Mehr Licht - mehr Sicht - mehr Sicherheit?: Zur Wirkung verbesserter Licht- und Sichtbedingungen auf das Fahrerverhalten

VS RESEARCH Verkehrspsychologie Herausgegeben von Prof. Dr. Bernhard Schlag, TU Dresden

Verkehrspsychologie ist ein wachsendes Gebiet der Psychologie, das starke öffentliche Aufmerksamkeit erfährt. Empirische Forschung in der Verkehrspsychologie umfasst neben der Diagnostik und Rehabilitation auffälliger Kraftfahrer eine Reihe innovativer Gebiete, deren gemeinsamer Erkenntnisgegenstand das Mobilitätsverhalten und Mobilitätserleben der Menschen ist. Verkehrspsychologische Forschung wird oft in enger Kooperation mit Ingenieuren, Wirtschaftswissenschaftlern und Medizinern betrieben und hat dabei teilweise eigenständige theoretische und methodische Ansätze entwickelt. Die Bände dieser Reihe befassen sich u. a. mit dem Mobilitätsverhalten und der Verkehrsmittelwahl, Möglichkeiten der Verhaltensbeeinflussung für eine umweltgerechtere und sicherere Mobilität, psychologischen Aspekten der Verkehrsplanung und des Mobilitätsmanagements, Fragen der Unfallforschung und der Verbesserung der Verkehrssicherheit, der Fahrerassistenz sowie der Akzeptanz von und dem Umgang mit technischen und organisatorischen Innovationen. Die Reihe macht sowohl aktuelle Forschungen als auch Überblicksdarstellungen in diesen Bereichen zugänglich.

Bernhard Schlag · Ina Petermann Gert Weller · Christoph Schulze

Mehr Licht – mehr Sicht – mehr Sicherheit? Zur Wirkung verbesserter Licht- und Sichtbedingungen auf das Fahrerverhalten

VS RESEARCH

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1. Auflage 2009 Alle Rechte vorbehalten © VS Verlag für Sozialwissenschaften | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2009 Lektorat: Christina M. Brian / Britta Göhrisch-Radmacher VS Verlag für Sozialwissenschaften ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.vs-verlag.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Printed in Germany ISBN 978-3-531-16527-1

Inhalt

Abbildungsverzeichnis..................................................................................... 7 Tabellenverzeichnis ......................................................................................... 9 Abstract ......................................................................................................... 11 1

Einleitung ......................................................................................... 13

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr ................................................................................ 15 Ein kognitives Modell der Informationsverarbeitung............................. 15 Physikalische und lichttechnische Grundlagen ...................................... 17 Physikalische Filter: Grenzen aus lichttechnischer Sicht ....................... 19 Dämmerung als Filter............................................................................. 19 Dunkelheit als Filter ............................................................................... 20 Nebel, Regen und Schnee als Filter........................................................ 21 Windschutzscheiben und Scheinwerfer als Filter................................... 22 Reflexionen auf der Fahrbahn als Filter ................................................. 23 Physiologisch-optische Grundlagen ....................................................... 25 Perzeptive Filter: Grenzen aus physiologischer Sicht ............................ 27 Leistungen des menschlichen Sehens..................................................... 27 Physiologische Blendung als Filter („disability glare“) ......................... 32 Sehvermögen als Filter........................................................................... 33 Alter als Filter......................................................................................... 35 Unterschiedliche Sichtdistanzen als Filter.............................................. 38 Ermüdung als Filter ................................................................................ 38 Alkohol und Drogen als Filter................................................................ 40 Psychologische Grundlagen und kognitive Funktionen ......................... 41 Kognitive Filter: Grenzen aus Sicht der Informationsverarbeitung........ 49 Entfernungs- und Geschwindigkeitswahrnehmung als Filter ................. 49 Erfahrungsabhängige Blicksteuerung als Filter...................................... 51 Kapazitätsgrenzen als Filter ................................................................... 52 Ressourcenwahrnehmung und Motive als Filter .................................... 52 Rückmeldungen als Filter....................................................................... 54 Psychologische Blendung als Filter („discomfort glare“) ...................... 55 Ein zusammenfassendes Stufenmodell der Gefahrenkognition.............. 56

2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.4 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.6 2.7 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 2.7.5 2.7.6 2.8

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Inhalt

3 3.1 3.2

Problematik der Verhaltensadaptation........................................... 59 Definition und Klassifikation ................................................................. 59 Bedingungen und Hintergründe der Verhaltensadaptation..................... 63

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Empirische Befunde zur Fragestellung: Mehr Licht - Mehr Sicht Mehr Sicherheit?.............................................................................. 67 Die Fahrsituation bei Dunkelheit............................................................ 67 Die Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit.......................................... 69 Wahrnehmungsfilter bei Dunkelheit aus physiologisch-optischer Sicht 69 Wahrnehmungsfilter bei Dunkelheit aus kognitiver Sicht...................... 73 Verbesserung der Wahrnehmungsbedingungen bei Dunkelheit............. 75 Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten....................................................................................... 77 Ergebnisse von Expertenbefragungen .................................................... 78 Wirkungen von verbesserten Scheinwerfersystemen auf das Fahrerverhalten....................................................................................... 80 Wirkung von Night Vision Enhancement Systemen auf das Fahrerverhalten....................................................................................... 92

4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 5

Zusammenfassende Diskussion ..................................................... 101

Literaturverzeichnis ..................................................................................... 109

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Abbildung 2: Abbildung 3: Abbildung 4: Abbildung 5: Abbildung 6: Abbildung 7: Abbildung 8: Abbildung 9: Abbildung 10: Abbildung 11: Abbildung 12: Abbildung 13: Abbildung 14: Abbildung 15: Abbildung 16: Abbildung 17: Abbildung 18: Abbildung 19: Abbildung 20: Abbildung 21: Abbildung 22:

Modell perzeptiver und kognitiver Prozesse beim Führen eines Kraftfahrzeugs........................................................................... 16 Absolutschwellen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Beleuchtungsstärken ................................................................. 28 Abhängigkeit der Unterschiedsschwelle von Objektgröße und Umfeldleuchtdichte................................................................... 30 Problemfelder älterer Kraftfahrer in Wahrnehmung, Kognition und Handlung............................................................................ 37 Rahmenmodell der Situation Awareness .................................. 44 Schematische Darstellung des Blicks aus dem Fahrzeug auf die Fahrbahn ................................................................................... 46 Höhere Geschwindigkeit – Engeres Sichtfeld........................... 47 Modell der Gefahrenkognition.................................................. 56 Einteilung der Adaptationsprozesse.......................................... 60 Verhaltensadaptation: Nettonutzen einer Maßnahme ............... 61 Prozessmodell der Verhaltensadaptation .................................. 63 Unterschiedsempfindlichkeit als Funktion der Adaptationsleuchtdichte............................................................ 70 Fixationspunkte bei Tagfahrten und Nachtfahrten.................... 72 Bewertung der adaptiven Lichtfunktionen in Prozent............... 80 Erkennbarkeitsentfernung verschiedener Lichtverteilungen für unterschiedliche Fahrsituationen............................................... 83 Erkennbarkeitsentfernung bei Linkskurven mit verschiedenen Kurvenlichtsystemen................................................................. 85 Ergebnisse der subjektiven Befragung...................................... 86 Auswirkung von AFS auf die Rundenzeiten............................. 87 Auswirkung von AFS auf die Variabilität der Geschwindigkeit ....................................................................... 88 Mittlere Geschwindigkeit während simulierter Fahrbedingungen....................................................................... 96 Vergleich der Durchschnittsgeschwindigkeiten vor und nach einem simulierten VES-Fehler.................................................. 97 Ausmaß der erwarteten Verhaltensänderungen auf der Manöverebene mit einem VES, differenziert nach 3 Fahrergruppen ........................................................................... 98

8 Abbildung 23:

Abbildung 24:

Abbildungsverzeichnis Ausmaß der erwarteten Verhaltensänderungen auf der strategischen Ebene mit einem VES, differenziert nach 3 Fahrergruppen ........................................................................... 99 Veränderungen hinsichtlich des subjektiven Empfindens, differenziert nach 3 Fahrergruppen......................................... 100

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Tabelle 2: Tabelle 3: Tabelle 4: Tabelle 5:

Webersche Konstanten für ausgewählte Reizdimensionen .......... 29 Leuchtdichten für einige Sehobjekte im Verkehrsraum ............... 70 Prozentuale Sichtverbesserung in Kurven.................................... 89 Veränderung des Unfallrisikos durch verbesserte Scheinwerfer.. 91 Studien zur Wirksamkeit von NVES............................................ 95

Abstract

Bewirkt eine Verbesserung der Lichtverhältnisse bei Dunkelheit in jedem Fall mehr Sicherheit im Straßenverkehr? Welche Nebeneffekte können die Sicherheitswirkungen besserer Beleuchtung möglicherweise verringern? Die vorliegende Literaturstudie fasst den „state of the art“ wissenschaftlicher Erkenntnisse zum Fahrerverhalten bei unterschiedlichen Licht- und Sichtbedingungen zusammen. Aufgenommen wurden alle verfügbaren Befunde zum Kraftfahren und Sehen bei Dunkelheit. Näher analysiert wurden physikalische, physiologische sowie psychologische Faktoren. Ferner erfolgte schwerpunktmäßig die Betrachtung fahrzeugseitiger Technologien (aktive Lichtsysteme, Night Vision Enhancement Systeme) mit dem Ziel, deren kurz- sowie langfristiges Wirkungspotential auf der Basis von Expertenmeinungen und Literaturquellen abzuschätzen bzw. zu belegen. Dabei wurden sowohl primäre (spezifische) als auch sekundäre (unspezifische) Systemwirkungen betrachtet. Ein Hauptaugenmerk galt Verhaltensadaptationen nach Veränderungen am Fahrzeug bzw. in der Fahrumwelt. Im Ergebnis zeigt sich, dass die unmittelbare Sicherheitswirkung („engineering effect“) der betrachteten Sicht verbessernden Systeme eindeutig in der Möglichkeit einer frühzeitigeren Gefahrenkognition und Gefahrenantizipation sowie in der Verlängerung der Entscheidungs- und Reaktionszeit liegt, die für Bremsund Ausweichmanöver zur Verfügung steht. Somit können durch Sicht verbessernde Systeme primär solche Unfälle vermieden werden, die auf ein fehlendes oder zu spätes Erkennen von Gefahren oder Objekten zurückgehen bzw. bei denen zu spät ein unfallvermeidendes Manöver eingeleitet wurde. Bezüglich des Einflusses von ungünstigen Verhaltensadaptationen („behavioural effect“) oder weiterer, nicht intendierter Wirkungen auf den Nettosicherheitseffekt können auf der Basis der derzeit veröffentlichten Befunde nur unsichere Aussagen abgeleitet werden. Grundsätzlich sind ungünstige kompensatorische Handlungen nach der Einführung sichtverbessernder Systeme nicht auszuschließen und teilweise in der Literatur bereits dokumentiert. Dennoch ist auf der Basis von Expertenmeinungen sowie der recherchierten Befunde nicht anzunehmen, dass es zu einer vollständigen Nivellierung der positiven Effekte einer verbesserten Sicht bei Dunkelheit kommt.

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Abstract

Ein Nettosicherheitseffekt verbleibt selbst bei ungünstigen Verhaltensanpassungen. Zur differenzierten Wirkungsabschätzung sichtverbessernder Systeme besteht allerdings weiterer Forschungsbedarf, der abschließend spezifiziert wird.

1 Einleitung

Gute Sicht und ein gutes Sehvermögen sind unabdingbare Voraussetzungen für eine sichere Teilnahme am Straßenverkehr. Das visuelle System spielt eine zentrale Rolle bei der Gewinnung der für das Autofahren relevanten Informationen. Geschätzt wird, dass bis zu 90 % dieser Informationen über die Augen aufgenommen werden. Die Differenziertheit der visuellen Wahrnehmung der Verkehrssituation beeinflusst wiederum den Entscheidungsprozess und die Handlungszuverlässigkeit (Cohen, 1993a). So zeigt eine Untersuchung von TIJERINA et al. (1995), dass Kraftfahrer unter ungünstigen Sichtbedingungen aufgrund mangelnder Möglichkeiten zur Gefahrenkognition und Gefahrenantizipation überwiegend keine präventiven Maßnahmen bei einem bevorstehenden Unfall ergreifen. Die ungünstigen Beleuchtungsverhältnisse bzw. Wahrnehmungsbedingungen gingen in diesem Fall mit einer „lückenhaften“ internen Repräsentation der objektiven Umwelt einher (vgl. Cohen, 1993a) und sind dann mit der verminderten visuellen Leistungsfähigkeit in der Dämmerungs- bzw. Nachtzeit vergleichbar (vgl. z.B. Levine & Shefner, 2000). Eingeschränkte Sicht- bzw. Lichtverhältnisse werden zwar häufig zu kompensatorisch sicherheitssteigernden Verhaltensanpassungen führen (z.B. Herabsetzen der Geschwindigkeit). Werden sie jedoch als Gefahrenquelle nicht bewusst oder aber unterschätzt, so kann dies auch dazu führen, dass bestehende Motivationslagen bzw. Handlungsintentionen ungeachtet der Wahrnehmungsbedingungen umgesetzt werden. Nicht in jedem Fall muss eine Verbesserung der Lichtverhältnisse gleichzeitig mehr Sicherheit im Straßenverkehr bedingen. Aufgearbeitet wird in dieser Studie der „state of the art“ der wissenschaftlichen Erkenntnisse zum Fahrerverhalten bei unterschiedlichen Licht- bzw. Sichtbedingungen, insbesondere der Befunde zum Kraftfahren und Sehen bei Dunkelheit. Weitere Literaturquellen, die Untersuchungsergebnisse bei anderen ungünstigen Lichtverhältnissen bzw. Sichtbehinderungen aufzeigen, werden als Basis für analoge Ableitungen genutzt. Im Hinblick auf aktuelle fahrzeugseitige Entwicklungen, die eine Verbesserung der Licht- und Sichtverhältnisse bewirken sollen (z.B. Adaptive Leuchtweitenregelung, Kurvenlicht, Night Vision Enhancement Systems [NVES]), bedarf es der Analyse von Bedingungen, unter denen ein Sicherheitsgewinn im Sinne der Reduktion der Verletzten- und Getötetenzahlen im Straßenverkehr

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Einleitung

erzielt werden kann. Neben physikalischen, physiologischen sowie psychologischen Aspekten sind auf der Verhaltensebene vor allem Kompensationseffekte zu beachten, deren positive oder negative Ausprägung den Nettonutzen einer Verkehrssicherheitsmaßnahme mitbestimmt. Diese Literaturstudie beginnt mit der Darstellung des perzeptiven und kognitiven Informationsverarbeitungsprozesses anhand des Modells von RUMAR (1985). Dieses Modell stellt im Folgenden die Basis für Erläuterungen zu lichttechnischen, sinnesphysiologischen und psychologischen Grundlagen dar, die im Zusammenhang mit der visuellen Wahrnehmung und dem Fahrerverhalten im Straßenverkehr stehen. Anschließend wird auf die Problematik der Verhaltensadaptation eingegangen, deren Voraussetzungen werden erläutert und ein zusammenfassendes Modell wird vorgestellt. Weiter erfolgt eine Darstellung und Beschreibung der Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit aus physiologischoptischer sowie aus psychologisch-kognitiver Sicht. Dabei werden Bezüge zu anderen Licht- und Sichtverhältnissen hergestellt. Gleichzeitig wird auf Möglichkeiten zur Verbesserung der Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit hingewiesen. Schwerpunktmäßig werden fahrzeugseitige Systeme betrachtet. Welche Auswirkungen derartige Veränderungen im System „Fahrer-Fahrzeug-Straße“ (vgl. Gstalter & Fastenmeier, 1995) auf das Fahrerverhalten haben wird einerseits anhand von Literaturquellen aufgezeigt und andererseits unter Berücksichtigung des in Kapitel 3 dargestellten Prozessmodells der Verhaltensadaptation diskutiert. Erkenntnisse aus Studien, die nicht die nächtliche Wahrnehmungssituation und/oder fahrzeugseitige Maßnahmen betreffen, werden in diesem Zusammenhang als analoge Beispiele verwendet, um die Problematik der Verhaltensanpassung aus einem anderen Blickwinkel zu betrachten und entsprechende Schlussfolgerungen für die zugrunde liegende Fragestellung zu ziehen. In Kapitel 5 erfolgt eine zusammenfassende Diskussion der dargestellten Befunde und darauf aufbauend eine Ableitung von Empfehlungen und weiterführendem Forschungsbedarf. Mit diesem Band wird eine sowohl theoretisch wie in Teilen bereits empirisch fundierte Basis zur Evaluation zukünftiger, primär fahrzeugseitiger Maßnahmen zur Sichtverbesserung bereitgestellt, mit der deren Einführung oder experimentelle Überprüfung differenzierter begründet werden kann.

2 Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

Ausgangspunkt des Wahrnehmungsprozesses sind physikalische (distale) Reizkonfigurationen (vgl. Prinz, 1992), die über unspezifische neuronale Impulse am entsprechenden Sinnesorgan eine sensorische Empfindung auslösen (vgl. Zimbardo & Gerrig, 2008). In der Literatur findet sich diesbezüglich vielfach die Faustregel, dass ungefähr 90 % der Informationen beim Autofahren visuell und 10 % über akustische und haptische Rezeptoren oder über die Propriozeption erfasst werden. In vielen Verkehrssituationen spielt demnach das „Sehen“ und „Gesehen werden“ eine entscheidende Rolle. Die physiologische Übersetzung der aufgenommenen Umweltinformationen in Kombination mit psychologischen Prozessen der perzeptuellen Organisation (Identifizierung und Einordnung) bilden die Basis für Entscheidungen und Handlungen. Sowohl auf physikalischer, physiologischer als auch psychologischer Ebene kommt es zu Filterungsprozessen, die einer 1:1 Übersetzung der Umweltinformationen entgegen stehen. Diese Selektionsprozesse und Akzentuierungen stehen im Zusammenhang mit den Grenzen der menschlichen Informationsverarbeitung und werden sowohl bei der reizgeleiteten (bottom-up) als auch konzeptgesteuerten (top-down) Datenverarbeitung wirksam. Vor allem bei ungünstigen Lichtverhältnissen (z.B. Dunkelheit, Nebel), die reizseitig mit Informationsdefiziten einhergehen, sind top-down Prozesse, welche durch Erfahrungen, Wissen, Motive und Erwartungen gesteuert werden, besonders zu beachten. Im Folgenden wird das kognitive Modell der Informationsverarbeitung bei der Fahrzeugführung von RUMAR (1985) vorgestellt und als Basis für theoretische Erläuterungen im Zusammenhang mit personenseitigen und situationsbedingten Grenzen der Informationsaufnahme verwendet. Das Modell hat in zahlreichen empirischen Studien Unterstützung gefunden. Es geht von drei Filtersystemen aus und betont neben perzeptiven auch kognitive Komponenten. 2.1 Ein kognitives Modell der Informationsverarbeitung Der Aufnahme und Integration der einzelnen Komponenten in RUMAR´s Modell (Abbildung 1) liegen u.a. Untersuchungsergebnisse von TREAT (1980)

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

zugrunde, der über einen Zeitraum von 3 Jahren (1971-1974) Unfallursachen analysierte. Ein wesentliches Ergebnis war, dass die meisten Unfälle durch Fehler im Erkennen (Wahrnehmen und Verstehen) sowie Entscheiden bedingt sind. Diese fahrerseitigen Fehlerarten können unter dem Stichwort „inadäquate Informationserfassung und Informationsverarbeitung“ zusammengefasst werden (Rumar, 1985).

Abbildung 1:

Modell perzeptiver und kognitiver Prozesse beim Führen eines Kraftfahrzeugs (Rumar, 1985, S. 158)

Das Modell perzeptiver und kognitiver Prozesse beim Führen eines Kraftfahrzeugs (Rumar, 1985) geht von drei Filtern aus: einem physikalischen, einem perzeptiven und einem kognitiven. Unter jedem Filter lassen sich eine Vielzahl von Faktoren subsumieren, die einen mehr oder weniger starken Einfluss auf die Wahrnehmungssicherheit und das Fahrerverhalten bei unterschiedlichen Lichtbzw. Sichtbedingungen haben. Die Grenzen zwischen perzeptiven und kognitiven Filterprozessen sind dabei als fließend zu betrachten (Rumar, 1985). Neben

Physikalische und lichttechnische Grundlagen

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der stufenartig aufgebauten Informationsverarbeitung von der Reizaufnahme über die Entscheidung bis hin zur Handlung verweist RUMAR (1985) vor allem auf höhere Funktionen, die Einfluss auf die Prozesse der Selektion und der Akzentuierung in der Wahrnehmung haben. Eine derartige konzeptgesteuerte Datenverarbeitung (top-down) wird im Wesentlichen durch aktuelle und durch überdauernde Motivationslagen und durch spezifische bzw. generalisierte Fahrerfahrungen bestimmt. Diese beeinflussen ihrerseits wiederum die Allokation der Aufmerksamkeit und situationsbezogene Erwartungen. In den folgenden Kapiteln werden zunächst die einzelnen Filter kurz erläutert und darauf aufbauend diejenigen Grundlagen sowie Begrifflichkeiten dargelegt, die das Sehen im Straßenverkehr bei unterschiedlichen Licht- und Sichtverhältnissen ermöglichen oder auch behindern. Physikalische Filter beziehen sich auf Barrieren, die eine Wahrnehmung und Bewertung der Verkehrssituation behindern oder erschweren. Dementsprechend stehen physikalische Reizkonfigurationen (distale Reize) im Vordergrund, die an die Gegebenheiten in der Umwelt (z.B. Helligkeit), des Verkehrswegs (z.B. lichttechnische Charakteristik der Straßendeckschicht) bzw. an Merkmale seitens des Fahrzeugs (z.B. Sichtfeld aus dem Fahrzeug) gebunden sind. Perzeptive Filter beziehen sich auf die physiologischen Grenzen der menschlichen Sinneswahrnehmung innerhalb der proximalen Reizverarbeitung. Die visuelle Informationsaufnahme über die Augen ist beispielsweise durch Wahrnehmungsschwellen (Absolut- und Unterschiedsschwellen) bestimmt. Diese Schwellen variieren jedoch zwischen Personen (z.B. Sehvermögen, Alter) sowie Situationen (z.B. Tag vs. Nacht). Kognitive Filter stehen im Zusammenhang mit höheren Funktionen wie Aufmerksamkeit, Motive, Erfahrungen und Erwartungen. Bedeutsame psychische Faktoren sind hierbei Unschärfen der Informationsverarbeitung (z.B. bzgl. Geschwindigkeits- und Entfernungsschätzungen), Engpässe der Aufmerksamkeitszuwendung (als „Flaschenhals“ der Informationsverarbeitung) und fehlende Rückmeldungen seitens der Umwelt bzw. des Fahrzeuges über (Fehl-) Handlungen der Fahrzeugführer. 2.2 Physikalische und lichttechnische Grundlagen Mit Licht wird der Bereich elektromagnetischer Strahlung bezeichnet, der im Auge eine Hellempfindung hervorrufen kann und daher sichtbar ist. Das Licht

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

breitet sich als elektromagnetische Welle aus, besitzt jedoch auch Teilcheneigenschaften (Welle-Teilchen-Dualismus, vgl. z.B. Eckert, 1993). Die für den Menschen sichtbare Strahlung ordnet sich in den Wellenlängenbereich von =380 nm bis 780 nm ein. Nur in diesem Bereich kann das menschliche Auge als Empfänger für Licht fungieren. Das Auge besitzt eine wellenlängenabhängige relative spektrale Helligkeitsempfindlichkeit V(). Von Licht gleicher Strahldichte wird die relativ größte Helligkeitsempfindung in der Mitte des Spektrums bei =555nm (grüngelb) und die geringste an den Rändern (blau bzw. rot) erzeugt. Durch die Bewertung des physikalischen Strahlungsflusses (e) mithilfe der wellenlängenabhängigen Helligkeitsempfindlichkeit des menschlichen Auges entsteht die lichttechnische Größe des Lichtstroms (). Alle weiteren Größen sind mit dem Lichtstrom verknüpft, welcher in Lumen (lm) angegeben wird. Der Lichtstrom ist die von einer Lichtquelle in alle Richtungen zu einem Zeitpunkt insgesamt abgestrahlte Lichtmenge. Die Lichtausbeute (h) gibt in Lumen pro Watt (lm/W) an, mit welchem Wirkungsgrad die aufgenommene elektrische Leistung in Licht umgesetzt wird. Das heißt, die Lichtausbeute ist der Lichtstrom einer Lampe bezogen auf ihre elektrische Leistungsaufnahme. Wichtige senderseitige Größen, die mit dem Lichtstrom zusammenhängen, sind die Lichtstärke und die Leuchtdichte. Die Lichtstärke (I) drückt die Intensität des Lichts ausgehend von einer Lichtquelle in eine bestimmte Richtung aus. Die Lichtstärke wird zur Beschreibung der räumlichen Lichtverteilung von Strahlern verwendet und hat die Einheit Candela (cd). Die Leuchtdichte (L) ist ein Maß für den Helligkeitseindruck, der im menschlichen Auge von einer selbstleuchtenden oder beleuchteten Fläche hervorgerufen wird. Diese Größe, welche in Candela pro m2 (cd/m2) angegeben wird, ist von der Lichtstärke der Quelle in Beobachtungsrichtung und damit i.d.R. von der Beobachtungsgeometrie (Raumwinkel) abhängig. Das Kriterium der Leuchtdichte wird zunehmend als Basis für die Einschätzung der Güte von Beleuchtungseinrichtungen verwendet. (Eckert, 1993). Die Leuchtdichte der Fahrbahn und angrenzender Bereiche wird im nächtlichen Straßenverkehr außerhalb geschlossener Ortschaften in der Regel von der Beleuchtungscharakteristik der Fahrzeugscheinwerfer und vom Reflexionsverhalten der Fahrbahnoberfläche bestimmt (Schmidt-Clausen & Schwenkschuster, 2001). Als wichtige zielseitige Größe ist die Beleuchtungsstärke (E) zu nennen, welche die Einheit Lux (lx) hat und den Lichtstrom angibt, der ein bestimmtes Flächenelement trifft. Tageslicht erzeugt am Boden horizontale Beleuchtungsstärken von E=5.000 bis 100.000 lx (Wördenweber, 2004). Im Vergleich dazu wird in einer mondhellen Nacht höchstens E=1 lx erreicht. Die lichttechnischen Eigenschaften

Physikalische Filter: Grenzen aus lichttechnischer Sicht

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eines Körpers, auf den ein Lichtstrom trifft, werden über den Reflexionsgrad (), den Transmissionsgrad () und über den Absorptionsgrad () beschrieben. Im Zusammenhang mit der Reflexion und der Transmission („Durchlassung“) ist die Streuung des Lichts zu nennen, die in Abhängigkeit vom Stoff unterschiedlich diffus bzw. gerichtet ausfällt. Lichtstreuung spielt beispielsweise bei Nebel, verschmutzten Windschutzscheiben oder bedecktem Himmel eine wichtige Rolle, da sie mit Kontrastminderungen einhergeht bzw. lichtstärkereduzierend wirkt. Aktuelle Normen für die Beleuchtung von Straßen für den Kraftfahrzeugverkehr finden sich in der DIN EN 13201 (vgl. z.B. Fördergemeinschaft Gutes Licht, 2006) und für lichttechnische Einrichtungen am Kraftfahrzeug in zahlreichen europäischen Regelungen (ECE-Regelungen, vgl. Zusammenfassung von Huhn, 1999) 2.3 Physikalische Filter: Grenzen aus lichttechnischer Sicht Äußere Bedingungen visueller Wahrnehmung sind anhand lichttechnischer Größen beschreibbar. Oftmals besitzen Situationen Eigenschaften, die sich erschwerend auf die Wahrnehmungsprozesse auswirken oder diese sogar ganz verhindern. Im Folgenden werden daher tageszeitliche (Dämmerung, Dunkelheit) und witterungsbezogene Situationen (Nebel, Regen, Schnee) ebenso beschrieben wie fahrzeug- (Windschutzscheiben, Scheinwerfer) und infrastrukturseitige Bedingungen (Reflexionen auf der Fahrbahn). 2.3.1 Dämmerung als Filter Unter Berücksichtigung der Dauer der Dämmerungsphasen in den Morgen- bzw. Abendstunden sowie der Fahrleistung bei Dunkelheit sind in den Dämmerungsstunden und nachts Straßenverkehrsunfälle überdurchschnittlich häufig und schwerer als am Tage (Eckert, 1993). Grundsätzlich spielen diesbezüglich Wahrnehmungs- und Sichtprobleme eine wichtige Rolle, die sowohl auf physikalischer als auch auf physiologischer Ebene als Filter wirksam werden können. Die Dämmerungsphase ist durch eine relativ schnelle Änderung der Leuchtdichte im Gesichtsfeld sowie im Übergang zur künstlichen Beleuchtung gekennzeichnet (vgl. Eckert, 1993). Infolge der Erdrotation sinkt für einen ortsfesten Beobachter bei der Abenddämmerung die Sonne unter den Horizont. Nach Sonnenuntergang stellt sich eine gleichmäßig diffuse Beleuchtung durch das Streulicht des Himmels ein. Dieses wird erheblich durch die Bewölkungs- und Bebauungsverhält-

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

nisse am jeweiligen Ort bestimmt. Gleichzeitig ändern sich nochmals die Beleuchtungsverhältnisse beim Übergang zur künstlichen Beleuchtung mittels Straßenleuchten bzw. Fahrzeugscheinwerfern. Diese lichttechnischen Bedingungen fordern eine hohe Anpassungsleistung des menschlichen Sehapparats, da sich in den genannten Übergangsphasen sowohl das Leuchtdichteniveau als auch die Kontrastverhältnisse relativ schnell (ca. 30 Minuten) ändern (Eckert, 1993). Für die Dämmerungsphase lassen sich je nach Stand der Sonne unter dem Horizont verschiedene Typen differenzieren. Die bürgerliche Dämmerung beginnt abends bei Sonnenuntergang und endet, wenn die Sonne tiefer als 6,5° unter dem Horizont steht. Morgens beginnt sie bei einem Sonnenstand von 6,5° unter dem Horizont und endet mit dem Sonnenaufgang. Die nautische und die astronomische Dämmerung beginnen und enden, wenn die Sonne 12° bzw. 16° bis 18° unter dem Horizont steht. Bei der nautischen Dämmerung heben sich Häuser oder Bäume noch klar gegen den Himmel ab. Nach Ende bzw. vor Beginn der astronomischen Dämmerung ist völlige Nacht. Einen wichtigen Beitrag zur Verkehrssicherheit leisten in diesem Zusammenhang Dämmerungssensoren, die in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit Beleuchtungsanlagen automatisch an- bzw. ausschalten. 2.3.2 Dunkelheit als Filter Betrachtet man das Informationssuchverhalten bei Tag bzw. bei Nacht, so zeigt sich, dass tagsüber eine Reizselektion notwendig ist und nachts eher die Suche nach Informationen sowie der Umgang mit Blendeffekten im Vordergrund stehen. Der Filter bei Nacht besteht in den charakteristischen Wahrnehmungsverhältnissen, die im Folgenden kurz zusammengefasst werden. Im Unterschied zum Tag liegt bei Nacht eine Reduktion der mittleren Adaptationsleuchtdichte (Helligkeitsniveau, an dass sich das Auge anpasst) vor, die eine Verschlechterung der Sehschärfe auf etwa 1/20 der zentralen Tagessehschärfe bedingt und mit Einschränkungen in der Unterschiedsempfindlichkeit sowie der Farberkennung einhergeht (vgl. Lachenmayr, 1995). Infolge der räumlich begrenzten Beleuchtungsverhältnisse ergeben sich für viele Objekte geringere Kontraste und die absolute Schwelle der Wahrnehmbarkeit wird häufig erreicht. Dies ist z.B. bei dunkel gekleideten Fußgängern der Fall. Besonders stark ist die Kontrastminderung bei ausschließlicher KfZScheinwerferbeleuchtung, da Objekte i.d.R. zum nicht beleuchteten Hintergrund kontrastieren müssen. Eine Fahrt mit Abblendlicht ermöglicht daher nur geringe

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Erkennensdistanzen v.a. für nicht beleuchtete oder nicht selbst leuchtende Objekte. Gleichzeitig werden Leuchtdichteunterschiede bei der Gestaltung von Fußgängerüberwegen, Schulwegen sowie Haltestellen häufig nicht beachtet (vgl. Schmidt-Clausen & Freiding, 2004). Des Weiteren ist der Fahrer vielfach Blendungen durch entgegenkommende Fahrzeuge oder durch Reflexionen auf nasser Fahrbahn ausgesetzt. Dementsprechend erreicht der Fahrzeugführer infolge der genannten physikalischen Filter seine Grenzen in der physiologischen Leistungsfähigkeit, soll jedoch genauso sicher reagieren wie am Tag, dabei auf Sichtdistanz fahren und frühzeitig Gefahrenobjekte erkennen. Ferner ist im Hinblick auf die Wirkung kognitiver Filter (vgl. Kapitel 2.5) zu beachten, dass trotz der Informationsdefizite bei Nacht viele Fahrzeugführer glauben, weit genug zu sehen, und das entfernteste Objekt mit der jeweiligen Sichtdistanz gleichsetzen (Cohen, 1993a). 2.3.3 Nebel, Regen und Schnee als Filter Nebel, Regen und Schnee haben je nach Intensität einen erheblichen Einfluss auf die Verkehrssicherheit (Wördenweber, 2004). Licht wird grundsätzlich durch Partikel, d.h. kleine Tropfen oder Eiskristalle in der Atmosphäre abgeschwächt. Maßgeblich sind dabei zwei Effekte: die Absorption als Schwächung des Lichtes im Medium des Partikels sowie die Streuung als ungerichtete Ablenkung des Lichts an der Grenzfläche zwischen Partikel und Luft. Bei reinen Wasserpartikeln wie etwa bei Regen oder Nebel kann die Absorption vernachlässigt werden. Die Lichtstreuung geht dann mit einer mehr oder weniger starken Sichtminderung einher. Je stärker die Streuung ist, desto geringer wird die Sichtweite. Dieser Effekt ist wesentlich vom Tröpfchendurchmesser und von der Anzahl der Tropfen in einem Volumenelement bzw. deren mittlerem Abstand zueinander abhängig (Eckert, 1993). Je kleiner der mittlere Tropfenabstand wird, desto eher kommt es zur Mehrfachstreuung des Lichts. Eine derartige Mehrfachstreuung liegt insbesondere bei Nebel vor. Die Filterwirkung bei dieser Witterungsbedingung besteht ferner in der Abnahme der Umgebungsleuchtdichte sowie des Kontrasts. Bei Regen kann es ebenso infolge des Tropfendurchmessers zu nicht unerheblichen Einschränkung der Sichtweite kommen (vgl. Wörderweber, 2004). Schneeflocken besitzen im Gegensatz zu Regentropfen eine fein strukturierte, facettenreiche Oberfläche, die zu einer diffusen Vielfachstreuung des auftreffenden Lichts führt.

