In der vorliegenden Unfallforschung kompakt werden die Ergebnisse aus den Analysen zu Heck- und Seitenkollisionen zwischen Pkw und ungeschützten Verkehrsteilnehmern (Fußgängern und Radfahrern) vorgestellt [1]. Die bisherigen Anstrengungen um eine fußgängerfreundliche Gestaltung der Pkw-Form konzentrierten sich auf die Fahrzeugfront. Dies wird künftig auch das primäre Ziel beim Radfahrerschutz sein. Die derzeit verfügbaren passiven und aktiven Sicherheitsmaßnahmen am Pkw sind deshalb für den Anprall eines Fußgängers oder eines Radfahrers gegen die Fahrzeugfront, einschließlich der Kotflügel, ausgelegt. Aus der Unfallforschung ist seit langem bekannt, dass dieser Ansatz richtig ist und dass die genannten Fahrzeugbereiche die höchste Priorität besitzen und den größten Aufwand bei der Erarbeitung von Maßnahmen erfordern [2, 3]. Die Erkenntnisse aus der Unfallforschung zeigen aber auch, dass es außer der Frontallkollision noch weitere Unfallmuster bei Kollisionen von Pkw mit ungeschützten Verkehrsteilnehmern gibt, denen man Aufmerksamkeit schenken sollte, zumal es bereits technische Maßnahmen gibt, die diese Unfallmuster adressieren könnten [4].

Unfälle zwischen schweren Lastkraftwagen und sogenannten ungeschützten Verkehrsteilnehmern, in erster Linie Fahrradfahrer und Fußgänger, machen zwar einen vergleichsweise kleinen Teil des Unfallgeschehens aus. Im Falle einer Kollision zwischen diesen ungleichen Gegnern sind die Folgen für die Schwäc heren dann aber umso gravierender, oftmals sogar tödlich. Unfälle zwischen Lkw und Radfahrern und Möglichkeiten, diese zu vermeiden, haben in den vergangenen Jahren zunehmend Beachtung gefunden. Gerade in Städten mit starkem Rad- und einem hohen Anteil von Schwerlastverkehr besteht ein erhöhtes Risiko, dass es zu solchen Unfällen kommt. Oft ist der traurige Anlass dafür eine Kollision zwischen einem rechtsabbiegenden Lkw und einem Radfahrer, bei der dieser überrollt und schwer verletzt oder getötet wurde. Von vielen Seiten wird auf die damit verbundene Problematik des „Toten Winkels“ hingewiesen und – weil seit Kurzem auch elektronische Abbiege-Assistenzsysteme für Lkw angeboten werden – die Forderung nach obligatorischer Ausstattung der Nutzfahrzeuge mit solchen Systemen laut. Die Unfallforschung der Versicherer hatte daher eine In-depth-Auswertung von schweren Unfällen zwischen schweren Lkw und Radfahrern durchgeführt und die Ergebnisse publiziert [1]. Unfälle zwischen schweren Lkw und Fußgängern wurden in der Vergangenheit hingegen selten untersucht, obwohl der Fußgänger-Unfall mit Personenwagen seit Jahrzehnten weit oben auf der Liste der Themen der Unfallforschung steht und sich mittlerweile auch in fahrzeugseitigen Maßnahmen zum Schutz von Passanten niederschlägt. Zwar liefert das Statistische Bundesamt mit seinem Jahrbuch zur amtlichen Verkehrsunfallstatistik auch Zahlen zu Unfällen zwischen Güterkraftfahrzeugen und ungeschützten Verkehrsteilnehmern [2]. Demnach kamen 2018 bei Unfällen mit einem Güterkraftfahrzeug 80 Fußgänger und 75 Fahrradfahrer ums Leben. Unterschieden wird dabei im Wesentlichen nur zwischen Kleintransportern bis 3,5 Tonnen zulässiger Gesamtmasse (zGM), welche für 25 der getöteten Fußgänger und 17 der getöteten Radfahrer den Unfallgegner darstellten, und Lkw mit über 3,5 Tonnen zGM. Eine weitergehende Differenzierung nach schweren Lkw erfolgt hingegen nicht, lediglich Sattelzugmaschinen und sogenannte „übrige Güterkraftfahrzeuge“ werden separat ausgewiesen (Abb. 1). Die Unfallforschung der Versicherer hat aus diesem Grunde mit einer eigenen Analyse die Häufigkeit von Kollisionen zwischen schweren Lkw und Fußgängern, aber auch deren typische Umstände und Verletzungsfolgen bestimmt. Diese Erkenntnisse werden im Folgenden den Ergebnissen der früheren Studie zu Unfällen zwischen schweren Lkw und Radfahrern gegenübergestellt, um im Sinne einer besseren Prävention Unterschiede, aber auch eventuelle Gemeinsamkeiten zu identifizieren. Es schließen sich Empfehlungen für die Fahrer von Lastkraftwagen, aber auch für Fußgänger und Radfahrer an, um solche Unfälle in Zukunft nach Möglichkeit zu vermeiden.

Durchschnittlich werden in Deutschland jeden Tag mehr als 100 Millionen Wege von Pkw-Fahrern durchgeführt (MID 2017). Die meisten dieser Wege beginnen und enden mit einem Parkvorgang im öffentlichen Raum. Dabei kann es sowohl beim Parkvorgang als auch beim Ein- oder Aussteigen zu Unfällen mit anderen Verkehrsteilnehmern kommen. Die amtliche Unfallstatistik erfasste in 2016 innerorts 9.400 Unfälle mit Personenschaden „durch ruhenden Verkehr“ (Unfalltyp 5). Dies entspricht 4,4 Prozent aller innerörtlichen Unfälle mit Personenschaden. Meistens sind bei diesen Unfällen Fußgänger oder Radfahrer beteiligt. Darüber hinaus geschehen jedoch auch noch weitere Unfälle, die eher in einem indirekten Zusammenhang mit regelkonform oder regelwidrig abgestellten Fahrzeugen stehen. Dazu gehören zum Beispiel Unfälle, bei denen Fußgänger vom fließenden Kfz-Verkehr erfasst wurden als sie zwischen parkenden Fahrzeugen hervortraten, oder Abbiegeunfälle mit Radfahrern bei denen abgestellte Fahrzeuge die Sicht auf diese behinderten. Das Problem wird dadurch verstärkt, dass Parkraum oft knapp ist und in dessen Folge häufig dicht oder regelwidrig geparkt wird. Auch unter den anderen Unfalltypen werden daher weitere Unfälle vermutet, die in Zusammenhang mit dem Parken stehen. Wie hoch die Anzahl und damit die Bedeutung dieser Unfälle ist, ist bislang nicht bekannt. Grund dafür ist vor allem, dass die dazu benötigten Informationen meist nicht direkt aus der Unfallstatistik ablesbar sind, sondern aufwändig aus den Unfallhergangsbeschreibungen ermittelt werden müssen. In einem umfassenden Forschungsprojekt hat die Unfallforschung der Versicherer (UDV) das Unfallgeschehen im Zusammenhang mit dem Parken detailliert untersuchen lassen. Auftragnehmer war die PTV Transport Consult GmbH . Der Fokus lag dabei auf Unfällen mit Fußgängern und Radfahrern. Ziel der Untersuchung war es, typische Unfallsituationen mit Fußgängern und Radfahrern im Zusammenhang mit dem Parken zu identifizieren, deren Ursachen zu analysieren und geeignete Maßnahmen zu deren Vermeidung zu erarbeiten.

