängen in einer Domäneevtl. weniger strukturiert als eine Befragung aufGrundlage eines standardisierten Fragebogens (vgl.hierzu die diversen Fragebögen zu den einzelnenKriterien wie Systemvertrauen oder Complacency).

Nach Art der Befragung werden spezielle methodi-sche Überlegungen relevant, wie inhaltliche undformale Konstruktionskriterien oder die Schulungder Interviewer. Von besonderer Bedeutung in die-sem Zusammenhang sind methodische Probleme,die bei dem Einsatz von Befragungen auftretenkönnen. Hier sind vor allem die diversen Formender Antwortverzerrung zu nennen: Zustimmungs-tendenz, soziale Erwünschtheit, Positionseffekte,Interviewereffekte (vgl. SCHNELL et al., 2008).

Beispiele für besondere Formen der Befragung, diesich für die Erhebung von langfristigen Wirkungenvon FZS eignen, sind Leitfadengespräche und nar-rativ, Interviews.

Leitfadengespräche werden vorwiegend eingesetzt

• im Bereich der Hypothesenentwicklung,

• zur Entwicklung vorwissenschafltichen Ver-ständnisses,

• zur Analyse seltener oder interessanter Grup-pen.

Die Vorteile von Leitfadengesprächen liegen darin,dass durch die relativ offene Gesprächsführungund erweiterte Antwortspielräume der Bezugsrah-men des Befragten und so auch seine Erfahrungs-hintergründe mit erfasst werden können. Durch ge-steigerte Dokumentationsanforderungen und seinehöhere Involviertheit stellt diese Technik höhere An-forderungen an den Befrager.

Als Extremform der offenen Befragung können nar-rative oder auch narrativ-fokussierte Interviews gel-ten. Ziel dieser Technik ist nicht, Hypothesn zu prü-fen, sondern die Sicht- und Handlungsweisen von

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Personen verstehen zu helfen. Narrative Interviewswerden üblicherweise aufgezeichnet und spätertranskribiert. Da bei diesem Verfahren vorwiegendder Befragte spricht, ist es auch stark von dessenSprach- und retrospektiver Kompetenz abhängig(vgl. SCHNELL et al., 2008).

Beide Verfahren lassen sich beispielsweise einset-zen, um mentale Repräsentationen über die Wir-kungsweise von FZS zu ermitteln; Informationen,die auf der Ebene des situativen Verständnissesanzusiedeln sind und die über eine standardisierteBefragung nur schwer zugänglich sind.

Um besonders die verschiedenen Arten von Ver-suchsleitereffekten zu mindern, können ethnogra-phische Verfahren eingesetzt werden. Dabei wirddie Befragung um Komponenten der Beobachtungerweitert, indem der volle Kontext in Beobachtungund Befragung mit aufgenommen wird. Untersu-chungsteilnehmer werden holistisch im tatsächli-chen Lebensumfeld begleitet, bobachtet und be-fragt (vgl. AGAR, 1996).

Ist davon auszugehen oder kann erwartet werden,dass durch soziale Interaktion Einstellungen undÜberzeugungen eher verbalisiert werden, kann aufGruppenbefragungen, beispielsweise Gruppenin-terviews, Gruppendiskussionen oder die Methodeder Fokusgruppen, zurückgegriffen werden (vgl.SCHNELL et al., 2008; PELZ et al., 2004).

Vorteile:

• diverse Befragungstechniken verfügbar,

• dadurch potenziell begrenzbarer Aufwand fürAnwendung und Auswertung,

• vielfältige Kriterien operationalisierbar,

• potenziell: Berücksichtigung von Kontextinfor-mationen,

• Exploration von Zusammenhängen von Über-zeugungen (mentale Modelle).

Nachteile:

• potenziell aufwändige Datenanalyse und Aus-wertung,

• vielfältige Möglichkeiten von Antwortverzerrun-gen.

