3. Der Mensch als Fahrer

bei der klassischen Aufzählung der „fünf Sinne“ wird üblicherweise der kinästhetische Sinn für Bewegung nicht erwähnt, offensichtlich weil das dafür notwendige Sinnesorgan äußerlich nicht unmittelbar sichtbar ist.

Ende der 50er Jahre behandelte man schwere Fälle der Epilepsie dadurch, dass man den Balken operativ durchtrennte (Sperry 1969).

Der „Doppelname“ motosensorisch und sensomotorisch wird benutzt, weil eine genaue Trennung in einen rezeptiven und aktuatorischen Teil nicht möglich ist.

Durch Messung der Pulsfrequenz kann man sehr gut den Grad der körperlichen Anstrengung (Beanspruchung) feststellen. Da der Organismus bereits im Vorfeld einer zu erwartenden körperlichen Anstrengung die Herzschlagfrequenz anzupassen versucht, bewirken auch psychische Belastungen eine entsprechende Reaktion. Deshalb ist bei psychischer Belastung die Pulsfrequenz (und alle damit verbundenen Parameter) zwar ein guter, allerdings etwas träger Indikator, liefert allerdings keine objektive Messgröße für die Höhe der Beanspruchung.

So führt der mechanische Schlag auf das Auge beispielsweise zu einer optischen Empfindung.

Diese Abhängigkeit lässt sich mathematisch beschreiben und ist als Webersches Gesetz bekannt: \(\mathrm{\frac{\Delta R}{R}=k}\). Das Ausmaß ∆R, um das man einen Reiz R verändern muss, damit er im Vergleich zu dem ursprünglichen Reiz als größer oder kleiner erlebt wird, hängt von der Größe des Ausgangsreizes ab. Siehe auch Abschn. 3.2.1.2 und 11.​3.​1.​1.

Das bewirkt beispielsweise, dass man bei einer entsprechend ungünstigen Konstellation das schwache Licht eines Fahrradfahrers neben dem hellen Licht eines Pkw-Scheinwerfers nicht erkennen kann, wenn dieses zufällig in den überproportional aufgehellten Bereich des Pkw-Scheinwerfers gerät.

U.a. versucht man, Reaktionen des Gehirns mittels der Methode der Elektroenzephalografie (EEG) zu messen. Man bringt zu diesem Zweck Elektroden an der Kopfhaut an, die wie Antennen die mit der Nervenaktivität verbundene elektrische Aktivität erfassen. Dies ist immer unspezifisch und das gewonnene Signal hängt zudem erheblich von der genauen Position der Elektroden und dem elektrische Widerstand zwischen Elektrode und Kopfhaut ab. Man kann mittels EEG sehr gut den Zustand des Schlafes vom wachen Zustand unterscheiden, allerdings kaum unterschiedliche Stufen von Wachsamkeit. Die EEG-Methode eignet sich mit Einschränkung als Mittel für bestimmte experimentelle Vorhaben (siehe hierzu Abschn.​ 11.​2.​6.​3), ist aber für den praktischen Einsatz mit dem Ziel der Überwachung des Fahrers vollkommen ungeeignet. Es gibt viele Versuche, über das EEG Maschinen (oder auch Prothesen) „mit Gedanken“ zu steuern. Dies ist durchaus möglich, allerdings muss dabei bedacht werden, dass der Operateur dafür ganz spezifische Denkmuster sehr mühsam erlernen muss, die erheblich von den Denkmustern, die für die Innervation der Muskulatur notwendig sind, abweichen.

zum Teil wird diese Verdrehung auch dadurch kompensiert, dass das Auge durch die Innervation der Augenmuskeln entsprechend gegengedreht wird.

Dies erklärt auch das bekannte Phänomen der Wahrnehmung einer scheinbaren Eigenbewegung, wenn man im ruhenden Eisenbahnwagon sitzend das langsame Anfahren eines Zuges auf dem Nebengleis beobachtet. Der Effekt tritt nur auf, wenn sich der Zug auf dem Nebengleis sehr langsam bewegt, sodass über die kinästhetische Wahrnehmung kein Reiz erwartet werden kann.

