As active safety systems installed in vehicles become more common and more sophisticated, a concise method of testing them in conditions as close to real risk situations as possible becomes necessary. This study looks at the possibilities of developing use cases, using video recordings of real risk situations, obtained through naturalistic driving studies. The concept of conflicts is explored as a substitute to actual accidents. A method of finding conflicts in a large data material from looking at the acceleration signal and its derivative, referred to as jerk is also sought. These possibilities are tried on material from a previously conducted naturalistic driving study. The results are an improvement in the ability to find conflict situations automatically, and a suggestion to how use cases can be produced from video recordings of conflicts obtained through naturalistic driving studies. The DREAM framework is used and modified in order to aid with data collection and interpretation.

Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2014. / ENGLISH ABSTRACT: Driving is a complex task that requires both the physical ability to drive a vehicle and the cognitive ability to do so safely. The ability to correctly integrate and apply information from the driving environment is essential for safe driving. In South Africa approximately 33 people per 100 000 population are killed annually in road accidents. Recent mortality data from South Africa has indicated that the age group 15 to 19 years old are the age group most likely to be involved in fatal vehicle crashes. Novice driver behaviour has been confirmed as problematic across the globe and extensive research into novice driver behaviour has been conducted to understand and ultimately to curb novice driver deaths. Very little is known about South African novice drivers. This lack of knowledge makes it difficult to plan for training, education or preparing young South African novice drivers for the challenges they are likely to face on the road. This study is a first stepping stone to understand this problem. This study utilises naturalistic driving studies as a method to explore differences between novice and experienced driver behaviour at a few preselected location types. Since 2005 naturalistic driving studies (NDS) have been employed extensively in the rest of the world and this study is South Africa’s first small attempt to employ this methodology and apply it to specifically novice driver behaviour. This thesis therefore not only explores novice driver behaviour in the context of South Africa, but also provides an overview of how the ND methodology can be developed for use in South Africa. The document provides an overview of both novice driver behaviour and naturalistic driving study methodologies from abroad. Where available, reference to South African research and reports are made. The literature review considers demographic, developmental and personality factors that could potentially (and have internationally been proven to) influence novice driver behaviour in the context of society, family and physical environments. Popular theories that have been applied to novice driver behaviour are reviewed. These theories include the Theory of Planned Behaviour, Social Learning Theory and the Theory of Intent. On the methodology side, the technology, its application as well as challenges and successes of the ND methodology are reviewed. The research process is described in terms of the participants and their risk attitudes to road traffic safety prior and after the study. The research process also details the specifications of the technology used, the data collected and the associated processes to make the data manageable. The research process took a number of unexpected turns which included the development of a coding scheme for the image material. Initially it was thought that this coding scheme should be predefined. However once the coding process commenced it was clear that in-vivo coding was necessary for inclusion of all elements of the environment and the behaviour. These elements differed from video to video and participant to participant. Grounded theory was introduced in an attempt to explain the novice behaviour. Although the data analysed was not extensive enough to substantiate the use of grounded theory it is considered useful in operationalizing this coding scheme in future. In addition to learning how to work with the data collection systems and how to integrate different types of quantitative and qualitative data in different formats, it also became clear that a strategy for managing large databases should be considered. This was an unexpected spin-off and is currently being investigated. The findings of the study showed that certain behaviours (such as the left scanning of a driving environment) were neglected not only by novice drivers but also by experienced drivers. Further investigations could include research into understanding this phenomenon. The preselected site types included stop streets, traffic lights, traffic circles and intersections. Traffic lights and intersections in particular have in recent years been highlighted as hazardous locations in Pretoria, where the study took place. Differences in behaviours were highlighted for intersections but not for traffic lights, stop streets or traffic circles. However the difference in the proportion of time that novice and experienced drivers took to scan their environments around these preselected hazardous locations differed significantly. Experienced drivers were much more thorough than their novice counterparts. This study was aimed at investigating the differences between novice and experienced drivers and aimed to develop recommendations that could potentially have implications for changing the driver training and education milieu in SA. However, the sample size (both participants and material selected for analysis) was too small to make meaningful recommendations towards change in this industry. It did however show clear differences between novice and experienced drivers, even in South Africa, and that this research needs to be expanded. The potential of this research for South Africa is enormous and could quite possibly, in future, change the way in which South Africans drive.