Beobachtungen

Im Bereich der Verkehrspsychologie haben Beo-bachtungen eine lange Tradition (z. B. Wiener Ver-haltensbeobachtung; vgl. RISSER & BRANDSTÄT-TER, 1985). Ebenso wie Befragungen können Be-obachtungen in vielfältiger Hinsicht bei der Daten-erhebung in Studien eingesetzt werden. In der ex-plorativen Phase gewähren sie Einblicke in nochwenig strukturiertes Gebiet und dienen als Grund-lage für Forschungshypothesen. Darüber hinausliefern sie Belege für die Daten anderer Methodenoder beschreiben den Forschungsgegenstand. Wiebei der Befragung kann je nach Grad der Standar-disierung der Beobachtung der Beobachter Einflussauf die Datenerhebung nehmen, Diesen Verzerrun-gen kann durch entsprechende Schulungsmaßnah-men begegnet werden.

Die verschiedenen Varianten von Beobachtungs-verfahren können nach direkter oder indirekter Be-obachtung gegliedert werden. Während indirekteBeobachtung die Verhaltensbeobachtung im enge-ren Sinn darstellt, werden den indirekten Beobach-tungen Verfahren zugeordnet, die sich nicht auf dasVerhalten selbst, sondern auf dessen Spuren undAuswirkungen beziehen, beispielsweise einigenicht-reaktive Verfahren. Für jede Beobachtungsind folgende Fragen ist zu klären (vgl. SCHNELLet al., 2008):

• Haben die Beobachtungsobjekte Kenntnis vomBeobachtungsvorgang?

• Nimmt der Beobachter an der Interaktion der be-obachteten Personen teil?

• Beruht die Beobachtung auf einem ausführli-chen Schema: Ist sie strukturiert oder unstruktu-riert?

• Findet die Beobachtung im Labor oder im Feldstatt?

• Wird eine andere oder die eigene Person beo-bachtet: Fremd- oder Selbstbeobachtung?

Es können drei Arten von Beobachtungsinstrumen-ten unterschieden werden: Zeichensysteme, Kate-goriensysteme und Schätzskalen. Für die Erfas-sung von spezifischem Verhalten im Auto kommenvorwiegend Zeichensysteme, die besondere Ereig-nisse und Verhaltensweisen erfassen und codieren,und Schätzskalen, die vom Beobachter eine zah-lenmäßige Einordnung der Ausprägung eines Ver-haltens verlangen, infrage.

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Vorteile:

• Möglichkeit der Fremd- und Selbstauskunft,

• Vorgabe relativ objektivierter Codierungsstan-dards möglich.

Nachteile:

• potenziell aufwändige Datenerhebung, -analyseund -auswertung,

• potenziell aufwändige Erstellung von Beobach-tungsschemata,

• vielfältige Möglichkeiten von Antwortverzerrun-gen.

Field Operational Test – FOT

Die Untersuchung der Wirkung von FZS in simu-lierten Umgebungen ist nur schwer zu realisieren(vgl. ALMEN, 2003; KARLSSON, 2005; zitiert nachKIRCHER, 2009). Von vielen Autoren wird daherzur Untersuchung vergleichbar komplexer Wirkzu-sammenhänge der Einsatz von realistischen Erhe-bungsszenarien und -umgebungen gefordert(DONMEZ et al., 2007).

Field Operational Tests (kurz FOT) stellen einen Er-hebungsansatz dar, der versucht, den angespro-chenen Defiziten von Versuchen in artifizieller Um-welt zu begegnen. Eine allgemeine Definition vonFOTs bietet FESTA (2008). Danach ist ein FOT “Astudy undertaken to evaluate a function, or functions, under normal operating conditions in en-vironments typically encountered by the host ve-hicle(s) using quasi_experimental methods“ (S. 1).

FOTs können vielfältige Ausrichtungen und Zweckehaben (vgl. RICHARDSON & REGAN, 2009):

• Bewertung von Systemeffizienz,

• Systemeinflüsse auf sozialer Ebene,

• Systemoptimierung,

• Erhebung und Verbesserung der Marktakzep-tanz.

Das zentrale Ziel von FOTs ist die Evaluation vonFahrzeugfunktionen, die auf Informations- undKommunikationstechnologie basieren. Die Kriteriendieser Evaluation können dabei aus den BereichenSicherheit, Umwelt, Mobilität, Verkehrseffizienz,

Systemverwendung oder Akzeptanz stammen unddamit eine große Bandbreite an inhaltlichen Fra-gestellungen abdecken (RICHARDSON & REGAN,2009). Die Vielzahl der erhobenen Daten ermög-licht es zudem, eine Reihe von Post-hoc-Fragestel-lungen zu untersuchen.