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

Für eine Minderung der dargestellten Filterwirkungen über die fahrzeugseitige Beleuchtung stehen für das Nahfeld vor dem Fahrzeug Nebelscheinwerfer und für den rückwärtigen Verkehr Nebelschlussleuchten zur Verfügung. Da die Sichtbehinderungen insbesondere bei Nebel stark variieren, sind Systeme mit einer adaptiven Lichtsteuerung vielversprechend. Des Weiteren können Nebeldetektoren zur frühzeitigen Entdeckung sowie Warnung vor dem Nebel dienen und den Fahrer im Sinne einer Antizipationshilfe bei der Gefahrenkognition (vgl. Prozess der Gefahrenkognition nach Schlag, 2006a) unterstützen. Im Zusammenhang mit dem Auftreten von Regen sind ebenso komfort- bzw. sicherheitssteigernde Potentiale in aktiven Systemen wie der Regen-/Lichtsensorik zu sehen (vgl. Wördenweber, 2004; Hella KG Hueck & Co., 2005). Deren Funktionsweise bezieht sich auf eine automatische Scheibenwischersteuerung in Abhängigkeit von der Niederschlagsmenge (Regensensorik) und in einer automatischen Fahrlichtschaltung in Abhängigkeit von der Leuchtdichte vor dem Fahrzeug sowie von der globalen Beleuchtungsstärke (Lichtsensorik). 2.3.4 Windschutzscheiben und Scheinwerfer als Filter Unabhängig von der individuellen, physiologischen Sehleistung des Fahrers wirken sich bei der Windschutzscheibe Alterungs- oder Abnutzungserscheinungen erheblich auf die visuelle Wahrnehmungsfähigkeit aus (Westermann, 1992). Zerkratzte bzw. beschädigte Scheiben, Fremdpartikel auf der Frontscheibe oder ein schlechter Zustand der Wischblätter stellen ein Sicherheitsrisiko dar, da sie vermehrt das Auftreten von Streulicht fördern. Bereits Streuwerte zwischen 1 % und 2 % können laut Messungen des Technischen Überwachungsvereins (TÜV) Rheinland das Unfallrisiko aufgrund der dadurch bedingten Wahrnehmungsverzögerung erhöhen (vgl. Bockelmann, 1987). Die Blendung durch verschmutzte Scheinwerfer kann im Vergleich zu sauberen bis zu 4-mal höher sein (vgl. Springer, 2004, zitiert nach Schlager, 2005). Im Unterschied zur sauberen Scheibe betätigt der Kraftfahrer durchschnittlich erst bei einer 30-mal größeren Blendung durch Verschmutzungen den Scheibenwischer. Folglich reagiert er erst bei einem Streulichtanteil von 15 %. Ein Objekt müsste bei Nacht um 30 % heller sein, um zur gleichen Zeit wie durch eine klare Scheibe erkannt zu werden (vgl. Bockelmann, 1987). Die von Kraftfahrern berichtete Filterwirkung betrifft neben einem herabgesetzten Kontrastsehen sowie einer geringeren Sichtdistanz v.a. die erhöhte Ermüdung der Augen. Ferner verringert sich bei Tageslichtverhältnissen infolge

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von Reflexionen in der Windschutzscheibe die Leistung in Nebenaufgaben und es ergeben sich Minderungen in der Reaktionsgeschwindigkeit sowie im Komforterleben (vgl. Geertsema, 2006). Daneben ist zu beachten, dass sich eine Vielzahl der beeinträchtigenden Reflexionseffekte in Abhängigkeit vom Alter unterschiedlich stark auswirken (vgl. Kapitel 2.5.4). So nimmt beispielsweise die Sehschärfe mit zunehmendem Alter und zunehmender Reflexion in der Windschutzscheibe überproportional ab (vgl. Geertsema, 2006). Im Hinblick auf Fahrzeugparameter treten Tageslichtreflexionen verstärkt bei zu flachen Windschutzscheiben in Kombination mit einer zu hellen Instrumententafel auf (vgl. Edson, 1992). Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass Streuungen des Lichts durch mehr oder weniger verschmutzte Scheinwerfer auftreten können (vgl. Sivak et al., 1997). Schwedische Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits nach einer Fahrstrecke von 10 km bei Schneematsch und dichtem Verkehr die Lichtleistung der Scheinwerfer um 90 % herabgesetzt ist (vgl. Bockelmann, 1987). Eine verschmutzungsbedingte Streuung des Lichts und die damit verbundene Blendung des Gegenverkehrs durch die fahrzeugeigenen Scheinwerfer tritt besonders bei leicht verschmutzten Scheinwerfern auf (Wördenweber, Lachenmayr, Witt, 1996). Diesbezüglich besteht das Problem, dass diese leichte Verschmutzung von den Fahrzeugführern nicht erkannt bzw. als unbedenklich angesehen wird. Abhilfe können in diesem Zusammenhang Scheinwerferreinigungsanlagen schaffen, deren Ansteuerung über einen Schmutzmelder mit einer entsprechenden Sensoreinheit erfolgt (vgl. Wördenweber et al., 1996). Zur weiteren Reduktion der Blendung entgegenkommender Verkehrsteilnehmer und zur besseren Nutzung des nicht abgeschirmten Ausstrahlungsbereichs (Beachtung der HellDunkel-Grenze in der Abblendlichtsituation) durch höhere Lichtstärken ist außerdem die dynamische Leuchtweitenregelung effektiv, welche über Sensoren an der Vorder- sowie Hinterachse anhand statischer bzw. dynamischer Endfederungen gegenüber der Karosserie gesteuert wird (vgl. z.B. Westermann, 1992; Wördenweber et al., 1996). 2.3.5 Reflexionen auf der Fahrbahn als Filter Im Straßenverkehr schließt das Sichtfeld des Fahrers sowohl bei Tageslicht als auch bei künstlicher Beleuchtung in der Nacht zum großen Teil die Straßenfläche mit ein (vgl. Eckert, 1993). Bei künstlicher Beleuchtung sind die lichttechnischen Eigenschaften der Straßendeckschicht entscheidend für den ökonomischen

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

sowie energetischen Beleuchtungsaufwand. Bezüglich des Einflusses der Witterungsbedingungen auf das Reflexionsverhalten von Fahrbahnen ist nur die Wirkung von Nässe erfassbar (vgl. Bockelmann, 1987). Die Filterwirkung von Feuchtigkeit macht sich bereits bei Tauablagerungen bemerkbar, insbesondere bei wenig befahrenen Straßen. Eine regennasse Fahrbahn wirkt aufgrund des hohen Anteils an gerichteten Reflexionen als „Spiegelfläche“. Die Spiegelung führt dazu, dass Licht, welches entgegen der Wahrnehmungsrichtung auf die Straßendecke trifft, stärker reflektiert wird als Licht, das mit der Wahrnehmungsrichtung auf die Fahrbahn fällt. Die Straßenbeleuchtung bewirkt in diesem Fall eng begrenzte, helle Flecken bzw. Streifen neben dunkel erscheinenden Bereichen (Eckert, 1993). Bei ausschließlich fahrzeugeigener Beleuchtung reduziert sich auf einer nassen Fahrbahn durch den höheren Anteil der Vorwärtsreflexion die Leuchtdichte erheblich (Schmidt-Clausen & Schwenkschuster, 2001). Folglich wird bei Kfz-Scheinwerferbeleuchtung kaum Licht zum eigenen Fahrzeug hin reflektiert. Die Scheinwerfer des Gegenverkehrs hingegen bilden helle Reflexstreifen auf der Straße und können erheblich zur Blendung beitragen. Neben den Witterungseinflüssen bewirken auch Abnutzungserscheinungen durch den rollenden Verkehr Veränderungen in den Reflexionseigenschaften. Im Zusammenhang mit der Widerspiegelung des Lichts von Fahrbahnen ist die Wahl der verwendeten Straßendeckschichtmaterialien abzuwägen. Da eine schwarze Straßenoberfläche einen großen Teil des Lichts absorbiert stellt sich die Frage, ob die Verwendung hellerer Straßenoberflächen durch die Nutzung verschiedener Gesteinssorten die Menge des reflektierten Lichts erhöhen kann. Norwegische Studien bestätigen eine Erhöhung der Sichtdistanz um 10 % bis 20 % durch helle Fahrbahnen (Thurmann-Moe & Dørum, 1980, zitiert nach Elvik & Vaa, 2004). Gleichzeitig scheinen sich helle Straßendecken vor allem bei nasser Oberfläche günstiger auszuwirken (Bockelmann, 1987). Andererseits sind die Straßenmarkierungen auf einer dunklen Straße besser sichtbar. AMUNDSEN (1983, zitiert nach Elvik & Vaa, 2004) belegt, dass hellere Straßenoberflächen in keinem Zusammenhang zur Unfallreduktion stehen und eher die Durchschnittsgeschwindigkeit erhöhen. BOCKELMANN (1987) weist ebenso daraufhin, dass eine höhere Weißtönung der Straßenoberfläche ein weniger konzentriertes sowie schnelleres Fahren herausfordert. Glänzende, dunkle Bodenfarben hingegen können subjektiv beim Fahrer eine Art „Rutschangst“ hervorrufen und folglich zu geringeren Geschwindigkeiten führen. Allerdings stehen dunkle Straßenoberflächen bei Nacht aufgrund der geringeren Reflexion des

Physiologisch-optische Grundlagen

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Scheinwerferlichts im Zusammenhang mit einer höheren Ermüdbarkeit (Bockelmann, 1987). 2.4 Physiologisch-optische Grundlagen Die Wahrnehmung des Kraftfahrers ist ein dynamischer und komplexer Prozess. Die Sehfunktionen hängen unter anderem von den Leuchtdichteverhältnissen im Gesichtsfeld ab, welche die Adaptationsfähigkeit des menschlichen Auges, d.h. die Anpassung an unterschiedliche Helligkeiten, fordern. Diesbezüglich spielen nicht nur geringe Leuchtdichten, die primär bei Dunkelheit vorliegen, eine Rolle, sondern auch hohe Leuchtdichten, die zu Blendungen des Kraftfahrers führen können. Die Anpassung des Auges an unterschiedliche Leuchtdichteniveaus (=Adaptationsleuchtdichte) wird durch das gemeinsame Wirken unterschiedlicher physiologischer Prozesse realisiert. Hierzu gehören die Änderung des Pupillendurchmessers, die photochemische Anpassung der Sehfarbstoffe sowie die neuronale Verschaltung der Photorezeptoren zu rezeptiven Feldern. Als lichtempfindliche Empfängerelemente sind in der Netzhaut (Retina) des menschlichen Auges zwei grundlegende Arten von Photorezeptoren enthalten: Zapfen und Stäbchen. Für das Sehen am Tage (photopisches Sehen) sind die ca. 7 Millionen Zapfen zuständig, die eine geringere Lichtempfindlichkeit und infolge der neuronalen Verschaltung mit jeweils einer Ganglionzelle ein hohes Auflösungsvermögen aufweisen (Goldstein, 2002). Sie reagieren auf Leuchtdichten oberhalb von etwa L=0,01 cd/m2 (mesopisches Sehen). In der Netzhaut finden sich drei Zapfentypen (Blau-, Rot-, Grünzapfen), die eine unterschiedliche Sensitivität in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts (kurz-, mittel-, langwellig) aufweisen und das Farbsehen ermöglichen. Besonders konzentriert sind diese Photorezeptoren in der Netzhautgrube, der Fovea centralis, welche als Stelle des schärfsten Sehens bezeichnet wird. Genau in der Mitte dieser Sehgrube, welche auf der Retina einen Bereich von etwa 1º bis 2º einnimmt, befinden sich ausschließlich Zapfen. Deren Anzahl nimmt mit wachsendem Abstand von der Fovea centralis ab und bedingt gleichzeitig die fast lineare Verschlechterung in zahlreichen visuellen Funktionen (vgl. z.B. Zusammenfassung von Levi, 1999). Aufgrund der Art der Verteilung der Rezeptoren auf der Netzhaut spricht man in diesem Zusammenhang vom fovealen zentralen, parafovealen (in der Nähe der Sehgrube) sowie peripheren, ambienten Sehen. Immer wenn ein Objekt mit dem Auge fi-

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

xiert wird, fällt dessen Bild auf die Fovea centralis, da sie sich in diesem Fall genau auf der Blicklinie befindet. Die zweite Art der Photorezeptoren sind die Stäbchen, die das nächtliche Sehen ermöglichen (skotopisches Sehen). Im Übergangsbereich des Dämmerungssehens (mesopisches Sehen) sind sie gemeinsam mit den Zapfen an der visuellen Wahrnehmung beteiligt. Die Stäbchen, von denen die Netzhaut ca. 120 Millionen enthält, ermöglichen bei Leuchtdichten zwischen 10-2 cd/m2 bis 10-6 cd/m2 das Sehen. Ihr visuelles Auflösungsvermögen (Sehschärfe) ist infolge der parallelen Verschaltung vieler Stäbchen mit einer Ganglionzelle schlechter und limitiert die visuelle Wahrnehmung unter diesen Helligkeitsbedingungen stark.. Da die Stäbchen von der Fovea centralis zur Netzhautperipherie hin zunehmen, sind sie vor allem für das parafoveale und periphere Sehen zuständig und haben Bedeutung für die Wahrnehmung von Bewegungen bzw. Kontrasten. Diese Entdeckung von Reizen im seitlichen Blickfeld (peripheres Sehen) ist wiederum wichtig, um über eine Blickzuwendung das jeweilige Objekt zu fixieren und es identifizieren zu können. Die Fixationsdauer, die bis zur Objekterkennnung in der Regel ca. 300 ms beträgt (vgl. Cavallo & Cohen, 2001), verlängert sich bei nächtlichen Fahrten auf ca. 500 ms und kann auch tagsüber aufgrund von Alkoholeinfluss bzw. Müdigkeit länger werden. Bei trockener, gerader Fahrbahn erfolgen die Fixationen primär in der Nähe der rechten Fahrbahnmarkierung. Bei nasser Straße ändert sich das Blickverhalten derartig, dass der Fixationsschwerpunkt an das Fahrzeug rückt und eher in der Fahrbahnmitte des eigenen Fahrstreifens liegt (SchmidtClausen & Schwenkschuster, 2001). Dieses foveale Sehen wird durch das periphere Sehen ergänzt, welches eine Alarmfunktion besitzt und mittels Sakkaden das jeweilige Objekt ins Zentrum der visuellen Aufmerksamkeit bringt. Gleichzeitig spielt das periphere Sehen eine wichtige Rolle bei der Geschwindigkeitswahrnehmung sowie Längsregulation des Fahrzeugs. Die Auslösung einer Blickzuwendungssakkade setzt allerdings voraus, dass das Objekt bezüglich Größe, Kontrast, Farbe, Bewegung und zeitlicher Modulation überschwellig ist (vgl. Lachenmayr, 2006). Für die Erkennbarkeit eines Fußgängers sind derartige Bedingungen vor allem nachts häufig nicht gegeben. Das periphere Sehen, welches sich durch eine schlechte Detailauflösung und geringe Kontrastempfindlichkeit auszeichnet und unbewegte Objekte schlecht wahrnehmen kann, ist eingeschränkt. Gleichzeitig benötigt die Verarbeitung von peripher wahrgenommenen Objekten mehr Zeit als die foveale Wahrnehmung. Diese peripheren Kapazitätsgrenzen stehen im Zusammenhang mit den Anforderungen an den Fahrer durch

Perzeptive Filter: Grenzen aus physiologischer Sicht

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die Verkehrssituation. Land & Horwood (1995) betonen aufgrund von Simulatorstudien zudem eine weitere Funktion des Sehens im Nahbereich beim Fahren: „… driving requires that both a distant and a near region of the road are visible. The former is used to estimate road curvature and the latter to provide position-in-lane feedback” (Land & Horwood 1995, S 339).

Unterschieden werden können damit zwei Sehsysteme mit unterschiedlichen, einander ergänzenden Funktionen: das zentrale (auch: foveale oder fokale) Sehen und das periphere (ambiente) Sehen. Das zentrale Sehen leistet im Wesentlichen über (längere) Fixationen die Objekterkennung - bei Vernachlässigung des weiteren Umfelds. Es arbeitet zentriert, aber selektiv. Das periphere Sehen leistet hingegen ein mitlaufendes Scannen („da ist etwas“) ohne genaue Lokalisation und Identifikation. Es dient vor allem der Überwachung, ist schweifend und ablenkbar. Die Abstimmung zwischen diesen beiden Sehsystemen führt bei Aufmerksamkeitszuwendung regelmäßig zu einem Selektions-ÜberwachungsDilemma. 2.5 Perzeptive Filter: Grenzen aus physiologischer Sicht In den vorangegeangenen Kapiteln wurden wahrnehmungsbeeinträchtigende Merkmale der Situation (distale Reizebene) diskutiert. Nachfolgend stehen Eigenschaften des menschlichen Sehapparates selbst in der Betrachtung (proximale Reizebene). Dazu werden zunächst Eckdaten des absoluten Leistungsvermögens und seine Grenzen betrachtet, bevor es um Einschränkungen aufgrund der Anpassung an unterschiedliche Sehbedingungen geht. Darstellungen zu Bereichen allgemeiner physiologischer Beeinträchtigung mit engem Bezug zur visuellen Wahrnehmung schließen dieses Kapitel ab. 2.5.1 Leistungen des menschlichen Sehens Zur Quantifizierung der Leistungsfähigkeit und der Empfindungsstärke des Auges werden Schwellen angegeben. Eine Schwelle ist hierbei die kleinste Reizintensität, die nötig ist, damit ein Beobachter einen Reiz entdeckt (Absolutschwelle) oder einen Unterschied zu einem anderen Reiz gerade noch feststellen kann (Unterschiedsschwelle, vgl. Goldstein, 2002). Die Schwellenbestimmung erfolgt über die Grenz-, Herstellungs- oder Konstanzmethode. Im ersten Fall werden dabei verschiedene Reize in auf- oder absteigender Reihenfolge dargeboten und die Beobachter gefragt, ob der Reiz wahrgenommen wurde oder nicht. Im zwei-

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

ten Fall wird der Reiz so lange verändert, bis er gerade noch bzw. nicht mehr entdeckt werden kann. Im letzten Verfahren der Schwellenbestimmung erfolgt die Darbietung einer Reihe einzelner Reize in zufälliger Reihenfolge. Unter Beachtung der Absolutschwelle, welche den kleinsten Energiebetrag eines adäquaten Reizes definiert, der unter Optimalbedingungen aller übrigen Reizparameter gerade eben eine überschwellige Erregung auslöst, lassen sich für unterschiedliche Beleuchtungsstärken folgende Bereiche abgrenzen (vgl. Abbildung 2, Keidel, 1976).

Abbildung 2:

Absolutschwellen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Beleuchtungsstärken (Keidel, 1976)

Im Gegensatz zur Absolutschwelle bezeichnet die Unterschiedsschwelle den eben merklichen Reizunterschied, der beispielsweise Grundlage für die Bestimmung der Sehschärfe ist und der zudem einen engen Bezug zur Wahrnehmbarkeit von Kontrasten aufweist. Eng mit der Ermittlung der Unterschiedsschwelle ist das Weber-Fechner-Gesetz verbunden, welches besagt, dass das Verhältnis des eben merklichen Reizunterschieds zum Standardreiz über ein breites Spektrum von Intensitäten konstant bleibt. Tabelle 1 stellt beispielhaft Webersche Konstanten für ausgewählte Sinnesreize und Reizdimensionen dar (vgl. Goldstein, 2002). Im Fall der Lichtintensität wird demnach immer eine Erhöhung um ein Hundertstel zur Ausgangsreizstärke benötigt, damit der Unterschied für das

Perzeptive Filter: Grenzen aus physiologischer Sicht

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Auge eben noch merklich ist. Allerdings gilt dieses Gesetz nicht für sehr geringe Intensitäten. Die Unterschiedsempfindlichkeit ist somit eine elementare Sehfunktion auch im Straßenverkehr und befähigt den Fahrzeugführer, geringe Helligkeitsunterschiede (Leuchtdichtekontraste) wahrnehmen zu können (vgl. Wördenweber, 2004). Tabelle 1: Webersche Konstanten für ausgewählte Reizdimensionen (vgl. Goldstein, 2002) Reizdimension

Webersche Konstante k

Schallfrequenz

0,003

Lichtintensität

0,01

Geruchskonzentration

0,07

Druckintensität

0,14

Schallintensität

0,15

Geschmackskonzentration

0,20

Der Kontrast wird dabei über die Objektleuchtdichte und die Leuchtdichte der unmittelbaren Umgebung bestimmt. Es können sich positive (Objekt heller als Umgebung) und negative Kontraste (Objekt dunkler als Umgebung) oder Situationen der Reiztarnung (Objekt und Umgebung gleich bzw. sehr ähnlich hell) ergeben. Ein Beispiel für einen Positivkontrast sind Hindernisse auf der Fahrbahn oder Fußgänger am Rande der Fahrbahn im Licht der Scheinwerfer. Negativkontraste treten häufig bei Gegenständen vor dem Hintergrund der Fahrbahn auf, wenn diese durch eine ortsfeste Straßenbeleuchtung erhellt wird. Wesentlich ist, dass ein Objekt nur dann wahrgenommen werden kann, wenn sein Kontrast größer als der Schwellenkontrast ist (vgl. Eckert, 1993). Dieser bezeichnet den Leuchtdichteunterschied zum Umfeld, der gerade noch wahrnehmbar ist. Der Schwellenkontrast hängt sowohl vom Sehwinkel und damit der Objektgröße und -entfernung als auch von der Adaptationsleuchtdichte des Beobachters ab. Mit zunehmend dunklerem Umfeld ist ein geringerer absoluter Leuchtdichteunterschied ausreichend. Bei gleichem Leuchtdichteunterschied werden kleinere Objekte erst bei geringerer Sehdistanz erkennbar (vgl. Abbildung 3, Eckert, 1993). Nicht zuletzt kann Reiztarnung ein Grund für Veränderungsblindheit sein: gerade in Bewegung werden hinzukommende oder wegfallende Reize teilweise nicht erkannt.

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

Ferner haben Untersuchungen des dynamischen Sehens gezeigt, dass sich die Relativgeschwindigkeit, mit der ein Objekt gesehen wird, auf den Schwellenkontrast auswirkt (vgl. Wördenweber, 2004). Sich langsam bewegende Objekte besitzen einen geringeren Schwellenkontrast als statische Objekte. Allerdings steigt der Schwellenkontrast für sich schnell bewegende Objekte mit der Geschwindigkeit rasch an. Bezüglich der Kontrastempfindlichkeit dürfen vor allem bei Dunkelheit das visuell nutzbare Sehfeld (UFOV, Useful Field of View) und im Hinblick auf die Überschwelligkeit von Reizen Faktoren wie Aufmerksamkeit sowie Beanspruchung nicht unberücksichtigt bleiben (vgl. Kapitel 2.7).

Abbildung 3:

Abhängigkeit der Unterschiedsschwelle von Objektgröße und Umfeldleuchtdichte (Eckert, 1993)

Eine weitere wichtige Sehfunktion bezieht sich auf die Sehschärfe, die ein Sonderfall der Formempfindlichkeit ist. Unter der Sehschärfe versteht man den reziproken Wert des in Winkelminuten angegebenen Auflösungsvermögens des Auges. Es ist die Fähigkeit des Netzhautzentrums (Makula) zwei Punkte mit hohem Kontrastunterschied noch als getrennt wahrzunehmen. Diese Größe wird

Perzeptive Filter: Grenzen aus physiologischer Sicht

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auch als Visus bezeichnet, welcher über einen Normsehzeichentest (Normsehzeichen: Landoltring) bestimmt wird. Eine Verminderung der Fähigkeit des Auges, feine Details bei hohem Kontrast wahrzunehmen, ist insbesondere dann unfallträchtig, wenn andere Verkehrsteilnehmer in großer Distanz bei hoher Fahrgeschwindigkeit erkannt sowie ihre Relativgeschwindigkeit abgeschätzt werden soll (Lachenmayr et al., 1996). Die maximale Sehschärfe liegt im Bereich des photopischen Sehens. Neben dem Auflösungsvermögen spielt hierbei auch das Erinnerungsvermögen eine Rolle, das im Zusammenhang mit Erfahrungs- bzw. Lernprozessen steht. Die Sehschärfe wird von der Adaptationsleuchtdichte beeinflusst und fällt beispielsweise in der Dämmerung auf ungefähr die Hälfte und in der Dunkelheit auf 10 bis 20 % der Tagessehschärfe ab. Aufgrund der Verteilung und Funktion der Photorezeptoren in der Netzhaut sind neben der zentralen Tagessehschärfe das Dämmerungssehen und das dynamische Sehen für umfassende Sehprüfungen zu berücksichtigen. Beim Dämmerungssehen (mesopisches Sehen) sind die Stäbchen und Zapfen aufgrund des Leuchtdichtebereichs gleichzeitig aktiv. Es spielt vor allem bei der künstlichen Beleuchtung im Straßenverkehr eine Rolle (vgl. Eckert, 1993). Die dynamische Sehschärfe, welche das Erkennen von bewegten Objekten ermöglicht, hat im Straßenverkehr große Bedeutung. Sie nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit zunächst zu, erreicht ein Maximum und fällt dann kontinuierlich ab. Hohe Beleuchtungsstärken können diese Sehfunktion deutlich verbessern (vgl. Eckert, 1993). Eine wesentliche Leistungsfähigkeit des Auges liegt in seiner Anpassung an sich ändernde Bedingungen. Der Vorgang der Adaptation ist zeitabhängig und wird durch die Vorbelichtung des Auges, die Richtung der Anpassung (Hellbzw. Dunkeladaptation) und durch die Differenz der Leuchtdichte vor sowie nach der Adaptation bestimmt. Die erste Phase der Dunkeladaptation (Anpassung an geringere Leuchtdichten), verläuft dabei innerhalb vergleichbarer Zeitspannen unvollständiger als die entsprechende Phase der Helladaptation (Anpassung an höhere Leuchtdichten). Bei einer zu starken Leuchtdichteänderung werden die Rezeptoren extrem gereizt und es entsteht ein vorübergehender Blendungseffekt. Diese Problematik wird auch „Adaptationsdefekt“ genannt und ist vor allem für Tunnelbeleuchtungen, für Dämmerungsfahrten und bei der Begegnung von Fahrzeugen in der Dunkelheit von Bedeutung (vgl. Hentschel, 2002). Neben der Adaptation spielt gleichfalls die Akkomodation als Anpassung des Auges an unterschiedliche Entfernungen eine wichtige Rolle im Verkehrsgeschehen. Dies ist insbesondere bei schlechten Sichtbedingungen (z.B. Nebel) der

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

Fall, da die benötigten Informationen zur Fahrzeugsteuerung durch verstärkte Fixationssprünge im Nah- sowie Fernbereich erlangt werden müssen. 2.5.2 Physiologische Blendung als Filter („disability glare“) Physiologische Blendung beschreibt einen Sehzustand, der durch zu hohe absolute Leuchtdichten, zu große Leuchtdichteunterschiede oder durch eine inhomogene Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld hervorgerufen wird (vgl. Hentschel, 2002). Sie ist durch eine Anpassung des Auges nicht mehr kompensierbar oder noch nicht kompensiert, bewirkt eine Minderung der Sehleistung und geht mit dem Gefühl des Geblendetseins (psychologische Blendung, vgl. Kapitel 2.7) einher. Die Dynamik des Verkehrsgeschehens und die Vielfalt der Konstellationen im Straßenverkehr erschweren eine differenzierte Abschätzung der Blendwirkung. Die physiologische Blendung ist physikalisch durch die Bildung von Streulicht in den optisch wirksamen Augenteilen wie Hornhaut, Linse und Glaskörper sowie an deren Grenzflächen zu erklären. Da sich das entstehende Streulicht wie ein Schleier auf die Netzhaut legt, wird in diesem Zusammenhang vom Auftreten einer Schleierleuchtdichte, welche berechnet werden kann (vgl. Holladay, 1929, zitiert nach Hentschel, 2002), gesprochen. Weil hauptsächlich ältere Menschen vermehrt Trübungen in den Augenteilen zeigen, sind sie für die physiologische Blendung empfindlicher als jüngere Menschen und können daher eine erheblich gesteigerte Blendungsempfindlichkeit aufweisen (vgl. Ellinghaus, Schlag & Steinbrecher, 1990). Die Filterwirkung dieser Blendungsart besteht primär in der Minderung der Sehschärfe, der Unterschiedsempfindlichkeit, des Form- bzw. Gestalterkennungsvermögens, der Tiefenwahrnehmung und der Wahrnehmungsgeschwindigkeit. Da bereits relativ geringe Blendbeleuchtungsstärken bei Dunkelheit am Auge zu einer Verminderung der Unterschiedsempfindlichkeit führen, wurde eine Blendbeleuchtungsstärke pro Scheinwerfer am Auge des entgegenkommenden Kraftfahrers gesetzlich festgelegt (vgl. Wördenweber, 2004). Diese beträgt maximal E=0,1 lx, gemessen in 50 m Entfernung. Blendung durch den Gegenverkehr reduziert beispielsweise die Auffälligkeit von Schlussleuchten deutlich von 380 m auf 250 m (vgl. Wördenweber, 2004). Infolge der resultierenden Streuwirkung kommt es zu einer Verminderung der Erkennbarkeit vor allem kontrastarmer Objekte, die wiederum primär bei Dunkelheit bzw. bei Nebel vorliegen. In der Literatur werden eine Vielzahl von Blendungsarten unterschieden (vgl. z.B. Hentschel, 2002), wobei für die zugrunde liegende Fragestel-