Discourse about the real-world effects of automated vehicles has intensified over the last decade, but few observational studies have been made examining their integration in real traffic. This research is based on the dataset prepared by Beauchamp et al. in [1] where video footage from two pilot projects involving automated shuttles in Montreal and Candiac in 2019 was analyzed to compute safety indicators from road user trajectories. The study showed that automated shuttles have safer interactions with other road users compared to human drivers following the same trajectories. Yet, this may not be the only characteristic of automated shuttles. These vehicles are notoriously slow, 10 to 15 km/h slower than human-driven cars in city traffic [1], which on city streets is bound to influence other road users, in particular following cars. lt is therefore hypothesized that automated shuttles may have a traflic calming effect, slowing other motorized vehicles [2]. Slower speed and the predictability of automated shuttles, obeying the rules of the road and yielding more willingly to vulnerable road users (pedestrians and cyclists) may also have an impact on these users' behavior [3]: for example, cyclists may pass the shuttle, pedestrians may cross outside of crosswalks. The present study aims to explore the potential effects of automated shuttles, with their slower spceds and more predictable behavior, on the behavior of other road users. [from Introduction]

At the starting point of the work leading to this doctoral thesis, in January 2005, the work on pedestrians was almost exclusively oriented towards computer simulations and on evacuation experiments. Since then, there have been many studies on new methods for extracting empirical data of pedestrian movements (mainly based on video analysis, lasers, and infrared cameras), but most of the work is still focused on artificial setups for crowds moving through corridors and crowds passing bottlenecks. Even though these controlled experiments are important to understand crowd dynamics, there is a knowledge gap between these experiments and the understanding of the dynamics leading to and occurring during large crowd disasters, when sometimes hundreds of thousands or even millions of pedestrians are involved. Numerous crowd disasters occur every year at large gatherings around the world. Unfortunately, the information about the (spatio-temporal) development of these events tend to be qualitative rather than quantitative. Video recordings from the crowd disaster in Mina, Kingdom of Saudi Arabia, on the 12th of January 2006, where hundreds of pilgrims lost their lives during the annual Muslim pilgrimage to Makkah, gave the possibility to scientifically evaluate the dynamics of the crowd. With this video material, it was possible to observe and analyze the behavior of the crowd under increasing crowd density, leading to the disaster. Based on the insights from the analysis of the crowd disaster described above, new tools and measures to detect and avoid critical crowd conditions have been proposed, and some of them have been implemented in order to reduce the likelihood of similar disasters in the future. Further contributions of this thesis are to empirically evaluate many of the previous assumptions used for pedestrian simulations. These assumptions are: * A pedestrian avoids collisions by changing her or his walking speed by an acceleration which is exponentially decaying with the distance to the pedestrian or object being avoided. * A pedestrian reacts stronger to what happens in front of her or him, than to what happens behind the back. * The movement of a crowd of pedestrians always follows a smooth flow-density relationship, called the fundamental diagram. * The walking speed will settle at 0 m/s at a specific maximum crowd density. The first two assumptions were found to be consistent with the data, but the pedestrian-flow theory had to be revised, since the two latter assumptions do not always hold. When these fundamental parts of pedestrian motion and avoiding maneuvers had been investigated, an improved version of the social-force-model was formulated. In order to enable the revision of previous works and the analysis of the crowd disaster mentioned above, algorithms used for video-tracking have been introduced. The novelty of this work concerns the uniqueness and quantity of data on which the algorithms are validated and calibrated, but also the focus on analyzing millions of pedestrians rather than hundreds. The aim of this thesis is to move from theoretical models and controlled lab conditions to applicable models for real-world conditions. / Als diese Dissertation im Januar 2005 begonnen wurde, nutzten wissenschaftliche Untersuchungen von Fußgängern fast ausschließlich Computersimulationen und Evakuierungsexperimente. Seit dem haben viele Wissenschaftler an einer Verbesserung der Methoden gearbeitet. Heute werden empirische Daten mit Hilfe von Videoanalysen, Laser- und Infrarotkameras erhoben.Jedoch konzentrieren sich viele dieser Arbeiten auf künstliche Setups, in denen sich Fußgängermassen durch Korridore und Engpässe bewegen. Diese Experimente erlauben es, Massenbewegungen zu verstehen. Jedoch gibt es immer noch Forschungslücken. Es ist schwierig, unter solch kontrollierten Bedingungen Fortschritte darin zu erzielen, die auftretenden Dyamiken bei großen Katastrophen zu verstehen, in denen manchmal Hunderttausende oder sogar Millionen von Fußgängern involviert sind. Immer wieder kommt es zu Katastrophen in großen Menschenmengen. Leider sind von diesen Ereignissen häufig nur qualitative Informationen anstelle von quantitativen Daten erhältlich. Es ergab sich die besondere Gelegenheit, quantitatives Filmmaterial über eine Katastrophe in Mina (Königreich Saudi--Arabien) zu erhalten. Dort starben am 12. Januar 2006 hunderte von Pilgern während der jährlichen muslimischen Pilgerfahrt nach Mekka. Mit dem erhobenen Videomaterial konnte nachvollzogen werden, wie die Menschenmenge zuerst unbehindert fließen konnte, dann immer dichter wurde und wie es schließlich zur Katastrophe kam. Von den Erkenntnissen der Analyse der oben beschriebenen Katastrophe konnten neue Methoden entwickelt werden, die dabei helfen können, ähnliche Katastrophen in Zukunft zu vermeiden. Ein weiterer Beitrag dieser Dissertation besteht darin, einige Annahmen, die üblicherweise bei der Simulation von Fußgängerdynamiken gemacht werden, in Frage zu stellen und zu überarbeiten. Diese Annahmen sind: (1) Ein Fußgänger verhindert Zusammenstöße, indem er seine Schrittgeschwindigkeit so verändert, dass seine Beschleunigung exponentiell mit der Distanz zu dem zu umgehenden Fußgänger oder Objekt abnimmt. (2) Ein Fußgänger zeigt stärkere Reaktionen auf Ereignisse, die vor ihm passieren, als auf Ereignisse, die hinter ihm passieren. (3) Die Bewegung eines in einer Menschenmenge befindlichen Fußgängers folgt immer dem Strömungs--Dichte Verhältnis, was als Fundamental-Diagramm bezeichnet wird. (4) Die Laufgeschwindigkeit eines Fußgängers erreicht bei maximaler Menschendichte einem Wert von 0 m/s. Die ersten beiden Annahmen wurden von den empirischen Daten bestätigt. Unsere Analysen zeigen jedoch, dass die Annahmen 3 und 4 nicht immer gültig sind. Somit müssen Standardtheorien von Fußgängerdynamiken überarbeitet werden. Im Anschluß an die Analyse dieser fundamentalen Aspekte von Fußgängerverhalten und dem Verhalten bei Ausweichmanövern wird das Social-Force-Modell weiterentwickelt. Um auf vorhergehenden Arbeiten aufzubauen und um die oben beschriebene Katastrophe analysieren zu können, werden Algorithmen für die Video-Verfolgung von Fußgängerbewegungen entwickelt. Das Neue bei diesem Teil der Arbeit liegt nicht nur in dem verwendeten Verfahren selbst, sondern auch in der Einzigartigkeit und der großen Menge an verwendeten Daten, die mit diesem Verfahren analysiert werden. Ein zentrales Ziel dieser Arbeit besteht demnach in einer wissenschaftlichen Weiterentwicklung von theoretischen Modellen und kontrollierten Laborexperimenten hin zu Modellen, die unter realen Bedingungen tatsächlich anwendbar sind. Die Analyse von Fußgängern ist ein interdisziplinäres Feld, das von verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen mit verschiedenen Zielen betrieben wird. Leider gab es bislang wenig Bemühungen, die Resultate innerhalb dieser Teilgebiete im Rahmen einer konsistenten Theorie zu vereinen. Als seltene Ausnahmen können die Arbeiten von Teknomo und Antonini genannt werden. Diese Dissertation verfolgt das Ziel, diese theoretische Vereinigung weiter voran zu treiben. Dazu muss man zwischen der Neuerfindung des Rades und der Wiederverwendung nicht geprüfter Resultate abwägen. Dementsprechend ist ein Teil dieser Dissertation dem Vorhaben gewidmet, bisherige Forschung im Lichte empirischer Daten und neuer Methoden zu evaluieren. Da sich die Arbeit mit recht unterschiedlichen Aspekten von Fußgängerverhalten beschäftigt, konzentriert sich die Analyse in verschiedenen Teilen der Arbeit auf einige ausgewählte, alternative Modelle. Insbesondere bei der Modellierung und Simulation wird anstelle einer eingehenden Übersicht verschiedener Modelle eine Diskussion des speziellen Social-Force Modells präsentiert.

