@phdthesis{Dittrich2021,
  author    = {Dittrich, Monique},
  title     = {Persuasive Technology to Mitigate Aggressive Driving : A Human-centered Design Approach},
  doi       = {10.25972/OPUS-23022},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-230226},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Manifestations of aggressive driving, such as tailgating, speeding, or swearing, are not trivial offenses but are serious problems with hazardous consequences—for the offender as well as the target of aggression. Aggression on the road erases the joy of driving, affects heart health, causes traffic jams, and increases the risk of traffic accidents. This work is aimed at developing a technology-driven solution to mitigate aggressive driving according to the principles of Persuasive Technology. Persuasive Technology is a scientific field dealing with computerized software or information systems that are designed to reinforce, change, or shape attitudes, behaviors, or both without using coercion or deception. Against this background, the Driving Feedback Avatar (DFA) was developed through this work. The system is a visual in-car interface that provides the driver with feedback on aggressive driving. The main element is an abstract avatar displayed in the vehicle. The feedback is transmitted through the emotional state of this avatar, i.e., if the driver behaves aggressively, the avatar becomes increasingly angry (negative feedback). If no aggressive action occurs, the avatar is more relaxed (positive feedback). In addition, directly after an aggressive action is recognized by the system, the display is flashing briefly to give the driver an instant feedback on his action. Five empirical studies were carried out as part of the human-centered design process of the DFA. They were aimed at understanding the user and the use context of the future system, ideating system ideas, and evaluating a system prototype. The initial research question was about the triggers of aggressive driving. In a driver study on a public road, 34 participants reported their emotions and their triggers while they were driving (study 1). The second research question asked for interventions to cope with aggression in everyday life. For this purpose, 15 experts dealing with the treatment of aggressive individuals were interviewed (study 2). In total, 75 triggers of aggressive driving and 34 anti-aggression interventions were identified. Inspired by these findings, 108 participants generated more than 100 ideas of how to mitigate aggressive driving using technology in a series of ideation workshops (study 3). Based on these ideas, the concept of the DFA was elaborated on. In an online survey, the concept was evaluated by 1,047 German respondents to get a first assessment of its perception (study 4). Later on, the DFA was implemented into a prototype and evaluated in an experimental driving study with 32 participants, focusing on the system's effectiveness (study 5). The DFA had only weak and, in part, unexpected effects on aggressive driving that require a deeper discussion. With the DFA, this work has shown that there is room to change aggressive driving through Persuasive Technology. However, this is a very sensitive issue with special requirements regarding the design of avatar-based feedback systems in the context of aggressive driving. Moreover, this work makes a significant contribution through the number of empirical insights gained on the problem of aggressive driving and wants to encourage future research and design activities in this regard.},
  subject      = {Fahrerassistenzsystem},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wiedemann2020,
  author    = {Wiedemann, Katharina},
  title     = {Fr{\"u}hzeitige Informationen {\"u}ber Systemgrenzen beim hochautomatisierten Fahren},