Oft kommt es in dynamischen Fahrsimulatoren sogar zu noch heftigeren Kinetose-Erscheinungen. Das ist wohl auf kleine zeitliche Abweichungen zwischen der schneller zu berechnenden optischen Information und der aufgrund der mechanischen Trägheit langsameren Bewegung der Fahrkabine des Simulators zurückzuführen. Unser Organismus reagiert auf solche von der täglichen Erfahrung abweichende Eindrücke offensichtlich extrem feinfühlig.

Durch Virtuelle Realität (VR), zu der auch das breite Gebiet der Simulatortechnologie gezählt werden kann, versucht man durch technische Mittel den Sinnesorganen den Eindruck einer nur im Rechner erzeugten Wirklichkeit zu vermitteln. Um ein besonders gutes Präsenzempfinden („the sense of being there“) zu erzeugen, ist es notwendig, möglichst viele Immersionsfaktoren bereitzustellen, was umso besser gelingt, je mehr Sinnesorgane mit zueinander passender, realitätsnaher Information versorgt werden (Hofmann 2002).

Dieser Effekt führt u. a. dazu, dass Zeugenaussagen z. B. vor dem Verkehrsgericht mit Vorsicht zu behandeln sind, da sie nicht unbedingt den tatsächliche Sachverhalt wiedergeben, sondern den Sachverhalt, den sich der Zeuge als den logisch „richtigen“ (unbewusst!) zusammengestellt hat.

Deshalb können wir bei hellem Sonnenlicht „schärfer“ sehen, weil sich durch die kleine Pupille die Schärfentiefe des Auges wie bei einem Fotoapparat mit kleiner Blende erhöht. Ggf. kann dann sogar auf die sonst notwendige Korrektur der Brechkraft durch eine Linse (Brille) verzichtet werden. Die Iris wird auch durch psychische Einflüsse verändert („schreckensgeweitete Augen“), was u. a. für bestimmte experimentelle Vorhaben in ähnlicher Weise genutzt werden kann wie die bereits erwähnte Pulsfrequenz.

Das gilt für sog. Normalsichtigkeit. Es gibt charakteristische Abweichungen davon. Wenn beispielsweise die Brechkraft der entspannten Augenlinse zu groß ist, so entsteht das scharfe Bild vor der Retina. Durch Vorschalten einer Zerstreuungslinse (Konkavlinse) kann dies korrigiert werden. Da ohne diese Linse nur Gegenstände nah vor dem Auge scharf abgebildet werden, spricht man von Kurzsichtigkeit. Ist die Brechkraft der Linse zu gering muss dies durch eine fokussierende Linse (Konvexlinse) korrigiert werden. Da bei dieser Form der Fehlsichtigkeit durch Anstrengung des Ziliarmuskels (s. o.) auf weit entfernte Gegenstände akkommodiert werden kann, spricht man von Weitsichtigkeit (die oben erwähnte Alterssichtigkeit ist damit nicht zu verwechseln). Neben Formen der Fehlsichtigkeit tritt bei von der Kugeloberfläche stärker abweichenden Linsenformen auch noch der Astigmatismus auf. Statt eines Brennpunktes erzeugt dann die Linse bei parallel einfallendem Licht zwei aufeinander senkrecht stehende Brennlinien. Dies kann durch entsprechend orientierte Linsen mit zylinderartiger Oberfläche korrigiert werden. Alle genannten Augenkorrekturen sollen so erfolgen, dass die sog. Normalsichtigkeit erreicht wird. Sie ist durch ein Auflösungsvermögen für parallele Lichtstrahlen von 1′ definiert.

Der Vorteil des sog. Head-Up-Displays (HUD), bei dem über die Windschutzscheibe das Bild eines Displays ca. 3 m–4 m vor dem Wagen eingespiegelt wird, ist u. a., dass für ältere Personen die geforderte Akkommodationsleistung deutlich geringer ist oder sogar entfällt.

Dies ist eine durch die entwicklungsgeschichtliche Entstehung des Auges bedingte Konzeption (siehe hierzu Lamb 2012).