Die vorliegende Dissertationsschrift widmet sich der Kapazität von Minikreisverkehren und der Berücksichtigung querender nichtmotorisierter Verkehrsteilnehmer an Kreisverkehren. Grundlage bilden Verkehrserhebungen an zehn Minikreisverkehren in Deutschland sowie eine Analyse des Erkenntnisstands zur Kapazitätsermittlung an Minikreisverkehren und an kleinen Kreisverkehren. Im ersten Teil der Arbeit wird ein Kapazitätsmodell für Minikreisverkehre unter Berücksichtigung relevanter verkehrlicher und gestalterischer Einflussfaktoren ermittelt. Dafür werden zwei unterschiedliche Ansätze betrachtet. Für den zeitlückentheoretischen Ansatz werden mithilfe der erhobenen Daten Funktionen zur Beschreibung der Zeitlückenverteilung im Kreis bestimmt und das Abflussverhalten der in der Zufahrt wartenden Fahrzeuge analysiert. Der theoretischen Beschreibung der Zeitlückenverteilung wird eine verschobene Exponentialverteilung mit Berücksichtigung des Anteils der frei fahrenden Fahrzeuge zugrunde gelegt, für die verschiedene Methoden der Parameterschätzung analysiert werden. Zur Ermittlung des Anteils der frei fahrenden Fahrzeuge wird ein Berechnungsmodell in Abhängigkeit der Verkehrsstärke und stromaufwärts gelegener Lichtsignalanlagen bestimmt. Für das Abflussverhalten der wartepflichtigen Fahrzeuge werden unterschiedliche Verfahren sowie Annahmen zur Bestimmung der Grenzzeitlücke analysiert und Zusammenhänge zwischen den ermittelten Zeitbedarfswerten und verkehrlichen sowie gestalterischen Eigenschaften der Minikreisverkehre bestimmt. Die Analyse des Abflussverhaltens wird durch die Betrachtung des Einflusses der ausfahrenden Fahrzeuge vervollständigt. Grundlage der empirischen Regressionsmodelle bildet eine zuverlässige Kapazitätsschätzung aus empirischen Daten, wofür bekannte Ansätze zur Kapazitätsschätzung überprüft und Modifikationsvorschläge erarbeitet werden. Zusammenhänge zwischen den erhobenen Kapazitäten und geometrischen sowie verkehrlichen Einflussgrößen werden mittels multipler Regressionsrechnung auf zwei unterschiedliche Arten bestimmt. Die nach beiden Arten ermittelten signifikanten Einflussgrößen werden sachlogisch diskutiert und ein regressionsbasiertes Kapazitätsmodell anhand der Erklärungsgüte ausgewählt. Die Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile der mit der Zeitlückentheorie und der durch Regressionsrechnung ermittelten Berechnungsansätze führt zu der Empfehlung, allgemeingültige Kapazitätsmodelle für Minikreisverkehre und kleine einstreifige Kreisverkehre auf Basis der Zeitlückentheorie zu entwickeln. Diese Empfehlung wird durch Simulationsuntersuchungen an zwei Minikreisverkehren validiert. Im zweiten Teil der Arbeit werden für Minikreisverkehre Simulationsuntersuchungen zum Einfluss querender nichtmotorisierter Verkehrsteilnehmer durchgeführt. Aus den Simulationsergebnissen werden Berechnungsansätze zur Berücksichtigung des kapazitätsmindernden Einflusses querender Fußgänger und Radfahrer an Kreisverkehrszufahrten mit und ohne Fußgängerüberwegen bestimmt. Weiterhin wird ein Berechnungsverfahren zur Kapazitätsermittlung an Kreisverkehrsausfahrten mit und ohne Fußgängerüberwegen ermittelt. Ausgehend von der Kapazität und der Auslastung einer Ausfahrt wird ein Verfahren zur Berechnung von Rückstauwahrscheinlichkeiten sowie den daraus folgenden Blockadewahrscheinlichkeiten stromaufwärts gelegener Kreisverkehrszufahrten entwickelt, um damit den kapazitätsmindernden Einfluss der die Ausfahrt querenden nichtmotorisierten Verkehrsteilnehmer zu berechnen. Die Ergebnisse werden in einem integrierten Berechnungsmodell zur Kapazitätsermittlung an Minikreisverkehren unter Berücksichtigung des Einflusses querender Fußgänger zusammengefasst und daraus allgemeine, für kleine Kreisverkehre gültige Erkenntnisse abgeleitet.