  doi       = {10.25972/OPUS-21658},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-216581},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Fahrzeughersteller haben die Verf{\"u}gbarkeit sogenannter hochautomatisierter Fahrfunktionen (SAE Level 3; SAE, 2018) in ihren Modellen angek{\"u}ndigt. Hierdurch wird der Fahrer in der Lage sein, sich permanent von der Fahraufgabe abzuwenden und fahrfremden T{\"a}tigkeiten nachzugehen. Allerdings muss er immer noch als R{\"u}ckfallebene zur Verf{\"u}gung stehen, um im Fall von Systemgrenzen oder -fehlern (siehe Gold, Naujoks, Radlmayr, Bellem \& Jarosch, 2017), die Fahrzeugkontrolle zu {\"u}bernehmen. Das {\"U}bernahmeerfordernis wird dem Fahrer durch die Ausgabe einer {\"U}bernameaufforderung vermittelt. Die {\"U}bernahme der manuellen Fahrzeugf{\"u}hrung aus dem hochautomatisierten Fahren stellt aus psychologischer Sicht einen Aufgabenwechsel dar. Bei der Untersuchung von Aufgabenwechseln im Bereich der kognitiven und angewandten Psychologie zeigte sich vielfach, dass Aufgabenwechsel mit verl{\"a}ngerten Reaktionszeiten und erh{\"o}hten Fehlerraten assoziiert sind. F{\"u}r den Anwendungsfall des automatisierten Fahrens liegen ebenfalls eine Reihe empirischer Studien vor, die darauf hinweisen, dass der Wechsel zum manuellen Fahren mit einer Verschlechterung der Fahrleistung gegen{\"u}ber dem manuellen Fahren verbunden ist. Da Erkenntnisse vorliegen, dass eine Vorbereitung auf den Aufgabenwechsel die zu erwartenden Kosten verringern kann, ist das Ziel dieser Arbeit die Konzeption und empirische Evaluation einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, die Nutzer hochautomatisierter Fahrzeuge durch fr{\"u}hzeitige Vorinformationen {\"u}ber Systemgrenzen auf die Kontroll{\"u}bernahme vorbereitet. Drei Experimente im Fahrsimulator mit Bewegungssystem betrachteten jeweils unterschiedliche Aspekte fr{\"u}hzeitiger Vorinformationen {\"u}ber bevorstehende {\"U}bernahmen. Das erste Experiment untersuchte, ob Fahrer {\"u}berhaupt von fr{\"u}hzeitigen Situationsank{\"u}ndigungen, beispielsweise im Sinne einer verbesserten {\"U}bernahmeleistung, profitieren. Das zweite Experiment befasste sich mit der Frage, wie solche Ank{\"u}ndigungen zeitlich und inhaltlich zu gestalten sind (d. h. wann sie pr{\"a}sentiert werden und welche Informationen sie enthalten sollten), und welchen Einfluss deren Gestaltung auf die Aufgabenbearbeitung (insbesondere deren Unterbrechung und sp{\"a}tere Wiederaufnahme) w{\"a}hrend der automatisierten Fahrt hat. Um herauszufinden, wie ein Anzeigekonzept zur l{\"a}ngerfristigen Planung von fahrfremden T{\"a}tigkeiten w{\"a}hrend des automatisierten Fahrens beitragen k{\"o}nnte, fand im dritten Experiment ein Vergleich von Situationsank{\"u}ndigungen, die vor dem Erreichen einer {\"U}bernahmesituation ausgegeben wurden, mit kontinuierlich pr{\"a}sentierten Informationen {\"u}ber die verbleibende Distanz zur n{\"a}chsten Systemgrenze statt. In allen Studien wurde neben den Auswirkungen fr{\"u}hzeitiger Vorinformationen auf die {\"U}bernahmeleistung und Bearbeitung von fahrfremden T{\"a}tigkeiten auch untersucht, welche Auswirkungen ein erweitertes {\"U}bernahmekonzept auf die Fahrerreaktion in Grenz- und Fehlerf{\"a}llen, in denen Vorinformationen entweder nicht oder fehlerhaft angezeigt wurden, hat. F{\"u}r die Gestaltung zuk{\"u}nftiger {\"U}bernahmekonzepte f{\"u}r hochautomatisierte Fahrzeuge kann basierend auf den Ergebnissen empfohlen werden, fr{\"u}hzeitige Anzeigen von Systemgrenzen zur Erm{\"o}glichung eines sicheren und komfortablen Wechsels zwischen dem manuellen und dem automatisierten Fahren in die Mensch-Maschine-Schnittstelle zu integrieren. Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit liegt der empfohlene Zeitpunkt f{\"u}r diskrete Ank{\"u}ndigungen bei einer Reisegeschwindigkeit von 120 km/h bei etwa 1000 Meter (d. h. ca. 30 Sekunden) vor der Ausgabe der {\"U}bernahmeaufforderung. Zudem wird empfohlen zur Absch{\"a}tzung der verbleibenden Zeit im automatisierten Modus eine Anzeige der Entfernung zur n{\"a}chsten Systemgrenze in das Konzept zu integrieren, die dem Fahrer eine l{\"a}ngerfristige Aufgabenplanung erm{\"o}glicht. Neben der reinen Anzeige des {\"U}bernahmeerfordernisses sollten dem Fahrer auch Informationen {\"u}ber das erforderliche Fahrman{\"o}ver nach der Kontroll{\"u}bernahme {\"u}bermittelt werden.},
  subject      = {Autonomes Fahrzeug},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wandtner2018,
  author    = {Wandtner, Bernhard},