Diese Leistung funktioniert nur vollkommen bei kontinuierlichem Spektrum der von der Lichtquelle ausgesendeten Wellenlängen im sichtbaren Bereich, wie es bei thermischen Lichtquellen (z. B. Kerzen, Glühlampen) gegeben ist. Bei Licht aus Entladungslampen mit einzelnen herausragenden Kaminen im Farbspektrum kann es trotz des subjektiven Eindrucks von weißem Licht zu typischen Verfälschungen der gesehen Gegenstandsfarben kommen (Beispiel: Beleuchtung von Straßenkreuzungen durch energetisch günstige Natriumdampflampen). Man kann sich die Wirkung der innerlich erzeugten Gegenfarbe leicht vor Augen führen, wenn man in einem Fahrzeug mit grünem Wärmedämmglas (heute in nahezu allen Fahrzeugen verwendet) die Scheibe nur einen Spaltbreit öffnet. Der durch den Spalt gesehene Bereich, der ja eigentlich unverfälscht sein sollte, sieht violett eingefärbt aus (Gegenfarbe zu der grünlichen Einfärbung der Wärmedämmscheibe; siehe hierzu auch Abb. 3.19). Durch Defekte bei bestimmten Zapfentypen kann – besonders häufig bei männlichen Personen – die erblich bedingte sog. Farbblindheit auftreten. Besonders häufig kommt die Rot-Grün-Blindheit vor, die trotz des Eindrucks einer sonst farbigen Umwelt diese beiden Farben für den Betroffenen nicht unterscheidbar macht. Da aus Tradition für die Ampelregelung unglücklicherweise gerade diese beiden Farben für „Halt“ und „Fahrt“ gewählt worden sind, können betroffene Personen nur durch die Orts- oder noch besser durch eine Form-Codierung den Anzeigeinhalt einer Ampel erkennen. Da Farbfehlsichtigkeit relativ häufig ist, ist bei der Gestaltung von Displays darauf zu achten, nicht allein auf eine Farbcodierung zu setzen.

Leuchtdichte L = die von einem Gegenstandspunkt ins Auge reflektierte Lichtenergie, gemessen in cd/m².

Gesichtsfeldleuchtdichte = insgesamt in das Auge einfallende Lichtenergie, gemessen in cd/m².

Beleuchtungsstärke = die auf den betrachteten Gegenstand fallende Lichtmenge, gemessen in lux.

In den meisten Fällen der vermeintlichen Blendung bei Nachtfahrt handelt es sich um das zuletzt Genannte. Das Problem dabei ist eher, dass die mesopische Dunkeladaptation gestört wird und es nach dem starken Lichteinfall womöglich einige Sekunden dauert, bis die ursprüngliche Adaptation wieder erreicht ist.

Die Beobachtung, dass man im Scheinwerferlicht des eigenen Fahrzeugs durchaus die Farbe eine vorausfahrenden Fahrzeugs oder der Kleidung eines Fußgängers erkennen kann, belegt, dass beim Autofahren normalerweise nie vollkommene Dunkeladaptation, sondern nur die Zwischenform der sog. mesopische Adaptation erreicht wird (siehe auch Abb. 3.16).

Es ist an diesem Sachverhalt das Problem des Einfahrens in dunkle Tunnels zu erkennen. Man versucht dieses Problem heute durch besonders helle Beleuchtung am Tunneleingang zu entschärfen. Ein ähnliches Problem entsteht, wenn der Autofahrer bei Nachtfahrt vom Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs geblendet wurde.

Man verwendet deshalb für die Instrumentenbeleuchtung gerne rotes oder rötliches Licht (das war auch die früher in U-Booten verwendete Innenbeleuchtung). Inzwischen wurde allerdings festgestellt, das sog. gefiltertes Weißlicht, bei dem durch ein scharfes Farbfilter nur der Blauanteil weggenommen ist, wesentlich bessere Ergebnisse hinsichtlich Ablesbarkeit und verhinderter Helladaptation erbringt.

Head-Up-Displays (HUDs), die es möglichen, Objekte in einer gewünschten Entfernung sozusagen im Kontakt mit der Straße darzustellen (siehe hierzu Abschn.​ 6.​2.​1).

In manchen Fällen kann es vorkommen, dass dieser Ausgleich nicht genügend schnell erfolgen kann, z. B. wenn man mit dem Auto oder der Seilbahn schnell große Höhenunterschiede überwindet oder wenn bei einer Erkältung die Eustachische Röhre durch Schleim verschlossen ist. Dann beult der Luftdruckunterschied das Trommelfell in eine Richtung aus; der Effekt ist, dass wir schlechter hören, sozusagen wie durch einen Watteberg hindurch. Durch Schluckbewegungen kann man in den meisten Fällen den Ausgleich wiederherstellen.