Die große Variabilität in den untersuchten Fra-gestellungen führt auch in methodischer Hinsicht zugroßen Unterschieden in der Planung, Durch-führung und Auswertung von FOTs. Um diesemWildwuchs zu begegnen, wird im Rahmen des FieldopErational teSt support Action (kurz FESTA)-Pro-jekts eine methodische Grundlage für die Durch-führung von FOTs entwickelt, das FESTA-Hand-buch (FESTA, 2008). Die Empfehlungen, die an-hand der FOT-Kette (vgl. Bild 13) organisiert sind,reichen von den ersten Planungsschritten über diediversen, auch technischen, Details der Durch-führung bis hin zur Auswertung der erhobenenDaten. Das FESTA-Handbuch unterstützt damit fol-gende Ziele (RICHARDSON & REGAN, 2009):

• Herausstellen der wichtigsten Aktivitäten bei derDurchführung eines FOT,

• Absichern, dass alle Teamitglieder eine überein-stimmende Einschätzung von potenziell wichti-gen Einflüssen auf den Untersuchungserfolgentwickeln,

• Dokumentieren von do’s and don‘ts und bestpractices,

• Bereitstellen eines einheitlichen Planungsrah-mens.

RICHARDSON & REGAN (2009) sehen in FOTseinen mächtigen Evaluationsansatz, der eine strin-gente Einschätzung von Assistenzsystemen in derrealen Umgebung mit realen Nutzern liefert unddessen Ausrichtung ausreichend breit und lang-fristig ist, um statistisch robuste Daten liefern zukönnen.

Dass FOTs aber nicht nur mit einer Vielzahl an ein-gesetzten Fahrzeugen verwertbare Daten liefern,zeigen FOT-Studien zur Untersuchung relativ fo-kussierter Fragestellungen. So untersuchen KIR-CHER et al. (2009) die Wirkung von taktiler Ablen-kungswarnung unter Einsatz von sieben Fahrzeu-gen im Rahmen eines FOT mit sieben Fahrzeugen.Neben Fahrzeugsensorik und Blickerfassung erhe-ben die Autoren auch subjektive Daten zur Erfas-sung von Fahrerfahrung, Einstellungen und derenVeränderung über die Versuchsdauer.

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Vorteile:

• große Bandbreite an inhaltlichen Fragestellun-gen zu integrieren,

• ein einheitlicher methodischer Rahmen ist Be-standteil des Ansatzes,

• relativ gut skalierbar,

• Datenerhebung in situ und damit innerhalb rea-ler Umweltbedingungen; dadurch potenziellhohe externe Validität,

• längerfristige Zeitperspektive ist Bestandteil derMethode,

• Kombination und Integration diverser Einzelme-thoden möglich,

• Datenvielfalt: Verhaltens-, Einstellungs-, motiva-tionale und emotionale Daten; Potenzial fürStrukturerkennung in den Daten,

• mit dem FESTA-Handbuch existiert eine umfas-sende Unterstützung zur Planung und Umset-zung.

Nachteile:

• auch für kleine Fallzahlen: Versuchsökonomi-scher Aufwand,

• aufwändige Datenanalyse und -auswertung.

Ausblick: Kohortenanalyse

In den beiden folgenden Abschnitten werden kon-krete Umsetzungen von Versuchsdesigns im kon-zeptuellen und begrifflichen Rahmen der Kohrten-analyse skizziert. Im ersten Fall wird in einer Quer-schnittsuntersuchung an verschiedenen Gruppenmit unterschiedlicher Interaktionsdauer das Kriteri-um zu einem Zeitpunkt erhoben. So wird versucht,mit geringem Versuchsaufwand aufgrund interindi-vidueller Unterschiede auf intraindividuelle Verän-derungen zu schließen.

Die Kohortenanalyse findet klassisch in entwick-lungspsychologischen Fragestellungen Anwen-dung. Anders als in der Entwicklungspsychologiewird der Altersaspekt der Interaktion Fahrer-FZS

43

Bild 13: Die FOT-Kette (FESTA, 2008)

nicht durch das chronologische Alter einer Person,sondern vor allem vom Zeitpunkt und von den Rah-menbedingungen des Erwerbs, wie neuen gesetzli-chen Vorschriften und Regelungen sowie den Ein-stellungen der Person, beispielsweise deren Tech-nikaffinität, beeinflusst. Im Kohortensequenzdesignwerden daher mehrere Längsschnitt- bzw. Zeitwan-deluntersuchungen kombiniert. So kann ein mögli-

cher Generationeneffekt explizit im Versuchsdesigngeprüft werden.