Die vorliegende Dissertationsschrift widmet sich der Kapazität von Minikreisverkehren und der Berücksichtigung querender nichtmotorisierter Verkehrsteilnehmer an Kreisverkehren. Grundlage bilden Verkehrserhebungen an zehn Minikreisverkehren in Deutschland sowie eine Analyse des Erkenntnisstands zur Kapazitätsermittlung an Minikreisverkehren und an kleinen Kreisverkehren. Im ersten Teil der Arbeit wird ein Kapazitätsmodell für Minikreisverkehre unter Berücksichtigung relevanter verkehrlicher und gestalterischer Einflussfaktoren ermittelt. Dafür werden zwei unterschiedliche Ansätze betrachtet. Für den zeitlückentheoretischen Ansatz werden mithilfe der erhobenen Daten Funktionen zur Beschreibung der Zeitlückenverteilung im Kreis bestimmt und das Abflussverhalten der in der Zufahrt wartenden Fahrzeuge analysiert. Der theoretischen Beschreibung der Zeitlückenverteilung wird eine verschobene Exponentialverteilung mit Berücksichtigung des Anteils der frei fahrenden Fahrzeuge zugrunde gelegt, für die verschiedene Methoden der Parameterschätzung analysiert werden. Zur Ermittlung des Anteils der frei fahrenden Fahrzeuge wird ein Berechnungsmodell in Abhängigkeit der Verkehrsstärke und stromaufwärts gelegener Lichtsignalanlagen bestimmt. Für das Abflussverhalten der wartepflichtigen Fahrzeuge werden unterschiedliche Verfahren sowie Annahmen zur Bestimmung der Grenzzeitlücke analysiert und Zusammenhänge zwischen den ermittelten Zeitbedarfswerten und verkehrlichen sowie gestalterischen Eigenschaften der Minikreisverkehre bestimmt. Die Analyse des Abflussverhaltens wird durch die Betrachtung des Einflusses der ausfahrenden Fahrzeuge vervollständigt. Grundlage der empirischen Regressionsmodelle bildet eine zuverlässige Kapazitätsschätzung aus empirischen Daten, wofür bekannte Ansätze zur Kapazitätsschätzung überprüft und Modifikationsvorschläge erarbeitet werden. Zusammenhänge zwischen den erhobenen Kapazitäten und geometrischen sowie verkehrlichen Einflussgrößen werden mittels multipler Regressionsrechnung auf zwei unterschiedliche Arten bestimmt. Die nach beiden Arten ermittelten signifikanten Einflussgrößen werden sachlogisch diskutiert und ein regressionsbasiertes Kapazitätsmodell anhand der Erklärungsgüte ausgewählt. Die Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile der mit der Zeitlückentheorie und der durch Regressionsrechnung ermittelten Berechnungsansätze führt zu der Empfehlung, allgemeingültige Kapazitätsmodelle für Minikreisverkehre und kleine einstreifige Kreisverkehre auf Basis der Zeitlückentheorie zu entwickeln. Diese Empfehlung wird durch Simulationsuntersuchungen an zwei Minikreisverkehren validiert. Im zweiten Teil der Arbeit werden für Minikreisverkehre Simulationsuntersuchungen zum Einfluss querender nichtmotorisierter Verkehrsteilnehmer durchgeführt. Aus den Simulationsergebnissen werden Berechnungsansätze zur Berücksichtigung des kapazitätsmindernden Einflusses querender Fußgänger und Radfahrer an Kreisverkehrszufahrten mit und ohne Fußgängerüberwegen bestimmt. Weiterhin wird ein Berechnungsverfahren zur Kapazitätsermittlung an Kreisverkehrsausfahrten mit und ohne Fußgängerüberwegen ermittelt. Ausgehend von der Kapazität und der Auslastung einer Ausfahrt wird ein Verfahren zur Berechnung von Rückstauwahrscheinlichkeiten sowie den daraus folgenden Blockadewahrscheinlichkeiten stromaufwärts gelegener Kreisverkehrszufahrten entwickelt, um damit den kapazitätsmindernden Einfluss der die Ausfahrt querenden nichtmotorisierten Verkehrsteilnehmer zu berechnen. Die Ergebnisse werden in einem integrierten Berechnungsmodell zur Kapazitätsermittlung an Minikreisverkehren unter Berücksichtigung des Einflusses querender Fußgänger zusammengefasst und daraus allgemeine, für kleine Kreisverkehre gültige Erkenntnisse abgeleitet.

There is a renewed fücus on active modes of transportation given their multiple advantages, whether für human health or the environment in general. Interest has grown especially in 2020 after the COVID-19 pandemic, when several cities quicldy implemented temporary facilities for walking and cycling in the context of physical distancing. Several measures piggyback.ed on existing programs such as the Montreal initiative for complete streets ('rues conviviales' or 'social/festive streets'') that selects streets each year für pilot projects and a final design implementation over a three-year period This resulted in seasonal pedestrianization of about ten streets each year since 2020. Though active transportation brings together pedestrians and cyclists und.er a large umbrella, these users have very different characteristics and tbere may be conflicts of use if mixed in tbe same space. Cycling is thus generally forbidden on pedestrian streets. Despite these rules, there is cycling traffic on pedestrian streets as cyclists also enjoy car-free facilities, especially when pedestrian traffic is low, which generates complaints by pedestrians. To reconcile and help botb categories of users coexist, two Montreal boroughs tried a new rule in the Summer of 2021, to 1et cyclists bik.e at walldng speed on pedestrian streets while avoiding conflicts with pedestrians. There are few studies on cyclist-pedestrian interactions, and, to the best ofthe authors' knowledge, none on interactions in pedestrian streets. This work aims to study the coexistence or cohabitation of pedestrians and cyclists in several pedestrian streets through video-based analysis. Data were collected at several sites and on several days during the Summer of 2021 along three different pedestrian streets, two of them. allowing cycling, to assess how cyclists and pedestrians interact, whether cycling is allowed or not.

In the near future, more vehicles will have automated functions. The traffic system will probably be a shared space of automated and manually driven vehicles for a long time. During this period of mixed traffic, communication between any types of road users will become an important demand for automated vehicles (AV). This PhD project focuses on vulnerable road users, namely pedestrians, in cooperative situations with AVs to establish comfortable interactions in the future. The first aim is to understand current pedestrian behaviour in cooperative negotiation situations with manual driven cars. Therefore, an observational study was conducted to explore interaction types and parameters that can be used to derive implications for automated driving. In this study, 121 interaction sequences were annotated using the type-building content analyses to identify specific interaction types. Those interaction types were distinguished by means of the parameters head movement and walking behaviour. As a result, three types of interaction (sufficient visual assurance, frequent visual assurance and poor visual assurance) were found. As a conclusion, the role of the parameters head movement and walking behaviour as well as the interaction types were discussed regarding their applicability for communication technologies and algorithms. Further, the AV has to be capable of communicating with pedestrians and therefore has to establish a suitable compensation for current pedestrian-driver communication. The implementation of additional external communication interfaces is supposed to challenge this problem, which leads to the second aim of this thesis: pedestrian needs, and design and assessment criteria for communication interfaces. A focus group discussion (n = 6) addressed the identification of pedestrian needs and