Dies ist auf die fälschliche Annahme der Gültigkeit des Weber-Fechnerschen Gesetz zurückzuführen. Vor allem die Versuche von Stevenson in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts haben gezeigt, dass im Gegensatz dazu oberhalb von 40 dB eine Zunahme des Lautstärkepegels von 10 dB subjektiv einer Verdoppelung der Empfindung (bezeichnet als „sone“) entspricht. Formelmäßig lässt sich dieser Zusammenhang beschreiben durch: \(\mathrm{E=2^{0{,}1(L-40)}} \). Wenn man in diese Formel die Definition des Lautstärkepegels L einsetzt, erhält man nach einigen Umformungen: \(\mathrm{E=\frac{1}{16}(\frac{\Delta p}{\Delta p_{0}})^{0.6}}\). Tatsächlich hat also das Potenzgesetz der Psychophysik Gültigkeit für die Beschreibung des Zusammenhangs von empfundener Lautheit E und physikalischem Reiz Δp.

In der von der Außenwelt akustisch abgeschirmten Kabine eines Fahrzeugs ist nur eine sehr eingeschränkte akustische Richtungsorientierung möglich, weil durch akustische Signale (z. B. Polizeisirene) die Oberfläche des ganzen Fahrzeugs zu Schwingungen angeregt wird, wodurch eine Richtungsorientierung erheblich erschwert ist.

Wenn man sich länger Zeit einer Rotationsbewegung ausgesetzt (z. B. bei einer Fahrt im Karussell oder durch Eigendrehung, wie es bei einem beliebten Kinderspiel der Fall ist), bleibt die Endolymphe aufgrund der Reibung an den Wänden des Bogengangs in Relation zu diesem in Ruhe. Wenn man nun plötzlich die Bewegung abstoppt, bewegt sich die Endolymphe wegen ihrer Trägheit kurzfristig weiter. Man nimmt also eine Drehbewegung wahr, die eigentlich nicht existiert. Wegen der neuronalen Verschaltung für die Leistung der Vertikalkonstanz (Abb. 3.11) muss nun visuell eine Drehbewegung gesehen werden, die die vermeintliche kinästhetisch wahrgenommene kompensieren würde (wegen der nervösen Verschaltung der Information aus dem Vestibularorgan u.a mit. den Augen kommt es zusätzlich noch zu Nystagmusbewegungen der Augen).

Bei der Auslegung von Federung und insbesondere der Polsterung von Sitzen versucht man deshalb gerade diesen Frequenzbereich möglichst gut zu dämpfen.

Die Angaben sind z. B. von Bedeutung für die haptische Unterscheidbarkeit von Bedienelementen. Wenn es allerdings darum geht, die Druckverteilung auf der Sitzoberfläche zu messen (siehe hierzu Abschn.​ 11.​2.​3.​1), so genügt offensichtlich ein relativ grobes Raster an Messpunkten.

Die Übertragung von Frequenzen um 200 Hz auf den menschlichen Körper (z. B. über Berührung an der Bodenfläche oder am Lenkrad) sind folglich gut wegzudämpfen, da sie zu starkem Diskomfortempfinden führen.

Die hier aufgeführten Befunde belegen die enorme Bedeutung von Klimaanlagen im Fahrzeug für das Komfortempfinden. Sie zeigen einerseits die Notwendigkeit der individuellen Einstellbarkeit, anderseits aber auch den Anspruch an die technische Realisierung, wenn man die angesprochenen Mechanismen des Wärmetransports von und zu dem menschlichen Körper berücksichtigt.

Es gibt heute praktisch keine technische Messmethode, mit deren Hilfe Geruchseindrücke objektiv erfasst werden können. Wenn es also darum geht, Gerüche zu erfassen, werden hierzu speziell ausgebildete Prüfer herangezogen.

Schlechte Luft in Räumen (also auch im Fahrzeug) beruht fast immer auf hoher Riechstoffkonzentration.