Die beiden folgenden Fragestellungen sind zwarfiktiv, können aber als Ausgangspunkt für vergleich-bare Untersuchungsansätze dienen und formulie-ren daher auch potenzielle Störeinflüsse und Er-weiterungen.

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Querschnittsuntersuchung

Einführung und Situations-

beschreibung

Die erste Generation eines Systems zur Erkennung des Fahrerzustands (FZS) soll evaluiertwerden. Das FZS erkennt Phasen der Müdigkeit des Fahrers und soll im Schwerlastverkehreingesetzt werden. Von Interesse ist aufgrund der zentralen Bedeutung des Konstrukts undseiner mutmaßlichen Auswirkung auf Einstellung und Verhalten die Entwicklung des Vertrau-ens in die korrekte Arbeitsweise des Systems im zeitlichen Verlauf der Verwendung.

Untersucht wird der hypothetische Fall, dass Lkw mit dem System ausgerüstet werden. DasSystem ist für die Fahrer obligatorisch zu benutzen und kann nicht deaktiviert werden.

Beschreibung kohortenanaly-

tischer Konzepte

Im konzeptuellen Rahmen der Kohortenanalyse sind drei potenzielle Einflüsse zu benennen:Einfluss des Kaufzeitpunkts (Kohorte, Generation), Einfluss der Interaktionsdauer (Alter) undEinfluss des Zeitpunkts der Erhebung des Systemvertrauens (Periode, Epoche).

Fragestellung Wie entwickelt sich das Systemvertrauen im zeitlichen Verlauf der Interaktion Fahrer-FZS?

Abhängige Variable/Kriterium

Systemvertrauen

Operationali-sierung

Skala Trust in Automation nach JIAN et al. (2000) Skala Human-Computer-Trust nach MADSEN & GREGOR (2000) CPRS-Skala nach SINGH et al. (1993)

Versuchsdesignund unabhängige

Variable

Um den Einfluss der Interaktionsdauer mit wenig Aufwand empirisch nachweisen zu können,werden in einer Querschnittsuntersuchung Daten zum Systemvertrauen an Gruppen von Lkw-Fahrern erhoben. Diese Gruppen unterscheiden sich durch den Zeitpunkt, seit dem sie dasFZS einsetzen. Mit dem Zeitpunkt des Erwerbs bzw. dem Beginn der Verwendung verbunden(oder auch konfundiert) ist die Dauer der Interaktion als Einflussgröße, die im Fokus des In-teresses steht.

Annahmen Der Einfluss des Kaufzeitpunkts (Kohorte, Generation) kann vernachlässigt werden, da essich um dieselbe Gerätegeneration handelt und zum Kaufzeitpunkt keine spezifischen Kon-texteinwirkungen anzunehmen sind.

Die Befragung wird für alle Beteiligten zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt. Der Einfluss desErhebungszeitpunkts (Periode, Epoche) kann somit als konstant angenommen werden.

Auswertung Die durch die unterschiedliche Interaktionsdauer definierten Gruppen werden in einem ein-faktoriellen Design ohne Messwiederholung varianzanalytisch ausgewertet. Werden be-stimmte Entwicklungsverläufe angenommen, können entsprechende Trends geprüft werden.

Mögliche Störeinflüsse,Nachteile des

Versuchsplans

Modifikationen des Systems können dazu führen, dass die Annahme der gleichen Sys-temgeneration nicht mehr gerechtfertigt ist. Die unterschiedlichen Gruppen rekrutieren sichdann aus unterschiedlichen Kohorten. Die eindeutige Interpretation eines Haupteffekts Inter-aktionsdauer wird durch konfundierende Einflüsse der Generation geschwächt.

Ebenso können differenzierte Effekte zum Zeitpunkt der Systemeinführung zu analogen Ef-fekten führen; beispielsweise gesetzliche Vorschriften, die die zeitlich versetzte Einführungdes Systems für die untersuchten Gruppen erst verursachen. Auch hier wären Kohortenef-fekte mit der Interaktionsdauer konfundiert.