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lung vor allem die Filterwirkungen derjenigen Blendungen bedeutungsvoll sind, die durch zu große Leuchtdichteunterschiede (Adaptations- bzw. Relativblendung) oder durch Nachbilder (Nebelblendung) entstehen. Typische Blendungssituationen treten in diesem Zusammenhang bei Fahrten durch Alleen bei Sonnenschein, beim direkten Blick in die Kraftfahrzeugscheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge oder bei Fahrten aus dem Dunklen in sehr helle Umgebungen auf. 2.5.3 Sehvermögen als Filter Laut HARMS (1987) liegt der Anteil der durch schlechtes Sehvermögen hervorgerufenen Unfälle mit ca. 7 % in der gleichen Größenordnung wie derjenige alkoholbedingter Unfälle. Eine nachlassende Sehfähigkeit spielt dabei insbesondere im Alter eine bedeutsame Rolle. Dementsprechend schätzt COHEN (2001) mit Bezug auf NAGAYAMA (1978) und HILLS (1980), dass 40-50 % der Kollisionen auf verspätete oder fehlende Wahrnehmung der akuten Gefahr zurückgehen. Diese Fakten unterstreichen die Bedeutung des Sehens für eine sichere Teilnahme am Straßenverkehr und untermauern die Wichtigkeit einer regelmäßigen Überprüfung des Sehvermögens. So ist eine ausreichende Sehschärfe für die Teilnahme am Straßenverkehr seit 1963 in der Bundesrepublik Deutschland gesetzlich bestimmt und muss laut Fahrerlaubnisverordnung (FeV, §12) nachweislich bestätigt werden. Der Kraftfahrer muss in einem Sehtest mit oder ohne Sehhilfe mindestens eine zentrale Tagessehschärfe von Visus 0,7 nachweisen (Lewrenz, 2000). Laut HOHMANN (1991) ist diese Grenze allerdings politischer und nicht wissenschaftlicher Natur. Obwohl es trivial erscheint, dass ein intaktes Sehvermögen unerlässlich für eine sichere Teilnahme am Straßenverkehr ist, finden sich in der Literatur keine eindeutigen Belege. Die Gründe dafür liegen zum einen darin, dass ein Verkehrsunfall stets multifaktoriell bedingt ist und Wechselwirkungen zu beachten sind (vgl. Hills, 1980; Lachenmayr, 1995). Zum anderen werden Sehmängel in der amtlichen Unfallstatistik nicht isoliert erfasst (Lachenmayr et al., 1998). Aus methodischer Sicht ist zu kritisieren, dass in den Studien unterschiedliche Unfallkollektive betrachtet und nicht in allen Fällen ein Kontrollgruppendesign und ein valides Screeningverfahren zur Bestimmung der Sehfunktionen gewählt werden (vgl. Hohmann, 1991). Um höhere Korrelationen zwischen den beiden Kenngrößen zu erhalten, bedarf es der Differenzierung nach Unfalltypen, bei welchen vorrangig eine Störung des Sehvermögens vorgelegen haben könnte (vgl. Burg, 1967,1968, zitiert nach Hills, 1980). Beispielsweise führt HE-

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

BENSTREIT (1985) Überholunfälle im Überlandverkehr und Unfälle aufgrund überhöhter oder nicht angepasster Geschwindigkeit auf eine reduzierte Tagessehschärfe und Dunkelheits- sowie Auffahrunfälle auf eine gesteigerte Blendempfindlichkeit sowie auf ein vermindertes Dämmerungssehvermögen zurück. Weitere Autoren, die in ihren Studien einen Zusammenhang zwischen dem Sehvermögen und der Unfallhäufigkeit fanden, sind z.B. DANNHEIM & HARMS, 1985; OTTE, SCHLICHTING & BREWITT, 1986; HARMS, 1987; HEBENSTREIT, 1993, sowie LACHENMAYR et al., 1996. Insgesamt bewirken verbesserte ortsfeste Beleuchtungen und eine weite Ausleuchtung des Straßenraums eine deutliche Verbesserung der nächtlichen Wahrnehmungsbedingungen. Ferner wird über eine bessere seitliche Ausleuchtung des Fahrraums das periphere Sehen (vgl. Kapitel 2.4) unterstützt, welches einerseits Basis für die Entdeckung bewegter Objekte im seitlichen Blickfeld ist und zur Identifizierung dieser über eine Blickzuwendung beiträgt sowie andererseits im Zusammenhang mit der Geschwindigkeitswahrnehmung steht (vgl. Cohen, 1993a). Laut MARTINELLI und SEOANE (1999, zitiert nach Färber & Färber, 2003) ergäbe sich somit eine Verringerung derjenigen Unfälle, die auf ein zu spätes Erkennen von Objekten, welche sich außerhalb des zentralen Sichtfeldes befinden, zurückgehen. Neben der Erhöhung der Adaptationsleuchtdichten besteht zusätzlich seitens des Fahrerverhaltens eine Möglichkeit zur Kompensation verminderter bzw. eingeschränkter Sichtbedingungen über die Verringerung der Fahrgeschwindigkeit. Allerdings wird ein derartiges Verhalten nur dann gezeigt, wenn die subjektive Bewertung der Verkehrssituation in Relation zu den wahrgenommenen eigenen Handlungsfähigkeiten dies nahelegt (vgl. Klebelsberg, 1982). Allerdings ist ein reduziertes bzw. schlechtes Sehvermögen den Betroffenen in der Mehrzahl nicht bewusst (vgl. Harms, 1987), die eigene Sehleistung wird sehr häufig subjektiv besser eingeschätzt als objektiv vorhanden (vgl. Ellinghaus et al., 1990; Lachenmayr et al., 1996). Weiterhin sind Kraftfahrer trotz bestehender Informationsdefizite bei ungünstigen Licht- bzw. Sichtbedingungen zu häufig davon überzeugt, weit genug zu sehen (Cohen, 1993a). Im Resultat ergeben sich Fehleinschätzungen bezüglich der Geschwindigkeit und der Entfernung, die sich auf das Fahrerverhalten ungünstig auswirken. Zu diskutieren ist zudem, ob es nicht nur eine risikomindernde Kompensation bspw. ungünstiger Sehleistungen, sondern ebenso eine risikoerhöhende Kompensation bspw. einer verbesserten Beleuchtung gibt (siehe Kap. 3).

Perzeptive Filter: Grenzen aus physiologischer Sicht

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2.5.4 Alter als Filter Mit fortschreitendem Alter ergibt sich eine Vielzahl anatomischer Veränderungen des Sehapparats, die ältere Verkehrsteilnehmer zu einer speziellen Risikogruppe im Straßenverkehr machen (vgl. z.B. Holz, Blankennagel & Völcker, 1996; Sekuler & Sekuler, 2000; Cohen, 2008). Betrachtet man sowohl Verkehrsübertretungen wie die Unfallverursachung in Relation zu den gefahrenen Kilometern, so steigt das Risiko im hohen Lebensalter wieder deutlich an (vgl. Preusser et al., 1998; Elvik & Vaa, 2004; Schade, 2008; Schlag, 2008b). Allerdings liegen die Gründe dafür im Vergleich zu jungen Fahrern nicht in motivationalen Faktoren (vgl. z.B. Schlag, 1994a; Boyce & Geller, 2002) oder in einer unzureichenden Fahrerfahrung (vgl. Maycock, 1997; vgl. auch EU-Projekt GADGET, z.B. Siegrist, 1999), sondern eher in der Minderung perzeptiver, kognitiver und motorischer Leistungsfähigkeiten (vgl. Schlag 2008b, 2008c). Abbildung 4 stellt die Leistungsminderungen älterer Verkehrsteilnehmer zusammenfassend dar (Ellinghaus, Schlag & Steinbrecher, 1990; Schlag, 1999, 2008b, 2008c; vgl. auch EU-Projekt AGILE). Verkehrssicherheitsrelevante Probleme bei eingeschränkten Sichtbedingungen oder ungünstiger Sonneneinstrahlung bei Tage ergeben sich v.a. im Zusammenhang mit der verminderten Kontrastempfindlichkeit und der reduzierten statischen sowie dynamischen Sehschärfe (vgl. Hilz & Cavonius, 1996). HAEGERSTROM-PORTNOY, SCHNECK und BRABYN (1999) fanden in ihren Untersuchungen mit älteren Probanden eine Korrelation von r = 0,86 zwischen diesen beiden Sehfunktionen. Ein weiterer altersbedingter Filter ergibt sich durch die gesteigerte Blendempfindlichkeit sowie langsamere Erholung nach einer Blendung (Hilz & Cavonius, 1996). Als kompensatorische Maßnahme getragene getönte Brillen erhöhen allerdings die Erholungszeit zusätzlich (North, 1988) und mindern zudem wahrnehmbare Kontraste. Die Dämmerungssehschärfe, die ebenfalls in einem Zusammenhang mit der Unfallhäufigkeit steht (z.B. Cohen, 1993b, Shinar & Schieber, 1991; CIECA, 1999, zitiert nach Lerner et al., 2005), nimmt bereits ab etwa 40 Jahren mit zunehmenden Alter ab (Schmidt-Clausen & Freiding, 2004). Ebenso ist die visuelle Verarbeitungsgeschwindigkeit reduziert, was v.a. in komplexen Verkehrssituationen (z.B. Linksabbiegen) zu typischen Unfällen älterer Autofahrer führt (vgl. F.-D. Schade, 2000, 2008; Heinzmann, 2001; Schlag, 2008b). Deutlich sind im höheren Lebensalter Adaptations- und Akkomodationsprobleme. Der HellDunkel-Wechsel gelingt schlechter und es dauert länger, bis das Auge sich zureichend adaptiert hat. Ebenso sinken die Akkomodationsbreite wie auch die Ak-

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

komodationsgeschwindigkeit, wodurch u.a. Fixationssprünge zwischen Nah- und Fernbereich erschwert sind. Auch wenn das Alter regelmäßig wesentliche Einschränkungen in der visuellen Leistungsfähigkeit mit sich bringt, dürfen interindividuelle Streuungen nicht vernachlässigt werden. Anstelle des chronologischen Alters sollte deshalb eher das biologische Alter berücksichtigt werden. Aus der Perspektive der kognitiven Altersforschung ist weiterhin bedeutsam, dass Ältere nicht unbedingt eine höhere Unfallrate aufweisen müssen (vgl. HakamiesBlomqvist, Raitanen, T. & O’Neill, 2002), sondern altersbedingte Einschränkungen über Prozesse der Selektion, Optimierung und Kompensation teilweise bewältigbar sind (vgl. SOK-Modell von Baltes et al., 1998; Schlag, 2008c). Verminderte Wahrnehmungs- und Reaktionsleistungen werden von älteren Autofahrern vorrangig über Art und Umfang der Verkehrsteilnahme auszugleichen gesucht (Ellinghaus et al., 1990; Schlag, 1994b). Ältere Autofahrer meiden z.B. Dämmerungs- und Dunkelheitsfahrten, hohe Verkehrsdichten, ungünstige Witterungsbedingungen und fahren generell weniger. Eine derartige selektive Vorgehensweise reduziert die Gefahrenexposition. Dennoch zeigte eine Expertenbefragung, dass ältere Fahrer u.a. Informationssysteme zur Verbesserung der Sicht bei Nacht als besonders wichtig einstufen (vgl. Färber & Färber, 1999). Auch LING und MITCHELL (1998, zitiert nach Färber & Färber, 2003) betonen den Vorteil einer Sichtverbesserung für ältere Autofahrer. Im Zusammenhang mit den Befunden, dass zwischen der subjektiven Selbsteinschätzung sowie der objektiv vorliegenden Sehschärfe Diskrepanzen bestehen und sich speziell Einschränkungen des Dämmerungssehvermögens schleichend entwickeln, finden sich vielfach in der Literatur Forderungen nach einer regelmäßigen, obligaten Überprüfung dieser Sehfunktionen ab dem 40. Lebensjahr (vgl. z.B. Lachenmayr et al., 1998; Aulhorn & Harms, 1970, zitiert nach Schmidt-Clausen & Freiding, 2004).

Abbildung 4:

Fahrrelevante Umweltinformationen

– absolute Hörschwellen (Lautstärke, Frequenzen) – Diskriminationsfähigkeit (Töne, Sprache) – Hörschäden, Schwerhörigkeit

OHR

– Sehschärfe (statisch und dynamisch) bei Tag, Dämmerung, Dunkelheit – Sichtfeld: peripheres Sehen, Winkelbewegung – Farbsehen – Akkomodation: nah/fern, Fixationssprünge, Weitsichtigkeit – Adaptation: hell/dunkel – Blendempfindlichkeit – Augenkrankheiten

AUGE

Situation

Kognitive Verarbeitung

– Vigilanz, Ermüdbarkeit, Reaktionszeit – Orientierungsgeschwindigkeit (Bewegungen) – Selektive Aufmerksamkeit (Komplexität), Konzentration – Kognitiver Stil: Feldabhängigkeit, Suchverhalten – Leistungsfähigkeit Kurzzeitgedächtnis – Differenzierung, Mustererkennung und Bedeutungsanalyse – Wissen und Erfahrung – Abrufgeschwindigkeit aus Langzeitgedächtnis – Umstellungsfähigkeit, Flexibilität – Problemlösefähigkeit in neuen Situationen – Fluide Intelligenz – Lernfähigkeit

Wahrnehmung: Sinnesorgane (hier: Auge und Ohr)

Entscheidung und Handlungsvorbereitung

Handlungsausführung

– Reaktion: Bewegungszeit – Beweglichkeit, Verfügbarkeit von motorischen Reaktionen (Muskeln, Gelenke, Wirbelsäule)

– Motivation – Handlungsintentionen – Handlungsbereitschaft

– Reaktion: Entscheidungszeit (Komplexität) – Verfügbarkeit von Reaktionen: mental, behavioural – Ausmaß der S-RAutomatisierungen – Fahrstrategien – Probleme bei Mehrfachtätigkeiten – Zögern, subjektive Unsicherheit

FEEDBACK

Perzeptive Filter: Grenzen aus physiologischer Sicht 37

Problemfelder älterer Kraftfahrer in Wahrnehmung, Kognition und Handlung (Schlag, 1999, 2008c)

38

Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

2.5.5 Unterschiedliche Sichtdistanzen als Filter Laut Straßenverkehrsordnung (§3 StVO) soll der Fahrzeugführer nur so schnell fahren, dass er innerhalb der übersehbaren Strecke anhalten kann. Dies ist in der Praxis schwer umsetzbar, da der Fahrer die Erkennbarkeitsentfernung nicht exakt einschätzen kann (vgl. Cohen, 1993a). Der Sichtabstand fällt für verschiedene Bezugsobjekte, Personen und Situationen unterschiedlich groß aus. Auf der Reizseite wird die Sichtbarkeit eines Objekts durch seine Größe, seinen Reflexionsgrad, seine Auffälligkeit, seine Auftretenshäufigkeit sowie durch die vorliegenden Umweltbedingungen (Kontrast, Scheinwerferkonfiguration, Straßenbeleuchtung, Blendungseffekte) bestimmt. Auf der Beobachterseite sind das Sehvermögen (Sehschärfe, Kontrastempfindlichkeit, Blendungsempfindlichkeit), das Reaktionsvermögen (Reaktionszeit, Reaktionsgüte), das Auffassungs- sowie Verarbeitungsvermögen (Belastbarkeit, Aufmerksamkeitsspanne, subjektives Sicherheitsempfinden, Erwartungen, Antizipationen) und die Aktivation (Aktivierungsgrad, Wachheitsgrad, Stressresistenz, Risikobereitschaft) relevant (vgl. Bartmann et al., 1993). Das Konzept des Fahrens auf Sichtdistanz setzt voraus, dass der Fahrer die selektive Herabsetzung der visuellen Leistungsfähigkeit bei geringer Beleuchtungsstärke bzw. Umfeldleuchtdichte einschätzen und deren Konsequenzen auf eine frühzeitige Erkennung von Gefahrensituationen abwägen kann. Gleichzeitig wird angenommen, dass der Fahrer seine Geschwindigkeit bewusst an die Lichtverhältnisse anpasst, um eine Kollision mit anderen Verkehrsteilnehmern oder Objekten zu vermeiden. Diese Annahmen sind jedoch insbesondere für die Wahrnehmungsbedingungen bei Dunkelheit nicht gerechtfertigt (vgl. Leibowitz, Owens & Tyrrell, 1998). 2.5.6 Ermüdung als Filter Ermüdungsbedingte Fehler, bis hin zum „Sekundenschlaf“ sind eine Problematik, die alle Kraftfahrzeugführer betrifft. Vor allem bei Nacht bestehen nicht nur visuelle Informationsdefizite, sondern es tritt gleichzeitig eine erhöhte Müdigkeit (reduzierte Vigilanz) auf. Diese wirkt sich auf die Sinnesleistungen, die Reaktionszeit, auf die Aufmerksamkeit und auf die Verarbeitung sowie Integration verkehrsrelevanter Informationen aus (vgl. Sprenger, 2001). Beispielsweise sind mit der Ermüdung eine Einengung des Gesichtsfelds, eine Abnahme der Akkomodationsfähigkeit des Auges, eine Zunahme von Fehlern in der Wahrnehmung und der Hand-Auge-Koordination und ein Nachlassen der Aufmerksamkeit ver-

Perzeptive Filter: Grenzen aus physiologischer Sicht

39

bunden. Resultierende Fahrfehler beziehen sich primär auf zu nahes Auffahren, grobes Lenkverhalten sowie auf das Abkommen von der Fahrbahn (Schlanstein, 2004, zitiert nach Lerner et al., 2005). Häufig in Verbindung mit den Sicht- bzw. Lichtbedingungen ist die Fahrerermüdung demnach ein mit verursachender Faktor, der besonders im Zusammenhang mit Alleinunfällen steht (Braun, 1994). Wesentlich sind hierbei perzeptive Fehler, die in Aufmerksamkeitsdefiziten begründet sind (vgl. z.B. Reason, 1994). Auch wenn reizseitig alle Voraussetzungen gegeben sind, um ein Objekt zu sehen, verhindert dieser Filter ein Erkennen der Gefahr und erhöht somit die Unfallwahrscheinlichkeit durch fehlende bzw. unangemessene Fahrhandlungen. Dies wird insbesondere an typischen Einschlafunfällen deutlich, die sich auf ein Abkommen von der Fahrbahn ohne Bremsspur bzw. auf ein verkehrsbedingt nicht erklärbares Auffahren auf ein Hindernis oder ein anderes Fahrzeug beziehen (vgl. Horne & Reyner, 1995; zitiert nach Lerner et al., 2005). VAN DER HULST (1999) untersuchte den Einfluss von Zeitdruck sowie Müdigkeit auf die Veränderung des Abstandsverhaltens bei unterschiedlichen Sichtbedingungen und kam zu dem Ergebnis, dass vor allem die Kombination aus Zeitdruck sowie Müdigkeit durch eine Verringerung der „minimum time headways“ als kritisch anzusehen ist. Die Häufigkeitsspitzen des Einschlafens am Steuer treten bedingt durch die circadiane Rhythmik des Körpers in der Zeit zwischen 12 Uhr und 15 Uhr sowie zwischen 23 Uhr und 5 Uhr auf (Kuratorium für Verkehrssicherheit, 2006). Interessant ist, dass die besonders hohen Unfallraten während der Nachtstunden zeitlich mit den Erholungs- bzw. Ermüdungsphasen zusammenfallen (vgl. Heinz, 1982). Kritisch ist in diesem Zusammenhang, dass Fahrer häufig ihre eigene Wachheit und Fahrtüchtigkeit falsch einschätzen (vgl. z.B. Gründl, 2005). Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Ermüdungserscheinungen durch Einförmigkeit der Fahrbedingungen sowie durch ein schwaches Reizangebot in der Umgebung verstärkt werden (vgl. Lachenmayr, 1995), stellt sich die Frage, ob beispielsweise mittels fahrzeugseitigen Systemen zur Verbesserung der Sicht bei Nacht dem Fahrer mehr Informationen zur Verfügung gestellt werden und dadurch einer Verringerung der Aufmerksamkeit bzw. einem Absinken des Aktivierungsniveaus (vgl. Kapitel 2.6) entgegen gewirkt werden kann. Eine vergleichbare Wirkung zeigte sich in der Untersuchung der Effekte von Müdigkeitserkennungssystemen auf den Fahrer von KARRER und HERDEN (2006): Die Probanden fühlten sich bei Nutzung des Systems nicht nur subjektiv wacher, sondern waren es laut Videoanalysen der Versuchsfahrten auch objektiv.

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

2.5.7 Alkohol und Drogen als Filter Der Einfluss des Alkoholkonsums auf das Fahrverhalten ist seit vielen Jahren bekannt (vgl. z.B. Krüger, 1998). Aus psychologischer Sicht beziehen sich dessen Hauptauswirkungen auf Veränderungen im Befinden sowie im Sozialverhalten und im Zusammenhang mit dem Straßenverkehr auf die Veränderung der fahrerischen Leistung, vor allem der Wahrnehmung und der Reaktion. Ausfälle in zahlreichen Leistungsbereichen treten bereits bei niedrigen Werten der Blutalkoholkonzentration (BAK) und teilweise exponentiell ansteigend oberhalb einer Blutalkoholkonzentration von 0,6 Promille auf (Krüger, Kazenwadel & Vollrath, 1995). Die Handlungssteuerung sowie -kontrolle sind für Situationen, in denen eindeutige Informationsdefizite vorliegen und eine Antizipation von Gefahren erschwert ist (z.B. bei Dunkelheit) bereits bei einer BAK von 0,5 Promille beeinträchtigt. Generell wirkt Alkohol umso stärker, je höher die BAK ist und je mehr Kontrollprozesse notwendig sind. Nach KRÜGER et al. (1995) weisen nächtliche Fahrten gegenüber Fahrten am Tage ohnehin ein 1,51-fach höheres Verursachungsrisiko für Verkehrsunfälle auf. Tritt Alkohol hinzu, lässt sich ein erheblich größeres Risiko feststellen. Die Kombination von Nachtfahrt und Alkoholkonsum führt daher zu einem beträchtlichen Verkehrssicherheitsrisiko. Erschwerend tritt hinzu, dass die Unfallursache „Alkohol“ zudem häufig in Verbindung mit überhöhter Geschwindigkeit festgestellt wird (Lerner et al., 2005). Bei Alkoholisierungen zwischen 0,5 und 0,8 Promille ist das Unfallrisiko junger Fahrer, die bei Dunkelheit gehäuft unterwegs sind (vgl. Schulze, 1998), etwa 5-fach, bei über 1,1 Promille etwa 145-fach höher als das älterer, nüchterner Fahrer (Krüger, 1998). Dabei scheinen alkoholisierte Fahrer eher „ruhigere“ Straßen aufgrund der subjektiv als geringer beurteilten Entdeckungswahrscheinlichkeit zu bevorzugen (vgl. Keall, Frith & Patterson, 2004). Anders als bei der Entwicklung des Problems „Alkohol am Steuer“ weist der Anteil von Drogen und Medikamenten bei der Verursachung von Verkehrsunfällen in Deutschland eine deutlich steigende Tendenz auf (Statistisches Bundesamt, 2005). Obwohl dieser Anteil im Vergleich zu dem von Alkohol geringer ausfällt, ist die Gefährlichkeit der kombinierten Einnahme von Alkohol und Drogen unbestritten.

Psychologische Grundlagen und kognitive Funktionen

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2.6 Psychologische Grundlagen und kognitive Funktionen Der Prozess der Wahrnehmung ermöglicht dem Menschen, Informationen aus seiner Umwelt zu erhalten und mit ihr zu interagieren. Neben der objektiven Umwelt (äußere Bedingungen) ist primär deren subjektive Repräsentation entscheidend, die nicht nur von äußeren Reizbedingungen („bottom-up“), sondern zugleich von personenbezogenen Faktoren (z.B. Motivation, Erfahrung, Erwartungen: „top-down“) abhängig ist. Handlungsgrundlage und damit die eigentlich psychologisch wirksame Umwelt ist für den Menschen die kognitive Repräsentation der Gegebenheiten. Die Auseinandersetzung des Kraftfahrers mit der Umwelt fordert zunächst seine Wahrnehmung sowie Orientierung und führt, je nach personellen Ressourcen in unterschiedlichem Maß, zu dessen Beanspruchung. Das Ausmaß dieser Beanspruchung ist einerseits abhängig von der Art sowie Intensität der Umweltanforderungen und andererseits von der Inanspruchnahme personeller Leistungsvoraussetzungen, d.h. subjektiver Bewältigungsmöglichkeiten (Richter & Hacker, 1998). Zur Erfassung der Beanspruchung eignen sich Leistungsmaße, Selbstauskünfte (Zusammenstellung z.B. Richter & Hacker, 1998) oder physiologische Parameter (Zusammenstellung z.B. Kramer, 1993). In der Literatur findet sich im Zusammenhang mit der Beanspruchung der Begriff „Workload“, welcher sich auf das persönliche Belastungsempfinden der Person bezieht. Mit dem Konzept „Workload“ sind zahlreiche Ressourcentheorien (z.B. Broadbent, 1958; Kahneman, 1973; Posner, 1978; Wickens, 1984; alle Quellen zitiert nach Zwielich, Recker & Flach, 2001) verbunden, die sich mit eingeschränkten Informationsverarbeitungskapazitäten und mit der Bereitstellung und Verteilung von (kognitiven) Ressourcen beschäftigen. Verfügbare Kapazitäten werden stets aufgabenbezogen mobilisiert und variieren in Abhängigkeit vom Niveau der biologischen Aktivierung („arousal“). Ein und dieselben Fahranforderungen (z.B. eine Nachtfahrt) spiegeln sich demnach nicht in gleichen Beanspruchungsverläufen wider. Diesbezüglich besteht die Möglichkeit, aus Angaben zum subjektiven Erleben Rückschlüsse auf das Ausmaß der Aktivierung und der Beanspruchung zu ziehen, welche wiederum die Leistungsfähigkeit und das resultierende Fahrerverhalten bestimmen. Beispielsweise zeigen sich subjektiv schlechtere Befindlichkeiten bzw. ein deutlich angstbesetztes Fahren im Zusammenhang mit der Witterungsbedingung „Nebel“, die auf der Navigationsebene ein verändertes Verkehrsteilnahmeverhalten und auf der Manöverebene ein verändertes Fahrverhalten bewirken können (vgl. Richter & Schlag, 2000; Debus et al.,

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

2005). Wesentlicher Faktor ist hierbei die mangelnde Vorhersagbarkeit, die durch die eingeschränkte Sicht bestimmt wird (vgl. Wertheim, 1991). Die Komplexität der Fahraufgabe steigt mit zunehmenden Anforderungen an die Informationsverarbeitung und Fahrzeugbedienung (Fastenmeier, 1995). Die Aufgabenschwierigkeit hingegen bezieht sich auf die individuelle Steuerung der Ressourcen (Effort-Mechanismus) und wird durch Kontextfaktoren (z.B. Witterungsbedingungen), Zustände des Kraftfahrers (z.B. Müdigkeit), Fahrereigenschaften (z.B. Fahrerfahrung) und durch verfügbare Kapazitäten bestimmt (De Waard, 1996). Allerdings können hohe Anforderungen der Umwelt, die beispielsweise durch das eingeschränkte Informationsangebot bei Nacht oder Nebel bestehen, bei gleichzeitig wahrgenommenen Bewältigungsmöglichkeiten durchaus sicher gehandhabt werden. Derartige Situationen haben für bestimmte Personen (z.B. junge Fahrzeugführer) sogar einen hohen Anreizwert (Affordanzen nach Gibson, 1982) und werden deshalb gezielt aufgesucht. Übersteigen allerdings die Anforderungen die Handlungsfähigkeiten oder werden sie als sehr niedrig erlebt, so resultieren Überforderungen, Unterforderungen bzw. Fehlanforderungen des Kraftfahrers. Diese haben wiederum Einfluss auf das Fahrerverhalten und auf die Fahrzeugführung (vgl. „Task-Capability Interface Model“ nach Fuller, 2005). HOYOS et al. (1995) sprechen in diesem Zusammenhang von einer „Beanspruchungshomöostase“. Die Autoren verweisen auf die Tatsache, dass Fahrer bestrebt sind, ein Optimum der Beanspruchung beizubehalten. Da die Fahrtätigkeit überwiegend „selbstgetaktet“ („self-paced“) ist, sind Regulationsmöglichkeiten z.B. über die Geschwindigkeit gegeben. Berücksichtigt man, dass sich Autofahrer typischerweise eine hohe Handlungsfähigkeit zuschreiben, sind aus psychologischer Perspektive Verkehrssituationen, Straßengestaltungen und fahrzeugseitige Technologien, die dem Fahrer objektiv Verhaltensfreiheiten gewähren und offenbaren (z.B. mehr Sicht durch Vision Enhancement Systeme [VES] bei einer Nachtfahrt) möglicherweise als sicherheitskritisch zu bewerten. Gerade bei jungen Fahrern bestehen Probleme oft weniger in schlechten Wahrnehmungsleistungen, sondern in einer Überschätzung der persönlichen Bewältigungsmöglichkeiten. Als Flaschenhals des Handlungsvollzugs (vgl. Broadbent, 1958) gilt bei hoher Beanspruchung infolge der Begrenztheit visueller, kognitiver bzw. motorischer Ressourcen die Aufmerksamkeit. Die Aufmerksamkeit als Zustand gesteigerter Wachheit (Vigilanz) und Anspannung kann immer als zugleich unterschiedlich verteilte und als selektive Aufmerksamkeit (z.B.: zentral vs. peripher) verstanden werden. Allerdings wird nicht immer die objektiv wichtigste Infor-

Psychologische Grundlagen und kognitive Funktionen

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mation selektiert (vgl. Renge, 1980). Zudem kann die Aufmerksamkeit willentlich durch Erfahrungen bzw. Motive (top-down) oder unwillentlich durch auffällige oder neuartige Reize (bottom-up) gesteuert werden. Im Zusammenhang mit der zugrunde liegenden Fragestellung besteht diesbezüglich der Anspruch, mit Hilfe von Licht Gefahrenquellen derartig zu beleuchten, dass eine angemessene Aufmerksamkeitszuwendung durch den Fahrer und eine Orientierungsreaktion erfolgen. Mit der Aufmerksamkeit ist der Begriff der „Situation Awareness“ verbunden, der in der Luftfahrt im Zusammenhang mit Automation und Überwachungsaufgaben vor über 20 Jahren geprägt wurde. Ein breites Verständnis von Situationsbewusstsein als Konstrukt, Phänomen, Prozess oder Produkt (z.B. Adams, Tenney & Pew, 1995; Sarter & Woods, 1995; Smith & Hancock, 1995; Wickens, 1996; Durso & Gronlund, 1999) führte sich, dass der Begriff trotz reger Forschungsaktivität vor allem im Bereich des Fliegens nicht eindeutig erfasst werden konnte. Eine Definition, die mehr oder weniger das gesamte Spektrum der Situation Awareness abdeckt, liefert Endsley (1988, S. 792). “Situation Awareness is the perception of the elements in the environment within a volume of time and space, the comprehension of their meaning and the projection of their status in the near future.”

Die Autorin geht demnach von drei Ebenen des Situationsbewusstseins aus, die verschiedene Stufen der Informationsverarbeitung repräsentieren (Abbildung 5). Auf Ebene 1 (Abbildung 5) erfolgt die Wahrnehmung der kritischen Umgebungsfaktoren innerhalb einer dynamischen Umwelt. Auf Ebene 2 werden die einzelnen Informationen aus Ebene 1 vereint. Durch das Verständnis der Bedeutung der einzelnen Ereignisse und Objekte wird ein aktuelles, holistisches Bild der Situation geschaffen. Auf Ebene 3 erfolgt schließlich die Vorwegnahme der zukünftigen Situationsentwicklung, die durch das Wissen um den aktuellen Zustand und die Dynamik der Situationselemente (Ebene 1) sowie durch das Verständnis der aktuellen Situation (Ebene 2) erreicht wird. Erst danach erfolgt der Prozess der Entscheidungsfindung und Handlungsausführung, der laut Endsley nicht ausdrücklich Bestandteil des Situationsbewusstseins ist. Ergänzend zu dem eher informationsverarbeitungstheoretischen Ansatz von Endsley betont Wickens (1996) ebenso die Bedeutung der Aufmerksamkeitsallokation und unterscheidet zwischen Inhalt (Wie ist die momentane Situation und wie entwickelt sie sich?) und dem Prozess, die Aufmerksamkeit aufrecht zu halten.