  title     = {Non-driving related tasks in highly automated driving - Effects of task characteristics and drivers' self-regulation on take-over performance},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-173956},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {The rise of automated driving will fundamentally change our mobility in the near future. This thesis specifically considers the stage of so called highly automated driving (Level 3, SAE International, 2014). At this level, a system carries out vehicle guidance in specific application areas, e.g. on highway roads. The driver can temporarily suspend from monitoring the driving task and might use the time by engaging in so called non-driving related tasks (NDR-tasks). However, the driver is still in charge to resume vehicle control when prompted by the system. This new role of the driver has to be critically examined from a human factors perspective. The main aim of this thesis was to systematically investigate the impact of different NDR-tasks on driver behavior and take-over performance. Wickens' (2008) architecture of multiple resource theory was chosen as theoretical framework, with the building blocks of multiplicity (task interference due to resource overlap), mental workload (task demands), and aspects of executive control or self-regulation. Specific adaptations and extensions of the theory were discussed to account for the context of NDR-task interactions in highly automated driving. Overall four driving simulator studies were carried out to investigate the role of these theoretical components. Study 1 showed that drivers focused NDR-task engagement on sections of highly automated compared to manual driving. In addition, drivers avoided task engagement prior to predictable take-over situations. These results indicate that self-regulatory behavior, as reported for manual driving, also takes place in the context of highly automated driving. Study 2 specifically addressed the impact of NDR-tasks' stimulus and response modalities on take-over performance. Results showed that particularly visual-manual tasks with high motoric load (including the need to get rid of a handheld object) had detrimental effects. However, drivers seemed to be aware of task specific distraction in take-over situations and strictly canceled visual-manual tasks compared to a low impairing auditory-vocal task. Study 3 revealed that also the mental demand of NDR-tasks should be considered for drivers' take-over performance. Finally, different human-machine-interfaces were developed and evaluated in Simulator Study 4. Concepts including an explicit pre-alert ("notification") clearly supported drivers' self-regulation and achieved high usability and acceptance ratings. Overall, this thesis indicates that the architecture of multiple resource theory provides a useful framework for research in this field. Practical implications arise regarding the potential legal regulation of NDR-tasks as well as the design of elaborated human-machine-interfaces.},
  subject      = {Autonomes Fahrzeug},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schneider2018,
  author    = {Schneider, Norbert},
  title     = {Einfluss der haptischen R{\"u}ckmeldung am Lenkrad auf das Fahrerverhalten bei automatischen Eingriffen in die Querf{\"u}hrung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-166432},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Studien zeigen, dass Fahrer in Notfallsituationen meistens eher bremsen als ausweichen, obwohl ausweichen m{\"o}glicherweise die bessere Strategie zur Kollisionsvermeidung gewesen w{\"a}re. Um Fahrer besser bei der Kollisionsvermeidung zu unterst{\"u}tzen, wurden daher in den letzten Jahren Assistenzsysteme entwickelt, die den Fahrer nicht mehr nur bei Notbremsman{\"o}vern, sondern auch bei Notausweichman{\"o}vern durch einen automatischen Eingriff in die Querf{\"u}hrung unterst{\"u}tzen sollen. Allerdings zeigte sich in mehreren Studien, dass das Verhalten der Fahrer die Wirksamkeit dieser Assistenten reduziert, insbesondere wenn der Eingriff des Assistenten {\"u}ber das Lenkrad r{\"u}ckgemeldet wurde. In dieser Arbeit wurde davon ausgegangen, dass diese Reaktion der Fahrer eine Folge automatischer Korrekturprozesse innerhalb eines psychokybernetischen Regelkreises ist, an dem sensomotorische Regelprozesse zur Steuerung der Lenkradbewegung beteiligt sind. Dazu wurde ein Fahrerverhaltensmodell entwickelt, das den Einfluss der sensomotorischen Regelprozesse im Kontext der Fahraufgabe beschreibt. Auf Basis des Fahrerverhaltensmodells wird angenommen, dass unerwartete haptische Signale am Lenkrad auf Ebene der motorischen Regelung zun{\"a}chst als St{\"o}rung des urspr{\"u}nglichen Handlungsziels interpretiert werden. Um die resultierenden Abweichungen zu korrigieren, wird auf sensomotorischer Ebene ein Korrekturprozess eingeleitet, der erst dann beendet wird, wenn der Fahrer die M{\"o}glichkeit hatte, die Situation visuell zu analysieren und sein Handlungsziel an die Situation anzupassen. Dies sollte sich im zeitlichen Verlauf der Fahrerreaktion am Lenkrad widerspiegeln und k{\"o}nnte eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r die vom Fahrer verursachte Reduktion der Wirksamkeit sein. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Anhaltspunkte f{\"u}r diese Annahme aufzuzeigen. Im Rahmen von sieben Experimenten wurden der Einfluss von Eingriffen mit haptischer R{\"u}ckmeldung am Lenkrad und das resultierende Zusammenspiel von sensomotorischen und visuellen Kontrollprozessen untersucht. Alle Studien befassten sich mit Eingriffen in die Querf{\"u}hrung, die den Fahrer potenziell bei Notausweichman{\"o}vern unterst{\"u}tzen k{\"o}nnten, und betrachteten sowohl Aspekte der Wirksamkeit als auch der Kontrollierbarkeit. Dabei wurde versucht, durch die Gestaltung des Eingriffs, einer gezielten Beeinflussung der Handlungsziele des Fahrers und einer Manipulation der R{\"u}ckmeldung Unterschiede in der Reaktion des Fahrers auf unerwartete Eingriffe hervorzurufen. Die Lenkreaktionszeit und das Reaktionsmuster der Fahrer dienten hierbei als Indikatoren f{\"u}r die Leistungsf{\"a}higkeit der Fahrer, ihre Handlungsziele an die vorliegende Situation anzupassen. Die Ergebnisse best{\"a}tigen die Relevanz der im Modell angenommenen sensomotorischen Kontrollprozesse und damit auch den Einfluss der haptischen R{\"u}ckmeldung auf das Fahrerverhalten bei automatischen Eingriffen in die Querf{\"u}hrung. Die beschriebene Betrachtung des zeitlichen Verlaufs des Lenkverhaltens erm{\"o}glicht zudem eine fundierte Evaluation der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion, um verschiedene Assistenzsysteme miteinander zu vergleichen. Dar{\"u}ber hinaus liefert die vorliegende Arbeit wertvolle Hinweise f{\"u}r die Gestaltung von Assistenzsystemen, die den Fahrer in Notfallsituationen mit automatischen Eingriffen in die Querf{\"u}hrung unterst{\"u}tzen sollen. Insgesamt bietet die Integration sensomotorischer Kontrollprozesse in bestehende Fahrerverhaltensmodelle einen Erkl{\"a}rungsansatz f{\"u}r bestehende Probleme bei der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion bei automatischen Eingriffen in die Querf{\"u}hrung, wodurch eine L{\"u}cke in der aktuellen verkehrspsychologischen Forschung geschlossen wurde.},
  subject      = {Fahrerverhalten},
  language  = {de}
}
@book{Krueger1990,
  author    = {Krueger, Hans-Peter},
  title     = {Niedrige Alkoholkonzentrationen und Fahrverhalten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-74242},
  publisher      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {1990},
  abstract  = {Auf der Grundlage von 1.126 empirischen Befunden stellt die vorliegende Literaturstudie dar, inwieweit die Fahrt{\"u}chtigkeit von Verkehrsteilnehmern bei Blutalkoholkonzentrationen (BAK) bis 0,8 Promille beeintr{\"a}chtigt wird. Es zeigt sich, daß ab 0,3 Promille BAK bereits nachweisbare Wirkungen feststellbar sind. Ab 0,5 Promille treten deutliche Beeintr{\"a}chtigungen auf: Rasch wechselnde Verkehrssituationen, unvorhersehbare Ereignisse, Mehrfachanforderungen an den Fahrer oder Situationen mit agressionsausl{\"o}senden Reizen werden schlecht bew{\"a}ltigt. Fahranf{\"a}nger, die {\"u}ber weniger automatisierte Handlungen verf{\"u}gen und {\"a}ltere Verkehrsteilnehmer mit ihren gr{\"o}ßeren Schwierigkeiten bei Kontrollprozessen sind besonders gef{\"a}hrdet. Die Studie kommt zu dem Schluß, daß eine Absenkung des Gefahrengrenzwertes auf 0,5 Promille BAK zu bef{\"u}rworten ist. Das detaillierte Gesamtergebnis sowie ein umfangreiches Verzeichnis der bearbeiteten Literatur ist als Heft 213 der Reihe Forschungsberichte der Bundesanstalt f{\"u}r Straßenwesen ver{\"o}ffentlicht.},
  subject      = {Alkoholkonsum},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schnabel2011,
  author    = {Schnabel, Eva},