Wie Erfahrungen von verschiedenen Automobilherstellern ausweisen, können ungünstige Gerüche, wie sie beispielsweise beim Austrocknen von Farb- oder Klebstoffen auftreten, zu erheblichen Imageverlusten beitragen. Umgekehrt erhoffen sich einige Hersteller durch die Bereitstellung künstlicher Wohlgerüche ein emotional positiv gefärbtes Gefühl in ihrem Fahrzeug bereitzustellen.

Dieser Aspekt spielt im Zusammenhang mit der Frage, auf welche Weise man Über- und Untersteuersteuern wahrnehmen kann, eine wichtige Rolle (siehe Abschn.​ 6.​4).

Das hat nicht unbedingt etwas mit der höheren Leistungsfähigkeit der heutigen Fahrzeuge zu tun.

Sog. „Zugcharakteristik“: im Gegensatz zu vielen technischen Aktuatoren (z. B. Hydraulikzylinder) können Muskel nur kontrahieren, d. h. in eine Richtung Kräfte entwickeln (sieh auch Abschn.​ 4.​1.​2.​2).

Das ist neben der Erreichbarkeit das wesentliche Bedienproblem von Touchscreens im Fahrzeug: Beim feinmotorischen Zielen eines Buttons auf dem Touchscreen wird durch die Fahrzeugbewegung die Position der Hand nicht nur in Form von physikalischer Trägheitsreaktion, sondern auch durch die „Doppelaufgabe“ der γ-Innervation gestört.

Diese Überlegung spielt im Zusammenhang mit sog. „steer by wire“-Lenkungen eine wichtige Rolle (siehe Näheres hierzu in Abschn.​ 6.​4.​3).

Ein Problem, dass gerade in Verbindung mit der Anwendung von Touchscreens im Auto von Bedeutung ist!

Summala et al. (1996) führten Feldversuche aus, bei denen die Probanden ihren Blick auf ein Display im Fahrzeug richten mussten, sodass die Fahrbahn nur peripher wahrgenommen werden konnte. Das Display wurde mit einer Exzentrizität von 7°, 23°, und 38° in Relation zu der Horizontallinie dargeboten. Mit steigender Exzentrizität verschlechterte sich die Spurhaltequalität.

Die Auswertung basiert auf umfangreichen Untersuchungen: 10 h Videomaterial wurde ausgewertet, 40.000 Fixationen, ca. 12.000 Blicke/Fixation analysiert und 3000 visuelle Aufgaben quantifiziert.

Es wurde eine visuelle Aufgabe konzipiert, bei der der Fahrer auf einem in Armaturenbrettmitte montierten Display aus zufällig dargebotenen geometrischen Figuren eine bestimmte erkennen musste und durch Tastendruck am Lenkrad bestätigen musste, wobei das Weiterschalten zur nächsten Aufgabe durch Betätigung einer anderen Taste der Versuchsperson selbst überlassen blieb. Die akustische Aufgabe bestand darin, aus zufällig dargebotenen einsilbigen Wörtern, dasjenige durch Tastendruck zu erkennen, das ein Lebewesen darstellt. Auch in diesem Fall konnte die Frequenz der Aufgabendarbietung durch die Versuchsperson selbst gesteuert und jederzeit bei schwieriger Verkehrssituation unterbrochen werden.

Die Ergebnisse dieses Versuchs zeigen, welch wirkungsvolle Unterstützung eine Verkehrszeichenerkennung und die Darstellung des Piktogramms im I-Kombi oder Head-Up-Display darstellen würde.

Durch dieses Verhalten wechseln die Fahrer ihr Regelverhalten. Es wird der seitliche Abstand und nicht mehr die Längsorientierung des eigenen Fahrzeugs geregelt. Im Sinne der Überlegungen in Abschn.​ 2.​4.​1 ändert sich für den Fahrer somit die Fahraufgabe von der leichter zu bewältigenden Geschwindigkeitssteuerung in die schwieriger zu handhabende Beschleunigungssteuerung. Es konnte gezeigt werden, dass dieser Effekt wegfällt, wenn in der Engstelle ein Fahrzeug vorausfährt, wodurch wieder die Konzentration auf die Längsorientierung erreicht wird. Versuche von Israel (2012) zeigen zudem, dass dieser Effekt auch durch die Anzeige des Sicherheitsabstandes in Form eines in der entsprechenden Entfernung (x_s = v · t_S mit t_S = 1.5 _s) virtuell auf der Fahrbahn liegenden Querbalkens im sog. kontaktanalogen HUD (Bubb 1981) dauerhaft zur Verfügung gestellt wird (siehe hierzu Abschn.​ 6.​3.​1.​2).