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

Situations-/Systemfaktoren Feedback SITUATION AWARENESS

Aktueller Zustand der Umgebung

Wahrnehmung der aktuellen Situationselemente

Verständnis der aktuellen Situation

Prognose der Situationsentwicklung

Ebene 1

Ebene 2

Ebene 3

Individuelle Faktoren

Abbildung 5:

Ziele und Erwartungen der Person

Entscheidung

Strukturen und Prozesse der Informationsverarbeitung

Handeln

Fähigkeiten Erfahrung Training

Rahmenmodell der Situation Awareness (nach Endsley, 1995; deutsch aus: Kluwe, 2006)

So spiegeln sich in Wickens´ Definition von Situation Awareness einerseits Forderungen nach der Schaffung von Bedingungen für eine gute Wahrnehmung wichtiger Informationsquellen (z.B. mehr Licht = mehr Sicht) sowie andererseits die Nützlichkeit der Anwendung effektiver Strategien zur Aufmerksamkeitslenkung (z.B. hot spot und blind spot detection) wider: „the continuous extraction of information about a dynamic system or environment, the integration of this information with previously acquired knowledge to form a coherent mental picture, and the use of that picture in directing further perception of, anticipation of, and attention to future events“ (Wickens 1996, S.1).

Darüber hinaus hat neben den Prozessen in der Person auch die Interaktion zwischen Person und Umwelt wesentlich Anteil am Situationsbewusstsein (vgl. Smith & Hancock, 1995). Demnach ist „externally directed consciousness“ eine Voraussetzung für zielgerichtetes Verhalten in einer dynamischen Umgebung. Laut Smith und Hancock (1995) muss eine Person in der Lage sein, ihr Verhalten der Umwelt und den mit ihr verbundenen Bedingungen sowie Einschränkungen anzupassen, um als situationsbewusst zu gelten. Um nun vor allem Möglichkeiten des Aufbaus, der Aufrechterhaltung sowie Aktualisierung von Situationsbewusstsein mittels spezifischer Lichtverteilungen zu prüfen, sollten neben di-

Psychologische Grundlagen und kognitive Funktionen

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rekten Verhaltensmaßen auch indirekte herangezogen werden sowie stärker auf das Situationsverständnis und die Situationsantizipation eingegangen werden (vgl. z.B. DRIVE, 1991, zitiert nach Green, 1995; Buld, Hoffmann & Krüger, 2002). Die visuelle Aufmerksamkeit ist auf allen Stufen der “Situation Awareness” eine kritische Ressource. Aufmerksamkeitsmanagement und somit die Steuerung des Blickverhaltens bedeuten gleichzeitig Informationsmanagement. Ein Objekt wird umso wahrscheinlicher fixiert sowie der bewussten Wahrnehmung über das foveale Sehen zugänglich gemacht, je näher es zur Fovea centralis abgebildet ist, je auffälliger es ist und je optimaler die Beanspruchung des Fahrers ist (Cohen, 1993a). Das visuelle Suchverhalten erfolgt diesbezüglich über eine Serie alternierender Sakkaden (Blicksprünge) sowie über eine Folge von Fixationen. Eine Objektidentifizierung kann allerdings nur in einem eng umgrenzten Gebiet um den Fixationspunkt herum erfolgen (vgl. Rantanen & Goldberg, 1999). Für viele Bereiche des Straßenverkehrs, aber auch für den Schiff-, Flug- und Bahnverkehr, ist insbesondere das Gebiet bis etwa 30 Grad Abstand vom Fixationspunkt von kardinaler Bedeutung (vgl. Abbildung 6 und Lachenmayr, 2006). Sowohl die Blicktiefe wie die Blickfeldweite sind nun in hohem Maße geschwindigkeitskorreliert (vgl. OECD/ECMT, 2006, sowie Diskussion in Weller et al., 2006). Dabei gilt: ƒ

Je höher die Geschwindigkeit, desto ferner die visuelle Orientierung. Und:

ƒ

Je höher die Geschwindigkeit und je ferner damit der Fokus, desto kleiner das Sehfeld (Abbildung 7).

Da der Mensch in Bewegung in der Regel ca. 3 Sekunden voraus blickt, wird der Fixationspunkt in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit vorverlagert und es resultiert eine Verschlechterung in der peripheren Wahrnehmung im Nahbereich (vgl. Kapitel 2.5). Mit zunehmender Geschwindigkeit schauen Fahrer verstärkt nach weiter voraus liegenden Informationen (Land & Horwood, 1995). Aus Fahrexperimenten von MIURA (1990, zitiert nach Weller et al., 2006) und RECARTE und NUNES (2000, zitiert nach Weller et al., 2006) geht allerdings hervor, dass die Verengung der peripheren Sehleistung nicht nur von der Geschwindigkeit determiniert wird, sondern ebenso eine Funktion der Komplexität der Verkehrsumgebung und des Verkehrsgeschehens ist.

2m

5m

10m

20m 50m 200m 50m 20m

10m

5m

Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

2m

46

30° 60° 90°

Abbildung 6:

Schematische Darstellung des Blicks aus dem Fahrzeug auf die Fahrbahn (Lachenmayr, 2006)

Hinzu kommt eine deutliche Divergenz zwischen objektiver und subjektiver Distanz sowie Geschwindigkeit: Große Distanzen werden eher über-, hohe Geschwindigkeiten hingegen eher unterschätzt (vor allem nach längerer Adaptation an eine hohe Geschwindigkeit) (Hakkinen, 1963). In der Konsequenz wird subjektiv noch zu viel Raum z.B. zwischen dem Ego-Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug gesehen, während die Annäherungsgeschwindigkeiten unterschätzt werden. Bei hoher Geschwindigkeit, seltenen peripheren Signalen oder auch bei Alkoholkonsum oder starker Ermüdung kommt es zu einer Einengung des Blickfelds bis hin zum so genannten Tunnelblick. Es werden dann nur noch die Objekte wahrgenommen, welche in ungefährer Blickrichtung liegen. Diese Limitierung in der peripheren Wahrnehmung kann beispielsweise nachts oder bei Nebel dazu führen, dass Gefahrenquellen im seitlichen Blickfeld nicht registriert werden. Zentrale Bedeutung für das Fahren hat deshalb das „Useful Field of View / Vision“ (UFOV), innerhalb dessen Veränderungen in einem lateralen Bereich,

Psychologische Grundlagen und kognitive Funktionen

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der ca. 2 bis 4 Grad vom Fixationspunkt abweicht, registriert werden. COHEN (2008, S. 73) definiert: „Die räumliche Ausdehnung des peripheren Sehens um die aktuelle Fixationsstelle herum, wo ein gegebener Reiz eben noch wahrgenommen werden kann, wird als nutzbares Sehfeld (NSF) oder gleichwertig als Useful Field of View (UFOV) bezeichnet. In diesem Sehbereich kann die Information so effizient aufgenommen werden, dass sie das Verhalten zu beeinflussen vermag.“ Die Ausdehnung des UFOV wird primär vom anatomischen Aufbau des Auges sowie seiner physiologischen Arbeitsweise beeinflußt, aber nicht vollständig determiniert. Der nutzbare Sehfeldumfang variiert auch in Abhängigkeit der jeweiligen Beanspruchung des Menschen und wird von seinem Alter überlagert. Diese Größe erwies sich als guter Prädiktor zur Vorhersage der Unfallbeteiligung unter älteren Fahrern und zur Beurteilung der Fahrleistung (vgl. Owsley et al., 1991).

Abbildung 7:

Höhere Geschwindigkeit – Engeres Sichtfeld (modifiziert nach: OECD/ECMT, 2006, S. 43).

Neben dem nutzbaren ist bei der Verkehrsteilnahme das praktisch genutzte Sehfeld von besonderer Bedeutung. Dieses schließt zusätzlich vor allem die Allokation der Aufmerksamkeit ein, fordert damit auch „visual attention skills“ und die

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

(gerade im Alter nachlassende) „visual processing speed“. Nach BARTMANN et al. (1990, zitiert nach Weller et al., 2006) richtet sich die Aufmerksamkeit mit Zunahme der Geschwindigkeit vermehrt auf tätigkeitsrelevante Objekte. Demnach findet nicht eine Abnahme, sondern eine Verlagerung der Aufmerksamkeit statt. Irrelevante Objekte am Straßenrand, wie z.B. Bäume oder Gebäude, wurden in dieser Studie weniger häufig fixiert. Welche Objekte für den Fahrzeugführer handlungsleitend sind, wird wesentlich durch die Fahrerfahrung mitbestimmt. Durch Erfahrungen, die direkt oder indirekt über Modelle in verschiedenen Verkehrsumwelten bzw. situationen gemacht werden, entwickeln Fahrer subjektive Kategorien über die jeweilige Straßenumwelt (Schlag & Heger, 2002), die dort angemessen erscheinende Verhaltensmuster wachrufen. Das Wissen, wie man sich in bestimmten Situationen verhält, bestimmt auch die fahrerseitigen Erwartungen. Antizipiert werden vom Fahrer vor allem die Verhaltenskonsequenzen. Deshalb ist es wichtig, dass die richtigen „mentalen Modelle“ aufgebaut werden. Die Erwartungen beeinflussen wiederum das, was der Fahrer (selektiv und akzentuierend) wahrnimmt oder übersieht und wie er sich vor allem bei knapper Entscheidungszeit verhält. Weiterhin determiniert die Auftretenserwartung eines verkehrsrelevanten Ereignisses dessen Erkennungszeit und somit die Reaktionsschnelligkeit des Fahrzeugführers. Laut Untersuchungsergebnissen von SHINAR (1985) ist der Erkennungsabstand für erwartete Objekte doppelt so groß wie für unerwartete. Analog zu SCHMIDT-CLAUSEN (1982) beträgt die Differenz im Erkennungsabstand zwischen erwarteten und unerwarteten Objekten 26 m. Nicht unabhängig von den Erwartungen dienen Antizipationen dazu, bevorstehende Handlungen oder Ereignisse gedanklich vorwegzunehmen. Laut BARTMANN et al. (1993) können durch die kognitive Strategie der Antizipation Sehdefizite teilweise kompensiert werden. Ebenso verweist die Autorin darauf, dass ältere Fahrzeugführer (50 bis 60 Jahre) stärker von der gedanklichen Vorwegnahme von Hindernissen auf der Fahrbahn profitieren als jüngere Kraftfahrer (24 bis 30 Jahre). Ein derartig konzeptgesteuertes, visuelles Suchverhalten (top-down) ist schneller, ressourcensparender und daher für zeitkritische Entscheidungsprozesse von Vorteil (Schlag & Heger, 2002). Damit eine adäquate Gefahrenantizipation erfolgen kann, müssen entsprechende Licht- bzw. Sichtbedingungen vorliegen, um die Verkehrssituation in bestehende mentale Modelle einordnen und angemessene Handlungsschemata und -skripte abrufen zu können. Da beispielsweise bei Dunkelheit oder Nebel aufgrund der Kontrastminderung und Reizarmut wenige Hinweise aus der Umwelt vorliegen, spielen bei diesen Licht- bzw. Witterungs-

Kognitive Filter: Grenzen aus Sicht der Informationsverarbeitung

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verhältnissen top-down-Prozesse oft eine besondere Rolle. Hierdurch wird eine Ergänzung der fehlenden Informationen durch den Fahrer vorgenommen. Ferner wirken sich auch emotionale und motivationale Aspekte auf das Fahrerverhalten aus. Nach GRÜNDL (2005) haben Fahrer in einer negativen emotionalen Verfassung ein doppelt so hohes Risiko, einen Unfall zu verursachen, wie Fahrer in einer positiven oder neutralen Verfassung. Ambiente Innenbeleuchtung im Fahrzeug könnte ein Beispiel geben, dies positiv zu nutzen. Negative Emotionen wie Angst, spielen z.B. beim Fahren bei Nebel eine Rolle und bewirken Veränderungen im visuellen Such- sowie Orientierungsverhalten seitens des Fahrzeugführers (Richter & Schlag, 2000). Gleichzeitig können bestimmte Motivlagen salient werden, die ihrerseits in Kombination mit der Einschätzung der eigenen Bewältigungskompetenzen Einfluss auf die Risikobewertung und somit auf das Fahrerverhalten haben. An dieser Stelle setzen die Modelle der Verhaltensadaptation bzw. der Risikokompensation an (vgl. Kapitel 3). 2.7 Kognitive Filter: Grenzen aus Sicht der Informationsverarbeitung Kognitive Grenzen der wahrnehmungsbezogenen Informationsverarbeitung beim Kraftfahren beziehen sich im Wesentlichen auf Probleme der Entfernungs- und Geschwindigkeitswahrnehmung, die Blicksteuerung, Kapazitätsgrenzen, die Wahrnehmung der eigenen Ressourcen und Motive, angemessene Rückmeldungen und die psychologische Blendung („discomfort glare“). 2.7.1 Entfernungs- und Geschwindigkeitswahrnehmung als Filter RUMAR (1985; vgl. Kapitel 2.1) ordnet die Wahrnehmung von Tiefen bzw. Entfernungen sowie von Geschwindigkeiten dem kognitiven Bereich zu, verweist jedoch gleichzeitig darauf, dass durchaus Verbindungen zu perzeptiven Filterungsprozessen bestehen. Nach GRAMBERG-DANIELSEN (1967) ist die Sehentfernung eine Funktion der Konvergenz (Stellung der Augen bei der Objekterfassung) und der Tiefeneindruck eine Funktion der Querdisparation (Unterschiede in den Abbildern beider Augen). Auch können Größenrelationen von Objekten zueinander einen Eindruck über die Entfernung vermitteln. Des Weiteren erlaubt das Wissen von möglichen Platzierungen und Überschneidungen von Objekten im Raum sowie über Größenkonstanzen und Relationen zwischen Objekten eine Entfernungsschätzung. Nach der von GIBSON (1982) vertretenen ökologischen Wahrnehmungstheorie beruht der Tiefeneindruck auf so genannten

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

Texturgradienten (vgl. Goldstein, 2002). Deren Anordnungsdichte ermöglicht dem Fahrer einen direkten Schluss auf die Entfernung. Eine dichte Struktur mit weniger sichtbaren Details wird beispielsweise von weiter weg liegenden Objekten erzeugt. Bei ungünstigen Sichtbedingungen (z.B. Nebel) ist die Erkennung solcher Gradienten aufgrund der geringeren Kontraste kaum möglich (vgl. Richter & Schlag, 2000). Durch die Verlagerung der Fixation in den Nahbereich entsteht eine andere Sinneswahrnehmung und ein anderes Erleben der Verkehrssituation im Vergleich zur Fixation am Horizont. Im Ergebnis treten Verzerrungen in der Entfernungswahrnehmung auf. CAVALLO et al. (1997, zitiert nach Cavallo & Cohen, 2001) konnten in ihren Laboruntersuchungen zeigen, dass bei Nebel die Entfernungen bis zu 60 % überschätzt werden. Dies birgt im Hinblick bspw. auf Überholmanöver im Straßenverkehr große Gefahren in sich. Erschwerend kommt hinzu, dass der Mensch sowohl die eigene Geschwindigkeit als auch die anderer Fahrzeuge nur schlecht beurteilen kann und primär bei hohen Geschwindigkeiten eine Tendenz zur Unterschätzung besteht (vgl. Parsons, Isler & Hansson, zitiert nach Weller et al., 2006). Da die Geschwindigkeitswahrnehmung vorrangig durch die Art sowie Anzahl relevanter visueller Informationen beeinflusst wird (vgl. Gibson, 1986; Zwielich et al. 2001) und weiterhin das periphere Sehen sensitiv für Geschwindigkeiten ist (vgl. Cavallo & Cohen, 2001), ergeben sich noch deutlichere Schätzprobleme bei eingeschränkten Lichtbzw. Sichtverhältnissen. Diesbezüglich erschweren vor allem geringe Kontraste sowie geringe Beleuchtungsstärken die Bewegungs- und Geschwindigkeitswahrnehmung (vgl. Campenhausen, 1993). Die notwendigen Informationen bei Nebel können nur aus einer geringen lateralen Ausdehnung der Umwelt und aus einer geringen Distanz aufgenommen werden (Cohen, 1986). BALD (1987) verweist in diesem Zusammenhang darauf, dass Sichtverhältnisse einen großen Einfluss auf Ort und Stärke der Reaktion haben. Laut BUBB (1977, zitiert nach Schlag & Heger, 2002) sind visuelle Informationen für die Schätzung von Geschwindigkeitsdifferenzen bedeutsam und akustische Informationen (z.B. Rollgeräusche) für die Schätzung des Geschwindigkeitsniveaus wichtig. Kinästhetische Informationen hingegen sind eher für die Wahrnehmung von Beschleunigungs- und Verzögerungsmanöver relevant. Die vorangegangenen Ergebnisse zeigen, dass die Geschwindigkeits- und Entfernungswahrnehmung nicht unabhängig voneinander betrachtet werden können. Eine Kenngröße, welche beide Parameter kombiniert und eine bedeutsame Verhaltensvariable darstellt, ist die „time to collision“ bzw. „time to contact“ (TTC). TTC bezieht sich auf die verbleibende Zeit, die bis zu einem Auf-

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prall auf ein Objekt oder einem Zusammenstoß mit einem entgegenkommenden Objekt (z.B. Fahrzeug, Gebäude etc.) zur Verfügung steht. Obwohl auch andere Parameter die Basis dieser Kenngröße sein können (vgl. z.B. Tresilian, 1999a, b; Hofbauer & Eggert, 2005) wird vermutet, dass sich TTC von Tau ableitet (vgl. Lee, 1976). Tau bezieht sich auf die Blickwinkeländerungsgeschwindigkeit über die Zeit und berücksichtigt somit das Verhältnis zwischen realer Objektgröße und Objektausdehnung auf der Netzhaut. Vermutet wird, dass TTC ein Maß ist, das Fahrzeugführer unmittelbar aus dem bewegten Geschehen wahrnehmen, das also nicht auf kognitive Verrechnungsprozesse abstellen muss. Dennoch sind die TTC-basierten Schätzungen der Fahrzeugführer nicht exakt (vgl. z.B. Hoffmann & Mortimer, 1994; Sidaway, Fairweather & Sekiya, 1996). Eine Vielzahl von Autoren nimmt an, dass Fahrer TTC systematisch unterschätzen (vgl. z.B. Gray & Regan, 1999; Cavallo & Cohen, 2001; Hesketh & Godley, 2002), was wiederum positiv im Hinblick auf die Verkehrssicherheit ist. 2.7.2 Erfahrungsabhängige Blicksteuerung als Filter Die Untersuchungen von COHEN (1984, zitiert nach Cohen, 1993a; 2008) zeigen, dass bei der Blicksteuerung ein deutlicher Lern- bzw. Übungseffekt vorliegt: Während Fahranfänger noch relativ ziellose Suchbewegungen durchführen und noch nicht wissen, wo mit informationsträchtigen Objekten zu rechnen ist, hat der erfahrene Kraftfahrer gelernt, seinen Blick vorausschauend auf die Stellen zu steuern, wo gehäuft mit Gefahren zu rechnen ist. Fahranfänger fixieren beispielsweise selten in die Ferne, bewegen ihren Blick mit größeren Amplituden und orientieren sich an weniger verkehrsrelevanten Informationen (z.B. vgl. Mourant & Rockwell, 1972). Laut CRUNDALL und UNDERWOOD (1998) finden sich derartige Unterschiede im Such- sowie Orientierungsverhalten primär unter der Berücksichtigung der Straßenkategorie. Die beschriebenen Filtereffekte sind insbesondere in komplexen Situationen bzw. bei hoher Beanspruchung des Kraftfahrers verkehrssicherheitsrelevant, da eine unzureichende Situationserfassung sowie Gefahrenantizipation die Unfallwahrscheinlichkeit erhöht. Gleichzeitig ist zu beachten, dass ein konzeptgesteuertes visuelles Suchverhalten, das primär von erfahrenen Kraftfahrern gezeigt wird, ressourcensparend und vorteilhaft für schnelle Entscheidungen ist. Aufgrund des unterschiedlichen Blickverhaltens haben Fahranfänger nicht nur eine andere Informationsbasis als erfahrene Kraftfahrer (vgl. Underwood et al., 2002), sondern erschweren sich teilweise zusätzlich die Informationsaufnahme. Beispielsweise blicken Fahran-

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Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

fänger nachts häufiger direkt in die Scheinwerfer des entgegenkommenden Fahrzeugs und sind somit zeitweise geblendet (vgl. Lachenmayr, 1995). Diese Blendwirkung kann nur durch eine Vergrößerung des Blickwinkels (z.B. seitlich vorbei schauen oder Orientierung am rechten Fahrbahnrand) vermieden werden, was jedoch wiederum Bestandteil des erfahrungsabhängigen Wahrnehmungslernens im Straßenverkehrs ist (vgl. Cohen, 1993a). 2.7.3 Kapazitätsgrenzen als Filter Bereits aus dem Zitat von HILLS (1980) „that the driver is often operating at or beyond the limits of his visual capabilities in a number of key driving situations” (p 184) lassen sich Bezüge zur Relevanz des “visual (work-)load” bzw. zu kapazitätsbedingten Grenzen der menschlichen Informationsaufnahme herstellen. In Ergänzung zu den in Kapitel 2.5 dargestellten kognitiven und visuellen Kapazitätsgrenzen ergeben sich folgende Filter im Prozess der Informationsgewinnung. Der Kraftfahrer kann nur selektiv Informationen aufnehmen und muss dabei zwischen relevanten Informationsträgern und Informationsträgern mit geringerer Verkehrsrelevanz unterscheiden. Dieser Selektionsprozess ist bei Dunkelheit erschwert. MIURA (1992) weist darauf hin, dass sich in gefährlichen Situationen mit hoher Informationsdichte, bedingt durch die begrenzte Verarbeitungskapazität, die Zeit zum Erkennen relevanter Objekte durch das benötigte „tiefere Fixieren“ verlängert (spätes Erkennen). Des Weiteren ist der maximal nutzbare Sehumfang (UFOV) aufgabenabhängig und verengt sich sowohl bei (zu) geringer als auch bei hoher Belastung des Kraftfahrers (Schlag & Heger, 2002). Dabei ist bei niedriger Belastung das zu geringe Aufmerksamkeitsniveau und bei zu hoher die begrenzten visuellen sowie mentalen Verarbeitungskapazitäten entscheidend (vgl. Cohen, 1987). Das UFOV wird ebenso durch den Einfluss von Alkohol, Drogen oder Ermüdung verengt. Darüber hinaus kann der Kraftfahrer im Durchschnitt nur 3 Objekte pro Sekunde fixieren (vgl. Cohen, 1993a). Ferner ist die Aufnahmekapazität auf 16 bits/s und die Speicherkapazität im Kurzzeitgedächtnis auf 160 bit/s begrenzt (vgl. Hohmann, 1991). 2.7.4 Ressourcenwahrnehmung und Motive als Filter Einen erheblichen Einfluss auf das Fahrerverhalten und -erleben haben motivationale Prozesse. Die Basis der Handlungsmotivation ist jedoch nicht das Streben nach Sicherheit, sondern, soweit dies rational abwägend erfolgt, die Relation

Kognitive Filter: Grenzen aus Sicht der Informationsverarbeitung

53

zwischen Nutzen und Kosten einer riskanten Fahrweise (vgl. Erwartungs-x-Wert Modelle oder Subjective Expected Utility Model, z.B. in Schlag, 1994a, 2006a, 2006b). Laut ZUCKERMAN (1978) sucht der Fahrzeugführer nach einem optimalen Aktivationsniveau, welches ihn wahrgenommene Gefahren so lange tolerieren lässt als mit der Handlung gleichzeitig höher bewertete, angestrebte Ziele realisiert werden können. Der stärkste Nutzen riskanten Verhaltens und umgekehrt die höchsten psychischen Kosten sicheren Verhaltens liegen in den wahrgenommenen Vorteilen des schnellen Fahrens. Hier setzt das Modell der Gefahrenkognition von SCHLAG (2008, siehe Kap. 2.8) an, welches einerseits das Zusammenspiel von top-down sowie bottom-up Prozessen bei der Gefahrenkognition verdeutlicht (vgl. Kapitel 2.6) und andererseits betont, dass die Gefahrenwahrnehmung (bottom-up) einen Gegenpol zur Wahrnehmung von Ressourcen (z.B. selbst zugeschriebenes fahrerisches Können) sowie Motiven zu deren Nutzung darstellt. Diese Wechselwirkung spielt eine wichtige Rolle bei der Erklärung von Verhaltensanpassungen nach Veränderungen in der Umwelt oder am Fahrzeug (vgl. Kapitel 3). Allerdings sprechen nicht alle Fahrergruppen (vgl. z.B. Adelt, Grimmer & Stephan, 1999) auf straßenseitige Verhaltensangebote gleichermaßen an und es besitzt nicht jede Verkehrsumwelt das gleiche Aufforderungspotential. Bezüglich des Zusammenspiels zwischen Situations- und Personenmerkmalen stellen vor allem junge bzw. riskante Fahrer (z.B. mit offensivem Fahrstil oder „Sensation Seeker“) eine spezielle Risikogruppe dar (vgl. Schlag, Ellinghaus & Steinbrecher, 1986; Herzberg & Schlag, 2006). In diesem Zusammenhang wirkt sich primär die Unterschätzung von Risiken und die Überschätzung der eigenen Fähigkeiten, verbunden mit der teilweise starken Motivation, mit dem Fahrzeug mehr als Mobilitätsfunktionen zu erfüllen, auf das Risikoverhalten aus. Das Kraftfahrzeug erfüllt über die Transportfunktion hinaus eine Vielzahl von ExtraMotiven (Schlag & Schade, 2007), die mit positiven Emotionen verbunden sind und für deren Erfüllung vor allem junge Fahrer zahlreiche Risiken eingehen. In diesem Zusammenhang wird deutlich, dass eine durch Verkehrssicherheitsmaßnahmen bewirkte objektive Erweiterung des Handlungsspielraums primär bei jungen Fahrern angesichts der jugendtypischen Verhaltensweisen (vgl. z.B. Raithel, 1999) kritisch Folgen haben kann. Die Bevorzugung eines hohen Aktivierungsniveaus ist weiterhin bei „High Sensation Seekern“ gegeben (vgl. Zuckerman, 1978), die aufgrund dieser generalisierten Verhaltensdisposition zu einer riskanteren Fahrweise neigen und auch begleitende Risiken wie Alkoholbzw. Drogenkonsum häufiger eingehen (vgl. Hippius & Joswig, 1999). Vor al-

54

Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

lem bei männlichen „High SS“ besteht ein starker Zusammenhang zum Fahren unter Alkoholeinfluss. Ferner zeigten Studien, dass eine hohe Ausprägung in dieser Persönlichkeitseigenschaft eine veränderte Risikowahrnehmung bewirkt (vgl. Herzberg & Schlag, 2003). Des Weiteren bestehen motivationale Tendenzen, sich an dem Verhalten anderer zu orientieren oder sich durch andere beeinflussen zu lassen (vgl. z.B. Wagner & Vierboom, 1991). So weisen beispielsweise Untersuchungen zum Fahrerverhalten bei Nebel auf soziale Orientierungsprozesse mit Auswirkungen auf das Abstandsverhalten zum vorausfahrenden Fahrzeug hin (vgl. Richter & Schlag, 2000) und aus der experimentellen Kleingruppenforschung geht hervor, dass die Risikofreudigkeit des Einzelnen im Sog einer Gruppe höher ist („Risky Shift“). Zu vergleichbaren Ergebnissen kommen auch ÅBERG et al. (1997), die die Auswirkungen der wahrgenommenen Geschwindigkeit vorausfahrender Fahrzeuge auf die Wahl der eigenen Fahrgeschwindigkeit untersucht haben. 2.7.5 Rückmeldungen als Filter Neben spezifischen Motiven, Erfahrungen oder Erwartungen ist die Art und Weise der Kommunikation zwischen der Verkehrsumwelt und dem Fahrer ein bedeutungsvoller Faktor für das Fahrverhalten (vgl. z.B. Nygaard, 1981, und Wilde, 1981, zitiert nach Rumar, 1985). Gut ausgebaute Verkehrswege und komfortabel gefederte sowie geräuscharme Kraftfahrzeuge lassen jedoch akustische und haptische Informationen zugunsten des Fahrkomforts teilweise verlorengehen. Die Orientierung muss somit noch einmal verstärkt an visuellen Reizen erfolgen, die jedoch z.B. in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen unterschiedlich viele Informationen geben. In der Summe meldet das Verkehrssystem bzw. das Fahrzeug selten Fahrfehler zurück (Brühning, 1981). Für die Aneignung und Optimierung adäquater Reiz-Reaktions-Automatismen und angepasster Verhaltensregeln im Straßenverkehr benötigt der Kraftfahrer jedoch ein entsprechendes Feedback. Fehlt eine derartige Rückmeldung bleiben dem Fahrer die Konsequenzen der jeweiligen Fahrhandlung verborgen und es werden falsche mentale Modelle aufgebaut. Durch Lernprozesse entstandene kognitive Schemata, die mit spezifischen Erwartungen verbunden sind, und darauf aufbauende Verhaltensmuster lassen sich dann jedoch nur mit erhöhtem Aufwand verändern, zumal die so erworbenen Verhaltensweisen für viele Kraftfahrer Verstärkungswert haben.

Kognitive Filter: Grenzen aus Sicht der Informationsverarbeitung

55

Ein weiterer kognitiver Filter besteht darin, dass einige Verkehrssituationen nur eine geringe Auftretenswahrscheinlichkeit aufweisen (z.B. Glätte, Nebel) und dementsprechend der Fahrer damit nur unzureichend Erfahrungen sammeln kann. Die somit fehlende Rückmeldung über ein angepasstes Fahrverhalten kann sich auf emotionaler Ebene in subjektiver Unsicherheit widerspiegeln (vgl. Ellinghaus et al., 1990), sie kann jedoch auch zu mangelnder Verhaltensanpassung führen. Wichtig ist demnach, dass dem Fahrer frühzeitig Informationen über die Verkehrssituation vor allem bei veränderten Bedingungen gegeben werden und so proaktiv Einfluss auf dessen Verkehrsteilnahme und sein Fahrverhalten genommen wird. 2.7.6 Psychologische Blendung als Filter („discomfort glare“) Blendlichtquellen wirken auch psychologisch als Attraktor und ziehen die Aufmerksamkeit auf sich (vgl. Wördenweber, 2004). Im Vergleich zur physikalischen Blendung (vgl. Kapitel 2.5.2) tritt bei dieser Blendungsart eine als „unangenehm“ bis „belästigend“ empfundene Befindlichkeitsstörung auf, ohne dass es zu einer Herabsetzung des Sehvermögens kommen muss (vgl. GrambergDanielsen, 1967). Die Filterwirkung besteht neben den subjektiven Befindensbeeinträchtigungen zusätzlich im Auftreten von Ermüdung durch eine ungewollte sowie ständige Ablenkung der Blickrichtung auf die Lichtquelle. Die psychologische Blendung hängt zum einen von der Leuchtdichte der Blendlichtquelle, der Adaptationsleuchtdichte und zum anderen von der spektralen Zusammensetzung des Lichts ab. Die psychologische Blendung nimmt bei größerer Scheinwerferfläche und gleich bleibender Beleuchtungsstärke ab (vgl. Bockelmann, 1987). Liegt keine psychologische Blendung vor, wird auf physiologischer Ebene Blendungsfreiheit angenommen. Bezüglich der Beurteilung des subjektiven Erlebens der Blendung ist zu berücksichtigen, dass diese von individuellen (Wahrnehmungsleistung) und von situativen Faktoren (Aufgabenschwierigkeit) abhängt (Sivak et al., 1991). Die Forschung zu „discomfort glare“ ist bislang nur wenig vorangeschritten und wird u.a. dadurch erschwert, dass eine experimentelle Trennung zwischen den beiden Blendungsarten schwierig ist (vgl. Theeuwes et al., 2002). Für die Praxis erfolgt die Bewertung der psychologischen Blendung über Blendzahlen von 1 (unerträglich) bis 9 (unmerklich). Ein Wert von 5 kann als angemessene untere Grenze für den Straßenverkehr angesehen werden (vgl. Eckert, 1993).

