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Gamification zur Vorbeugung monotoniebedingter Müdigkeit bei der Fahrzeugführung - im Vergleich zur Fahrer-Beifahrerinteraktion

Bier, Lukas :
Gamification zur Vorbeugung monotoniebedingter Müdigkeit bei der Fahrzeugführung - im Vergleich zur Fahrer-Beifahrerinteraktion.
TUprints, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2019)

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Dissertation Bier 2019 - Akzeptierte Version - Gamification zur Vorbeugung monotoniebedingter Müdigkeit bei der Fahrzeugführung - Text (PDF)
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Gamification zur Vorbeugung monotoniebedingter Müdigkeit bei der Fahrzeugführung - im Vergleich zur Fahrer-Beifahrerinteraktion
Language: German
Abstract:

Müdigkeit am Steuer kann schwerwiegende Folgen haben, denn zu häufig enden Unfälle aufgrund von Müdigkeit tödlich. Nicht selten entsteht die Müdigkeit aber erst während der Fahrt, weil Fahrerin und Fahrer unterfordert sind. Durch die steigende Automatisierung von Fahrzeugen ist vorauszusehen, dass die Anzahl durch Monotonie entstandener Unfälle zunimmt. Bisherige Forschungsansätze zielen in den Untersuchungen überwiegend auf die Frage ab, mit welchen Mitteln Müdigkeit bekämpft werden kann oder wie Müdigkeit erkannt werden kann, um Fahrerin und Fahrer rechtzeitig vor ihr zu warnen. Der gewählte Ansatz der vorliegenden Arbeit besteht hingegen darin, bereits das Aufkommen der Müdigkeit zu unterbinden, indem einer der Ursachen von Müdigkeit, namentlich der Monotonie, präventiv vorgebeugt wird. Nach dem Vorbild der Interaktion mit Beifahrerin und Beifahrer, wird eine technische Interaktion zwischen Menschen und Fahrzeug durch den Einsatz von Gamificationelementen erzeugt. Diese spielerischen Interaktionen fordern und belohnen eine besonders regelkonforme Fahr- und Verhaltensweise und sollen während einer sonst eintönigen Fahrt aus der Fahraufgabe heraus neue Reize für die Fahrzeugführer schaffen. In der vorliegenden Ausarbeitung wird zunächst auf den Stand der Forschung zum Zusammenspiel von Monotonie, Müdigkeit und Interaktion eingegangen, bevor die auf diesem Kenntnisstand aufbauende Entwicklung eines Interaktionssystems vorgestellt wird. Im Weiteren beschreibt die Arbeit den Aufbau und die Auswertung einer Fahrsimulatorstudie mit 31 Probandinnen und Probanden, in der die Wirkungsweise des Interaktionssystems gegen das Aufkommen von Müdigkeit untersucht wird. Diese Untersuchung enthält Auswertungen zur Fahrleistung und Psycho-Physiologischen Kenngrößen der Müdigkeit und beschreibt in einer ergänzenden Fragestellung das Nutzungserleben der Probandinnen und Probanden mit dem Interaktionssystem. Jede Versuchsperson ist den Versuch in randomisierter Reihenfolge dreifach durchlaufen, um das Interaktionssystem im Vergleich zu einer Alleinfahrt und einer Beifahrerfahrt zu testen. Die Ergebnisse zeigen, dass die geistige Anforderung bei Nutzung des Interaktionssystems im Vergleich zur Alleinfahrt gesteigert werden kann. Durch den Einbezug der Fahraufgabe in die Interaktion über Gamificationelemente, kann des Weiteren erreicht werden, dass die Fahrleistung der Fahrerinnen und Fahrer gesteigert wird, was sich unter anderem in einer besseren Spurhaltung und Umfeldwahrnehmung äußert. Auch ein Anstieg der subjektiv empfundenen Müdigkeit kann durch die Nutzung des Interaktionssystems reduziert werden. Im Vergleich zur Beifahrerinteraktion bestehen Unterschiede in der durch die Interaktion erzeugten mentalen Beanspruchung, die aber zu einer vergleichbaren Fahrleistung auf beiden Fahrten führen. Das System führte insgesamt zu einem positiven Nutzungserleben bei den Versuchspersonen, sodass empfohlen wird, das ausgearbeitete Konzept in zukünftigen Forschungsarbeiten weiterzuentwickeln.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Fatigue while driving can have serious consequences, too often they lead to fatal accidents due to fatigue. It is not uncommon, however, for fatigue to occur while driving because the driver is underchallenged. Due to the increasing automation of vehicles, it is foreseeable that the number of accidents caused by monotony will increase. On the one hand, previous research approaches have mainly focused on the question how fatigue can be countered once it occurred or how fatigue can be detected in order to warn drivers. On the other hand, the approach chosen in this paper, is to prevent the development of fatigue by preventing one of the causes of fatigue, namely monotony. Following the example of interaction with a passenger, a technical interaction between man and vehicle is created through the use of gamification elements. These playful interactions demand and reward a particularly rule-compliant driving and behavior style and are intended to create new stimuli for the drivers during an otherwise monotonous ride out of the driving task. In this dissertation, the state of the art of research on the relationship between monotony, fatigue and interaction is discussed before the development of an interaction system based on this state of knowledge is presented. The paper also describes the structure and evaluation of a driving simulator study with 31 test persons, in which the effectiveness of the interaction system against the development of fatigue is investigated. This study contains evaluations of driving performance and psycho-physiological parameters of fatigue and describes in a supportive research question the user experience of the test persons with the interaction system. Each subject has run through the experiment three times in randomized order to test the interaction system in comparison to a single ride and a passenger ride. The results show that the mental requirement can be increased by using the interaction system in comparison to driving alone. By incorporating the driving task into the interaction via gamification elements, it can also be achieved that the driving performance of the test persons is increased, which is reflected, among other things, in better lane keeping and a better perception of the surroundings. An increase in subjectively perceived fatigue can also be reduced by using the interaction system. In comparison to passenger interaction, there are differences in the mental strain generated by the interaction, which, however, lead to a comparable driving performance on both trials. Overall, the system has led to a positive user experience among the test persons, so that it is recommended to further develop the concept in future research.English
Place of Publication: Darmstadt
Publisher: TUprints
Classification DDC: 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: 06 Aug 2019 10:08
Last Modified: 06 Aug 2019 10:08
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-88769
Referees: Bruder, Prof. Dr. Ralph and Rötting, Prof. Dr. Matthias
Refereed: 10 July 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/8876
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