Der Unterschied zu der Komplexitätsdefinition von Schweigert ist, dass in einem Simulatorexperiment die Komplexität wie beschrieben definiert werden kann. In einem Real-Live-Experiment ist es demgegenüber extrem schwierig, die Komplexität von Situationen entsprechend der Plavšic’schen Definition zu kategorisieren.

Durch die Versuche tritt ein Lerneffekt ein, sodass am Ende der Testfahrt weniger Kollisionen entstanden. Aus den Versuchen leitet Remlinger (2013) die Notwendigkeit eines entsprechenden Trainings in den Fahrschulen ab (nach Möglichkeit mit einem Simulator!), durch welches die Strategie des „Kreuzungsbremsens“ und der Kopfquerbewegung – ähnlich wie der „Schulterblick“ – anerzogen werden soll.

Die Evolution hat in keinem Bereich perfekte Lösungen gefunden, vielmehr haben sich solche Lösungen, die sich zudem allesamt aus vorhandenen Vorbedingungen entwickeln mussten, durchgesetzt, die eine hinreichend hohe Überlebenswahrscheinlichkeit der Individualwesen bereitstellten, sodass die Fortpflanzung und damit die Erhaltung der Art gewährleistet war (Arten, für die diese Voraussetzungen z. B. unter veränderten Lebensbedingungen nicht mehr gegeben waren, sind wieder verschwunden).

Es kann hier auch zu Konflikten kommen: z. B. ist es auf vielen geschwindigkeitsbegrenzten Strecken üblich, die maximal erlaubte Höchstgeschwindigkeit um eine bestimmten Betrag zu überschreiten (z. B. werden Lastkraftwagen auf Strecken mit einem Limit von 80 km/h fast ausnahmslos am technischen Geschwindigkeitsbegrenzer, der meist auf 90 km/h eingestellt ist, gefahren. Der „gesetzestreue“ Fahrer wird dann häufig von einem solchen Lastkraftwagenfahrer bedrängt). Womöglich ist es deshalb besser von „erwarteten gewohnten Verhalten der anderen Verkehrsteilnehmer“ zu sprechen, als nur von „regelkonformen“.

Man denke in diesem Zusammenhang nur an die Ablehnung, die bei vielen Fahrern der aus ergonomischer Sicht eigentlich bessere Getriebeautomat erfährt.

Dieser Effekt kann auch bezüglich des Gefallens von Automobildesign festgestellt werden. Es fällt auf, dass es – natürlich auch bedingt durch die technischen Möglichkeiten der Gestaltung – zeitabhängige Moderichtungen gibt (z. B. Pontonform, Trapezlinie, One-box-Design, SUVs u.v. a.), die einerseits eine hohe Ähnlichkeit der Fahrzeuge bewirken, wobei der Reiz aber gerade in geringfügigen Abweichen vom Mainstream liegt.

Diesem Effekt entspricht die Beobachtung, dass viele Fahrer die Geschwindigkeit erhöhen, wenn sie eine aufkommende Müdigkeit verspüren.

Aus pragmatischen Gründen wird hier bei jedem beobachteten Fehler der absichtliche Verstoß unterstellt, was ggf. die Akzeptanz von Sanktionen beeinträchtigt.

Bei dieser Form der Analyse informierte die Polizei, die zu einem Unfall gerufen wurde, ein Team von Wissenschaftlern, bestehend aus Technikern, Psychologen und Medizinern, die ihre Untersuchungen unabhängig von der Polizei machten. Den Verunfallten, die sich für ein Interview bereit erklärten, war zuvor zugesichert worden, dass die Aussagen vertraulich sind und den öffentlichen Unfallaufnahmeorganen oder den späteren Verhandlungspartnern vor Gericht nicht vermittelt werden. So konnten Äußerungen aufgezeichnet und Beobachtungen gemacht werden, die näher an dem wirklichen Geschehen sind als die offiziellen Polizeierfassungen.