45

Querschnittsuntersuchung (Fortsetzung)

Erweiterungendes Versuchs-

designs

Ist von unterschiedlichen Kohorten auszugehen und soll deren Einfluss systematisch unter-sucht werden, kann das Versuchsdesign zu einem Kohortensequenzdesign erweitert werden(s. u.).

Soll der Kohorteneffekt nicht explizit berücksichtigt werden, kann durch mehrere, zeitlich ge-trennte Erhebungen bei einer Gruppe eine klassische Längsschnittuntersuchung durchgeführtwerden.

Bis auf die Dauer der Verwendung sollten sich die Gruppen in diesem Design nicht unter-scheiden. Variablen, die mutmaßlich mit der Gruppenzugehörigkeit korrelieren und einen Ein-fluss auf das erhobenen Kriterium ausüben, sollten zur Kontrolle mit erhoben werden.

Schema Xi: Einführung FZS für Gruppe i

E: Zeitpunkt der Erhebung

E-Xi: Interaktionsdauer

|

X1-------------------------------- | E

X2---------------------- | E

X3------------ | E

X4- | E

|

----------------------------------- | -----> Zeit

Kohortensequenzuntersuchung

Einführung und Situations-

beschreibung

Mehrere Generationen eines FZS sollen evaluiert werden. Das FZS erkennt Phasen der Mü-digkeit des Fahrers und soll im Schwerlastverkehr eingesetzt werden. Von Interesse ist auf-grund der zentralen Bedeutung des Konstrukts und seiner mutmaßlichen Auswirkung auf Ein-stellung und Verhalten die Entwicklung des Vertrauens in die korrekte Arbeitsweise des Sys-tems im zeitlichen Verlauf der Verwendung. Untersucht wird der hypothetische Fall, dass ver-schiedene Gruppen von Lkw mit den verschiedenen Systemtypen ausgerüstet werden. DasSystem ist für die Fahrer obligatorisch zu benutzen und kann nicht deaktiviert werden.

Beschreibung kohortenanaly-

tischer Konzepte

Im konzeptuellen Rahmen der Kohortenanalyse sind drei potenzielle Einflüsse zu benennen:Einfluss des Kaufzeitpunkts, im konkreten Fall die Systemgeneration (Kohorte), Einfluss derInteraktionsdauer (Alter) und Einfluss des Zeitpunkts der Erhebung des Systemvertrauens(Periode, Epoche).

Fragestellung Wie entwickelt sich das Systemvertrauen im zeitlichen Verlauf der Interaktion Fahrer-FZS?

Abhängige Variable/Kriterium

Systemvertrauen

Operationali-sierung

Skala Trust in Automation nach JIAN et al. (2000) Skala Human-Computer-Trust nach MADSEN & GREGOR (2000) CPRS-Skala nach SINGH et al. (1993)

Versuchsdesignund unabhängige

Variable

Um sowohl den Einfluss der Interaktionsdauer als auch den Einfluss der Systemgenerationnachweisen zu können, werden in einem Kohortensequenzdesign zu unterschiedlichen Zeit-punkten an den verschiedenen Gruppen von Lkw-Fahrern Daten zum Systemvertrauen erho-ben. Die Gruppen unterscheiden sich nicht nur durch das System, sondern auch durch denZeitpunkt, seit dem sie das FZS einsetzen. Der Zeitpunkt des Erwerbs bzw. der Beginn derVerwendung ist verbunden mit der Einführung einer neuen Generation von FZS. Das Ver-suchsschema unten beschreibt die Untersuchung von vier Systemen, in deren Verlauf zu vierZeitpunkten Daten erhoben werden. Der Haupteffekt Interaktionsdauer ist damit in Bezug aufdie Generation und der Haupteffekt Generation in Bezug auf die Interaktionsdauer ausbalan-ciert (vgl. BORTZ & DÖRING, 2006).

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46

Kohortensequenzuntersuchung (Fortsetzung)

Annahmen Der Zeitpunkt der Befragung übt keinen Einfluss auf die Erhebung aus bzw. der Einfluss wirdüber die Erhebungen als konstant angenommen.