56

Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

2.8 Ein zusammenfassendes Stufenmodell der Gefahrenkognition 1

Entdeckung der Gefahr

2

Lokalisation

3

Identifikation

4

Abschätzung der Relevanz

5

Bewertung

6

Gefahrenantizipation

Abbildung 8:

Ist etwas?

Wo?

Was?

a) Mustererkennung b) Aktivierung von Schemata und Skripts c) Wahrnehmung und Einschätzung von Entfernungen und Geschwindigkeiten

a) Primary: Dringlichkeit und Intensität der Gefahr b) Secondary: Ressourcen zur Gefahrenbewältigung c) Reappraisal

Prognose der Situationsentwicklung und Verhaltensanpassung

Modell der Gefahrenkognition (Schlag, 2008a)

Die Stufen 1 bis 3 beinhalten das Entdecken, Lokalisieren und Identifizieren der Gefahr. Probleme ergeben sich hier vor allem durch die angeführten physikalischen und physiologischen Filter. Entdeckung fällt bspw. leichter, wenn etwas auffällig, bunt und laut ist, sich stark abhebt und dadurch in die Wahrnehmung eindringt. Die Frage nach dem „Wo?“, nach der Lokalisation, ist gerade bei Verkehrsteilnehmern höchst wichtig. Wir sind z. B. durchaus auch in der Lage, Reize wahrzunehmen, die von hinten kommen (sowohl visuell wie auch akustisch). Die Identifikation, das „Was?“, weist bereits in Richtung der folgenden Stufen: „Welcher Art ist die Gefahr und was kann sie für mein eigenes Verhalten bedeuten?“. Die Stufen 4 und 5 beziehen sich auf die Bewertung und das Verstehen der Gefahrensituation und der eigenen Möglichkeiten. Wie schätze ich die Situation

Ein zusammenfassendes Stufenmodell der Gefahrenkognition

57

ein? Verfüge ich über angemessene Schemata und Skripte (handlungsbezogene mentale Modelle)? Kann ich Erfahrungen übertragen? In Anlehnung an LAZARUS’ Stressmodell (vgl. Zimbardo & Gerrig, 2008) ist bei der Bewertung zentral, wie die Gefahr und in Relation dazu die eigenen Handlungsmöglichkeiten eingeschätzt werden (primary und secondary appraisal nach Lazarus). Werden die eigenen Bewältigungsmöglichkeiten hoch eingeschätzt, so kann bspw. auch eine objektiv gefährliche Situation eher als Herausforderung denn als zu meidende Gefahr aufgefasst werden. In die Antizipation der Situationsentwicklung (6) sind neben eigenen Handlungstendenzen auch die anderen Akteure mit einzubeziehen. Zusätzlich zum korrekten und frühzeitigen Erkennen der relevanten Hinweisreize („cues“) ist damit im Straßenverkehr die Fähigkeit zur Perspektivenübernahme besonders gefordert. Vorausschauendes Verhalten kann dann z. B. das Meiden der erkannten Gefahr sein. Zusammenfassend (jedoch keineswegs abschließend) lassen sich folgende Wahrnehmungsprobleme bei der Fahrzeugführung hervorheben: ƒ

Informationsmenge (Reize aufnehmen, erkennen und verarbeiten; Sättigung bzw. Beanspruchung in Richtung overload, auch underload durch Reizarmut/ Monotonie, insgesamt: Fehlbeanspruchung);

ƒ

Visuelle Wahrnehmung zu stark gefordert (vs. akustische, haptische Wahrnehmung, Propriozeption);

ƒ

Probleme des Kontextes und des Bezugssystems (Verankerung);

ƒ

damit zusammenhängend Differenzierungsprobleme: Kontrastprobleme (besonders bei Nebel) und Figur-Grund-Probleme;

ƒ

physio- und psychologische Probleme der Entfernungs- und Geschwindigkeitswahrnehmung;

ƒ

Gestalt psychologischer Organisationstendenzen: Konstanzphänome, Gruppierung und optische Täuschungen (u. a. bei Entfernungs- und Geschwindigkeitsschätzungen);

ƒ

Probleme der Orientierung und der Antizipation (Situationsentwicklungen);

ƒ

Probleme im Zusammenspiel von fovealer Fixierung und peripherem Scannen;

ƒ

Anpassungsprobleme: u. a. Hell-Dunkel-Adaptation (bei Wechsel der Lichtverhältnisse) und Nah-Fern-Akkomodation (bei Blickwechseln);

ƒ

Aufmerksamkeitsprobleme (Vigilanz, Aktivierung und Monotonie), geteilte und selektive Aufmerksamkeit;

58

Visuelle Wahrnehmung und Informationsaufnahme im Straßenverkehr

ƒ

Erwartungen zur Situationsentwicklung und die Einstellung in der Wahrnehmung: Fixierung und Selektion;

ƒ

Umfang und Zentrierung des useful field of view (UFOV), des beim Fahren nutzbaren sowie des praktisch genutzten Sehfelds.

3 Problematik der Verhaltensadaptation

3.1 Definition und Klassifikation Im Straßenverkehr hat das Verhalten der Verkehrsteilnehmer entscheidende Bedeutung für die Verkehrssicherheit (vgl. Hoyos et al., 1995). Da die Fahrtätigkeit im Wesentlichen „selbstgetaktet“ („self-paced“) ist, sind Regulationsmöglichkeiten z.B. über die Geschwindigkeit, das Abstandsverhalten und die laterale Position gegeben. Der Mensch nimmt in der Regel aktiv Veränderungen in der Umwelt und am Fahrzeug wahr, bewertet deren Bedeutung im Kontext der eigenen Ziele und Motive und passt sein Fahrverhalten dementsprechend an. Der durch eine technische Änderung intendierte Sicherheitsgewinn kann folglich ganz oder teilweise dadurch verloren gehen, dass die Fahrzeugführer die Änderung in der Weise nutzen, dass sie ihre eigenen, teilweise nicht sicherheitskonformen Ziele noch besser zu realisieren suchen. Während günstige (positive) Verhaltensadaptationen, z.B. die Verringerung der Geschwindigkeit bei Einfahrt in einen Tunnel, die Risiken mindern, können ungünstige (negative) Adaptationen die Risiken vergrößern (vgl. Weller, Schlag, Lehmann, 2002; Weller & Schlag, 2004). Verhaltensanpassungen sind demnach keineswegs allein durch Sicherheitsüberlegungen motiviert. Die OECD (1990) definiert Verhaltensadaptation im Bereich der Verkehrssicherheit wie folgt: „Behavioural adaptations are those behaviours which may occur following the introduction of changes to the road-vehicle-user system and which were not intended by the initiators of the change. Behavioural adaptations occur as road users respond to changes in the road transport system such that their personal needs are achieved as a result, they create a continuum of effects ranging from a positive increase in safety to a decrease in safety” (OECD, 1990, 23).

Versucht man den Begriff der Verhaltensanpassung klassifikatorisch anhand der Varianten des Adaptationsprozesses nach der Einführung von Sicherheitsmaßnahmen einzuordnen, ergibt sich folgendes Schema nach PFAFFEROTT und HUGUENIN (1991, Abbildung 9). Die Autoren unterscheiden zwei Wirkungsebenen (Primär- und Sekundärebene) und sie differenzieren innerhalb der sekundären Wirkung zwischen drei Arten der Verhaltensadaptation (a, b, c in Abbildung 9). Dabei sind unmittelbar auftretende Adaptationen auf frühere Lernprozesse zurückzuführen. Weil Adaptationen jedoch auch zeitlich verzögert auftre-

60

Problematik der Verhaltensadaptation

ten können, muss die Effektivität einer Maßnahme sowohl kurzfristig als auch langfristig analysiert werden. Laut PFAFFEROTT und HUGUENIN (1991) kann die Primärwirkung einer Maßnahme durch systemische Feedbackprozesse im Verlauf der Zeit gemindert bzw. kompensiert werden. Problemdefinition Konzeption und Implementation von Gegenmaßnahmen primäre Wirkung Maßnahmen zeigen positive Wirkung

Maßnahmen sind nicht wirksam, da nicht zielführend konzipiert

sekundäre Wirkung Adaptationen treten nicht auf; die Maßnahmenwirkung bleibt erhalten

Abbildung 9:

Adaptation im Verhalten der Verkehrsteilnehmer beeinflussen die Maßnahmenwirkung, meist in negativer Richtung a) unmittelbar auftretende Adaptation b) zeitlich verzögerte Adaptation c) Adaptation, die die Gefahrenexposition verändert

Einteilung der Adaptationsprozesse (Pfafferott & Huguenin, 1991

Adaptationsmechanismen können sich weiterhin in verschiedenen Größen innerhalb des Systems „Fahrer-Fahrzeug-Straße“ manifestieren (vgl. Komponenten des Fahrverhaltens aus Schlag & Heger, 2002) und sie sind auf verschiedenen hierarchischen Stufen der Fahrhandlungen (Strategische Ebene, Manöverebene, Kontrollebene) zu beobachten (vgl. Michon, 1985; Schlag, 1994a). Mögliche ungünstige Verhaltensadaptationen nach fahrzeugseitigen Veränderungen wären z.B. eine Zunahme der Gefahrenexposition durch häufigeres Fahren bei Dunkelheit oder Nebel bei Verfügung über ein Vision Enhancement System (Verhaltenadaptation auf der strategischen oder Navigations-Ebene) oder häufigeres Überholen bzw. verändertes Abstandsverhalten mit Adaptive Cruise Control (ACC) Systemen (Manöverebene, Bahnführung). Prinzipiell sollten die verhaltensadaptativen Wirkungen von umwelt- und fahrzeugseitigen, aber auch von erzieherischen Maßnahmen immer auf allen drei Handlungsebenen analysiert werden, um

Definition und Klassifikation

61

erschöpfend indirekte Effekte abklären zu können. Diese mittelbaren, mit der Maßnahme selbst nicht intendierten Verhaltensanpassungen seitens des Fahrers können dazu führen, dass eine durch die implementierte Maßnahme angestrebte Senkung der Unfallzahlen nicht erreicht wird (vgl. Elvik & Vaa, 2004). Ob der Nettonutzen positiv oder negativ ausfällt, ist vom Ausmaß der nicht intendierten Verhaltenseffekte abhängig (Abbildung 10). Target risk factors effect as intended by engineering factors

Net resulting final outcome

Road safety measures

accidents etc .

Other risk factors effect of behavioural adaptation not intended

Abbildung 10: Verhaltensadaptation: Nettonutzen einer Maßnahme (vgl. Elvik & Vaa, 2004) Das resultierende Nettoergebnis wird folglich sowohl durch die mit der Maßnahme angestrebten „Engineering“-Effekte als auch durch auftretende, nicht intendierte „Verhaltenseffekte“ bestimmt. Gleichzeitig ergibt sich das Problem, dass Verhaltensadaptationen nicht immer auftreten und kompensatorische Handlungen schlecht dokumentiert sind. Somit fehlen im konkreten Fall häufig Belege für den Einfluss der Verhaltensadaptation auf die Effektivität der eingeführten Maßnahme (Elvik & Vaa, 2004). Zugleich muss berücksichtigt werden, dass der intendierte Sicherheitseffekt möglicherweise nicht vollständig durch adaptative Handlungen aufgehoben wird. In einer Studie zum Einfluss der Straßenbeleuchtung auf das Unfallgeschehen bei Nacht (Bjørnskau & Fosser, 1996; Assum et al., 1999) ergab sich einerseits eine Reduktion der Unfallzahlen um 30 % (Nettonutzen) und gleichzeitig eine geringe, aber signifikante Zunahme der Fahrgeschwindigkeit (Verhaltenseffekt). Differenzierte Analysen bei Tag bzw. Nacht sowie vor und nach der Einführung von Straßenbeleuchtung erbrachten sowohl auf Geraden als auch in Kurven einen Anstieg der Geschwindigkeit bei Dunkelheit um 3 %. Dass sich eine derartige Geschwindigkeitszunahme nach Einführung von Beleuchtung nicht immer finden lässt, ist nach Meinung der Autoren auf Veränderungen auf der strategi-

62

Problematik der Verhaltensadaptation

schen Ebene zurückzuführen. Wird Beleuchtung eingeführt, fahren bei Nacht auch Fahrergruppen, die ohne Beleuchtung nicht gefahren sind. Da diese – so die Vermutung der Autoren – zu den langsameren Fahrern gehören, verringert sich durch ihre Teilnahme die Durchschnittsgeschwindigkeit. Gleichzeitig konnte in der Studie von ASSUM et al. (1999) ein Absinken der Aufmerksamkeit („mental effort“) auf den beleuchteten Straßen im Vergleich zu den unbeleuchteten nachgewiesen werden, wobei diese Variable subjektiv mit Hilfe eines Fragebogens und objektiv über die Berechnung der SDLP (standard deviation of lateral position) aus den Videoaufzeichnungen der Spurführung erfasst wurde. Würde man nur den „Engineering“-Effekt der Straßenbeleuchtung über die Zunahme der Sichtdistanz und unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit sowie der Reaktionszeit bestimmen, ergäbe sich theoretisch eine Reduktion der Unfallzahlen um mindestens 80 % (Ketvirtis, 1977, zitiert nach Elvik & Vaa, 2004, S. 98). Da die tatsächliche Abnahme 30 % betrug, sind als Erklärung deutliche Einflüsse der Verhaltensadaptation auf das Ausmaß der Unfallreduktion anzunehmen. Diese vermindern die theoretisch möglichen Sicherheitsgewinne deutlich, ohne sie allerdings völlig aufzuheben. Eine derartige Kosten-Nutzen-Berechnung ist jedoch nicht immer möglich, da nicht nur die Effekte der Verhaltensadaptation schlecht dokumentiert sind, sondern auch die „Engineering“-Effekte nicht in allen Fällen bestimmt werden können (Elvik & Vaa, 2004). Als Effekt von Verhaltensadaptationen kann auf aggregierter Ebene auch das im Verkehrsingenieurwesen bekannte Braess´sche Paradox verstanden werden. Nach Braess (1968) ergibt sich in dem Fall, dass jeder Verkehrsteilnehmer seine Route so wählt, dass es für ihn keine Alternative mit kürzerer Fahrtzeit gibt, beim Bau einer zusätzlichen Straße (also einer Kapazitätserhöhung) mit nicht optimaler Anbindung an das bestehende Straßennetz die paradoxe Situation, dass sich bei gleich bleibendem Verkehrsaufkommen die Fahrtdauer für alle Autofahrer erhöht. Die intendierte Wirkung einer Kapazitätserhöhung tritt nicht ein, vielmehr aufgrund der veränderten Entscheidungen der Verkehrsteilnehmer sogar eine Kapazitätsreduktion. Braess belegt, dass dies keineswegs nur ein Sonderfall ist, der durch eine veränderte Routenwahl wieder auszugleichen wäre. Umgekehrt finden sich Beispiele, dass die Sperrung einer Straße zu weniger Staus in der Umgebung führte - berichtet wird dies z.B. für eine Sperrung der 42. Straße in New York 1990.

Bedingungen und Hintergründe der Verhaltensadaptation

63

3.2 Bedingungen und Hintergründe der Verhaltensadaptation Ob und in welchem Ausmaß es zu Verhaltensadaptation kommt, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Aufbauend auf andere Veröffentlichungen (vgl. OECD, 1990; Stanton & Young, 1998; Jiang, Underwood & Howarth, 1992) werden diese im Prozessmodell der Verhaltensadaptation von WELLER & SCHLAG (2004) sowie WELLER, SCHLAG & LEHMANN (2002) zusammengefasst (Abb. 11). Dieses Modell bietet für die Untersuchung der zugrunde liegenden Fragestellung einen guten heuristischen Rahmen, um verschiedenartige Maßnahmen zur Verbesserung der Licht- und Sichtverhältnisse zu analysieren und Aussagen über die Wahrscheinlichkeit von Verhaltensadaptationen zu machen. Entwickler und Hersteller neuer Technologien können die Wahrscheinlichkeit negativer Verhaltensadaptation verringern, indem während des Entwicklungsprozesses gezielt die Fragen auf der rechten Seite des Modells gestellt werden (vgl. auch OECD, 1990, S. 66). Werden diese mit „Nein“ beantwortet, ist die Wahrscheinlichkeit einer negativen Verhaltensadaptation gering. Veränderung Fahrzeug/ Fahrumwelt

-Trust -Situational Awareness -Workload -Locus of Control

Werbung, Info, etc. Feedback durch das System Fahrereigenschaften: -Fahrerfahrung -perceptual skills Personmerkmale: -Sensation Seeking -Fahrertypen

Fahrmotive

Ja Objektive Erweiterung des Handlungsspielraums?

Nein

Ja Wahrnehmung des erweiterten Handlungsspielraums?

Nein

Ja

Subjektiver Nutzen durch Verhaltensänderung gegeben?

Nein

Ja

VERHALTENSADAPTATION

Abbildung 11: Prozessmodell der Verhaltensadaptation (Weller & Schlag, 2004)

Keine Verhaltensadaptation

Mögliche Veränderungen hinsichtlich folgender psychologischer Variablen:

64

Problematik der Verhaltensadaptation

Das Modell setzt an einer Veränderung am Fahrzeug oder in der Fahrumwelt an. Die Möglichkeit einer Verhaltensadaptation muss dann in Betracht gezogen werden, wenn diese Veränderung einerseits objektiv den Handlungsspielraum des Fahrers erweitert und andererseits diese Erweiterung vom Fahrzeugführer auch wahrgenommen wird. Die Wahrnehmung eines erweiterten Handlungsspielraums kann als Verringerung des wahrgenommenen Risikos gesehen werden. Eine Vielzahl von Modellen hat versucht das Fahrerverhalten unter Berücksichtigung der Variable „Risiko“ zu erklären. Dabei steht bei allen Modellen die motivationale Komponente im Mittelpunkt der Betrachtung, die jedoch häufig sehr unterschiedlich interpretiert wird. Spezifische verkehrspsychologische Ansätze, die im engeren Zusammenhang zur Verhaltensadaptation stehen, sind: ƒ

das Modell der subjektiven und objektiven Sicherheit von KLEBELSBERG (1977)

ƒ

die Theorie des Risikoverhaltens von NÄÄTÄNEN und SUMMALA (1974)

ƒ

die Theorie der Risikohomöostase von WILDE (1982)

ƒ

das Modell der Risikovermeidung von FULLER (1984)

ƒ

das Feedback-Modell menschlichen Verhaltens von EVANS (1985)

ƒ

das hierarchische Risikomodell von MOLEN und BÖTTICHER (1988).

Die Gemeinsamkeit an all diesen Modellen ist, dass sie davon ausgehen, dass der Fahrer sein Verhalten an veränderte Bedingungen anpasst und geschaffene Sicherheitsreserven möglicherweise über Verhaltensänderungen nivelliert. Allerdings sind diese Ansätze eher heuristischer Natur, da aufgrund von unklar definierten Komponenten konkretes Verhalten auf individueller Ebene nur schwer vorhersagbar ist (OECD, 1990). Für eine differenzierte Darstellung der Inhalte und zentralen Ansatzpunkte der genannten Modelle wird auf die komprimierte Darstellung der Theorien bei PFAFFEROTT und HUGUENIN (1991) oder DAHMEN-ZIMMER und ZIMMER (1997) verwiesen. Ob ein erweiterter Handlungsspielraum wahrgenommen wird, hängt neben spezifischen Fahrereigenschaften (Fahrerfahrung, Wahrnehmungsfähigkeiten, Alter) auch davon ab wie die Veränderung in der Öffentlichkeit dargestellt wird. So führen BROUGHTON und BAUGHAN (2002) die Tatsache, dass die Wirksamkeit von ABS in Großbritannien geringer war als vermutet, darauf zurück, dass das Wissen um die Wirkungen bzw. um die richtige Bedienweise von Antiblockiersystemen sehr gering ist (vgl. auch Collard & Mortimer, 1998). Die

Bedingungen und Hintergründe der Verhaltensadaptation

65

Systemwahrnehmung hängt weiter davon ab, in welchem Ausmaß der Fahrer eine Rückmeldung (engl. „Feedback“) über die Systemwirkung erhält. So können sowohl Diskrepanzen zwischen objektiven Systemcharakteristika und subjektiv zugeschriebenen Funktionsweisen als auch ein ungünstiges Feedback über die Systemwirkung während des Fahrens zu einer subjektiven Erweiterung des Handlungsspielraums führen. Verhaltensadaptation ist dann wahrscheinlich, wenn der Fahrer einen subjektiven Nutzen aus der Veränderung erwartet und bestrebt ist, diesen zu erzielen. Hierin unterscheiden sich Fahrer abhängig von ihren stabilen Persönlichkeitseigenschaften (z.B. im Ausmaß an Sensation Seeking, vgl. Jonath, Thiessen & Au-Yeung, 2000; Herzberg & Schlag, 2003), ihren momentanen Fahrmotiven und ihrem momentanen Zustand. Das Zusammenspiel von objektiven Veränderungen am Fahrzeug oder der Fahrumgebung mit diesen letztgenannten Personeneigenschaften bewirkt meist eine Veränderung verschiedener psychologischer Parameter, die ihrerseits direkte Auswirkungen darauf haben, in welchem Ausmaß ein subjektiver Nutzen durch Verhaltensänderung gegeben ist. Neben den im Modell genannten psychologischen Parametern (s. Abb. 11) zählen STANTON & YOUNG (1998) weitere auf. Im Zusammenhang mit lichttechnischen Innovationen im Fahrzeug dürften in erster Linie eine Veränderung des Situationsbewusstseins (siehe Kapitel 2.6) und der Beanspruchung („workload“) eine Rolle spielen. So könnte eine gezielte Blicklenkung durch die Beleuchtung (siehe z.B. Chmielarz et al., 2000) zu einer Entlastung, aber möglicherweise auch zu einer Überlastung des Fahrers führen. In gezielten Untersuchungen zur Abschätzung der Wahrscheinlichkeit von (negativer) Verhaltsadaptation empfiehlt sich die Erhebung und Kontrolle der genannten psychologischen Parameter. Unabhängig vom einzelnen Fahrer nennt der OECD-Bericht (1990; siehe auch Bjørnskau, 1994, zitiert nach Elvik & Vaa, 2004) weitere Faktoren, die die Wahrscheinlichkeit von Verhaltensadaptationen erhöhen: ƒ

Verhaltensadaptationen sind wahrscheinlicher bei Maßnahmen, die auf die Reduktion des Unfallrisikos (aktive Sicherheit) abzielen und nicht allein die Reduktion des Verletzungsrisikos (passive Sicherheit) zum Schwerpunkt haben.

66

Problematik der Verhaltensadaptation

ƒ

Hat der Fahrzeugführer bereits vorab adaptive Handlungen ergriffen, um z.B. sein Unfallrisiko zu verringern, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die implementierte Maßnahme nicht zu den gewünschten Effekten führt.

ƒ

Die Wahrscheinlichkeit einer Verhaltensadaptation steigt mit dem Ausmaß des intendierten Sicherheitseffekts.

4 Empirische Befunde zur Fragestellung: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

In der Literatur finden sich eine Reihe von empirischen Befunden zum Einfluss von mehr Licht und objektiv verbesserter Sicht bei Dunkelheit durch fahrzeugund durch straßenseitige Systeme auf das Fahrerverhalten. Diesbezüglich weisen bereits die vorangegangenen Kapitel darauf hin, dass Nutzen und Wirkungsgrenzen verbesserter Beleuchtung stets bedingungsabhängig betrachtet werden müssen. Beispielsweise spielen bei Nebel spezifische Parameter des Lichts eine wichtige Rolle, die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer ist zu beachten oder es ergeben sich in Abhängigkeit von personellen Faktoren unterschiedliche Verhaltenswirkungen. Im Hinblick auf die Wirkungsabschätzung möglicher Verhaltensadaptationen im Zusammenhang mit neuen Scheinwerfertechnologien oder mit Vision Enhancement Systemen (VES) werden im aktuellen Kapitel zusätzlich Transfermöglichkeiten aus anderen relevanten Bereichen hergestellt. Geeignete Beispiele finden sich in Evaluationsstudien zur Wirkung verkehrstechnischer Maßnahmen auf das Fahrerverhalten oder in Forschungsergebnissen, die die Wahrnehmungssituation bei Tage und bei Sichtbehinderungen (z.B. Nebel) zum Schwerpunkt haben. In den Abschnitten 4.1 und 4.2 erfolgt zunächst eine Darstellung der Fahrsituation sowie der Wahrnehmungsbedingungen bei Dunkelheit aus physiologischoptischer und aus kognitiver Sicht. Es werden zudem Möglichkeiten der Verbesserung der Wahrnehmungsbedingungen bei Nacht aufgezeigt. Im Anschluss daran werden im Abschnitt 4.3 die empirischen Erkenntnisse zur Wirkung von verbesserter Sicht bei Dunkelheit differenzierter betrachtet. Im Abschnitt 4.4 wird in komprimierter Form nochmals auf den Nutzen sowie auf die Grenzen von mehr Licht bei Dunkelheit eingegangen und auf der Basis des vorliegenden Berichts werden Ableitungen für weiterführende Forschungsnotwendigkeiten getroffen. 4.1 Die Fahrsituation bei Dunkelheit Bei Dunkelheit ereignen sich ca. 23 % aller Straßenverkehrsunfälle und ca. 36 % aller Unfälle mit Getöteten, obwohl das Verkehrsaufkommen bei Nacht weit

68

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

geringer als am Tag ist (Wördenweber et al., 1996; Statistisches Bundesamt, 2005). Speziell ungeschützte Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger, Radfahrer, aber auch Mofa- sowie Motorradfahrer sind u.a. wegen ihrer schlechteren Erkennbarkeit, ihrer mangelnden Sichtbarkeit und geringeren Auffälligkeit („conspicuity“) stark gefährdet. So ist beispielsweise das nächtliche Unfallrisiko für Fußgänger 3 bis 6,75-mal höher als am Tag (vgl. Sullivan & Flannagan, 2002). Bezüglich der Anzahl der Straßenverkehrsunfälle mit Getöteten und mit schwerem Personenschaden ist sowohl bei Tag und als auch bei Nacht in Deutschland seit einigen Jahren ein deutlicher Rückgang zu verzeichnen (Lerner et al., 2005; Vorndran, 2007). Allerdings weist die Anzahl der Leichtverletzten bei Dunkelheit keine nennenswerte Abnahme auf. Bei Nachtunfällen auf Landstraßen mit mehreren Beteiligten gehen 23 % auf den Unfalltyp „EinbiegenKreuzen“ und 30 % auf „Fahrunfälle“ zurück (Lerner et al., 2005). Weiterhin ereignet sich jeder zweite „Überschreiten-Unfall“, der durch einen Konflikt zwischen Fahrzeug und Fußgänger definiert ist, nachts auf Landstraßen. Gleichzeitig besteht für jüngere Fahrer aufgrund der Kombination von Unerfahrenheit sowie eines oft riskanteren Fahrstils (Schlag et al., 1986; Williams & Preusser, 1997; Raithel, 1999; Lerner et al., 2005) ein erhöhtes Unfallrisiko bei Dunkelheit. Verantwortlich für Straßenverkehrsunfälle in der Dämmerung oder bei Dunkelheit werden neben häufigerer Übermüdung (vgl. Horne, 1992) sowie Alkoholisierung des Fahrers (vgl. Keall, Frith & Patterson, 2004) vor allem die schlechten Sichtbedingungen gemacht (Saunders, 1997, zitiert nach Keall et al., 2005). So stimmt eine Vielzahl der Fahrer die Fahrgeschwindigkeit nicht auf die Wahrnehmungsbedingungen bei Dunkelheit ab (vgl. Zwahlen & Schnell, 1997; Leibowitz et al., 1998). Laut OLSON (1993) unterscheidet sich die nächtliche Fahrgeschwindigkeit nur geringfügig von derjenigen unter Tageslichtbedingungen. Basierend auf Untersuchungsergebnissen von JOHANSSON und RUMAR (1968, zitiert nach Leibowitz et al., 1998) dürfte die maximal gefahrene Geschwindigkeit bei Nacht höchstens 25 bis 50 km/h betragen, um sicher auf ein plötzlich auftauchendes Hindernis reagieren zu können. Andere Autoren gehen unter Berücksichtigung der gegebenen Sichtdistanz infolge des Abblendlichts von maximal 72 km/h aus (vgl. Perel et al., 1983). Je höher die Fahrgeschwindigkeit, umso früher müssen die kritischen Objekte erkannt werden bzw. umso weiter entfernt vom Fahrer müssen die Objekte liegen. Eine gute Voraussicht bei Dunkelheit wird somit zur notwendigen Bedingung für eine frühzeitige Gefahrenkognition. Treten weitere Sichteinschränkungen wie Regen, Schnee oder Nebel hinzu, steigt infolge zusätzlicher Fehleinschätzungen die Wahrscheinlich-

Die Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit

69

keit eines Unfalls (Wördenweber, 2004). So zeigen beispielsweise Risikoanalysen und Untersuchungen zu Nebelunfällen, dass es bei dieser Witterungsbedingung zur Unterschätzung der eigenen Fahrgeschwindigkeit (vgl. Snowden, Stimpson & Ruddle, 1998), zur Überschätzung der Entfernungen (Richter & Schlag, 2000; Cavallo, Colomb & Doré, 2000), zur Kolonnenbildung mit zu geringen Abständen (vgl. Schönbach, 1996) und zu einer Oszillation der Fahrgeschwindigkeit (vgl. Shepard, 1996) kommt. Gleichzeitig ergeben sich vor allem bezüglich peripherer Reize Einschränkungen in der Reaktionsschnelligkeit (vgl. Richter & Schlag, 2000). Parallel dazu wird z.B. der Tachometer als Informationsquelle für die Fahrgeschwindigkeit ungern aufgrund zu langer Blickabwendung von der Fahrbahn genutzt (vgl. Hering, 1999), was wiederum für eine erhöhte Beanspruchung der Fahrer bei Nebel spricht. 4.2 Die Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit 4.2.1 Wahrnehmungsfilter bei Dunkelheit aus physiologisch-optischer Sicht Im Vergleich zur Wahrnehmungssituation bei Tageslicht, bei der eine ausreichende Umgebungshelligkeit vorliegt, erfolgt die Wahrnehmung bei Dunkelheit häufig an der physiologischen Grenze der Wahrnehmbarkeit. Die lichttechnischen Bedingungen fordern eine hohe Anpassungsleistung des menschlichen Sehapparats. Die Übergangsphase von Tag zu Nacht ist durch eine relativ schnelle Änderung der Leuchtdichte im Gesichtsfeld sowie durch den Übergang zur künstlichen Beleuchtung gekennzeichnet (vgl. Eckert, 1993). Die schnelle Änderung der Beleuchtungsverhältnisse wirkt sich wiederum auf die Adaptationsleuchtdichte aus. Tagsüber weist der Himmel die höchste Leuchtdichte auf und die Straßenoberfläche die geringste. Typische Leuchtdichten für Sehobjekte im Verkehrsraum in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen sind in Tabelle 2 aufgelistet. Mit dem Absinken der Adaptationsleuchtdichte sind gleichzeitig weitere Einschränkungen und Minderungen in anderen Sehleistungen verbunden (vgl. Kapitel 2). Eine bedeutsame Limitierung betrifft das Abnehmen der Kontrastempfindlichkeit bei geringem Helligkeitsniveau (Abbildung 12). Der Vergleich zwischen Situationen mit ortsfester Verkehrsbeleuchtung (Street lighting) und ausschließlich fahrzeugeigener Beleuchtung (Vehicle illumination) zeigt eine Reduzierung des Kontrastempfindlichkeit um mehr als die Hälfte. Kritische

70

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

Objekte müssen demnach bei fahrzeugeigener Beleuchtung im Vergleich zur Straßenbeleuchtung einen mehr als doppelt so großen Kontrast aufweisen, um genauso gut erkannt werden zu können. Tabelle 2: Leuchtdichten für einige Sehobjekte im Verkehrsraum (Wördenweber, 2004) Leuchtdichte [cd/m2]

Trockene Fahrbahn

Leitpfosten

Verkehrsschild

100 bis 5000

500 bis 4600

700 bis 5000

Dämmerung

1 bis 100

100 bis 500

10 bis 1000

Nacht

0,1 bis 5

0,5 bis 160

0,5 bis 15

Tag

In der Nacht ist daher ebenso ein größerer Kontrast als am Tag notwendig, um ein Objekt erkennen zu können. Diesbezüglich wird dem Positivkontrast, bei dem ein Objekt hell vor einem dunklen Hintergrund erscheint, mehr Informationsgehalt zugeschrieben (Wördenweber, 2004), da potentiell interne Objektmerkmale und für das eigene Verhalten wichtige Hintergründe (wie etwa Gesichter und aus diesen möglicherweise zu schlußfolgernde Absichten) sichtbar werden können.

