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Entwicklung und Anwendung eines fahrerorientierten Versuchskonzepts zur subjektiven Bewertung des Lenkgefühls am schweren Nutzfahrzeug

Lindner, Alisa Stephanie Tanja :
Entwicklung und Anwendung eines fahrerorientierten Versuchskonzepts zur subjektiven Bewertung des Lenkgefühls am schweren Nutzfahrzeug.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2017)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Entwicklung und Anwendung eines fahrerorientierten Versuchskonzepts zur subjektiven Bewertung des Lenkgefühls am schweren Nutzfahrzeug
Language: German
Abstract:

Die Lenkung ist ein elementarer Teil der Mensch-Maschine-Schnittstelle im Fahrzeug. Sie ist nicht nur essentiell für die Querführung des Fahrzeugs, sondern auch ein wichtiges Rückmeldeinstrument bezüglich des Fahr-zustands. Die Summe der Wahrnehmungen eines Fahrers beim Lenken eines Fahrzeugs wird als Lenkgefühl bezeichnet. Bisher waren die Freiheiten bei der Lenkungsauslegung am schweren Nutzfahrzeug aufgrund der technischen Gegebenheiten stark eingeschränkt. Zukünftig werden jedoch hybride oder vollelektrische Lenksysteme an Bedeutung gewinnen. Mit ihnen kann die Lenkunterstützung besser an den Fahrerwunsch angepasst werden, was wiederum eine Optimierung des Lenkgefühls ermöglicht. Es gibt sowohl praktische als auch wissenschaftliche Herangehensweisen, um das Lenkgefühl auf Basis der objektiven Kennwerte des Lenksystems zu beschreiben und zu optimieren. Die verwendeten Methoden sind jedoch oft auf Experten als Beurteiler ausgerichtet. Demgegenüber fordert der menschzentrierte Gestaltungs-prozess, dass der zukünftige Nutzer in den Produktentwicklungsprozess einbezogen wird. Die Nutzer, sog. Normalfahrer, haben im Gegensatz zu Experten keine besondere Expertise bezüglich der Querdynamik. Dementsprechend ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung und Anwendung eines Versuchskonzepts, mit welchem Normalfahrer das Lenkgefühl am schweren Nutzfahrzeug bewerten können. Zunächst werden Herangehensweisen zur subjektiven Bewertung und die gewonnenen Ergebnisse vorgestellt. Dabei wird herausgearbeitet, dass die Zusammensetzung der Stichprobe, der Versuchsaufbau und der Fragebogen die erzielten Ergebnisse maßgeblich beeinflussen. Nach Ableitung der Anforderungen wird das Versuchskonzept in einem iterativen Prozess unter Einbindung von Normalfahrern entwickelt. Das Konzept wird im Rahmen eines ersten Fahrversuchs evaluiert, in dem verschiedene Fahrzeuge im Straßenverkehr verglichen werden. Die Ergebnisse zeigen die Notwendigkeit auf, den Fragebogen zu optimieren und weitere Anforderungen festzulegen, insbesondere bzgl. der Stichprobe. Nachfolgend findet das Versuchskonzept in der zweiten Studie Anwendung. Der Vergleich verschiedener Fahrzeuge im Feld aber deckt die vermuteten Unterschiede im Lenkgefühl nicht auf. Die Analyse der Zuverlässigkeit der Bewertungen zeigt, dass Schwierigkeiten beim Vergleich verschiedener Fahrzeuge auftreten. Deshalb wird das Versuchskonzept hinsichtlich des Versuchsaufbaus weiter präzisiert. Die Variation des Lenkgefühls soll durch verschiedene Varianten innerhalb eines Fahrzeugs erfolgen. So sind auch unmittelbare Vergleiche zwischen Varianten sowie relative Bewertungen möglich. Anschließend wird das Versuchskonzept dazu genutzt, Erkenntnisse zur Bewertung des Lenkgefühls zu generieren. Hierzu werden verschiedene Lenkmomentvarianten in synthetischen Manövern verglichen. Zum einen wird gezeigt, dass die Bewertungen der Fahrer zuverlässig sind und somit belastbare Ergebnisse vorliegen. Außerdem werden Ergebnisse zur Differenzierbarkeit der Varianten berichtet. Die Analysen zeigen ferner enge Zusammenhänge zwischen den subjektiven Bewertungen des Lenkgefühls und den objektiven Kennwerten auf. Es werden außerdem Erkenntnisse zum Zusammenhang zwischen den quasi-objektiven Einschätzungen und subjektiven Bewertungen generiert. Schlussendlich werden Empfehlungen zur Gestaltung der Lenkunterstützung in Abhängigkeit der Fahrsituation abgeleitet. Abschließend wird weiterer Forschungsbedarf zur subjektiven Bewertung des Lenkgefühls vorgestellt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The steering system is an elementary part of the human-machine-interface in vehicles. On the one hand, it is essential for lateral guidance of a vehicle. On the other hand it is also an important source of feedback for the driver regarding the state of the vehicle. The sum of all the perceptions a driver has while steering a vehicle is called steering feel. Until now, the possibilities to tune steering systems in heavy trucks were limited due to technical properties. In the future, hybrid or electric steering systems will become increasingly important. In this way steering assist can be adapted to the drivers’ needs more closely, enabling an optimisation of steering feel. There are practical as well as empirical approaches to describe and optimise steering feel based upon objective parameters. However the most commonly used methods rely on assessment by technical experts. In contrast, the human-centered design process requires the inclusion of future users into the product development process. Unlike the technical experts, normal truck drivers do not have special expertise concerning lateral dynamics. Therefore, the goal of this work is the development and application of a test concept to enable normal drivers to evaluate steering feel in heavy trucks. Firstly, approaches for subjective evaluation and achieved outcomes are presented. It is emphasized that the results achieved are determined by the composition of the sample, the experimental set-up and the questionnaire. After requirements are derived, the test concept is developed in an iterative process involving drivers. The concept is evaluated in a first driving study, in which different vehicles are compared in public traffic. The results highlight the need to improve the questionnaire and to determine further requirements, especially regarding the sample. Subsequently the test concept is applied in the second study. The comparison of different vehicles in the field does not uncover the assumed differences in steering feel. The analysis of the reliability of the ratings highlights difficulties when comparing different vehicles. Thus, the test concept is further specified in terms of the experimental set-up. The variation of steering feel should only be realized by implementing different configurations within one vehicle. In this way, more direct comparisons between configurations as well as relative ratings are possible. In the last step the concept is used to generate findings about the subjective evaluation of steering feel. Different configurations of steering assist are compared in synthetic maneuvers. Firstly it is shown that the drivers’ evaluations are stable and that the results achieved are reliable. Furthermore, results regarding the differentiability of the configurations are reported. Strong relations between the subjective evaluations and the objective parameters are found. Additionally, results concerning the relationship between the quasi-objective and the subjective evaluations are generated. Lastly, recommendations for the design of steering assist depending on the driving situation are given. Finally, additional research was deemed necessary regarding the subjective evaluation of steering feel.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 100 Philosophie und Psychologie > 150 Psychologie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Ergonomics (IAD)
16 Department of Mechanical Engineering > Ergonomics (IAD) > Vehicle Ergonomics
Date Deposited: 16 Oct 2017 09:42
Last Modified: 16 Oct 2017 09:42
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-68654
Referees: Bruder, Prof. Dr. Ralph and Vogt, Prof. Dr. Joachim
Refereed: 18 April 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/6865
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