Auswertung In einem zweifaktoriellen Design können der Haupteffekt Interaktionsdauer, der HaupteffektSystemgeneration und die Interaktion Interaktionsdauer x Systemgeneration varianzanaly-tisch untersucht werden. Die Systemgenerationen bilden dabei einen Gruppierungsfaktor, dieInteraktionsdauer einen Messwiederholungsfaktor, sodass ein gemischtes Design entsteht.Werden Entwicklungsverläufe angenommen, können entsprechende Trends auf dem FaktorInteraktionsdauer geprüft werden.

Mögliche Störeinflüsse,Nachteile des

Versuchsplans

Obwohl Systemvarianten explizit als Faktor in die Untersuchung mit aufgenommen werden,können auch in diesem Design Modifikationen des FZS dazu führen, dass die Annahme dergleichen Systemgeneration nicht mehr gerechtfertigt ist. Die unterschiedlichen Gruppen re-krutieren sich dann aus unterschiedlichen Kohorten. Die eindeutige Interpretation eines Haupt-effekts Interaktionsdauer wird durch konfundierende Einflüsse der Generation geschwächt.

Auch für dieses Design gilt, dass differenzierte Effekte zum Zeitpunkt der Systemeinführungzu Effekten führen können, die nicht von Zuordnung zu Gruppen getrennt werden können; bei-spielsweise gesetzliche Vorschriften, die die zeitlich versetzte Einführung des Systems für dieuntersuchten Gruppen erst verursachen. Auch hier wären Kohorteneffekte mit der Interak-tionsdauer konfundiert. Der Einfluss des Zeitpunkts der Erhebung spielt bei dieser Versuchs-struktur eine noch wichtigere Rolle, da durch die längsschnittliche Ausrichtung mehrere Erhe-bungen über einen längeren Zeitraum nötig sind.

Erweiterungendes Versuchs-

designs

Existieren Modellannahmen über den zeitlichen Verlauf eines Kriteriums, kann über expliziteZeitreihenanalysen im Rahmen von ARIMA-Modellen beispielsweise der Einfluss einer Inter-vention durch ein FZS von möglicherweise bestehenden periodischen Regelmäßigkeiten desKriteriumsverlaufs getrennt werden (vgl. hierzu Kapitel 18 aus TABACHNICK & FIDELL,2006).

Schema Xi: Einführung FZS für Gruppe/Kohorte i

Ei: Zeitpunkt der Erhebung i

Ei-Xi: Interaktionsdauer

X1- | E1- - - | E2- - - | E3- - - | E4

X2- | E1- - - | E2- - - | E3- - - | E4

X3- | E1- - - | E2- - - | E3- - - | E4

X4- | E1- - - | E2- - - | E3- - - | E4

- - - - | - - - - - | - - - - - | - - - - - | - - - - - | - - - - - | - - - - - | - - -> Zeit

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Schriftenreihe

Berichte der Bundesanstaltfür Straßenwesen

Unterreihe „Fahrzeugtechnik“

F 22: Schadstoffemissionen und Kraftstoffverbrauch bei kurzzei-tiger MotorabschaltungBugsel, Albus, Sievert 10,50

F 23: Unfalldatenschreiber als Informationsquelle für die Unfall-forschung in der Pre-Crash-PhaseBerg, Mayer 19,50

F 24: Beurteilung der Sicherheitsaspekte eines neuartigen Zwei-radkonzeptesKalliske, Albus, Faerber 12,00

F 25: Sicherheit des Transportes von Kindern auf Fahrrädern und in FahrradanhängernKalliske, Wobben, Nee 11,50

F 26: Entwicklung eines Testverfahrens für Antriebsschlupf-Re-gelsystemeSchweers 11,50

F 27: Betriebslasten an FahrrädernVötter, Groß, Esser, Born, Flamm, Rieck 10,50

F 28: Überprüfung elektronischer Systeme in KraftfahrzeugenKohlstruck, Wallentowitz 13,00

F 29: Verkehrssicherheit runderneuerter ReifenTeil 1: Verkehrssicherheit runderneuerter PKW-ReifenGlaeserTeil 2: Verkehrssicherheit runderneuerter Lkw-ReifenAubel 13,00

F 30: Rechnerische Simulation des Fahrverhaltens von Lkw mit BreitreifenFaber 12,50

F 31: Passive Sicherheit von Pkw bei Verkehrsunfällen – Fahr-zeugsicherheit '95 – Analyse aus Erhebungen am UnfallortOtte 12,50