Abbildung 12: Unterschiedsempfindlichkeit als Funktion der Adaptationsleuchtdichte (Wördenweber, 2004)

Die Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit

71

So werden beispielsweise bei Fußgängerüberwegen, im Gegensatz zur angestrebten Silhouettenwahrnehmung (Negativkontrast) bei der stationären Straßenbeleuchtung, Positivkontraste mittels möglichst hoher Vertikalbeleuchtungsstärke angestrebt (vgl. Eckert, 1993; Carraro, 2001). Liegt die Leuchtdichtedifferenz eines Objektes im Verkehrsraum unter der Schwellenleuchtdichtedifferenz, so kann dieses Objekt vom Kraftfahrer nicht mehr wahrgenommen werden. Das Objekt befindet sich in diesem Fall in einer so genannten Tarnzone. In diesem Zusammenhang ist bedeutsam, dass der Schwellenkontrast für statische oder sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Objekte im Vergleich zu langsam bewegten Körpern höher ist und diese folglich später wahrgenommen werden. Treten altersbedingte Sehleistungsverluste (vgl. Kapitel 2) hinzu, ergeben sich weitere Einschränkungen, da sich diese besonders bei niedrigen Kontrasten mindernd auf die Leistungsfähigkeit des Auges auswirken. Analysen des Blickverhaltens bei Dunkelheit zeigen, dass die Fahrer in kürzeren Distanzen fixieren, sich auf den eigenen Fahrstreifen konzentrieren und die mittlere Fixationszeit sich verlängert (Graf & Krebs, 1976; Cohen, 1987; Diem et al., 1999; Chmielarz et al., 2000). Abbildung 13 veranschaulicht das Blickverhalten anhand von Fixationspunkten für Tagfahrten (großer Punkt) und auf der Basis verschiedener Scheinwerferkonfigurationen für Nachtfahrten (kleine Punkte). Infolge dieses Blickverhaltens werden bei Dunkelheit weniger Informationen aufgenommen, ihre Verarbeitung nimmt mehr Zeit in Anspruch und die Wahrscheinlichkeit des Übersehens von relevanten Informationen steigt. Mehr Licht kann in diesem Fall die verlangsamte und schlechtere Informationsaufnahme positiv beeinflussen und die Einengung der visuellen Aufmerksamkeit auf einen begrenzten Bereich nahe dem Fahrzeug mindern. In diesem Zusammenhang zeigten Untersuchungen von DAMASKY und HOSEMANN (1997) sowie von BRÜCKMANN et al. (2000), dass die Blickverteilungen bei Fahrten mit Halogenscheinwerfern im Vergleich zu Fahrten mit Gasentladungsscheinwerfern signifikant schmaler waren und demzufolge nur ein enger begrenzter Bereich fixiert wurde (vgl. auch Diem et al., 1999). Eine weiter vorausschauende Informationsaufnahme ist jedoch vor allem bei hohen Geschwindigkeiten, die aufgrund der niedrigen Verkehrsdichte bei Dunkelheit oft gegeben sind, für eine frühzeitige Gefahrenkognition bzw. Gefahrenantizipation bedeutsam (vgl. Cohen & Hirsig, 1990).

72

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

Abbildung 13: Fixationspunkte bei Tagfahrten (großer Punkt) und Nachtfahrten (kleine Punkte) (Graf & Krebs, 1976) In Ergänzung zu Straßenmarkierungen, Straßenbeleuchtungen oder Licht anderer Fahrzeuge, betonen SULLIVAN und FLANNAGAN (2002) primär die Wirksamkeit sowie Notwendigkeit der Nutzung adaptiver Fahrzeugscheinwerfer. Aufgrund der geringen Adaptationsleuchtdichte ergeben sich in der nächtlichen Fahrsituation zahlreiche Blendungssituationen, die vor allem eine Minderung der Unterschiedsempfindlichkeit bewirken (vgl. Theeuwes et al., 2002). Gleichzeitig können Blendungen eine zwischenzeitliche „Blindheit“ der Fahrer verursachen, die besonders lang bei älteren Fahrzeugführern aufgrund der erhöhten Readaptationszeit anhält (vgl. Keall et al., 2005). THEEUWES et al. (2002) fanden, dass Fahrer bei Blendungen nur in denjenigen Situationen kompensatorische Handlungen zeigen, die höhere Anforderungen stellen (z.B. kurvenreiche Straße). Befindet sich außerhalb von Ortschaften keine stationäre Straßenbeleuchtung, so muss die Vergrößerung des Leuchtdichteunterschieds von nicht selbstleuchtenden Sehobjekten von der fahrzeugeigenen Beleuchtung übernommen werden. Allerdings ergibt sich in diesem Zusammenhang gleichzeitig das

Die Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit

73

Problem, dass bei geringen Umgebungshelligkeiten mit zunehmender Lichtstärke der Scheinwerfer bzw. Weite der Ausleuchtung des Fahrraums die Blendbegrenzungsschwelle schnell erreicht wird (vgl. Hagenzieker, 1990). Dabei spielt primär das Gefühl des „geblendet seins“ (discomfort glare) eine Rolle. Um die Blendung so gering wie möglich zu halten, ist in den letzten Jahren viel geschehen: Einführung des asymmetrischen Abblendlichts sowie der automatischen Leuchtweiteregelung, für Xenon-Scheinwerfer sind zusätzlich Scheinwerferreinigungsanlagen vorgeschrieben und es gibt zahlreiche Versuche zur Einführung von Polarisationsscheinwerfern sowie polarisierten Windschutzscheiben (Wördenweber, 2004). 4.2.2 Wahrnehmungsfilter bei Dunkelheit aus kognitiver Sicht Im Unterschied zur Informationsaufnahme bei Tageslicht, bei der aufgrund des Überangebots von Informationen im Verkehrsraum eine Selektion notwendig ist, muss der Fahrer bei Dunkelheit erst nach relevanten Informationen suchen. Allerdings kommt es in beiden Situationen zu einer unvollständigen Repräsentation der Umwelt, die wiederum die Gefahrenkognition und -antizipation beeinflusst (vgl. Cohen, 1993a). Da das visuelle Suchverhalten bei Dunkelheit unter anderem von der Fahrerfahrung abhängig ist (vgl. Kapitel 2.7 und Cohen, 1993a) und der Fahrer seine Aufmerksamkeit primär auf die Stellen im Verkehrsraum richtet, die beleuchtet sind, ergeben sich Potentiale in der Blicksteuerung durch entsprechende Scheinwerfersysteme (vgl. Young, Chang, & Chuang, 2004). Gleichzeitig bietet sich die Möglichkeit an, die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers mittels Licht (z.B. in Form eines „spot lights“) auf potentielle Gefahren zu lenken, frühzeitig eine Blickzuwendungssakkade auszulösen sowie zu einer Reaktion aufzufordern. Insbesondere bei Dunkelheit macht diese psychophysische Reaktionsvorbereitung den größten Zeitanteil des Reaktionsablaufs aus, da die Quelle der Gefahr häufig nicht foveal auf der Netzhaut abgebildet wird und erst eine Blickzuwendung erfolgen muss (Schmidt-Clausen & Freiding, 2004). Wesentlich ist hierbei nicht die Detailauflösung, sondern das frühzeitige Erkennen des Objekts. Erste Ansätze finden sich dahingehend in der Nutzung des Markierungslichts bei aktiven Scheinwerfersystemen, welches für eine gezielte Beleuchtung von schwächeren Verkehrsteilnehmern bzw. Gefahrensituationen sorgt (vgl. Kauschke, Eichhorn & Wallaschek, 2004). Wesentlich ist, daß durch Licht ein „priming“ (Bahnung), eine Aufmerksamkeitslenkung auf das Wesentliche erfolgen kann. Diese Bahnung spart Kognitions- und Reaktionszeit.

74

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

Weitere Erkennensprobleme aus kognitiver Sicht bestehen darin, dass Fahrzeugführer falsche Heuristiken anwenden. Laut BOCKELMANN (1987) setzen Fahrzeugführer die bei Nacht bestehenden Informationsdefizite zu häufig mit einer Abwesenheit entsprechender Gefahren gleich: „nicht gesehen“ wird als „nicht vorhanden“ aufgefasst. Die stark eingeschränkte Sicht bei Dunkelheit wird den Fahrzeugführern häufig zudem erst bei einem direkten Vergleich mit besseren Sehbedingungen bewusst (Wördenweber et al., 1996). Im Zusammenhang mit der Evaluation der Wirksamkeit von Straßenbeleuchtungsanlagen ergab eine ökonomisch orientierte Interpretation des Fahrerverhaltens, dass Fahrer die Geschwindigkeit und das Ausmaß des Aufwands zur Bewältigung der Fahraufgabe als komplementäre „traffic safety means“ betrachten (Jørgensen & Pedersen, 2002): Je höher der Aufwand, desto mehr beeinflusst die Geschwindigkeit das wahrgenommene Unfallrisiko, und je niedriger die Geschwindigkeit, desto mehr beeinflusst der Aufwand das wahrgenommene Unfallrisiko. Dies zeigt, dass Fahrzeugführer das objektive und subjektive Unfallrisiko schlecht einschätzen können und dann falsche Heuristiken anwenden (vgl. Fuller, 2005). Beispielsweise ist es fehlerhaft anzunehmen, dass die Unfallgefahr mit zunehmender Geschwindigkeit durch eine verstärkte Aufmerksamkeit bzw. Konzentration auf die Fahraufgabe gering gehalten werden kann (vgl. Jørgensen & Pedersen, 2002). PADMOS (1984, zitiert nach Cohen, 1993a) verweist weiterhin auf die Problematik der falschen Einschätzung der Sichtdistanzen bei Dunkelheit. Der Fahrer setzt seine Sichtdistanz mit dem entferntesten noch sichtbaren Objekt gleich. Die resultierende Annahme, „weit genug“ zu sehen, bestimmt wiederum die Wahl seiner Fahrgeschwindigkeit und kann dazu führen, dass Objekte, die aufgrund ihrer lichttechnischen Eigenschaften wenig Licht reflektieren, zu spät erkannt werden. In diesem Zusammenhang ist gleichzeitig zu berücksichtigen, dass im Vergleich zum Tageslicht bei Dunkelheit ganz unterschiedliche Reaktionsaufforderungen („affordances“ nach Gibson, 1982) vorliegen. Ein helles Bremslicht führt beispielsweise aufgrund der hohen Auffälligkeit sowie seinem hohen Leuchtdichtekontrast zu einer starken Reaktionsaufforderung, wohingegen ein dunkel gekleideter Fußgänger nur eine vergleichsweise schwache Aufforderung darstellt (vgl. Eckert, 1993). Zusammenfassend wird deutlich, dass in der Verbesserung der Wahrnehmungsbedingungen bei Dunkelheit durch mehr Licht sicherheitssteigernde Potentiale liegen. An welchen Faktoren angesetzt werden kann, um diese Verbesserung zu erzielen, wird im Folgenden dargestellt.

Die Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit

75

4.2.3 Verbesserung der Wahrnehmungsbedingungen bei Dunkelheit Für eine Verbesserung des „Sehens“ und des „gesehen Werdens“ bei Dunkelheit ergeben sich grundsätzlich zwei Ansatzmöglichkeiten. Zum einen kann über die Erhöhung der Adaptationsleuchtdichte und zum anderen über die Reduktion der Geschwindigkeit Einfluss auf die Verkehrssicherheit bei nächtlichen Wahrnehmungsbedingungen genommen werden. Die Adaptationsleuchtdichte kann durch folgende Maßnahmen erhöht werden: ƒ

Verbesserung der Straßenbeleuchtung („road lighting“)

ƒ

Verwendung neuer Scheinwerfersysteme (z.B. Advanced Frontlighting System [AFS])

ƒ

Nutzung der Reflexionseigenschaft unterschiedlicher Straßendeckschichten

ƒ

Gebrauch von fahrzeugseitigen Systemen zur Verbesserung der Sicht bei Nacht (z.B. Infrarotnachtsichtsysteme).

Mit solchen technischen Verbesserungen der Sichtmöglichkeiten kann eine Vielzahl von positiven Wirkungen verbunden sein. Nachgewiesen wird in der Literatur, dass eine Zunahme der Fahrbahnleuchtdichte durch verbesserte Straßenbeleuchtung nachts von 0,5 auf 2 cd/m² den Anteil der Nachtunfälle merklich (Scott, 1980, gibt an: von 50 % auf 30 %) reduzieren kann. Gleichzeitig zeigt sich auf physiologisch-optischer Ebene, dass durch die Verbesserung des Adaptationsniveaus eine Erhöhung der Sehschärfe sowie der Kontrastwahrnehmung resultiert (Schmidt-Clausen & Freiding, 2004). Die Zunahme im Helligkeitsniveau führt außerdem zu einer deutlich geringeren Anstrengung und Ermüdung des Fahrers (Hamm & Friedrich, 2000). Durch die bessere Ausleuchtung des Fahrraums wird die Fixationsdistanz erhöht und folglich die Einengung der visuellen Aufmerksamkeit auf den Nahbereich verringert (vgl. Kapitel 4.2.1; Cohen & Hirsig, 1990). Die Adaptation zu höheren Beleuchtungsstärken bringt eine bessere Entdeckung von Objekten im fovealen Bereich mit sich (Plainis & Murray, 2002). Weiterhin ergibt sich eine Verbesserung der Erkennbarkeit von Hindernissen sowie der optischen Führung (Bockelmann, 1987). Durch die Vergrößerung der Sichtweite gewinnt der Fahrer Zeit, die zum Bremsen und Ausweichen bei plötzlich auftauchenden Hindernissen genutzt werden kann (vgl. Hamm & Friedrich, 2000). Objekte im peripheren Blickfeld können durch eine entsprechende Lichtverteilung schneller eine Blickzuwendungssakkade auslösen. Weiterhin werden die Blendwirkungen durch die Erhöhung der Umgebungsleuchtdichte verringert (Wördenweber, 2004). Laut SCHREUDER (2001) werden

76

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

bereits ortsfeste Straßenbeleuchtungen sehr niedrigen Helligkeitsniveaus (<0,3 cd/m2) vom Fahrzeugführer im Vergleich zu fehlender Beleuchtung als befriedigend sowie komfortabler beurteilt und eine bessere Ausleuchtung besonders bei Regen geschätzt. Eine Reduktion der Geschwindigkeit als zweiter, stärker verhaltensorientierter Ansatzpunkt zur Kompensation der eingeschränkten Sichtbedingungen bei Dunkelheit ist wirksam zur Erhöhung der Verkehrssicherheit und wird vor allem dann notwendig sein, wenn die Wahrnehmungsbedingungen nicht wesentlich verbessert werden können bzw. noch keine derartigen Maßnahmen ergriffen wurden. Soll dies jedoch fahrerinitiiert erfolgen, zeigt sich, dass Fahrzeugführer ihre Geschwindigkeit bei sehr eingeschränkten Sichtverhältnissen (z.B. Nebel) zwar reduzieren, dies aber nicht in dem Ausmaß erfolgt wie es aufgrund der Sichtbedingungen erforderlich wäre (z.B. Debus et al., 2005). Aus einer Metaanalyse ging hervor, dass eine signifikante Abnahme der Fahrgeschwindigkeit erst bei Sichtweiten unter 150 m erfolgt (Shepard, 1996, zitiert nach Debus et al., 2005). Aus psychologischer Perspektive hat hier weiterhin das Problem ungünstige Auswirkungen, dass Autofahrer ihre eigene Handlungsfähigkeit, die sich an den subjektiven Bewältigungsmöglichkeiten bemisst und durch den subjektiv beurteilten Grad der Kontrollierbarkeit der Verkehrssituation bestimmt wird, typischerweise überschätzen (vgl. Schlag, 1994a). Umgekehrt erleben Kraftfahrer Gefahren, die von außen kommen und die als nicht kontrollierbar erlebt werden, als bedrohlicher im Vergleich zu Risiken, die der Fahrer vermeintlich kontrollieren kann bzw. sogar freiwillig eingeht (vgl. Gelau, 1997). Gleichzeitig wird das Sehvermögen besser beurteilt als es tatsächlich unter nächtlichen Bedingungen ist (vgl. Kapitel 2 sowie Lachenmayr, 2006). Wesentlich für die Dämmerungsphasen ist weiterhin, dass Lichtverhältnisse bzw. Leuchtdichteunterschiede durch den Kraftfahrer nicht sehr differenziert wahrnehmbar sind (Dahlstedt, 1981, zitiert nach Elvik & Vaa, 2004; Sayer et al., 1997). Im folgenden Kapitel 4.3 werden über die bereits genannten Befunde hinaus Ergebnisse zur Auswirkung verschiedener Licht- bzw. Sichtverhältnissen bei Dunkelheit auf physiologisch-optischer sowie behaviouraler Ebene dargestellt. Dabei wird der Schwerpunkt auf der Wirkung fahrzeugseitiger Systeme liegen. Gleichzeitig werden Verbindungen zu Untersuchungsergebnissen hergestellt, die auf weitere Ansatzmöglichkeiten zur Verbesserung der Sicht hinweisen. Ein Transfer aus anderen Bereichen ist insbesondere dann hilfreich, wenn es um die Beantwortung der Frage geht: „Was macht der Fahrer mit mehr Licht und besserer Sicht bei Dunkelheit?“. Mögliche risikoerhöhende Verhaltensanpassungen

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

77

(vgl. Kapitel 3) sind im Hinblick auf den Nettonutzen der jeweiligen Maßnahme zu beachten, um deren kurz- und langfristiges Wirkungspotential abschätzen und gegebenenfalls ausschöpfen zu können. Häufig fehlen allerdings überzeugende Belege für den Einfluss der Verhaltensadaptation auf die Effektivität der eingeführten Maßnahme, da kompensatorische Handlungen nicht immer auftreten sowie teilweise schlecht dokumentiert sind (Elvik & Vaa, 2004). Interessant ist in diesem Zusammenhang auch die Frage, wo man den „cut-off“ Wert ansetzen müsste, ab dem negative Verhaltenseffekte die intendierten Sicherheitswirkungen vollständig kompensieren. Dies ist jedoch unter anderem deshalb schwer zu beurteilen, da Veränderungen seitens des Fahrzeugs bzw. der Umwelt sowohl bewusst als auch unbewusst wahrgenommen werden können. Subtile Wahrnehmungsprozesse sind jedoch nicht verbalisierbar, können aber dennoch verhaltensregulierend wirken. 4.3 Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten Da eine bessere Ausleuchtung des Fahrraums bei Dunkelheit dem Fahrer objektiv mehr Handlungsspielräume bietet, sind ungünstige kompensatorische Handlungen zu erwarten. Eine derartige Annahme fußt unter anderem auf zahlreichen Literaturquellen, die ungünstige Veränderungen in der Fahrweise in Anpassung an sichtverbessernde straßenbauliche Maßnahmen (vgl. z.B. Ward & Wilde, 1996; Vos, Godthelp & Käppler, 1999; Noland, 2001; Schlag & Heger, 2002) sowie nach entsprechenden fahrzeugseitigen Veränderungen (vgl. z.B. Sagberg, Fosser & Saetermo, 1997; Hoedemaeker & Brookhuis, 1998; Comte, 2000; Stanton & Pinto, 2000) vielfach belegen. Insbesondere die bessere Erkennbarkeit des Fahrbahnverlaufs führt zu einer Erweiterung des Handlungsspielraums und vermutlich auch zu einem erhöhten subjektiven Sicherheitsempfinden (vgl. Braess & Reichart, 1995a, b; Hürlimann, 1985). Kritischer Fahrverhaltensparameter bei sichtverbessernden Systemen ist primär die gefahrene Geschwindigkeit, die ohnehin bereits Hauptunfallursache ist (Statistisches Bundesamt, 2005). Besonders problematisch wird dies bei leistungs- bzw. erlebnisbetonten Fahrstilen (vgl. Pfafferott & Huguenin, 1991). Analog dazu betonen FOSSER und CHRISTENSEN (1998), dass die Verbesserungen in der aktiven Sicherheit neuerer Automobile durch den Anstieg in Komfort und Fahrleistung in Bezug auf den Sicherheitseffekt nivelliert werden.

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Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

4.3.1 Ergebnisse von Expertenbefragungen Welche allgemeinen und spezifischen Verkehrssicherheitswirkungen erwarten Experten von Systemen zur Verbesserung der Sicht im Straßenverkehr? Im Hinblick auf die Unfallstatistik erwarten WÖRDENWEBER et al. (1996) eine Reduktion der Hauptrisiken für Nachtunfälle durch eine gute Fahrzeugbeleuchtung. MARTINELLI und SEOANE (1999, zitiert nach Färber & Färber, 2003) betonen primär die Verringerung derjenigen Unfälle, die auf zu spätes Erkennen vor allem peripherer Objekte zurückgehen. Ebenso weisen HAMM und FRIEDRICH (2000) darauf hin, dass die Verbesserung der Sichtverhältnisse sowie der Erkennbarkeitsentfernung einen direkten positiven Einfluss auf die Verkehrssicherheit haben. Spezifische Wirkungen sind vor allem bei älteren und behinderten Autofahrern zu erwarten (vgl. Ling & Mitchell, 1998, zitiert nach Färber & Färber, 2003). BRAESS und REICHART (1995a, 1995b) gehen davon aus, dass eine Verbesserung der Sicht zwar das Komforterleben des Fahrers positiv beeinflusst, aber diese Wirkung aufgrund der zu erwartenden höheren Fahrgeschwindigkeiten relativiert werden muss. Eine derartige Verhaltensadaptation auf der Manöverebene (hohe Geschwindigkeit, geringer Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug) wird von Verkehrsexperten als sehr wahrscheinlich eingeschätzt (vgl. Weller & Schlag, 2004). Dabei werden die größten Verhaltensänderungen bei Fahrern mit sportlichem Fahrstil angenommen. Trotz vor allem bei bestimmten Fahrergruppen zu erwartenden ungünstigen Verhaltensänderungen werden bei verbesserter Sicht im Straßenraum überwiegend positive Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit aller Verkehrsteilnehmer erwartet. Im Ergebnis der Expertenbefragung von FÄRBER und FÄRBER (1998) wird zudem der hohe Informationsgewinn betont und die mentale Beanspruchung sowie sensorische Ablenkung werden als eher gering beurteilt. Auch PFAFFEROTT und HUGUENIN (1991) sowie ELVIK (1995) unterstreichen, dass Verhaltenadaptationen in der Regel nicht so stark sind, dass dadurch der positive Effekt der Sicherheitsmaßnahme vollständig aufgehoben würde. In diesem Zusammenhang kann man analog die Befunde zur Effektivität von „road lighting“ für eine Reduzierung der Unfälle bei Dunkelheit anführen (vgl. Metaanalyse von Elvik & Vaa, 2004). Diese weisen eindeutig neben den „Engineering“ Effekten mit spezifischer Wirkung auf physiologisch-optischer Ebene Verhaltenseffekte nach (Uschkamp et al., 1994; Assum et al., 1999). Allerdings führten auch in diesem Fall derartige, hier unspezifische Wirkungen im Nettoergebnis nicht zur vollständigen Nivellierung der intendierten Sicherheitswirkungen. Diesbezüglich ist für die zugrunde lie-

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

79

gende Fragestellung interessant, dass ASSUM et al. (1999) herausfanden, dass das Fahren bei Dunkelheit mit dem Alter und dem Geschlecht kovariiert. Die Befragungsergebnisse wiesen tendenziell darauf hin, dass Männer häufiger und Frauen bzw. ältere Fahrzeugführer seltener nachts fahren (vgl. auch Cornwell, 1972; Coughlin, 2001; Blanco, 2002). Studien zu Nachtfahrten in Europa zeigen, dass sich insbesondere Frauen aufgrund unzureichender Sicht bei Dunkelheit unwohl fühlen (Wördenweber, 1997). Folglich könnte es sich bei den „Nachtfahrern“ um eine Subgruppe handeln, die durch spezifische Eigenschaften gekennzeichnet ist und die unter Umständen generell, aber möglicherweise auch spezifisch in Bezug auf schlechte Sichtbedingungen eine andere Risikowahrnehmung und ein anderes Risikoverhalten aufweist. Eine derartige differentielle Risikobewertung muss bei der Entwicklung sowie beim Einsatz von Systemen zur Verbesserung der Nachtsicht Beachtung finden. Dies ist insbesondere unter Berücksichtigung der differentiellen Auswirkungen der Merkmalsdisposition „Sensation Seeking“ auf das Fahrverhalten (Herzberg & Schlag, 2003) sowie im Hinblick auf momentane Personenzustände (z.B. Zeitdruck, vgl. van der Hulst, 1999) der Fall. Gerade bei Gruppen, die nach Expertenmeinung die meisten negativen Verhaltensadaptationen zeigen könnten (z.B. sportliche Fahrer), wird die Akzeptanz sowie Nutzungsbereitschaft von fahrzeugseitigen Systemen, die mehr Handlungsfreiheiten bieten, am höchsten sein (Weller & Schlag, 2004). Diese Gruppen nehmen die angebotenen Systeme anders wahr und wollen mit ihnen unter Umständen einen Zusatznutzen neben der Verkehrssicherheit realisieren. In diesem Zusammenhang betonen weiterhin andere Autoren, dass sichtverbessernde Systeme wie „Night Vision“ oder das adaptive Kurvenlicht aufgrund der bewirkten Verringerung der mentalen sowie physischen Beanspruchung und aufgrund der subjektiv erlebbaren Erweiterung des Handlungsspielraums dazu führen, dass Fahrer, die bisher nur ungern bei Dunkelheit gefahren sind, mit diesen Systemen häufiger nachts am Straßenverkehr teilnehmen (z.B. Pfafferott & Huguenin, 1991; Nilsson & Alm, 1993). Vergleichbare Ergebnisse, die sich auf eine derartige Verhaltensänderung auf strategischer Handlungsebene beziehen, zeigten sich ebenso bei der bereits erwähnten Expertenbefragung von WELLER und SCHLAG (2004) sowie in einer darauf aufbauenden Untersuchung von KARRER und HERDEN (2006). Die Wahl längerer Fahrtstrecken oder die häufigere Nutzung des Fahrzeugs bei Dunkelheit aufgrund unterstützender, fahrzeugseitiger Systeme bewirken somit in der Folge eine Veränderung in der individuellen Gefahrenexposition und könnten in summa Einfluss auf das nächtliche Verkehrsaufkommen haben.

80

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

4.3.2 Wirkungen von verbesserten Scheinwerfersystemen auf das Fahrerverhalten Wirkungen von sichtverbessernden Systemen weichen insbesondere dann von der ursprünglichen Sicherheitsabsicht ab, wenn sie leistungs- bzw. erlebnisbetonte Fahrstile ermöglichen bzw. betonen (vgl. Pfafferott & Huguenin, 1991). Eine Untersuchung der Automotive Lighting GmbH hat beispielsweise die Bewertung adaptiver Scheinwerfersysteme näher analysiert (Rosenhahn & Hamm, 2004). Hierbei mussten Fahrer in einem Feldversuch eine Bewertung verschiedener Lichtverteilungen (dynamisches Kurvenlicht, Autobahnlicht, Stadtlicht, Abbiegelicht) bezüglich der Aspekte Sicherheitsgefühl, Komfort, Auffälligkeit und Fahrspaß vornehmen. Die prozentuale Verteilung der einzelnen Bewertungen der adaptiven Lichtfunktionen durch die Fahrer ist in Abbildung 14 dargestellt. 60 relativer Anteil in %

Kurvenlicht

Stadtlicht

Autobahnlicht

Abbiegelicht

45

30

15

0 Sicherheitsgefühl

Komfort

Auffälligkeit

Fahrspaß

Abbildung 14: Bewertung der adaptiven Lichtfunktionen in Prozent (Rosenhahn & Hamm, 2004) Das Stadtlicht nimmt bezüglich aller Bewertungskriterien den geringsten Stellenwert ein. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der Stadt weitere Lichtquellen zur Verfügung stehen, welche die Merklichkeit dieser Lichtverteilung minimieren und in der Folge Auswirkung auf die Beurteilungen der jeweiligen Kriterien haben. Das Ranking des Autobahn- und des Abbiegelichts unterscheidet sich bezüglich der Einschätzung des Sicherheitsgefühls und der Auffälligkeit der Lichtfunktion. Interessant ist, dass einerseits die Änderung der Lichtverteilung

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

81

vom Landstraßenlicht zum Autobahnlicht für den Fahrer nicht wesentlich bemerkt wird (vgl. Rosenhahn & Hamm, 2004). Andererseits fühlt sich der Fahrer durch diese adaptive Lichtfunktion auf der Autobahn sicherer. Deutlich höhere Einschätzungen über alle Bewertungsaspekte hinweg ergaben sich für das Kurvenlicht. Die Funktionsweise dieses Systems ist demnach für den Fahrer direkt erlebbar und könnte folglich zum schnelleren Fahren verleiten und andere potentiell sicherheitsabträgliche Motive ansprechen. So sind vor allem die Steigerung des Sicherheitsgefühls und das Erleben von Fahrspaß kritisch im Hinblick auf mögliche negative Verhaltensanpassungen zu beurteilen. Für das Stadtlicht hingegen ist auf der Basis der Untersuchungsergebnisse von ROSENHAHN und HAMM (2004) die Wahrscheinlichkeit einer Verhaltensadaptation als eher gering einzustufen, da das Scheinwerfersystem dem Fahrer objektiv keine bzw. nur eine geringfügige Erweiterung des Handlungsspielraums bietet. Vergleichbare Ausgangsbedingungen (vgl. Prozessmodell der Verhaltensadaptation, Kapitel 3) mit entsprechend geringer Wahrscheinlichkeit für kompensatorische Handlungen seitens des Fahrers finden sich ebenso für „Daytime Running Lights“ (DRL). Obwohl sich Autofahrer bei tagsüber eingeschaltetem Fahrlicht sicherer fühlen sowie von einer besseren Sichtbarkeit für andere Verkehrsteilnehmer ausgehen (vgl. AXA & Hella, 2005), werden negative Verhaltensanpassungen mit nivellierender Wirkung auf die mit der Einführung von DRL angestrebten Sicherheitseffekte nicht erwartet (vgl. OECD, 1990; Koornstra et al., 1997; Cairney & Styles, 2003). Auch hier gilt, dass DRL dem Fahrer keine wesentliche und erlebbare Erweiterung seines Handlungsspielraums bietet. Ferner wird ebenso kein „Novelty Effekt“ im Sinne einer nur kurzfristigen DRL-Wirkung infolge ihrer Neuartigkeit angenommen (Koornstra et al., 1997). Die intendierten „Engineering“ Effekte von DRL finden sich im Wesentlichen auf physiologisch-optischer sowie kognitiver Ebene (vgl. Hörberg & Rumar, 1979; Attwood, 1981, zitiert nach Elvik & Vaa, 2004; Kirkpatrick, Baker & Heasley, 1987, zitiert nach Cairney & Styles, 2003, oder Cobb, 1999). Betrachtet man den erwarteten Nettonutzen für das Fahren mit Licht am Tag für die Bundesrepublik Deutschland, so wird das jährliche Unfallvermeidungspotenzial von DRL auf bis zu 5 % geschätzt (Schönebeck et al., 2005; European Commission, 2006). Laut ELVIK und VAA (2004) ist der Nutzen dieser Maßnahme ungefähr dreimal so hoch wie die damit verbundenen Kosten. Der Anspruch von Automobilherstellern sowie der Scheinwerfer- und Lampenzulieferer, für den Fahrzeugführer mittels optimaler Ausleuchtung des Fahrraums eine entspannte, komfortable und zugleich objektiv wie subjektiv sichere

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Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

Fahrt bei Dunkelheit zu ermöglichen, war u.a. Gegenstand des EUREKAProjekts 1403 „Advanced Front Lighting System (AFS) for Cars“ (1994-2004) geführt. So bestätigen Studien zu Lichtbedürfnissen von Fahrern sowie Fahrverhaltensuntersuchungen, dass enge Beziehungen zwischen dem Stresserleben seitens des Fahrers und dem nächtlichen Unfallrisiko bestehen (Wördenweber et al., 1996). Dabei gestaltet sich das Führen eines Autos für den Fahrer umso leichter, je besser die Fahrbahnmarkierungen im Vorfeld deutlich zu sehen und auch in der Entfernung noch zu erkennen sind. Im Rahmen der Verbesserung der Wahrnehmungsverhältnisse durch mehr Licht ergab darüber hinaus eine Analyse des Fahrererlebens und -verhaltens ein zunehmendes Gefühl des Wohlseins sowie von weniger Fahrstress (vgl. Wördenweber, 1997). So wurde eine breite sowie homogene Vorfeldausleuchtung von den Fahrern als komfortabel empfunden. Eine eng begrenzte Ausleuchtung hingegen ging bei längeren Fahrten mit dem Gefühl von Stress einher. Parallel dazu ergaben Kundenwünsche zur allgemeinen Fahrzeugbeleuchtung, dass ebenso ein Mangel an Beleuchtungen zum Parken bzw. Zurücksetzen wahrgenommen wurde (Wördenweber, 1997). LOCHER et al. (2002) fanden heraus, dass die Scheinwerferlichtverteilung nach unterschiedlichen Kriterien bewertet wird und personenspezifische Merkmale (Alter, Geschlecht, Brillenträger, Sehschärfe) keinen Einfluss auf die jeweilige Präferenz haben. So wurden eine hohe „Sichtweite“ und eine große „Helligkeit“ im Vorfeld des Fahrzeugs von den Probanden mehrfach als Auswahlkriterium für die bessere Lichtverteilung genannt. Andere Versuchspersonen hingegen zogen die Vorfeldblendung als wichtigstes Kriterium heran oder legten die Ausleuchtung des rechten Fahrbahnrandes ihrer Entscheidung zugrunde. Im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts EUREKA 1403 AFS erfolgte ferner eine empirische Überprüfung der Annahme, dass die Verbesserung der Sichtverhältnisse sowie der Erkennbarkeitsentfernung durch adaptive Scheinwerfersysteme dem Fahrer mehr Zeit zum Bremsen bzw. Ausweichen bieten (Hamm & Friedrich, 2000; Rosenhahn & Hamm, 2004). Wesentliche Ergebnisse aus dieser Untersuchung über die Zunahme der Erkennbarkeitsentfernung mit Halogen-, Xenon- sowie adaptiven Scheinwerfern sind, differenziert für unterschiedliche Fahrsituationen, in Abbildung 15 dargestellt. Im Vergleich zur konventionellen Halogenausleuchtung steigt mit adaptiver Lichtverteilung die Erkennbarkeitsentfernung von Objekten am Straßenrand in einer Linkskurve auf einer Landstraße von 53 m auf 89 m. Unter Berücksichtigung der Fahrtzeit bei 70 km/h entspricht dies einer Verlängerung der Reaktionszeit um 1,9 s (Rosenhahn & Hamm, 2004). Eine wesentliche Zunahme in der

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

83

Erkennbarkeitsentfernung von 70 m auf 148 m wurde auch im Fall der Fahrsituation auf der Autobahn festgestellt (Abbildung 15). Bei einer zugrunde gelegten Geschwindigkeit von 130 km/h entspricht dieser Gewinn einer Verlängerung der zur Verfügung stehenden Reaktionszeit um 2,2 s (Rosenhahn & Hamm, 2004). Beim Abbiegevorgang konnte mit dem Abbiegelicht im Vergleich zur Halogenausleuchtung eine dreifache Steigerung der Erkennbarkeitsentfernung nachgewiesen werden. Anschließende qualitative Befragungen bezüglich der dargebotenen Lichtverteilungen ergaben, dass mit adaptiven Scheinwerfersystemen eine eindeutige Steigerung im Komfort- und im Sicherheitserleben verbunden ist (Hamm & Friedrich, 2000; Locher et al., 2002). Schon vor 50 Jahren diskutiert wurden mögliche Vorteile eines „Teilfernlichts“ als Kompromiß zwischen Abblend- und Fernlicht, das mit dynamischen und adaptiven Scheinwerfersystemen ebenfalls realisierbar ist.