concerns when interacting with Human-Machine Interfaces (HMI) in automated driving. Here, several communication interfaces were evaluated in order to implement smooth and comfortable communication. This qualitative approach was followed by an experimental video simulation study (n = 25) based on the results of the focus group discussion regarding design and assessment criteria. For the video simulation study, HMI designs were created with variations in position, type and coding of the message, and technology. These were assessed by 25 subjects according to evaluation criteria concluded from the focus discussion: recognisability, unambiguousness, interaction comfort and intuitive comprehensibility. The results showed that direct instructions to cross the street are preferred over status information about the vehicle, and that large-scale text-based messages from the vehicle to the pedestrian deliver better results. Design recommendations for HMIs for communication between automated vehicles are derived, and the extent to which external HMIs may supplement informal communication strategies such as vehicle movement or braking manoeuvres is discussed. As a conclusion, the third aim of this PhD project addressed whether informal communication cues in terms of vehicle movement could be suitable for pedestrian-AV communication. Therefore, the detection performance of different vehicle movements as well as several parameters such as deceleration rate were brought into focus. To address the applicability of informal pedestrian-AV communication, three experimental studies were carried out within this PhD project. The first study focused on the detection of both vehicle acceleration and deceleration. A video simulation was conducted regarding the independent variables vehicle speed (20 and 40 km/h), daylight (morning, dusk, evening), onset time regarding the change of movement (early, late) and acceleration rate (positive, negative, none) were varied. The task of the participants (n = 33) was to indicate by pressing a button when they detected changes in the approaching car movement. Furthermore, they had to decide what kind of movement it was (deceleration/acceleration). Results showed a bad detection performance for vehicle acceleration, so there were no further inferential analyses on that variable. For vehicle decelerations, significant results were revealed for deceleration rate and vehicle speed. The higher the deceleration rate and the lower the speed, the shorter detection times. The variable daylight did not reveal a significant influence on detection performance. The onset of deceleration showed significant results regarding the 20 km/h speed condition, which is however confounded by the interaction with deceleration rate. The discussion addressed methodological limitations, as well as perceptional constructs, such as the “Tau-Hypothesis” to explain the results. As recommendation, accelerations are probably not a suitable informal communication cue. The detection of deceleration showed better results, thus the subsequent studies focused in more detail on deceleration. The second video simulation study regarding informal communication cues addressed the detection of deceleration using only the lower speed condition (20 km/h). The deceleration rate was adjusted to a continuous variable ranging from -3.5 m/s² to -1.5 m/s². Further, the variable vehicle size (large, medium, and small) and the onset of deceleration (early, late) were varied. Participants (n = 25) had to indicate, when they perceived a deceleration. Results confirmed the significant influence of deceleration rate, as mentioned in the study before. Further, the onset of deceleration as well as an interaction of deceleration rate and onset of deceleration were again found to reveal significant results. Vehicle size also influenced the detection performance in a significant way. Nevertheless, this effect was mainly driven by the large vehicle. As a main conclusion, there is probably no “one-fits-all” solution for the AV deceleration algorithm that is always perceived properly. Limitations of the study as well as aspects of comfortable deceleration from the perspectives of both pedestrians and drivers were taken into account. The third study regarding informal communication addressed a major limitation of the video simulations mentioned above, namely the lack of realism. Therefore, a realistic field study using a vehicle with automated longitudinal control was conducted. The variables vehicle speed (20 km/h, 30 km/h), deceleration rate (-0.7 m/s², -1.4 m/s², -2.1 m/s²) and onset of deceleration (early, late) were manipulated. The participants (n = 23) again had to indicate when they perceived a deceleration manœuvre. Compared to both video simulations, a clear reduction of detection time was revealed, almost regardless of deceleration rate, vehicle speed or onset of deceleration. This result supports the assumption that realistic environments provide more information sources which can be used to detect vehicle deceleration compared to the simulation. Further, the study showed that deceleration was detected reliably (even for very low deceleration rates) and supports the use of this form of vehicle movement as the recommended informal communication cue. For AV technology it can be confirmed that smooth and early deceleration would be suitable for the perception of deceleration which also supports the aim of comfortable interactions both for pedestrians and drivers/passengers.:LIST OF FIGURES 6 LIST OF TABLES 9 LIST OF ABBREVIATIONS 10 ACKNOWLEDGEMENTS 11 SUMMARY 12 ZUSAMMENFASSUNG 15 1 INTRODUCTION 19 2 THEORETICAL BACKGROUND 21 2.1 Pedestrian Behaviour Studies 21 2.1.1 Demographics and Personality 22 2.1.2 Expectations and Past Experiences 23 2.1.3 Abilities 23 2.1.4 Social Factors 26 2.1.5 Environmental Factors 26 2.2 Current Communication and Interaction between Pedestrians and Vehicles 27 2.2.1 Definition of Communication and Interaction in Road Traffic 27 2.2.2 Formal and Informal Communication in Road Traffic 28 2.2.3 Behavioural Characteristics of Informal Communication between Pedestrians and Vehicles 29 2.3 Levels of Vehicle Automation 34 2.4 Communication with Pedestrians in the Context of Automated Driving 35 2.4.1 Explicit Communication between Pedestrians and Automated Vehicles 36 2.4.2 Implicit Communication between Pedestrians and Automated Vehicles 42 3 OVERALL RESEARCH QUESTIONS 45 4 OVERALL METHODOLOGICAL CONSIDERATIONS 48 4.1 Video Recording Session 48 4.2 Simulation Software and Video Editing 50 5 STUDY I: Observation of Interaction between Pedestrians and Vehicles 52 5.1 Aims and Research Questions 52 5.2 Data Collection 52 5.3 Annotation Procedure and Analysis 53 5.4 Results 55 5.4.1 Type: “sufficient frequency of visual assurance” 57 5.4.2 Type: “frequent visual assurance” 57 5.4.3 Type: “poor visual assurance” 58 5.5 Discussion 59 6 STUDY II: HMI Development and Evaluation 62 6.1 Aims and Research Questions 62 6.2 Method Study IIa: Focus Group Discussion 63 6.2.1 Participants 63 6.2.2 Research Design 63 6.2.3 Procedure 64 6.2.4 Material 65 6.3 Results Study IIa: Focus Group Discussion 65 6.3.1 Benefits and Disadvantages for each HMI category 65 6.3.2 General Concerns, Benefits and Design Criteria 66 6.4 Method Study IIb: Video Simulation 67 6.4.1 Participants 67 6.4.2 Research Design 68 6.4.3 Procedure 70 6.4.4 Material 70 6.5 Results Study IIb: Video Simulation 71 6.5.1 HMI Technology 72 6.5.2 Type of Information 