  title     = {Alcohol and driving-related performance - A comprehensive meta-analysis focusing the significance of the non-significant},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69959},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {The present work reviews the experimental literature on the acute effects of alcohol on human behaviour related to driving performance. A meta-analysis was conducted which includes studies published between 1954 and 2007 in order to provide a comprehensive knowledge of the substance alcohol. 450 studies reporting 5,300 findings were selected from over 12,000 references after applying certain in- and exclusion criteria. Thus, the present meta-analysis comprises far more studies than reviews on alcohol up to now. In the selected studies, different performance tests were conducted which were relevant for driving. The classification system used in this work assigns these tests to eight categories. The main categories consist of several sub categories classifying the tasks more precisely. The main categories were: (1) visual functions, (2) attention (including vigilance), (3) divided attention, (4) en-/decoding (including information processing and memory), (5) reaction time (including simple reaction time and choice reaction time), (6) psychomotor skills, (7) tracking and (8) driving. In addition to the performance aspect, the classification system takes into account mood and social behaviour variables related to driving safety like tiredness or aggression. Following the evaluation method of vote-counting, the number of significant findings and the number of non-significant findings were summarised per blood alcohol concentration (BAC) group. Thereby, a quantitative estimation of the effects of alcohol depending on the BAC was established, the so-called impairment function, which shows the percentage of significantly impaired findings. In order to provide a general overview of alcohol effects on driving-related performance, a global impairment function was established by aggregating all performance findings. The function is nearly linear with about 30\% significant findings at a BAC of 0.05\% and 50\% significant findings at a BAC of 0.08\%. In addition, more specific impairment functions considering only the findings of the single behavioural categories were calculated. The results revealed that impairment depends not only on the BAC, but also clearly differs between most of the performance categories. Tracking and driving performance were most affected by alcohol with impairment beginning at very low BACs of 0.02\%. Also psychomotor skills were considerably affected by rather low BACs. Impairment of visual functions and information processing occurred at BACs of 0.04\% and increased substantially with higher BACs. Impairment in memory tests could be found with very low BACs of 0.02\%, but varied depending on the kind of memory. Performance decrements in divided attention tests could also be found with very low BACs in some studies. Attention started to be impaired at 0.04\% BAC, but - as in vigilance tasks - considerable impairment only occurred at higher BACs. Choice reaction time was affected at lower BACs than simple reaction time, which was - together with the critical flicker fusion frequency - the least sensitive parameter to the effects of alcohol. To conclude, most skills which are relevant for the safe operation of a vehicle are clearly impaired by BACs of 0.05\%, with motor functions being more affected than cognitive functions and complex tasks more than simple tasks. Generally, the results provided no evidence of a threshold effect for alcohol. There was no driving-related performance category for which a sudden transition from unimpaired to impaired occurred at a particular BAC level. In addition, a comparison was made between the present meta-analysis and two reviews of Moskowitz (Moskowitz \& Fiorentino, 2000; Moskowitz \& Robinson, 1988). Moskowitz reported much lower BACs at which performance was impaired. The reasons for this discrepancy lies in a different way to review scientific findings. On the one hand, Moskowitz focused on significant findings when selecting studies and findings for his reviews. On the other hand, the evaluation method used by Moskowitz ignored non-significant findings and counted each study once at the lowest BAC for which impairment was found. Those non-significant findings are as important as the significant ones in order to determine thresholds of impairment. Therefore, in contrast to Moskowitz, the present work describes the effects of alcohol with functions considering also the non-significant findings. The significance of the non-significant is emphasized with respect to the selection procedure as well as to the evaluation method.},
  subject      = {Trunkenheit im Verkehr},
  language  = {en}
}