89

Adaptive Lichtverteilung

32 148 65 17

Xenon

85 Landstraße (Linkskurve) 53

Abbiegesituation

13

Halogen

Autobahn

70 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Erkennbarkeitsentfernung in m

Abbildung 15: Erkennbarkeitsentfernung verschiedener Lichtverteilungen für unterschiedliche Fahrsituationen (Rosenhahn & Hamm, 2004) Auch innerorts kann eine verbesserte Lichtverteilung objektive Sichtvorteile und dadurch Sicherheitsgewinne bringen. So kann beispielsweise ein „Stadtlicht“, das bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten die Peripherie geschwindigkeitsabhängig breiter ausleuchtet als bisherige Abblendscheinwerfer, zu einer verbesserten und früheren Erkennbarkeit von Fußgängern am Straßenrand beitragen. Wird

84

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

der Lichtkegel verbreitert, so sind Menschen am Fahrbahnrand früher zu erkennen. Der Bedarf an aktiven Systemen, die dem Kraftfahrer in jeder Situation optimale Licht- bzw. Sichtverhältnisse gewährleisten, zeigt sich ferner in einer Studie aus den U.S.A., in der die Fernlichtnutzung im realen Straßenverkehr analysiert wurde (Mefford, Flannagan & Bogard, 2006). Über alle Fahrer sowie Straßenkategorien hinweg wurde das Fernlicht nur in 3,1 % der Fälle genutzt (vgl. auch Schätzungen der Hella KG Hueck & Co, 2000). Auf Landstraßen ohne entgegenkommenden oder vorausfahrenden Verkehr betrug der Anteil 25,4 %. Interessant ist, dass ältere Fahrzeugführer im Vergleich zu jüngeren Fahrern das Fernlicht dreimal so häufig einschalteten (Mefford et al., 2006). Dementsprechend ist anzunehmen, dass ältere Fahrer dieses Verhalten zur Kompensation altersbedingter Leistungseinbußen zeigen. Ferner ist denkbar, dass jüngere Fahrzeugführer entweder die Güte der Wahrnehmungsverhältnisse bei Dunkelheit überschätzen oder infolge der hohen Anforderungen durch die nächtliche Fahrsituation eine Vielzahl der aufmerksamkeits- bzw. ressourcenspezifischen Kapazitäten für die noch nicht automatisierte Fahrzeughandhabung benötigen (vgl. „Task-Capability Interface Model“ von Fuller, 2005). Diesbezüglich stellt sich die Frage, wo der „cut-off“ Wert liegt, ab dem eine Fernlichteinschaltung situations- bzw. beanspruchungsabhängig erfolgen sollte. Bezüglich des Bedarfs an zukünftigen AFS-Lichtfunktionen (z.B. Neunzig & Lachmayer, 2002; Roslak, Kauschke & Wallaschek, 2005) betonen SCHMIDT und KALZE (2005) vor allem die Vorteile verschiedener Konfigurationen des Autobahnlichts für eine frühzeitige Entdeckung von Objekten, die nur einen geringen Reflexionsgrad aufweisen bzw. nicht selbstleuchtend sind. Da das Kurvenlicht bereits seit 2003 im Straßenverkehr zulässig ist und da in Kurven ein sehr hohes Gefährdungspotential bei Nacht besteht, kann die zugrunde liegende Fragestellung nach den Zusammenhängen zwischen Licht, Sicht und Sicherheit besonders gut anhand von Studien zur Wirkung dieser Lichtverteilung auf Aspekte des Fahrerverhaltens analysiert werden. In der Forschungsarbeit von EWERHART (2002) wurden drei verschiedene Kurvenlichtsysteme (ein lenkwinkelbasiertes nicht-prädikatives Kurvenlichtsystem, ein videobasiertes prädikatives Kurvenlichtsystem, ein konventionelles Abblendlichtsystem) bezüglich ihrer Auswirkungen auf die Wahrnehmungsleistung, auf das subjektive Empfinden sowie auf die Blendung des Gegenverkehrs untersucht. Dazu wurden dynamische Versuche auf einer öffentlichen Straße mit Kurven unterschiedlicher Radien durchgeführt und mit einer Entdeckungsaufgabe ver-

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

85

bunden. Zur Bestimmung der Erkennbarkeitsentfernung für verschiedene Sehobjekte, die am rechten Fahrbahnrand der Kurven platziert wurden, erfolgte eine automatische Wegmessung nach entsprechendem Knopfdruck der Probanden. Abbildung 16 stellt die Ergebnisse der Erkennbarkeitsentfernungsmessung bei Linkskurven, getrennt für die drei Kurvenlichtsysteme und in Abhängigkeit vom Kurvenradius dar. Im Vergleich zum konventionellen Abblendlicht werden mit den anderen beiden Kurvenlichtsystemen (lenkwinkel- bzw. videobasiert) Objekte in Linkskurven einerseits früher erkannt und andererseits steigt der daraus resultierende Sichtweitengewinn mit zunehmendem Kurvenradius (vgl. Ewerhart, 2002). Differenzierte Analysen, die die Sichtweitengewinne in Relation zur gefahrenen Geschwindigkeit betrachtet haben, ergaben die besten Zeitgewinne für das videobasierte Kurvenlicht (0,5 bis 0,9 s; Ewerhart, 2002). Für Rechtskurven konnten entsprechende Verbesserungen in der Erkennbarkeit von Objekten ebenso nachgewiesen werden. Diese fielen jedoch im Vergleich zu Linkskurven geringer aus (Ewerhart, 2004). Auf vergleichbare Studienergebnisse verweisen HENDRISCHK, GRIMM und KALZE (2002), wobei diese Autoren primär den Vorteil dynamischer im Vergleich zu unschwenkbaren Kurvenlichtsystemen betonen (vgl. auch Schwab, 2003; Sivak et al., 2004). Videosystem

Lenkwinkelsystem

konventionelles System

Erkennbarkeitsentfernung [m]

70 60 50 40 30 20 10 0 30

100 300 Kurvenradius [m]

450

Abbildung 16: Erkennbarkeitsentfernung bei Linkskurven mit verschiedenen Kurvenlichtsystemen (Ewerhart, 2004)

86

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

Eine subjektive Befragung im Anschluss an die eben dargestellten Versuchsfahrten von EWERHART (2002; Abbildung 17) bestätigte die Ergebnisse aus der Erkennbarkeitsentfernungsmessung (Abbildung 16). Bei der Befragung entsprachen hohe Punktwerte einer positiveren Einschätzung der jeweiligen Lichtfunktion. Dabei ist zu beachten, dass bezüglich der Blickablenkung („Wurde ihr Blick auf für das Fahren uninteressante Bereiche gelenkt?) eine Umkodierung der Skala erfolgte. Im Vergleich zum konventionellen Abblendlicht wurden die anderen beiden Kurvenlichtsysteme (lenkwinkel- bzw. videobasiert) durchgängig positiver bewertet (Ewerhart, 2004). Parallel zu bereits genannten Studien (vgl. z.B. Rosenhahn & Hamm, 2004; Abbildung 14) zeigte sich wiederum, dass diese sichtverbessernden Systeme einen wesentlichen Einfluss auf das Komfort- und das Sicherheitserleben der Fahrer haben. In der Untersuchung von EWERHART (2002) wurde das Fahren mit dem videobasierten Kurvenlicht im Vergleich zu den anderen Systemen als signifikant angenehmer und sicherer beurteilt. konventionelles System

Lenkwinkelsystem

Videosystem

Bewertungskriterien

Sicht links Sicht rechts Blickablenkung Sicherheitsgefühl Annehmlichkeit 0

5

10

15 Werturteile

20

25

Abbildung 17: Ergebnisse der subjektiven Befragung (Ewerhart, 2002) Dass diese objektive und auch subjektiv wahrnehmbare Erweiterung des Handlungsspielraums Auswirkungen auf behaviouraler Ebene hat, belegt eine Studie des TÜV Rheinland Berlin Brandenburg (Cieler, 2003). In einem experimentel-

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

87

mittlere Rundenzeiten [sec]

len Feldversuch auf einem festgelegten Parcours wurde das Halogenkurvenlicht des „Advanced Frontlighting Systems“ (AFS) bezüglich wahrnehmungsbezogener sowie fahrverhaltensbasierter Indikatoren analysiert. Im Hinblick auf die Güte der Detektionsleistung (Anzahl erkannter Objekte in Form von Styroporbällen am Fahrbahnrand) zeigte sich wiederum eine deutliche Verbesserung um mehr als 50 % bei Fahrten mit AFS im Vergleich zu Fahrten ohne AFS. Eine zuverlässigere und schnellere Wahrnehmung ergab sich bei eingeschaltetem AFS vor allem in engen, unübersichtlichen Kurven. Der Reaktionsweg bei einer in einen Fahrversuch integrierten Notbremsaufgabe (Dummy überquert Fahrbahn nach Passierung einer Lichtschranke) verkürzte sich mit AFS um 13,8 % (Cieler, 2003). Dies spricht für eine wesentliche Verbesserung der Verkehrssicherheit durch adaptive Scheinwerfersysteme. Auf der anderen Seite konnte bezüglich der Auswirkungen des Halogenkurvenlichts auf das Fahrerverhalten eine Zunahme der Geschwindigkeit, die über die gefahrenen Rundenzeiten operationalisiert wurde, festgestellt werden. 260 250

254,5 248,1

249,4

240 233,9

230 220

Kontrollgruppe (beide Runden ohne AFS) Versuchsgruppe (Runde 2 mit AFS)

210 Runde 1

Runde 2

Abbildung 18: Auswirkung von AFS auf die Rundenzeiten (Cieler, 2003) Im Vergleich zu Fahrten ohne AFS (Runde 1) und im Vergleich zur Kontrollgruppe (KG) durchfuhren die Probanden der Versuchsgruppe (VG) den Parcours mit der adaptiven Scheinwerferausleuchtung (Runde 2) deutlich schneller (Abbildung 18). Auch wenn sich die Probanden bereits vor der eigentlichen Versuchfahrt (Runde 2) in den mittleren Rundenzeiten geringfügig unterschieden haben, wird der Effekt des verbesserten Lichts auf die gefahrene Geschwindigkeit deutlich.Im Hinblick auf die durch SDSP (standard deviation of speed) er-

88

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

fasste Güte der Längsführung konnten ferner geringfügige Unterschiede zwischen der Kontrollgruppe und der Versuchsgruppe in den beiden Runden festgestellt werden (Abbildung 19). Bezüglich der Güte der Querführung, welche über SDST (standard deviation of steering angle) erfasst wurde, ergaben sich für die zwei Durchgänge ebenso geringe Abweichungen (Runde 1: KG = 37,0; VG = 38,1; Runde 2: KG = 37,8; VG = 39,6). Gleichzeitig führte die Nutzung von AFS tendenziell zu weniger Lenkkorrekturen (Cieler, 2003). Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser TÜV-Studie, dass AFS nicht zu vermehrten Brems- bzw. Beschleunigungsvorgängen oder zu unruhigeren Lenkmanövern führt. Allerdings müssen die verbesserten Leistungen in den Entdeckungs- bzw. Reaktionsaufgaben angesichts der höheren Fahrgeschwindigkeit mit AFS in Bezug auf die zu erzielenden Sicherheitsgewinne relativiert werden. Die Auswirkungen von AFS auf sekundärer Ebene sind andererseits nicht so stark, dass dadurch der positive Effekt der Sicherheitsmaßnahme vollständig aufgehoben wird.

SDSP (standard deviation of speed)

10

9

8,8

9,1

8,3

8,1

8

Kontrollgruppe (beide Runden ohne AFS) Versuchsgruppe (Runde 2 mit AFS) 7 Runde 1

Runde 2

Abbildung 19: Auswirkung von AFS auf die Variabilität der Geschwindigkeit (Cieler, 2003) Dennoch ist zu berücksichtigen, dass beispielsweise Litronic Scheinwerfer mit Gasentladungslampen (z.B. Xenon High-Intensity-Discharge [HID] Scheinwerfer) eine objektiv erwünschte noch bessere Lichtverteilung sowie einen höheren Beleuchtungskomfort ermöglichen (vgl. Locher & Voelker, 2004) - und in der Konsequenz dann aber auch zu stärkeren Verhaltenseffekten führen könnten. So

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

89

belegt eine Studie von NEUMANN (2004), dass in Kurven durch AFS mit Xenonscheinwerfern im Vergleich zu konventionellen Lichtverteilungen (Halogen oder Xenon) bzw. zu AFS mit Halogenscheinwerfern ein zusätzlicher, prozentualer Sichtgewinn resultiert (Tabelle 3). Tabelle 3: Prozentuale Sichtverbesserung in Kurven (Neumann, 2004) Scheinwerferart

prozentuale Sichtverbesserung

Konventioneller Halogenscheinwerfer

100 %

Konventioneller Xenonscheinwerfer

123 %

AFS mit Xenonscheinwerfer

168 %

AFS mit Halogenscheinwerfer

155 %

Einen zusammenfassenden Überblick über den Stand der Forschung zum Nutzen von Xenon HID Scheinwerfern für den Fahrer bzw. deren Auswirkungen auf andere Verkehrsteilnehmer bieten SIVAK et al. (2003) sowie SCHLAGER (2005). Diesbezüglich weisen einige Veröffentlichungen auf positive Effekte im Sinne einer frühzeitigen Entdeckung von plötzlich auftauchenden Hindernissen hin (vgl. z.B. Hamm & Steinhart, 1999; Rosenhahn & Hamm, 2001; van Derlofske, Bullough & Hunter, 2001a, 2001b). Die breitere Ausleuchtung des Fahrraums mit Xenon HID Scheinwerfern bewirkt ferner im Vergleich zur Lichtverteilung konventioneller Halogenscheinwerfer eine Abnahme in der Frequenz kleiner Lenkkorrekturen beim Fahren (Sivak et al., 2002). Unter der Annahme, dass dieser Parameter ein Maß für die Schwierigkeit der Fahraufgabe ist (Sivak et al., 2003), schlussfolgern die Autoren: „HID headlamps are beneficial to safety, because their wider beam patterns impose less effort on steering performance and consequently they allow more of the limited information-processing resources of drivers to be allocated to other tasks” (Sivak et al., 2003, pp.1-2).

In diesem Zusammenhang stellt sich jedoch die Frage, in welcher Art und Weise die Fahrer die freigewordenen Ressourcen nutzen und inwiefern sich möglicherweise kompensatorische Verhaltensanpassungen auf die Verkehrssicherheit auswirken (vgl. Fastenmeier & Gstalter, 1998). Ein Augenmerk ist hierbei vor allem auf unerwartete, kritische Verkehrsituationen zu richten, die zu plötzlicher Überforderung des Fahrers führen können (vgl. Summala, 1997).

90

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

In einigen der analysierten Studien wurde nach SIVAK et al. (2003) eine stärkere psychologischer Blendung durch Xenon HID Scheinwerfer im Vergleich zum Halogenlicht nachgewiesen, nicht jedoch eine Zunahme an physiologischer Blendung (vgl. z. B. Flannagan et al., 1992; Bullough, Fu & Van Derlofsky, 2002). Gleichzeitig ergaben Befragungen der Probanden hinsichtlich ihrer Scheinwerferpräferenz, dass Xenonlicht nur dann im Vergleich zu Halogenscheinwerfern bevorzugt wird, wenn eine längere Zeit mit dieser Lichtverteilung gefahren wird und wenn die Fahrer untersuchungsbedingt der XenonLichtfunktion erhöhte Aufmerksamkeit schenken müssen (Sivak et al., 1994; Sivak et al., 2002). Unbedingt zu beachten ist bei solchen Untersuchungen die Präsentationsreihenfolge (vgl. Völker, 2006). ELVIK und VAA (2004) haben die Ergebnisse einer Metaanalyse, die 12 Studien zur Effektivität verschiedener Scheinwerfer auf die Erkennbarkeitsentfernung von Objekten beinhaltete, als Basis zur Abschätzung des potentiellen Unfallrisikos verwendet. Zu beachten ist, dass die betrachteten Studien nicht alle Straßenverkehrssituationen widerspiegeln und Sekundärwirkungen nicht berücksichtigt wurden. Demnach sind die Ergebnisse der Metaanalyse im Sinne einer optimalen Schätzung (Potentialabschätzung) zu verstehen. Das potentielle Unfallrisiko berechneten die Autoren auf der Basis der „Engineering“ Effekte folgendermaßen: Potentielles Unfallrisiko = 1 / Erkennbarkeitsentfernung

Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst und detailliert bei ELVIK und VAA (2004) dargestellt. Negative Vorzeichen entsprechen in diesem Zusammenhang einer Verringerung des potentiellen Unfallrisikos. Das Konfidenzintervall gibt den Bereich an, innerhalb dessen die jeweilige beste Schätzung mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 % liegt. Hiernach sind durch verbesserte Scheinwerfer unterschiedlicher Art in fast allen Fällen, wenn auch mit unterschiedlicher Stärke, positive Wirkungen für die Verkehrssicherheit zu erwarten. Eine wesentliche Ausnahme bilden Kurvenlicht und Nebelscheinwerfer, die – entsprechend der Theorie der Verhaltensadaptation – am deutlichsten den wahrgenommenen Handlungsspielraum von Fahrern erweitern. Auch ELVIK und VAA (2004) nehmen an, dass Maßnahmen, die das Fahren bei Dunkelheit komfortabler machen, zu einem veränderten Mobilitätsverhalten sowie zu einer höheren Fahrgeschwindigkeit bei Nacht führen können (vgl. Ergebnisse von Cieler, 2003). Derartige Effekte lassen sich jedoch laut den Autoren auf der Ba-

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

91

sis der derzeitigen Befundlage zur Wirkung verschiedener Scheinwerfersysteme auf behaviouraler Ebene nicht exakt quantitativ abschätzen. Tabelle 4: Veränderung des Unfallrisikos durch verbesserte Scheinwerfer (Elvik & Vaa, 2004) Prozentuale Veränderung des Unfallrisikos Scheinwerferart beste Schätzung Konfidenzintervall (95 %) Scheinwerfer mit automatischer -15 (-22; -8) Leuchtweitenregelung Halogenscheinwerfer -7 (-9; -5) Abblendlichtsystem (U.S.A.) -23 (-33; -13) Scheinwerfer mit doppelter Lichtintensität und -5 (-8; -2) Scheinwerferreinigung Polarisiertes Licht -29 (-55; -3) Kurvenlicht/Nebelscheinwerfer +6 (-2; +15) Notsignallichter -4 (-11; +3) Automatisches Abblendlicht +2 (-2; +6) Polyellipsoidales Licht -9 (-12; -6) Ultraviolettes Licht -24 (-34 ; -14)

Aktuelle Studien zu unspezifischen Verhaltensauswirkungen von AFS weisen vorerst auf keine unmittelbaren Kompensationseffekte hin (vgl. Reed, Flint & Parkes, 2006). Obwohl laut Angaben der Probanden die Sichtverbesserung durch AFS im Vergleich zur konventionellen Halogenbeleuchtung eindeutig erlebbar war, ergaben sich zwischen den drei Versuchsbedingungen (Nacht + AFS, Nacht + Halogenscheinwerfer, Tag) keine bedeutsamen Unterschiede im Fahrverhalten. Die Versuchspersonen fuhren mit AFS nicht signifikant schneller, bremsten nicht später und es zeigten sich keine bedeutsamen Abweichungen in der Fahrlinie. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass sich die Stichprobe der Studie von REED et al. (2006) nur aus 9 Probanden zusammensetzte und folglich Einschränkungen bezüglich der Generalisierbarkeit bestehen. Des Weiteren können auf der Basis dieser Untersuchungen keine Aussagen über längerfristige Anpassungseffekte gemacht werden.

92

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

4.3.3 Wirkung von Night Vision Enhancement Systemen auf das Fahrerverhalten Neben den fahrzeugseitigen Maßnahmen anhand von Beleuchtungssystemen besteht weiterhin die Möglichkeit zur Optimierung der Sicht des Fahrzeugführers bei Dunkelheit durch die Verwendung von „Night Vision Enhancement Systemen“ (NVES). Die Potentiale derartiger Systeme liegen vor allem in der Unterstützung des Fahrers unter Abblendlichtbedingungen (Locher et al., 2003) und in der Reduktion des überproportional hohen Anteils an nächtlichen Fußgängerunfällen (vgl. Tsimhoni et al., 2004). Bei NVES wird zwischen aktiven Nahinfrarotsystemen (NIRS) und passiven Ferninfrarotsystemen (FIRS) unterschieden (vgl. Überblick über Infrarotsensortechnologien bei Schlessinger, 1995). Allerdings existieren bezüglich derartiger Technologien einige Einschränkungen, die einerseits die Sensorik sowie andererseits die Informationspräsentation betreffen. Da Ferninfrarotsysteme Objekte anhand der Eigenwärme detektieren, bestehen deren Grenzen in der Wahrnehmung von Objekten, die keine Temperaturunterschiede zu ihrer Umgebung aufweisen. Des Weiteren kann sich die Darstellung per Display infolge der Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur über die Zeit ändern (vgl. Parkes, Ward & Bossi, 1995). Nahinfrarotsysteme hingegen besitzen eine eigene Infrarotlichtquelle, die trotz einer Wellenlänge außerhalb des sichtbaren Spektrums andere Verkehrsteilnehmer blenden kann (Gründl, 2005; Mahlke, 2005). Gleichzeitig besteht die Gefahr, dass sich die Fahrzeugführer allein auf das System konzentrieren und anhand des Displaybilds fahren (Padmos & Erp, 1996). Dies wird durch Studien vom Forschungsinstitut für Lichttechnik und Mechatronik (L-LAB) zum Umgang mit aktiven Nachtsichtsystemen belegt (vgl. Locher & Kleinkes, 2004; Sprenger, Kleinkes & Locher, 2004). Im Rahmen der Evaluation von NIRS zeigte sich, dass sich die Probanden sehr schnell an das System gewöhnten, sich sicherer fühlten und einige der Versuchspersonen angaben, unter Umständen einen Streckenabschnitt nur mit dem Blick auf das Display fahren zu wollen. Ein weiteres Problem der Night Vision Enhancement Systeme bezieht sich auf die Darstellung des Bildinhalts, wobei auftretende Beeinträchtigungen in der Literatur umfassend diskutiert werden (vgl. z.B. Bossi et al., 1997; Chaloupka et al., 1998; Rumar, 2002; Tsimhoni & Green, 2002) und Basis differenzierter Untersuchungen zur Wirkung verschiedener Displaykonfiguration sind (vgl. z.B. Hankey et al., 2005; Locher et al., 2005; Mahlke et al., 2007).

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

93

Fortgeschrittene Systeme versuchen jedoch den genannten Einschränkungen mittels automatischer Objekterkennung bzw. Systemeinschaltung (vgl. Tsimhoni, Flannagan & Minoda, 2005) oder mittels akustischer Warnung des Kraftfahrers entgegen zu treten (vgl. Mahlke, 2005). Eine Zunahme im Workload (vgl. Kapitel 2.4) infolge der Nachtsichtsysteme wird durch neueste Studien nicht bestätigt (vgl. z.B. Sullivan et al., 2004; Mahlke, 2005; Tsimhoni et al., 2005). In diesem Zusammenhang geht aus einer Expertenbefragung hervor, dass eine Abnahme der „Situation Awareness“ bzw. der Aufmerksamkeit am besten die Sicherheitswirkungen eines Systems vorhersagen kann (Weller & Schlag, 2004). In der Literatur finden sich eine Vielzahl von Studien zur spezifischen Wirksamkeit von FIRS und NIRS auf verschiedene Aspekte des Fahrer- bzw. Fahrverhaltens. Einige dieser Studien, welche detailliert in TSIMHONI und GREEN (2002) beschrieben werden, sind in Tabelle 5, getrennt nach den betrachteten Variablen bzw. dem jeweiligen Forschungsansatz aufgelistet. Diesbezüglich wird deutlich, dass sich eine Vielzahl der Untersuchungen mit perzeptiven Aspekten (Objekterkennung, Entfernungsschätzung) beschäftigt hat und nur wenige Forschungsarbeiten behaviourale Effekte näher analysiert haben. Die Studien, welche wahrnehmungsbezogene Parameter zum Schwerpunkt hatten (vgl. Tabelle 5), konnten überwiegend bestätigen, dass mit Hilfe von Nachtsichtinfrarotsystemen einerseits Objekte auf einer größeren Distanz erkennbar sind (vgl. z.B. Staahl et al., 1995; Barham, Oxley & Ayala, 1998; Gish, Staplin, & Perel, 1999) und andererseits die physikalische Objektgröße besser eingeschätzt werden kann (vgl. Ward, Stapleton & Parkes, 1994a). Allerdings führen laut BOSSI et al. (1997) NVES mit Head-up Displays (HUD) gleichzeitig zu schlechteren Leistungen in der Entdeckung sowie Identifikation von Objekten im peripheren Bereich. Zu ähnlichen Ergebnissen kommen ebenfalls CHALOUPKA et al. (1998) und GRÜNDL (2005). Ferner weist GISH et al. (1999) darauf hin, dass kritische Objekte auf dem Display infolge von Inferenzen zwischen den beiden visuellen Aufgaben (Fahren und Objektidentifizierung) übersehen werden könnten (vgl. Multiples Ressourcenmodell von Wickens, 1984). Im Hinblick auf die Art des Sensors ist interessant, dass im Vergleich zu konventionellen Scheinwerfern mit Hilfe von FIRS eine Vielzahl von Objekten auf größerer Distanz entdeckt werden können (vgl. Blanco, Hankey & Dingus, 2001). Bezüglich der Leistung in der Objektidentifizierung sind jedoch zwischen Ferninfrarotsystemen und dem Abblendlicht keine signifikanten Unterschiede nachweisbar (vgl. Blanco et al., 2001).

94

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

Aktuelle Forschungsarbeiten der US-amerikanischen Federal Highway Administration differenzieren die verschiedenen Aspekte sowie Auswirkungen unterschiedlicher Systemen zur Verbesserung der Sicht bei Nacht weiter (vgl. McLaughlin, Hankey & Dingus, 2005; Hankey et al., 2005; Williams, Gibbons & Hankey, 2005). Innerhalb zweier Felduntersuchungen bei Dunkelheit wurden zwei Prototypen von Nahinfrarotsystemen, ein Infrarot-Wärmebildsystem (IRTIS), ein Halogenscheinwerfer (HLS) sowie zwei Gasentladungsscheinwerfer (HID) unter den Bedingungen „klare Sicht“ und „Regen“ hinsichtlich physiologisch-optischer Parameter (Entdeckung und Identifizierung) miteinander verglichen. Im Ergebnis zeigte sich im Unterschied zu den Scheinwerfermodulationen, dass die Nutzung der Infrarotsysteme zu besseren Leistungen in der Entdeckung von Fußgängern bei klarer Sicht geführt hat (vgl. McLaughlin et al., 2005). Dies war insbesondere bei dunkel gekleideten Fußgängern und bei Blendungen durch entgegenkommenden Verkehr der Fall. In einer anschließenden subjektiven Befragung zeigte sich, dass derartige Verbesserungen auf physiologischoptischer Ebene vor allem bei den Nahinfrarotsystemen sehr positiv bewertet wurden und sich die Probanden nachts mit diesem sichtverbessernden System sicherer auf der Straße fühlen. Tritt Regen als Sichteinschränkung hinzu, liegen die Vorteile eindeutig bei den verwendeten Nahinfrarotsystemen (vgl. Williams et al., 2005). Allerdings wurden unter regnerischen Verhältnissen keine signifikanten Unterschiede zwischen den verschiedenen Systemen für die Entdeckung sowie Identifizierung kleiner, kontrastarmer Objekte (z.B. Autoreifen) festgestellt. In einer anschließenden Befragung zeigte sich, dass Ferninfrarotsysteme hinsichtlich ihres Nutzens für eine frühzeitige Objektentdeckung sowie Objektidentifizierung die beste Bewertung erhielten (vgl. Williams et al., 2005). Welche Verhaltensadaptationen sind nun gegebenenfalls in welchem Ausmaß bei Fahrt mit einem Vision Enhancement Systems (VES) zu erwarten? In der Literatur finden sich zu solchen Effekten auf behaviouraler Ebene unterschiedliche und teils widersprüchliche Ergebnisse.