72 6.5.3 Position of Information 72 6.5.4 Coding of Information 73 6.5.5 Intuitive Comprehensibility 73 6.5.6 Recognisability 74 6.5.7 Unambiguousness 76 6.5.8 Interaction Comfort 78 6.6 Discussion 80 7 STUDY III: Vehicle Movement as Implicit Communication 85 7.1 Aims and Research Questions 85 7.2 Method 86 7.2.1 Participants 86 7.2.2 Research Design 86 7.2.3 Procedure 87 7.2.4 Material 90 7.3 Results 90 7.3.1 Detection of Deceleration and Acceleration 90 7.3.2 Daylight 91 7.3.3 Vehicle Speed 91 7.3.4 Deceleration Rate 92 7.3.5 Onset of Deceleration 92 7.3.6 Inferential Analyses regarding Vehicle Speed, Deceleration Rate and Onset of Deceleration 93 7.3.7 Exploration of perceived comfort and safety of different deceleration patterns 96 7.4 Discussion 98 8 STUDY IV: Parameter of Braking for Implicit Communication 101 8.1 Aims and Research Questions 101 8.2 Method 101 8.2.1 Participants 101 8.2.2 Research Design 102 8.2.3 Procedure 103 8.2.4 Material 103 8.3 Results 103 8.3.1 Inferential Analysis regarding Vehicle Size, Deceleration Rate and Onset of Deceleration 104 8.4 Discussion 106 9 STUDY V: Field Study 108 9.1 Aims and Research Questions 108 9.2 Method 108 9.2.1 Participants 109 9.2.2 Research Design 109 9.2.3 Procedure 111 9.2.4 Material 112 9.3 Results 114 9.3.1 Inferential Analysis regarding Vehicle Speed, Deceleration Rate and Onset of Deceleration 114 9.4 Discussion 116 10 GENERAL DISCUSSION AND CONCLUSION 118 10.1 Theoretical and Practical Considerations 118 10.2 Limitations and Directions for Future Research 123 REFERENCES 126 APPENDIX 140 CURRICULUM VITAE AND PUBLICATIONS 143 / Bereits heute verfügen Fahrzeuge über hoch entwickelte Technologien und automatisierte Funktionen, die den Fahrer in verschiedensten Verkehrssituationen unterstützen (z.B. Spurhalteassistent). Der Trend zur Fahrzeugautomatisierung wird sich höchstwahrscheinlich fortsetzen und Fahrzeuge mit höheren Automationsgraden bis hin zur vollständigen Automatisierung werden einen bedeutenden Teil des zukünftigen Verkehrssystems repräsentieren. Das Verkehrssystem wird für lange Zeit ein gemeinsamer Raum von automatisierten und nicht-automatisierten Fahrzeugen sein. Während dieser Zeit des gemischten Verkehrs, wird die Kommunikation zwischen allen Arten von Verkehrsteilnehmern eine wichtige Herausforderung für automatisierte Fahrzeuge darstellen. Diese Dissertation konzentriert sich daher auf Kommunikationsszenarien zwischen Fußgänger und zukünftig automatisierten Fahrzeugen, mit dem Anspruch Interaktionen komfortabel zu gestalten. Das erste Ziel der Arbeit besteht darin, das aktuelle Fußgängerverhalten in kooperativen Verhandlungssituationen mit nicht-automatisierten Fahrzeugen zu analysieren. Daher wurde eine Beobachtungsstudie durchgeführt, um Interaktionstypen und Parameter zu untersuchen, die zur Ableitung von Implikationen für das automatisierte Fahren verwendet werden können. In dieser Studie wurden 121 Interaktionssequenzen annotiert und mittels typenbildender Inhaltsanalyse untersucht, um spezifische Interaktionstypen zu identifizieren. Diese Interaktionstypen wurden anhand der Parameter Kopfbewegung und Gehverhalten der Fußgänger unterschieden. Als Ergebnis wurden drei Arten der Interaktion gefunden (ausreichende visuelle Absicherung, häufige visuelle Absicherung und geringe visuelle Absicherung). Als Schlussfolgerung wurde die Rolle der Parameter Kopfbewegung und Gehverhalten sowie die Interaktionstypen bezüglich ihrer Implikationen für Kommunikationstechnologien (z.B. Sensoranforderungen) und Algorithmen für automatisierte Fahrzeuge diskutiert. Ein automatisiertes Fahrzeug muss zukünftig in der Lage sein, Fußgänger nicht nur sicher zu detektieren sondern zudem mit Fußgängern zu kommunizieren. Hierfür muss eine geeignete Kommunikationsschnittstelle (HMI) vorhanden sein, welche Mechanismen der gegenwärtigen Fußgänger-Fahrzeug-Kommunikation adressiert. Die Gestaltung zusätzlicher HMIs zur expliziten Kommunikation stellt das zweite Ziel dieser Arbeit dar. In einer Kombination aus qualitativen und experimentellen Methoden wurden zuerst die Fußgängerbedürfnisse an HMIs exploriert um darauf aufbauend Gestaltungs- und Bewertungskriterien abzuleiten und zu prüfen. Eine Fokusgruppendiskussion (n = 6) befasste sich mit der Identifizierung von Fußgängerbedürfnissen und -problemen bei der Interaktion mit externen HMIs für automatisierte Fahrzeuge. Hier wurden mehrere Kommunikationsschnittstellen recherchiert und evaluiert. Diesem qualitativen Ansatz folgte eine experimentelle Videosimulationsstudie (n = 25), basierend auf den Ergebnissen der Fokusgruppendiskussion zu Design- und Bewertungskriterien. Für die Videosimulationsstudie wurden HMI-Designs mit Variationen in Position (Windschutzscheibe, Kühlergrill, Straße), Inhalt (Anweisung weiter zugehen vs. Statusinformation des Fahrzeugs) und Codierung (Text vs. Symbol) der Nachricht an den Fußgänger und Art des HMIs (LED Lichtleiste, LED Display, Projektionen) erstellt. Diese wurden von 25 Probanden anhand der Kriterien Erkennbarkeit, Eindeutigkeit, Interaktionskomfort und intuitive Verständlichkeit bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass direkte Anweisungen zum Überqueren der Straße den Statusinformationen über das Fahrzeug vorgezogen werden und dass großflächige textbasierte Nachrichten vom Fahrzeug zum Fußgänger bessere Ergebnisse liefern. Es werden Gestaltungsempfehlungen für HMIs zur Kommunikation zwischen automatisierten Fahrzeugen abgeleitet und diskutiert, inwieweit externe HMIs informelle Kommunikationsmechanismen wie das Erkennen von Fahrzeugbremsungen ergänzen. Das dritte Ziel dieser Dissertation besteht darin, zu untersuchen, inwiefern informelle Kommunikationselemente wie Fahrzeugbewegungen für eine komfortable Interaktion zwischen Fußgängern und automatisierten Fahrzeugen genutzt werden könnten. Konkret wurde adressiert, welche Parameter einen Einfluss auf die Erkennung von verschiedenen Fahrzeugbewegungen haben. Dazu wurden im Rahmen dieses Promotionsvorhabens drei experimentelle Studien durchgeführt. Die erste Studie konzentrierte sich auf die Erkennung von Fahrzeugbeschleunigung und – Verzögerungen im Rahmen einer Videosimulation. Es wurden die unabhängigen Variablen Fahrzeuggeschwindigkeit (20 und 40 km/h), Tageslicht (morgens, abends, abends), Initiierungszeitpunkt der Bewegungsänderung (früh, spät) und Beschleunigungsrate (positiv, negativ, keine) manipuliert. Die Aufgabe der Probanden (n = 33) bestand darin, anzuzeigen, wenn sie Veränderungen in der Bewegung eines sich nähernden Fahrzeuges feststellten. Außerdem mussten die Probanden entscheiden, welche Art von Bewegungsänderung sie wahrgenommen haben (Verzögerung/Beschleunigung). Die Ergebnisse zeigten eine schlechte Erkennungsleistung für die Fahrzeugbeschleunigung. Für Fahrzeugverzögerungen wurden signifikante Ergebnisse für die Verzögerungsrate und die Fahrzeuggeschwindigkeit aufgezeigt. Je stärker die Verzögerung und je niedriger die Geschwindigkeit, desto kürzer die Erkennungszeiten. In der Tageslichtlichtbedingung zeigte sich kein signifikanter Einfluss auf die Detektionsleistung. Der Initiierungszeitpunkt der Verzögerung zeigte signifikante Ergebnisse, jedoch nur für die geringere Geschwindigkeitsbedingung. Die Diskussion befasste sich mit methodischen Einschränkungen sowie mit Wahrnehmungskonstrukten wie der „Tau-Hypothese“ zur Erklärung der Ergebnisse. Als Empfehlung kann abgleitet werden, dass Beschleunigungen für die informelle Kommunikation zwischen automatisierten