F 32: Die Fahrzeugtechnische Versuchsanlage der BASt – Ein-weihung mit Verleihung des Verkehrssicherheitspreises 2000 am 4. und 5. Mai 2000 in Bergisch Gladbach 14,00

F 33: Sicherheitsbelange aktiver FahrdynamikregelungenGaupp, Wobben, Horn, Seemann 17,00

F 34: Ermittlung von Emissionen im Stationärbetrieb mit dem Emissions-Mess-FahrzeugSander, Bugsel, Sievert, Albus 11,00

F 35: Sicherheitsanalyse der Systeme zum Automatischen FahrenWallentowitz, Ehmanns, Neunzig, Weilkes, Steinauer,Bölling, Richter, Gaupp 19,00

F 36: Anforderungen an Rückspiegel von Krafträdernvan de Sand, Wallentowitz, Schrüllkamp 14,00

F 37: Abgasuntersuchung - Erfolgskontrolle: Ottomotor – G-KatAfflerbach, Hassel, Schmidt, Sonnborn, Weber 11,50

F 38: Optimierte Fahrzeugfront hinsichtlich des Fußgänger-schutzesFriesen, Wallentowitz, Philipps 12,50

F 39: Optimierung des rückwärtigen Signalbildes zur Reduzierung von Auffahrunfällen bei GefahrenbremsungGail, Lorig, Gelau, Heuzeroth, Sievert 19,50

F 40: Entwicklung eines Prüfverfahrens für Spritzschutzsystemean KraftfahrzeugenDomsch, Sandkühler, Wallentowitz 16,50

F 41: Abgasuntersuchung: DieselfahrzeugeAfflerbach, Hassel, Mäurer, Schmidt, Weber 14,00

F 42: Schwachstellenanalyse zur Optimierung des Notausstieg-systems bei ReisebussenKrieg, Rüter, Weißgerber 15,00

F 43: Testverfahren zur Bewertung und Verbesserung von Kin-derschutzsystemen beim Pkw-SeitenaufprallNett 16,50

F 44: Aktive und passive Sicherheit gebrauchter LeichtkraftfahrzeugeGail, Pastor, Spiering, Sander, Lorig 12,00

F 45: Untersuchungen zur Abgasemission von Motorrädern im Rahmen der WMTC-AktivitätenSteven 12,50

F 46: Anforderungen an zukünftige Kraftrad-Bremssysteme zur Steigerung der FahrsicherheitFunke, Winner 12,00

F 47: Kompetenzerwerb im Umgang mit Fahrerinformation-ssystemenJahn, Oehme, Rösler, Krems 13,50

F 48: Standgeräuschmessung an Motorrädern im Verkehr und bei der Hauptuntersuchung nach § 29 StVZOPullwitt, Redmann 13,50

F 49: Prüfverfahren für die passive Sicherheit motorisierter Zwei-räderBerg, Rücker, Bürkle, Mattern, Kallieris 18,00

F 50: Seitenairbag und KinderrückhaltesystemeGehre, Kramer, Schindler 14,50

F 51: Brandverhalten der Innenausstattung von ReisebussenEgelhaaf, Berg, Staubach, Lange 16,50

F 52: Intelligente RückhaltesystemeSchindler, Kühn, Siegler 16,00

F 53: Unfallverletzungen in Fahrzeugen mit AirbagKlanner, Ambos, Paulus, Hummel, Langwieder, Köster 15,00

F 54: Gefährdung von Fußgängern und Radfahrern an Kreu-zungen durch rechts abbiegende LkwNiewöhner, Berg 16,50

F 55: 1st International Conference on ESAR „Expert Symposium on Accident Research“ – Reports on the ESAR-Conference on 3rd/4th September 2004 at Hannover Medical School 29,00

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2001

2002

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Alle Berichte sind zu beziehen beim:

Wirtschaftsverlag NWVerlag für neue Wissenschaft GmbHPostfach 10 11 10D-27511 BremerhavenTelefon: (04 71) 9 45 44 - 0Telefax: (04 71) 9 45 44 77Email: vertrieb@nw-verlag.deInternet: www.nw-verlag.de

Dort ist auch ein Komplettverzeichnis erhältlich.