Die Nutzung von Mobiltelefonen während des Fahrens, vor allem das Lesen und Verfassen von Textnachrichten („Texting“), hat in den letzten Jahren drastisch zugenommen und stellt ein wachsendes Risiko für die Verkehrssicherheit dar. Es ist bekannt, dass visuell-manuelle Zweitaufgaben wie Texting die Fahrleistung negativ beeinträchtigen und das Unfallrisiko erheblich erhöhen. Gleichzeitig gibt es jedoch auch Hinweise darauf, dass Fahrer eine Reihe von selbstregulatorischen Verhaltensweisen nutzen, um die erhöhten Anforderungen durch die Zweitaufgabenbearbeitung beim Fahren auszugleichen. Die meisten Befunde zur selbstregulatorischen Verhaltensanpassung während der Zweitaufgabenbearbeitung beim Fahren beruhen allerdings auf experimentellen Studien, in denen die Versuchspersonen in künstlichen Verkehrsumgebungen fahren und oftmals nicht frei entscheiden können, ob und wann sie eine Zweitaufgabe aufnehmen. Ziel der vorliegenden Dissertation war es, selbstregulatorisches Verhalten basierend auf Daten aus sogenannten Naturalistic Driving Studies zu untersuchen und damit das Verständnis über ein Themengebiet zu verbessern, welches lange Zeit vernachlässigt wurde. Der Fokus lag dabei auf mobiltelefonbezogenen Aufgaben. Die Dissertation besteht aus fünf empirischen Artikeln sowie einer kurzen Synopse, in der theoretische Grundlagen zum Thema betrachtet sowie die Ergebnisse übergreifend zusammengefasst und diskutiert werden. Für die Studien, die den empirischen Artikeln zugrunde liegen, wurden Daten aus zwei großangelegten Naturalistic Driving Studies kodiert und analysiert – der US-amerikanischen SHRP 2 (Second Strategic Highway Research Program) Naturalistic Driving Study sowie der europäischen UDRIVE (European naturalistic Driving and Riding for Infrastructure & Vehicle safety and Environment) Naturalistic Driving Study. Das erste Forschungsziel der Dissertation bestand darin, selbstregulatorisches Verhalten in Form von Geschwindigkeitsanpassung zu untersuchen. Der Fokus lag dabei auf Fahrten, bei denen die Fahrer auf der Autobahn und im freien Verkehrsfluss fuhren. Für das Telefonieren mit dem Mobiltelefon ergab die Analyse der SHRP 2 Daten, dass Fahrer ihre Geschwindigkeit während des Telefonierens nicht reduzieren. Für Texting zeigten sich kleine Hinweise für eine Geschwindigkeitsanpassung, vor allem während des Fahrens mit höheren Geschwindigkeiten. Bei der Analyse der UDRIVE Daten konnten hingegen deutlichere Ergebnisse gefunden werden. Fahrer reduzierten ihre Geschwindigkeit nach dem Initiieren von Texting und erhöhten ihre Geschwindigkeit nach dem Beenden von Texting – in beiden Fällen um mehr als 2 km/h. Europäische Fahrer scheinen also „mehr“ selbstregulatorisches Verhalten zu zeigen als US-amerikanische Fahrer. Gründe für diese unterschiedlichen Befunde könnten in der Verkehrsinfrastruktur, der Fahrzeugausstattung sowie in den Stichprobencharakteristiken liegen. Das zweite Forschungsziel bezog sich auf die Identifikation der Orte, an denen das Mobiltelefon vor Beginn der mobiltelefonbezogenen Aufgabe verstaut wird, sowie deren Einfluss auf das Blickverhalten der Fahrer. Die Analyse der UDRIVE Daten zeigte, dass vor Beginn des Textings das Mobiltelefon zumeist offen und in Reichweite lag. Ähnliche Ergebnisse wurden bei der Analyse der SHRP 2 Daten für das Telefonieren gefunden. Die meisten Fahrer verstauten das Mobiltelefon in unmittelbarer Reichweite (z.B. auf dem Schoß). Bei einem Großteil dieser Fälle wurde darüber hinaus der Anruf vom Fahrer selbst initiiert. Dies lässt vermuten, dass sich Fahrer auf selbstinitiierte Anrufe vorbereiten und ihr Mobiltelefon in der Nähe verstauen, um den Aufwand des Suchens bzw. Greifens nach dem Mobiltelefon so gering wie möglich zu halten. Wenn sich das Mobiltelefon auf dem Beifahrersitz oder in der Tasche befand, war der Anruf zumeist eingehend. Die Analysen des Blickverhaltens in der Initiierungsphase eines Telefonats (d.h. wenn nach dem Mobiltelefon gesucht und gegriffen wird) zeigten, dass die Dauer der auf die Straße gerichteten Blicke tendenziell (allerdings nicht signifikant) zunimmt je weiter weg das Mobiltelefon verstaut wird, während kein Unterschied zwischen den Ablageorten hinsichtlich der Dauer der Blickabwendungen von der Straße erkennbar war. Dieser Befund legt nahe, dass Fahrer die Aufmerksamkeit, welche sie auf die primäre Fahraufgabe richten, in Abhängigkeit der Zweitaufgabenanforderung anpassen. Im Rahmen des dritten Forschungsziels der Dissertation wurden die Verkehrskontexte identifiziert, in