Fahrzeugen und Fußgängern eher ungeeignet sind. Die Detektion der Verzögerungen zeigte insgesamt zuverlässigere Ergebnisse; daher wurden die Folgestudien auf das Erkennen von Abbremsungen limitiert. Die zweite Videosimulationsstudie zur informellen Kommunikation befasste sich mit der Erkennung von Bremsungen in der geringen Geschwindigkeitsbedingung (20 km/h). Die Verzögerungsrate wurde als kontinuierliche, unabhängige Variable im Bereich von -3,5 m/s² bis -1,5 m/s² implementiert. Zudem wurden die variable Fahrzeuggröße (groß, mittel, klein) und der Initiierungszeitpunkt der Verzögerung (früh, spät) als weitere unabhängige Variablen variiert. Die Probanden (n = 25) mussten angeben, wann sie eine Bremsung des Fahrzeugs wahrgenommen haben. Die Ergebnisse bestätigten den signifikanten Einfluss der Verzögerungsrate, wie bereits in der voran gegangenen Studie erwähnt. Die Fahrzeuggröße beeinflusste die Detektionsleistung ebenfalls in signifikanter Weise. Dieser Effekt wurde jedoch hauptsächlich durch das große Fahrzeug bedingt. Als eine zentrale Schlussfolgerung ist abzuleiten, dass es wahrscheinlich keine „one-fits-all“ -Lösung für Algorithmen zur Fahrzeugbewegung gibt. Im Umkehrschluss müssen die Variablen Fahrzeuggeschwindigkeit, -Größe und Verzögerungsrate, sowie deren Interaktionen in die Algorithmenentwicklung einbezogen werden, um zuverlässige Erkennungsleistungen und damit adäquate informelle Kommunikation zwischen Fußgängern und automatisierten Fahrzeugen zu gewährleisten. Um die fehlende Realitätsnähe in den Videosimulationen zu adressieren, wurde ein Feldexperiment zur Erkennung von Abbremsungen durchgeführt. Hierbei kam ein Testfahrzeug mit automatisierter Längsführung auf einer Teststrecke zum Einsatz. Die Variablen Fahrzeuggeschwindigkeit (20 km/h, 30 km/h), Verzögerungsrate (-0,7 m/s², -1,4 m/s², -2,1 m/s²) und Initiierungszeitpunkt der Verzögerung (früh, spät) wurden manipuliert. Die Teilnehmer (n = 23) mussten erneut angeben, wann sie ein Verzögerungsmanöver wahrnahmen. Im Vergleich zu beiden Videosimulationen zeigte sich eine deutliche Reduzierung der Detektionszeit, nahezu unabhängig von der Verzögerungsrate, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dem Beginn der Verzögerung. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass realistische Umgebungen mehrere Informationsquellen zur Verfügung stellen, anhand derer die Fahrzeugverzögerung im Vergleich zur Simulation ermittelt werden kann. Des Weiteren zeigte die Studie, dass die Verzögerung zuverlässig erkannt wurde (selbst bei sehr niedrigen Verzögerungsraten) und unterstützt die Empfehlung, Abbremsungen als informelle Kommunikationsmöglichkeit einzusetzen.:LIST OF FIGURES 6 LIST OF TABLES 9 LIST OF ABBREVIATIONS 10 ACKNOWLEDGEMENTS 11 SUMMARY 12 ZUSAMMENFASSUNG 15 1 INTRODUCTION 19 2 THEORETICAL BACKGROUND 21 2.1 Pedestrian Behaviour Studies 21 2.1.1 Demographics and Personality 22 2.1.2 Expectations and Past Experiences 23 2.1.3 Abilities 23 2.1.4 Social Factors 26 2.1.5 Environmental Factors 26 2.2 Current Communication and Interaction between Pedestrians and Vehicles 27 2.2.1 Definition of Communication and Interaction in Road Traffic 27 2.2.2 Formal and Informal Communication in Road Traffic 28 2.2.3 Behavioural Characteristics of Informal Communication between Pedestrians and Vehicles 29 2.3 Levels of Vehicle Automation 34 2.4 Communication with Pedestrians in the Context of Automated Driving 35 2.4.1 Explicit Communication between Pedestrians and Automated Vehicles 36 2.4.2 Implicit Communication between Pedestrians and Automated Vehicles 42 3 OVERALL RESEARCH QUESTIONS 45 4 OVERALL METHODOLOGICAL CONSIDERATIONS 48 4.1 Video Recording Session 48 4.2 Simulation Software and Video Editing 50 5 STUDY I: Observation of Interaction between Pedestrians and Vehicles 52 5.1 Aims and Research Questions 52 5.2 Data Collection 52 5.3 Annotation Procedure and Analysis 53 5.4 Results 55 5.4.1 Type: “sufficient frequency of visual assurance” 57 5.4.2 Type: “frequent visual assurance” 57 5.4.3 Type: “poor visual assurance” 58 5.5 Discussion 59 6 STUDY II: HMI Development and Evaluation 62 6.1 Aims and Research Questions 62 6.2 Method Study IIa: Focus Group Discussion 63 6.2.1 Participants 63 6.2.2 Research Design 63 6.2.3 Procedure 64 6.2.4 Material 65 6.3 Results Study IIa: Focus Group Discussion 65 6.3.1 Benefits and Disadvantages for each HMI category 65 6.3.2 General Concerns, Benefits and Design Criteria 66 6.4 Method Study IIb: Video Simulation 67 6.4.1 Participants 67 6.4.2 Research Design 68 6.4.3 Procedure 70 6.4.4 Material 70 6.5 Results Study IIb: Video Simulation 71 6.5.1 HMI Technology 72 6.5.2 Type of Information 72 6.5.3 Position of Information 72 6.5.4 Coding of Information 73 6.5.5 Intuitive Comprehensibility 73 6.5.6 Recognisability 74 6.5.7 Unambiguousness 76 6.5.8 Interaction Comfort 78 6.6 Discussion 80 7 STUDY III: Vehicle Movement as Implicit Communication 85 7.1 Aims and Research Questions 85 7.2 Method 86 7.2.1 Participants 86 7.2.2 Research Design 86 7.2.3 Procedure 87 7.2.4 Material 90 7.3 Results 90 7.3.1 Detection of Deceleration and Acceleration 90 7.3.2 Daylight 91 7.3.3 Vehicle Speed 91 7.3.4 Deceleration Rate 92 7.3.5 Onset of Deceleration 92 7.3.6 Inferential Analyses regarding Vehicle Speed, Deceleration Rate and Onset of Deceleration 93 7.3.7 Exploration of perceived comfort and safety of different deceleration patterns 96 7.4 Discussion 98 8 STUDY IV: Parameter of Braking for Implicit Communication 101 8.1 Aims and Research Questions 101 8.2 Method 101 8.2.1 Participants 101 8.2.2 Research Design 102 8.2.3 Procedure 103 8.2.4 Material 103 8.3 Results 103 8.3.1 Inferential Analysis regarding Vehicle Size, Deceleration Rate and Onset of Deceleration 104 8.4 Discussion 106 9 STUDY V: Field Study 108 9.1 Aims and Research Questions 108 9.2 Method 108 9.2.1 Participants 109 9.2.2 Research Design 109 9.2.3 Procedure 111 9.2.4 Material 112 9.3 Results 114 9.3.1 Inferential Analysis regarding Vehicle Speed, Deceleration Rate and Onset of Deceleration 114 9.4 Discussion 116 10 GENERAL DISCUSSION AND CONCLUSION 118 10.1 Theoretical and Practical Considerations 118 10.2 Limitations and Directions for Future Research 123 REFERENCES 126 APPENDIX 140 CURRICULUM VITAE AND PUBLICATIONS 143

In den letzten Jahren ist ein immer größerer Anstieg automatisierter Fahrfunktionen zu verzeichnen. Mit der Einführung von automatisierten Fahrzeugen (AF) gehen allerdings nicht nur Vorteile, sondern auch potentielle Herausforderungen hinsichtlich der Interaktion mit anderen Verkehrsteilnehmenden einher. Beispielsweise werden ein potentiell abweichender Fahrstil von AF, sowie die Veränderung der FahrerInnenrolle und daraus resultierende veränderte Interaktionen mit umgebenden Verkehrsteilnehmenden in der Literatur diskutiert. Besonders in Shared Spaces, wie auf Parkplätzen, in denen verschiedene Verkehrsteilnehmende auf beschränktem Raum miteinander agieren, es allerdings nur begrenzte gesetzliche Regelungen gibt, sind Interaktionen und die Koordination von Manövern notwendig. Hierfür setzen Verkehrsteilnehmende verschiedene Kommunikationssignale ein. Gegeben der genannten Herausforderungen ergibt sich für AF der Forschungsbedarf, wie zukünftige Interaktionen mit umgebenden Verkehrsteilnehmenden intuitiv und vorhersehbar gestaltet werden können. Das Ziel dieser Dissertation war es deshalb, wissenschaftliche Erkenntnisse zur Gestaltung solcher potentiellen Interaktionen beizutragen. Die Arbeit besteht aus drei wissenschaftlichen Artikeln, sowie einer vorangestellten Synopse, in der theoretische Grundlage dargelegt, wesentliche Ergebnisse der Artikel aufgegriffen und diskutiert, theoretische und praktische Implikationen abgeleitet werden. Interaktionen im Straßenverkehr werden häufig durch räumliche und zeitliche Lücken im Verkehrsfluss koordiniert. Spezifische Fahrparameter manueller Fahrzeuge (MF) könnten quantifiziert und als Orientierung für intuitive und vorhersehbare AF-Fahrfunktionen genutzt werden. Deshalb beschäftigte sich der erste Artikel mit akzeptierten Lücken im Verkehrsfluss als spezifischer Fahrparameter. In einer Laborstudie wurde die Lückenwahl für das Manöver vorwärts Einparken auf einem Parkplatz mit verschiedenen heranfahrenden Interaktionspartnern aus FahrerInnenperspektive untersucht. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass MF nicht die eine zeitliche Lücke für die Initiierung eines Parkmanövers im Verkehrsfluss wählten, sondern verschiedene Faktoren wie die Größe und Geschwindigkeit eines heranfahrenden Interaktionspartners diese Entscheidung beeinflussten. Zur Unterstützung von intuitiven und vorhersehbaren Interaktionen sollten solche spezifische Einflussfaktoren zukünftig auch in AF-Fahrfunktionen implementiert werden. Diese könnten eine verbesserte Antizipation von AF-Fahrverhalten durch umgebende Verkehrsteilnehmende ermöglichen. Außerdem könnten AF dadurch bevorstehende Manöver von MF verbessert antizipieren. Um potentiellen Interaktionsherausforderungen zu begegnen, beschäftigt sich die Forschung außerdem mit LED-Lichtleisten, die perspektivisch zusätzliche Kommunikationssignale in AF präsentieren könnten. Da diese Lichtleisten abstrakte Signale präsentieren, beschäftigt sich der zweite Artikel der Arbeit mit der Bewertung solcher Signale als zusätzliches Kommunikationsmittel in AF. Es wurde eine Feldstudie durchgeführt, in der ein AF simuliert wurde. Auf dem Dach des Testfahrzeuges war eine LED-Lichtleiste angebracht, die umgebenden FußgängerInnen verschiedene Kommunikationssignale präsentierte. Die ProbandInnen beurteilten die untersuchten Lichtsignale generell als unverständlich, wodurch diese Signale ohne bereitgestelltes Vorwissen keinen Mehrwert zur Vorhersehbarkeit der Verkehrssituation lieferten. Allerdings konnten die Ergebnisse der Studie ein allgemeines Potential für Lichtsignale als Kommunikationsmittel in AF aufzeigen, da die ProbandInnen deren generellen Einsatz in AF als nützlich bewerteten. Der dritte Artikel beschäftige sich mit dem Einfluss von Interaktionserfahrung und den Auswirkungen von Fehlfunktionen zusätzlicher Lichtsignale als potentielles Kommunikationsmittel in AF (d.h. ein Widerspruch zwischen den eingesetzten Lichtsignalen und den Fahrzeugbewegungen als Kommunikationssignal) auf deren Bewertung. In einer Laborstudie bewerteten die ProbandInnen die untersuchten Signale aus FußgängerInnenperspektive in einem Parkplatzsetting. Die Bewertungen des Systems stiegen nach kurzen Interaktionssequenzen an, nach erlebten Systemfehlern sanken diese ab. Die Ergebnisse verdeutlichen die Relevanz einer adäquaten Systembeurteilung. Einerseits sollte die Bewertung des Systems dessen Nutzung ermöglichen, um potentielle Vorteile auszuschöpfen. Andererseits sollten aber auch andere Kommunikationssignale, wie Fahrzeugbewegungen, weiterhin als Informationsquelle in Interaktionen berücksichtigt werden, um potentiell sicherheitskritischen Situationen im Fall von Systemfehlfunktionen vorzubeugen. Da FußgängerInnen über 65 Jahren im Straßenverkehr durch altersbedingte Beeinträchtigungen besonders gefährdet sind, untersuchte die Studie außerdem Unterschiede in der Bewertung des Systems zwischen jüngeren (18 – 40 Jahren) und älteren ProbandInnen (≥ 65 Jahren). Generell bewerteten ältere ProbandInnen das System positiver als Jüngere. Allerdings passten Ältere ihre Systembewertung im Fall von erlebten Fehlfunktion auch weniger an, was besonders hohe sicherheitskritische Auswirkungen haben könnte, z.B. hinsichtlich längerer Reaktionszeiten auf nicht erwartete Fahrzeugbewegungen bei fehlerhaften Lichtsignalen. Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse der Dissertation die Notwendigkeit einer menschzentrierten Produktenwicklung in Bezug auf die Implementierung spezifischer Fahrparameter, sowie potentieller zusätzlicher Lichtkommunikationssignale in AF. Konkret zeigen die Ergebnisse, dass verschiedene Einflussfaktoren für vorhersehbare und intuitive AF-Fahrparameter berücksichtigt werden sollten. Außerdem konnte gezeigt werden, dass zusätzliche Lichtsignale in AF ein generelles Potential zur Unterstützung zukünftiger Interaktionen im Straßenverkehr haben. Nachfolgende Forschung sollte weitere Verkehrsszenarien und Einflussfaktoren auf Interaktionen im Straßenverkehr und AF untersuchen, sowie die Bedürfnisse spezifischer NutzerInnengruppen genauer beleuchten. Insgesamt kann die Arbeit dazu beitragen, Anforderungen und Voraussetzungen für vorhersehbare und intuitive Interaktionen in AF besser zu verstehen. Verschiedene theoretische Konzepte und Annahmen der Mensch-Maschine-Interaktion im Allgemeinen können auch auf AF und Lichtsignale als potentielles zusätzliches Kommunikationsmittel angewendet werden. Weiterhin können aus den Ergebnissen der Dissertation verschiedene Strategien und praktische Maßnahmen für die Gestaltung von vorhersehbaren und intuitiven AF-Interaktionsverhalten mit manuellen Verkehrsteilnehmenden abgeleitet werden, welche sich positiv auf die Nutzung und Akzeptanz von AF auswirken könnten.:Danksagung Zusammenfassung Summary Table of contents Synopsis 1 Introduction 2 Interactions in road traffic 2.1 Defining interactions in road traffic 2.2 Joint activities in road traffic 2.3 Situation awareness in road traffic 2.4 Shared spaces as interactional space for different traffic participants 3 Communication in road traffic 3.1 Models for describing communication in road traffic 3.2 Implicit communication in road traffic 3.3 Explicit communication in road traffic 4 Vehicle automation 4.1 Levels of vehicle automation 4.2 Challenges in automated driving 5 Enabeling AVs for predictable interactions in mixed road traffic 5.1 HMI framework in AVs 5.2 Dynamic human-machine interfaces (dHMIs) 5.3 External human-machine interfaces (eHMIs) 6 Research objectives of the dissertation 6.1 Research objective 1: Examining and deriving manual drivers’ gap acceptance parameters when initiating parking actions as a basic orientation for intuitively initiating parking maneuvers in AVs 6.2 Research objective 2: Assessing abstract eHMI signals as additional means of communication in AVs by incidental users in a shared space setting 6.3 Research objective 3: Investigating participants’ eHMI assessment considering interaction experience with the system and multiple malfunctions of the system 6.4 Research objective 4: Examining differences in eHMI assessment between younger and elderly pedestrians 6.5 Integration of conducted studies of the thesis into the HMI framework by Bengler et al. (2020) 7 Overview of the applied methodology 7.1 Laboratory studies 7.2 Wizard-of-Oz study 8 Main results and discussion 8.1 Main findings and discussion regarding gaps in traffic flow for coordinating encounters 8.2 Main findings and discussion regarding eHMIs as potential additional means of communication in AVs 9 Implications 9.1 Theoretical considerations 9.2 Practical implications 10 Conclusion 11 References Paper I Paper II Paper III Curriculum Vitae Publications