F 56: Untersuchung von Verkehrssicherheitsaspekten durch die Verwendung asphärischer AußenspiegelBach, Rüter, Carstengerdes, Wender, Otte 17,00

F 57: Untersuchung von Reifen mit Notlaufeigenschaften Gail, Pullwitt, Sander, Lorig, Bartels 15,00

F 58: Bestimmung von NutzfahrzeugemissionsfaktorenSteven, Kleinebrahm 15,50

F 59: Hochrechnung von Daten aus Erhebungen am UnfallortHautzinger, Pfeiffer, Schmidt 15,50

F 60: Ableitung von Anforderungen an Fahrerassistenzsysteme aus Sicht der Verkehrssicherheit Vollrath, Briest, Schießl, Drewes, Becker

16,50

F 61: 2nd International Conference on ESAR „Expert Symposium on Accident Research“ – Reports on the ESAR-Conference on 1st/2nd September 2006 at Hannover Medical School 30,00

F 62: Einfluss des Versicherungs-Einstufungstests auf die Be-lange der passiven SicherheitRüter, Zoppke, Bach, Carstengerdes 16,50

F 63: Nutzerseitiger Fehlgebrauch von FahrerassistenzsystemenMarberger 14,50

F 64: Anforderungen an Helme für Motorradfahrer zur Motor-radsicherheitDieser Bericht liegt nur in digitaler Form vor und kann kostenpflichtig unter www.nw-verlag.de heruntergeladen werden.Schüler, Adoplh, Steinmann, Ionescu 22,00

F 65: Entwicklung von Kriterien zur Bewertung der Fahrzeugbe-leuchtung im Hinblick auf ein NCAP für aktive FahrzeugsicherheitManz, Kooß, Klinger, Schellinger 17,50

F 66: Optimierung der Beleuchtung von Personenwagen und NutzfahrzeugenJebas, Schellinger, Klinger, Manz, Kooß 15,50

F 67: Optimierung von Kinderschutzsystemen im PkwWeber 20,00

F 68: Cost-benefit analysis for ABS of motorcyclesBaum, Westerkamp, Geißler 20,00

F 69: Fahrzeuggestützte Notrufsysteme (eCall) für die Verkehrs-sicherheit in DeutschlandAuerbach, Issing, Karrer, Steffens 18,00

F 70: Einfluss verbesserter Fahrzeugsicherheit bei Pkw auf die Entwicklung von LandstraßenunfällenGail, Pöppel-Decker, Lorig, Eggers, Lerner, Ellmers 13,50

F 71: Erkennbarkeit von Motorrädern am Tag – Untersuchun- gen zum vorderen SignalbildBartels, Sander 13,50

F 72: 3rd International Conference on ESAR „Expert Symposium on Accident Research“ – Reports on the ESAR-Conference on 5th/6th September 2008 at Hannover Medical School 29,50

F 73: Objektive Erkennung kritischer Fahrsituationen von Mo-torrädernSeiniger, Winner 16,50

F 74: Auswirkungen des Fahrens mit Tempomat und ACC auf das FahrerverhaltenVollrath, Briest, Oeltze 15,50

2006 F 75: Fehlgebrauch der Airbagabschaltung bei der Beförderung von Kindern in KinderschutzsystemenMüller, Johannsen, Fastenmaier 15,50

F 76: Schutz von Fußgängern beim Scheibenanprall IIDieser Bericht liegt nur in digitaler Form vor und kann kostenpflichtig unter www.nw-verlag.de heruntergeladen werden.Bovenkerk, Gies, Urban 19,50

F 77: 4th International Conference on ESAR „Expert Symposium on Accident Research“ Dieser Bericht liegt nur in digitaler Form vor und kann kostenpflichtig unter www.nw-verlag.de heruntergeladen werden. 29,50

F 78: Elektronische Manipulation von Fahrzeug- und Infrastruk-tursystemenDittmann, Hoppe, Kiltz, Tuchscheerer 17,50

F 79: Internationale und nationale Telematik-Leitbilder und ITS-Architekturen im StraßenverkehrBoltze, Krüger, Reusswig, Hillebrand 22,00

F 80: Untersuchungskonzepte für die Evaluation von Systemen zur Erkennung des FahrerzustandsEichinger 15,00

2007

53

2008

2009

2010

2011