Abhängige Variable EntfernungsObjekterkennung Fahrverhalten Workload schätzung 1. NVES-Studien unter Berücksichtigung unterschiedlicher Systemvarianten / Displays Barham et al. (1998) Barham et al. (1998) Barham (2001) Barham (2001), Blanco et al. (2001) Ward et al. (1994a) Hollnagel et al. Hollnagel et al. Bossi et al. (1997) (2001) (2001), Gish et al. (1999) Mahlke et al. (2007) Mahlke et al. (2007), Hollnagel et al. (2001) Nilsson & Alm Nilsson & Alm Mahlke et al. (2007) (1996) (1996), Nilsson & Alm. (1996) Stanton & Pinto Staahl et al. (1995) Staahl et al. (1995) (2000) Ward et al. (1994a) Ward et al. (1994a) Ward et al. (1994a) 2. NVES-Studien unter Berücksichtigung unterschiedlicher Aspekte der Sensorsysteme Blanco et al. (2001) Best et al. (1998), Hollnagel et al. Stanton & Pinto Collins et al. (1998) Hollnagel et al. (2001) (2000) Hollnagel et al. (2001) (2001), Ruffner et al. (1998) Ward et al. (1994a) Meitzler et al. (2000) Piccione et al. (1997) Ward et al. (1994a) Piccione et al. (1997) Stanton & Pinto Ruffner et al. (1998) (2000), Ward et al. (1994a) Ward et al. (1994a) 3. NVES-Studien unter Berücksichtigung unterschiedlicher Umweltbedingungen Barham et al. (1998) Barham et al. (1998) Nilsson & Alm Nilsson & Alm Blanco et al. (2001) Ward et al. (1994b) (1996) (1996), Bossi et al. (1997) Stanton & Pinto Staahl et al. (1995) Gish et al. (1999) (2000) Meitzler et al. (2000) Nilsson & Alm (1996) Staahl et al. (1995) 4. NVES-Studien unter Berücksichtigung unterschiedlicher Fahrervariablen Blanco et al. (2001) Ward et al. (1994b) Gish et al. (1999) Blickverhalten Mahlke et al. (2007)

Collins et al. (1998)

Verhaltensadaptation Mahlke et al. (2007), Stanton & Pinto (2000), Ward et al. (1994a)

Stanton & Pinto (2000)

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten 95

Tabelle 5: Studien zur Wirksamkeit von NVES (modifiziert und ergänzt nach Tsimhoni & Green, 2002)

96

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

STANTON und PINTO (2000) überprüften die Auswirkungen eines Vision Enhancement Systems (VES) in einem Fahrsimulator u.a. auf das Geschwindigkeitsverhalten und die Anzahl der Überholvorgänge. Die Darstellung des Straßenbilds und des Verkehrsgeschehens erfolgte hierbei bildschirmbasiert (Epson LCD). Des Weiteren differenzierten die Autoren zwischen 6 Versuchsbedingungen: Tag, Nacht, Nacht+VES, Tag+Nebel, Tag+Nebel+VES, Tag+Nebel+VESFehler. Bei dem VES-Systemfehler handelte es sich um die Ausblendung des Bilds auf dem Display. In ihren Fahrversuchen konnten STANTON und PINTO (2000) nachweisen, dass im Vergleich zu Fahrten ohne Vision Enhancement System die Geschwindigkeit mit VES sowohl in einer simulierten Nachtfahrt als auch bei Nebel signifikant höher war

Abbildung 20: Mittlere Geschwindigkeit während simulierter Fahrbedingungen (Stanton & Pinto, 2000) Ferner zeigte sich, dass die Geschwindigkeit bei Nebel vor einem simulierten Systemfehler (Tag+Nebel+VES) mit derjenigen unter der Taglichtbedingung vergleichbar war und danach (Tag+Nebel+VES-Fehler) dem Fahrverhalten bei Nebel glich (Abbildung 21). Der simulierte Systemfehler bewirkte scheinbar eine Reanalyse der Risikobedingungen und führte zu einem den Sichtverhältnissen bei Nebel eher angepassten Fahrverhalten.

Durchschnittsgeschwindigkeit (mph)

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

97

60 50 40 30 20 10 0 Tag

Tag+Nebel+VES Tag+Nebel+VESFehler

Tag+Nebel

Abbildung 21: Vergleich der Durchschnittsgeschwindigkeiten vor und nach einem simulierten VES-Fehler (vgl. Stanton & Pinto, 2000) In Anlehnung an dieses Ergebnis lässt sich teilweise die Frage beantworten, wie der Fahrer sich unmittelbar verhält, wenn ihm ein vorab gegebener Sichtvorteil (wieder) weggenommen wird. Analoge Fahr- sowie Wahrnehmungsbedingungen liegen beispielsweise bei der Umschaltung von Fern- auf Abblendlicht sowie bei plötzlich auftauchenden Nebelbänken (z.B. Strahlungsnebel in Senken oder flachen Talbecken) vor. Dennoch stellt sich die Frage, ob es sich bei derartigen, positiven Verhaltensanpassungen nur um kurzfristige Effekte handelt und sich folglich das Fahrverhalten nach einer Adaptation an die Wahrnehmungs- bzw. Fahrsituation wieder ändert. Bezüglich der Anzahl der Überholvorgänge zeigte sich in der Studie von STANTON und PINTO (2000) eine differenzierte Wirkung des VES: Deren Anzahl erhöhte sich nur unter der Bedingung Nebel, nicht während der Nachtfahrten. Im Gegensatz zu diesen Ergebnissen konnten WARD et al. (1994a) bei der Evaluation eines Nahinfrarotsystems mit Head-up Display nicht bestätigen, dass die Probanden schneller fahren (55,5 km/h mit VES vs. 61,5 km/h ohne VES), wiesen jedoch für Fahrten mit VES eine größere Geschwindigkeitsvarianz nach. Analog dazu konnten auch HOLLNAGEL et al. (2001) in ihrer Simulationsstudie zur Auswirkung eines Ferninfrarotsystems auf das Fahrverhalten keine Zunahme in der Geschwindigkeit feststellen. NILSSON und ALM (1996) hingegen wiesen in einem Fahrsimulator signifikante Unterschiede in der Durchschnittsgeschwindigkeit zwischen Fahrten mit guter Sicht (105 km/h), bei Nebel (61 km/h) und bei Nebel mit VES (91 km/h) nach. Weiterhin ergab sich bezüglich der lateralen Position des Fahrzeugs die größte Varianz bei Nebelfahrten mit dem Sicht-

98

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

Grad der Zustimmung

verbesserungssystem. Die Autoren schließen daraus, dass die Probanden, die VES nutzten, größere Probleme hatten, einen gleichmäßigen Kurs beizubehalten (Nilsson & Alm, 1996). Eine Studie, die 6 prototypische NVES einerseits über eine heuristische Expertenbefragung (vgl. Nielsen, 1993) und andererseits über eine experimentelle Felduntersuchung mit potentiellen Nutzern evaluierte, weist bezüglich der Auswirkung verschiedener Umsetzungen für NVES auf behaviouraler Ebene folgende Ergebnisse aus (vgl. Mahlke, 2005; Mahlke et al., 2007): Im Vergleich zur Baseline-Erhebung ohne Systemnutzung fuhren die Probanden unabhängig vom jeweiligen Nachtsichtsystem im Mittel nicht schneller und es ergaben sich keine signifikanten Unterschiede im Lenkwinkel. Im Hinblick auf die betrachteten Parameter der Effektivität, Effizienz und Zufriedenheit, welche sich an das Usability-Konzept zur Untersuchung des Nutzens von Assistenzsystemen im Kraftfahrzeug anlehnen (vgl. International Organization for Standardization [ISO], 1998), schnitten die Kombination von Nahinfrarotsensor und Head-Down Display sowie von Ferninfrarotsystem mit Fußgängererkennung am besten ab (Mahlke, 2005). Weitere Erkenntnisse bezüglich zu erwartender Verhaltensadaptationen nach der Einführung eines Vision Enhancement Systems auf verschiedenen Handlungsebenen sowie zu Auswirkungen auf das subjektive Befinden können aus den Ergebnissen einer Expertenbefragung von Weller & Schlag (2004) gewonnen werden (vgl. Kapitel 4.3.1). Fahrer unter Zeitdruck

Defensive Fahrer

Sportliche Fahrer

5 4 3 2 1 schneller fahren

geringerer Abstand

bei Gegenverkehr überholen

öfter überholen

Abbildung 22: Ausmaß der erwarteten Verhaltensänderungen auf der Manöverebene mit einem VES, differenziert nach 3 Fahrergruppen (Weller & Schlag, 2004)

Wirkungen von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten

99

Hier wurden vor allem differentielle Verhaltensunterschiede zwischen folgenden Fahrergruppen untersucht: sportliche Fahrer, defensive Fahrer und Fahrer unter Zeitdruck. Die Stärke der erwarteten Verhaltensänderungen auf der Manöverebene, im Vergleich zu Fahrten ohne das sichtverbessernde System, ist in Abbildung 22 dargestellt. Abbildung 23 hingegen verdeutlicht erwartete Verhaltensänderungen auf der strategischen Handlungsebene. Ein Wert von 1 entspricht hierbei einer sehr geringen Verhaltensänderung, ein Wert von 5 einer sehr starken. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Fahrergruppen wurden in der inferenzstatistischen Analyse sowohl für die Items der Manöverebene als auch für die Items der strategischen Ebene hoch signifikant (Weller & Schlag, 2004). Insgesamt betrachtet, fallen die erwarteten Verhaltensänderungen auf der strategischen Ebene (Abbildung 23) geringer als auf der Manöverebene (Abbildung 22) aus. Differenziert nach Fahrergruppen, werden die Sicherheitswirkungen für das VES für defensive Fahrer positiv, für Fahrer unter Zeitdruck tendenziell negativ und für sportliche Fahrer deutlicher negativ beurteilt (vgl. Weller & Schlag, 2004).

Grad der Zustimmung

Fahrer unter Zeitdruck

Defensive Fahrer

Sportliche Fahrer

5 4 3 2 1 längere Strecken fahren

das Auto häufiger nutzen

Abbildung 23: Ausmaß der erwarteten Verhaltensänderungen auf der strategischen Ebene mit einem VES, differenziert nach 3 Fahrergruppen (Weller & Schlag, 2004) Von den Experten erwartete, deutliche Veränderungen zeigten sich besonders hinsichtlich des subjektiven Sicherheitsempfindens (Abbildung 24). In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass insbesondere die Zunahme der Selbstkompetenz sowie des Sicherheitsgefühls nicht systemintendiert sind und möglicherweise wichtige motivationale Hintergründe für ungünstige Verhaltensadaptationen darstellen.

100

Empirische Befunde: Mehr Licht - Mehr Sicht - Mehr Sicherheit?

Insgesamt zeigte die Expertenbefragung, dass für die Abschätzung von Verhaltenseffekten nach der Einführung von NVES differenzierte Analysen notwendig sind, da die befragten Experten je nach Fahrertyp oder zugrunde liegenden Motiven unterschiedliche Reaktionen der Fahrer auf diese Systeme erwarten. Fahrmotive in Kombination mit den subjektiv zugeschriebenen Sicherheitsfunktionen des Systems spielen eine entscheidende Rolle bei der Beurteilung möglicher Verhaltensadaptationen. Diese Aspekte müssen besonders bei der Überprüfung der Netto-Sicherheitswirkung (vgl. Kapitel 3.1) berücksichtigt werden. Fahrer unter Zeitdruck

Defensive Fahrer

Sportliche Fahrer

Grad der Zustimmung

5 4 3 2 1 mehr Sicherheit

mehr Komfort

mehr Selbstkompetenz

mehr Handlungsfreiheit

Abbildung 24: Veränderungen hinsichtlich des subjektiven Empfindens, differenziert nach 3 Fahrergruppen (Weller & Schlag, 2004)

5 Zusammenfassende Diskussion

Ob die Verbesserung der Wahrnehmungsverhältnisse bei Dunkelheit durch mehr Licht gleichzeitig mehr Sicherheit im Straßenverkehr bedingt, muss zunächst unter dem Gesichtspunkt betrachtet werden, dass das nächtliche Unfallgeschehen multifaktoriell bedingt ist und Licht folglich nur anteilig einen Beitrag für die Verkehrssicherheit leisten kann. Welche weiteren Einflussgrößen haben neben den Lichtbedingungen Einfluß auf die hohen Unfallzahlen bei Dunkelheit? Bezüge bestehen zunächst zwischen dem überdurchschnittlich hohen Anteil an nächtlichen Fahrunfällen und der geringeren Verkehrsstärke bei Dunkelheit (Heinz, 1982; Lerner et al., 2005). Für niedrige Verkehrsstärken zeigte sich für die einzelnen Tageszeiten zunächst, dass das Unfallrisiko morgens zwischen 4 und 6 Uhr bei Dunkelheit nur geringfügig größer ist als bei Helligkeit (Heinz, 1982). Allerdings steigt die Unfallrate bei Nacht mit zunehmender Verkehrsstärke sehr viel mehr an als bei Tageslicht (Pfundt, 1986). Ein weiterer Faktor ist die hohe Fahrgeschwindigkeit, die nach HEIDEMANN und WIMBER (1985, zitiert nach Pfundt, 1986) primär durch die nachts geringen Verkehrsstärken beeinflusst wird und die eine größere Schwere der Unfälle bedingt. Bezogen auf die Beteiligung unterschiedlicher Altersgruppen an Dunkelheitsunfällen zeigt sich, dass die Altersgruppen zwischen 18 und 34 Jahren überproportional vertreten und gleichzeitig besonders häufig Hauptverursacher sind (Lerner et al., 2005). In diesem Zusammenhang sind alterskorrelierte Risikofaktoren zu berücksichtigen, die sowohl auf motivationaler als auch auf emotionaler Ebene zu suchen sind (vgl. Schlag et al., 1986; Raithel, 1999). Dabei spielen die größere Risikobereitschaft sowie die mangelnde Fahrerfahrung eher bei den 18 bis 24 - Jährigen eine Rolle. Für die Gruppe der 25 bis 34-jährigen stellt sich primär der Trink-Fahr-Konflikt als ein Problem dar (vgl. Lerner et al., 2005). Neben der relativ höheren Fahrleistung junger Fahrer bei Dunkelheit kommt es ferner bei den Heimfahrten zu einer Kumulation zahlreicher Faktoren wie Alkohol, Ermüdung oder gruppendynamischer Prozesse im Fahrzeug bei mehreren Mitfahrern (vgl. z.B. Schulze, 1996, 1999). Im Hinblick auf die circadiane Biorhythmik des menschlichen Körpers und unter Berücksichtigung der überwiegend monotonen sowie reizarmen Umgebung bei Nacht spielt der Faktor Ermüdung bei der Erklärung des nächtlichen Unfallgeschehens eine wichtige Rolle.

102

Zusammenfassende Diskussion

Legt man den Fokus auf die Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit mit den gegebenen Filtern aus physiologisch-optischer sowie kognitiver Sicht (vgl. Kapitel 4.2) kann ein sicherheitssteigerndes Potential der Verbesserung der Licht- bzw. Sichtverhältnisse zunächst bejaht werden. Allerdings zeigten die Erläuterungen und Fakten in Kapitel 4.2, dass nicht mehr Licht, sondern die Verteilung des Lichts (Mehrung des Nutzlichtanteils) entscheidend ist. So reicht beispielsweise eine einzige statische Lichtverteilung für die Vielzahl der Fahrsituationen im nächtlichen Straßenverkehr nicht aus (vgl. z.B. Huhn, 1999; Schwab, 2003). Darüber hinaus wird mit zunehmender Lichtstärke der Fahrzeugscheinwerfer die Blendbegrenzungsschwelle schnell erreicht (vgl. Hagenzieker, 1990). Vor diesem Hintergrund lässt sich ableiten, dass zukünftige fahrzeugseitige Sicherheitspotentiale in einer situativ-adaptiven Lichtverteilung liegen, die sich automatisch an die jeweiligen Witterungs-, Straßen- sowie Fahrbedingungen anpasst. Ansätze zur Realisierung derartiger aktiver Lichtfunktionen finden sich z.B. bei CASTELLON (2000, zitiert nach Kauschke et al., 2004), ENDERS (2001), KAUSCHKE und VÖLKER (2002) sowie ROSLAK (2005). Ferner ergeben sich Möglichkeiten zur Optimierung der Sicht des Fahrzeugführers bei Dunkelheit durch sensorbasierte Assistenzsysteme (NVES), deren Potentiale vor allem in der Unterstützung des Fahrers unter Abblendlichtbedingungen (Locher et al., 2003) sowie in der Reduktion nächtlicher Fußgängerunfälle (Tsimhoni et al., 2004) liegen. Wesentlich ist, dass unabhängig von der jeweiligen fahrzeugseitigen Veränderung eine Abschätzung des Nettosicherheitseffekts (vgl. Kapitel 3) über die Analyse der primären sowie darauf aufbauend der sekundären Wirkungen erfolgt. Ein besonderes Augenmerk sollte in diesem Zusammenhang auf ungünstigen Verhaltensanpassungen liegen, die bereits vielfach in der Literatur dokumentiert sind (vgl. Kapitel 4) und die Folge einer Bewertung solcher objektiver Verbesserungen insbesondere im Kontext expansiver fahrerseitiger Ziele und Motive sein können (vgl. Kapitel 2.7). Betrachtet man die recherchierten Befunde zur Wirkung von verbesserter Sicht bei Dunkelheit auf das Fahrerverhalten, zeigt sich, dass eine Vielzahl der veröffentlichten Studien nur die primären Sicherheitswirkungen untersucht hat. Dementsprechend standen auf der perzeptiven Ebene vor allem Entdeckungsaufgaben und auf der Ebene der Informationsverarbeitung sowie Entscheidung vorrangig Reaktionszeitexperimente im Vordergrund. Bezüglich dieser intendierten Sicherheitseffekte konnte in Untersuchungen zu verbesserten Scheinwerfersystemen und zu adaptiven Lichtverteilungen eine eindeutige Zunahme in der Erkennbarkeitsentfernung von Objekten um bis zu mehr als 100 % nachgewiesen

Zusammenfassende Diskussion

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werden (vgl. Kapitel 4). Ferner verkürzten sich die Reaktionswege bei Notbremsaufgaben durch aktive Lichtsysteme um nahezu 14 % (Cieler, 2003). Vergleichbare Erkenntnisse zeichnen sich in den recherchierten Befunden zur Wirkung von NVES auf perzeptiver Ebene ab, wobei hierbei Differenzierungen bezüglich der Systemgestaltung getroffen werden müssen. In der Summe liegt die unmittelbare Sicherheitswirkung dieser sichtverbessernden Systeme eindeutig in der Möglichkeit einer frühzeitigeren Gefahrenerkennung und Gefahrenantizipation sowie in der Verlängerung der damit zur Verfügung stehenden Reaktionszeit für Brems- bzw. Ausweichmanöver. Somit könnte hierdurch primär die Anzahl derjenigen Unfälle verringert werden, die auf ein fehlendes oder zu spätes Erkennen von Gefahren oder Objekten zurückgehen bzw. bei denen zu spät ein unfallvermeidendes Manöver eingeleitet wurde (vgl. z.B. Tijerina et al., 1995; Martinelli & Seoane, 1999, zitiert nach Färber & Färber, 2003; Hamm & Friedrich, 2000). Allerdings bemerkt in diesem Zusammenhang GRÜNDL (2005), dass derartige Unfälle nicht die Hauptunfallursachen im nächtlichen Verkehrsgeschehen sind (vgl. auch Deutscher Verkehrssicherheitsrat [DVR], 2003; Lerner et al., 2005). Mit dem Ziel der Abschätzung des Unfallvermeidungspotenzials unterschiedlicher Fahrerassistenzsysteme stellte der Autor basierend auf einer umfassenden, methodisch jedoch nicht unkritisierten Unfallanalyse inklusive Interviews zum Unfallhergang fest, dass die eigentlichen Unfallursachen Alkoholisierung, Übermüdung und fast immer eine zu hohe Geschwindigkeit waren. Auf der Grundlage dieser Daten sowie nach einer entsprechenden Filterung derjenigen Ursachen, die nicht durch das jeweilige Assistenzsystem hätten verhindert werden können, bewertet GRÜNDL (2005) das Unfallvermeidungspotenzial für das adaptive Kurvenlicht mit 0,3 % sowie für Night Vision Enhancement Systeme mit „weniger als 2 % aller Unfälle“ (a.a.O., 220), ein nach seiner Auffassung „im Vergleich zu anderen Fahrerassistenzsystemen ... sehr geringes Unfallvermeidungspotenzial“ (a.a.O., 220). Als Grund sieht GRÜNDL (2005) vor allem die diskutierte Problematik möglicher Verhaltensadaptationen bei Night Vision-Systemen. So steigern derartige Systeme neben der Sichtverbesserung den erlebten Fahrkomfort sowie die Handlungsfreiheit und es besteht deshalb eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Verhaltensadaptation auf strategischer Ebene sowie auf der Manöverebene. Diese Zunahme der Annehmlichkeit des Fahrens und des erlebten Handlungsspielraums bei Nacht und bei ungünstigen Sichtverhältnissen durch eine verbesserte Ausleuchtung des Fahrraums oder durch NVES fanden in den von uns recherchierten Befunden vielfach Bestätigung (vgl. Kapitel 4). Vermehrter Komfort und Handlungsspiel-

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Zusammenfassende Diskussion

raum, die einen objektiven Hintergrund in den intendierten Systemfunktionen haben, können gleichzeitig zu Veränderungen im subjektiven Sicherheitsempfinden bzw. in der Risikowahrnehmung sowie -bewertung führen (vgl. z.B. Hamm & Friedrich, 2000; Ewerhart, 2002; Rosenhahn & Hamm, 2004) und sich auf das Fahrverhalten in sicherheitsabträglicher Art und Weise auswirken. Derartige, nicht intendierte Effekte auf behaviouraler Ebene können durch Studien, welche die Sekundärwirkung von aktiven Lichtsystemen analysiert haben, bestätigt (vgl. Cieler, 2003) und teilweise auch in den NVES-Studien nachgewiesen werden (vgl. Nilsson & Alm, 1996; Stanton & Pinto, 2000; Weller & Schlag, 2004). Auf der Manöverebene sind die Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit, welche ohnehin häufig nicht hinreichend an die Wahrnehmungsverhältnisse bei Dunkelheit angepasst wird (vgl. Zwahlen & Schnell, 1997; Leibowitz et al., 1998), die Wahl geringerer Abstände zum vorausfahrenden Fahrzeug sowie häufigere Überholvorgänge kritisch im Hinblick auf die Verkehrssicherhit zu bewerten (vgl. auch Weller & Schlag, 2004). Dies gilt in besonderem Maße, wenn sich von sichtverbessernden Systemen Fahrer mit leistungs- bzw. erlebnisbetonten Fahrstilen besonders angesprochen fühlen (vgl. Rosenhahn & Hamm, 2004; Weller & Schlag, 2004). In diesem Zusammenhang bedarf es der differenzierten Analyse von Verhaltenseffekten bei unterschiedlichen Fahrertypen und im Hinblick auf die zugrunde liegenden Fahrmotive. Hierbei ist als problematisch anzusehen, dass vor allem diejenigen Fahrergruppen kaufbereit sind, welche sich von dem jeweiligen System einen persönlichen Nutzen, der über einen allgemeinen Sicherheitsvorteil hinausgeht, versprechen (Weller & Schlag, 2004). Fahrerseitig sind ebenfalls das Ausmaß an Technikbegeisterung oder weitere Extramotive (z.B. Konkurrenzverhalten gegenüber anderen Fahrzeugführern, vgl. Deutscher Verkehrssicherheitsrat, 2002) zu beachten. Des Weiteren stellt sich die Frage, ob eine fahrerinitiierte Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit bei Fahrzeugen, die mit einem sichtverbessernden System ausgestattet sind, Auswirkung auf den unmittelbar nachfolgenden Verkehr hat. So konnte bereits unter Nebelbedingungen ein „Mitzieheffekt“ als Folge sozialer Orientierungsprozesse nachgewiesen werden (Schönbach, 1996; Richter & Schlag, 2000). Auf der strategischen Handlungsebene bedarf es der Berücksichtigung von Veränderungen in der Fahrten- bzw. Fahrverhaltensplanung, da diese Auswirkungen auf die individuelle Gefahrenexposition und auf die nächtliche Verkehrsdichte haben. So kann angenommen werden, dass sich infolge sichtverbessernder Systeme bzw. aufgrund der Verbesserung der Licht- sowie Wahrnehmungssituation bei Dunkelheit die subjektive Risikobewertung ändert und sich

Zusammenfassende Diskussion

105

folglich die nächtliche Fahrerpopulation zukünftig anders zusammensetzen könnte (vgl. Kapitel 4; Elvik & Vaa, 2004; Locher & Kleinkes, 2004; Weller & Schlag, 2004). Diesbezüglich sind besonders Veränderungen auf emotionaler, kognitiver sowie behaviouraler Ebene bei denjenigen Fahrzeugführern zu beachten, die bisher ungern bei Dunkelheit am Straßenverkehr teilgenommen haben, namentlich ein Teil der älteren Kraftfahrer (Cornwell, 1972; Wördenweber, 1997; Assum et al., 1999; Coughlin, 2001; Blanco, 2002; Schlag 2008a, b). Dennoch bleibt zu berücksichtigen, dass eine Zunahme im subjektiven Sicherheitsgefühl bzw. Veränderungen in der Risikowahrnehmung sowie -bewertung durch die Verbesserung der Wahrnehmungsverhältnisse bei Dunkelheit nicht zwangsläufig in ein unsicheres Fahrverhalten münden müssen und dem Fahrer infolge der objektiv geschaffenen Sicherheitspotentiale ein vergrößerter Handlungsspielraum zur Verfügung steht. Im Hinblick auf die Abschätzung des Nettonutzens (vgl. Kapitel 3) der betrachteten fahrzeugseitigen Maßnahmen zur Verbesserung der Sicht bei Dunkelheit lässt sich zusammenfassen, dass über die vergleichsweise gut untersuchten „Engineering“-Effekte quantitativ eine Aussage über das Unfallvermeidungspotenzial getroffen werden kann. Bezüglich des Einflusses von „Verhaltenseffekten“ oder weiterer, nicht intendierter Wirkungen auf den Nutzen der jeweiligen Beleuchtungs- bzw. Assistenzsysteme lassen sich hingegen auf der Basis der derzeitig veröffentlichten Befunde nur unsichere Aussagen ableiten (vgl. Elvik & Vaa, 2004). Für eine wissenschaftlich fundierte Absicherung bedarf es somit weiterer Studien, die sowohl kurzfristige als auch längerfristige Anpassungen analysieren und möglichst viele Straßen- sowie Situationstypen beinhalten. In diesem Zusammenhang ist anzunehmen, dass Verhaltensadaptationen nach der Einführung sensorbasierter Assistenzsysteme im Vergleich zu aktiven Scheinwerfersystemen zeitlich durchaus später auftreten können, da derartige Technologien für den Fahrzeugführer zunächst neu sind und erst eine entsprechende Gewöhnung an das System sowie dessen Funktionsweise erfolgen muss. Neben Überlegungen zu Vor- und Nachteilen von empirischen Untersuchungsansätzen (vgl. z.B. Bortz & Döring, 1995; Reed & Green, 1999; Thiel, 2000) ist es hierbei ebenso wesentlich, dass vor der empirischen Testung Verhaltensindikatoren spezifiziert werden, die ungünstige Anpassungshandlungen widerspiegeln. Diese Indikatoren können in drei Gruppen eingeteilt werden:

106

Zusammenfassende Diskussion

ƒ

Fahrverhaltensmaße: z.B. laterale und longitudinale Regulation (Spur- und Abstandshaltung) sowie Geschwindigkeit, jeweils mit entsprechenden statistischen Kennwerten (Mittelwert, Varianz, usw.);

ƒ

Fahrerverhaltensmaße: z.B. Blickbewegung (insbesondere Blickrichtung und Fixationsverteilung) und Nutzung von Bedienelementen;

ƒ

Maße mittelbarer Auswirkungen auf den Fahrer: z.B. Beanspruchung und Situation Awareness (vgl. Prozessmodell der Verhaltensadaptation: Abbildung 11 in Kapitel 3, sowie De Waard, 1996, und Endsley & Garland, 2000).

Bei der Festlegung derartiger Verhaltensparameter und Verhaltenshintergründe als Indikatoren für Wirkungen unterschiedlicher technischer Systeme ist zu beachten, dass sich Adaptationsmechanismen in unterschiedlichen Größen innerhalb des Systems „Fahrer-Fahrzeug-Straße“ manifestieren können (vgl. Schlag & Heger, 2002) und zudem auf verschiedenen hierarchischen Stufen der Fahrhandlungen zu beobachten sind (vgl. Michon, 1985; Schlag, 1994a). Aufgrund der Situationsabhängigkeit von Adaptationsprozessen weisen COMTE (2000) und VOS et al. (1999) entsprechend darauf hin, dass eine einzige abhängige Variable, wie etwa die Geschwindigkeit, zur Überprüfung von Anpassungshandlungen nicht ausreicht. Von FASTENMEIER und GSTALTER (1998) wird ferner vermutet, dass in Feldstudien auch Kompensationsmechanismen zum Tragen kommen, die im Experiment kaum kontrolliert werden können (vgl. auch Streff & Geller, 1988). Vor allem auf strategischer Ebene ist die Möglichkeit zur experimentellen Kontrolle sehr eingeschränkt. Betrachtet man nun die Auftretensbedingungen für negative Kompensationseffekte auf der Verhaltensebene (vgl. Kapitel 3) anhand der in der vorliegenden Literaturstudie recherchierten Erkenntnisse, so ist zu schlussfolgern, dass bei vielen die objektiven Sichtbedingungen verbesserten Lichtsystemen neben dem Haupteffekt einer besseren Ausleuchtung des Straßenraumes eine hohe Wahrscheinlichkeit für ungünstige Verhaltensanpassungen gegeben ist. So erweitern aktive Lichtsysteme und NVES sowohl objektiv als auch subjektiv den Handlungsspielraum des Fahrzeugführers. Die Systemwirkung ist insbesondere bei adaptiven Scheinwerfersystemen aufgrund der unmittelbaren Erfahrbarkeit und Rückmeldung direkt erlebbar. Ferner besteht bei den betrachteten fahrzeugseitigen Veränderungen im Gegensatz zu beispielsweise „Daytime Running Light“ (vgl. Kapitel 4.3.2) die Gefahr einer Überlagerung durch Auslebenstendenzen (expansive Fahrmotive). Im Hinblick auf eine nicht systemintendierte Zunahme

Zusammenfassende Diskussion

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der wahrgenommenen Selbstkompetenz und des Sicherheitsgefühls bedarf es dabei vor allem der Beachtung von Veränderungen in den Variablen „Trust“, „Workload“ sowie „Situation Awareness” (vgl. Kapitel 3; Stanton & Young, 1998). Am besten für die Gesamteinschätzung der Sicherheitswirkung eines Systems könnte sich die Abnahme der „Situation Awareness“ eignen (vgl. Weller & Schlag, 2004). Daneben sind bezüglich der Frage nach unerwünschten Effekten bzw. Verhaltensanpassungen Aspekte wie Personenmerkmale (traits, states), Fahrereigenschaften (z.B. Fahrerfahrung) sowie fahrerseitig zugeschriebenen Systemfunktionen anzuführen, die anteilig mitbestimmen, ob eine objektive Erweiterung des Handlungsspielraums vom Fahrzeugführer wahrgenommen wird, ob der Fahrer des Weiteren einen subjektiven Nutzen aus dieser Veränderung erwartet und ob er bestrebt ist, diesen für sich zu realisieren (vgl. Abbildung 11, Kapitel 3). Experten betonen dabei besonders den Einfluss von Personenmerkmalen sowie Fahrmotiven auf Unterschiede im Erleben der Systemwirkung und im Ausmaß der Verhaltensänderung (vgl. Weller & Schlag, 2004). Trotz dieser Einschränkungen ist im Hinblick auf den Nettosicherheitseffekt von „road lighting“ zu erwarten, dass in aller Regel keine vollständige Nivellierung bzw. Kompensation der positiven Effekte einer verbesserten Sicht bei Dunkelheit durch nicht intendierte Systemwirkungen auftritt. Sowohl aktive Lichtsysteme als auch NVES können einen Beitrag zur Erhöhung der Straßenverkehrssicherheit leisten.

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