denen Fahrer mobiltelefonbezogene Aufgaben vermehrt aufnehmen. Mit Ausnahme des Telefonierens initiierten die Fahrer mobiltelefonbezogene Aufgaben signifikant häufiger, wenn das Fahrzeug stand (z.B. an einer roten Ampel). Darüber hinaus wurde signifikant weniger getextet, wenn die Fahrer in einem konstanten Verkehrsfluss fuhren oder abbogen. Folglich scheinen Verkehrskontexte mit geringen Anforderungen an die primäre Fahraufgabe für die Aufnahme mobiltelefonbezogener Aufgaben präferiert zu werden. Dieser Befund konnte ebenfalls in einer weiteren Untersuchung bestätigt werden, bei welcher der Fokus auf Ampelsituationen lag. Texting wurde im Vergleich zum Telefonieren signifikant häufiger während des Stehens an der Ampel begonnen als auch beendet. Dies deutet daraufhin, dass Fahrer versuchen, die Dauer des Textings auf die Rotlichtphase zu beschränken. Aus den Blickanalysen ging hervor, dass Fahrer, die an der Ampel texteten, mehr als die Hälfte der Zeit auf das Mobiltelefon und somit nicht auf die Straße schauten. Es gab zudem einen beachtenswerten Teil an Fahrern, die Texting erst nach dem Wiederlosfahren beendeten, was das Situationsbewusstsein erheblich beeinträchtigen und sich damit negativ auf die Verkehrssicherheit auswirken kann. Die Ergebnisse dieser Dissertation zeigen, dass Daten aus Naturalistic Driving Studies nicht nur verwendet werden können, um bereits bestehende Befunde aus experimentellen Studien zu validieren, sondern auch um neue Erkenntnisse bezüglich selbstregulatorischen Verhaltens während der Zweitaufgabenbearbeitung beim Fahren unter natürlichen Verkehrsbedingungen zu gewinnen. Die vorliegende Arbeit leistet damit einen Forschungsbeitrag im Bereich der Fahrerablenkung. In zukünftigen Untersuchungen sollte das Zusammenspiel zwischen strategischen und operationalen Verhaltensweisen sowie der Einfluss von individuellen Faktoren auf die selbstregulatorische Verhaltensanpassung thematisiert werden. Darüber hinaus stellen die Befunde einen Ausgangspunkt für die Ableitung praktischer Maßnahmen dar. Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit könnten beispielsweise sogenannte Workload-Management-Systeme den Fahrer während einer Zweitaufgabenbearbeitung in kritischen (z.B. während des Fahrens mit hohen Geschwindigkeiten) oder in vermeintlich einfachen Verkehrsumgebungen (z.B. während des Stehens an einer roten Ampel) unterstützen, sodass die Aufmerksamkeit (rechtzeitig) auf die primäre Fahraufgabe gelenkt wird.:Danksagung i Zusammenfassung iii Table of Contents vii Synopsis 1 1 Introduction 1 2 Cell phone related driver distraction 2 2.1 Prevalence of cell phone usage while driving 3 2.2 Effects of cell phone usage while driving on driving performance 4 3 Self-regulatory behavior adaptation 5 3.1 Trying to find a definition of self-regulatory behavior adaptation 6 3.2 Theoretical frameworks to explain drivers’ self-regulatory behavior adaptation 6 3.2.1 Task Difficulty Homeostasis (Fuller, 2005, 2008, 2011) 7 3.2.2 Behavioural Adaptation Model (Young, Regan, & Lee, 2009) 8 3.3 Types of self-regulatory behavior adaptation 9 3.3.1 Operational self-regulatory behavior adaptation 10 3.3.2 Strategic self-regulatory behavior adaptation 12 4 Naturalistic driving study – A useful method to investigate driving behavior? 13 4.1 SHRP 2 naturalistic driving study 17 4.2 UDRIVE naturalistic driving study 17 5 Research objectives 17 5.1 Assessing drivers’ speed behavior 18 5.2 Identifying cell phone storage location before initiating a cell phone task and assessing its impact on drivers’ glance behavior 18 5.3 Assessing the driving contexts that encourage drivers to initiate a cell phone task and getting some indications about potential safety implications associated with this behavior strategy 19 5.4 Integration of the research objectives into the theoretical frameworks 19 6 Summary and conclusion 20 6.1 Main findings of the dissertation 20 6.1.1 Drivers’ speed behavior when engaged in cell phone tasks 20 6.1.2 Drivers’ cell phone storage location before initiating a cell phone task and its impact on drivers’ glance behavior 21 6.1.3 Driving contexts that encourage drivers to initiate a cell phone task and potential safety implications associated with this behavior strategy 22 6.2 Overall discussion 23 6.2.1 Methodological considerations 23 6.2.2 Theoretical implications 25 6.2.3 Practical implications 28 6.3 Conclusion 30 7 References 31 Paper I 43 Paper II 55 Paper III 73 Paper IV 83 Paper V 93 Curriculum Vitae 105 Publications 109