Driving-simulator-based method for the analysis of the human-vehicle steering interaction during a transient maneuver.

Abstract

[ES] Este proyecto se centra en las estrategias de dirección no lineales de los conductores durante una maniobra de doble cambio de carril. Para ello, se utiliza el simulador de conducción dinámico DiM400 del Politecnico di Milano. Las pruebas se realizan con el simulador tanto en configuración estática como dinámica, para evaluar las diferencias que se producen en la reacción de los conductores. La respuesta de estos se estudia a partir de los resultados recogidos por el simulador y dos instrumentos de medida adicionales. Estos son un volante sensorizado y unas gafas con seguimiento ocular.

Tras analizar los resultados, en cuanto a las fuerzas aplicadas al volante, se puede observar como estas son mayores en configuración dinámica, así como una cierta relación entre las fuerzas de agarre al volante y el grado de similitud de las trayectorias realizadas en diferentes configuraciones del simulador. Además, se pueden identificar varios parámetros que influyen en la energía aplicada por cada mano durante la maniobra. Asimismo, se aprecia un retraso y overshooting generalizado en las trayectorias de configuración dinámica respecto a las de configuración estática, y se puede observar una mejora en la trayectoria de los conductores añadiendo una nueva referencia sonora. Además, se confirma la relación entre la carga cognitiva de los conductores y la velocidad de parpadeo, o el diámetro de la pupila, así como cierta conexión entre este último parámetro, la inclinación de la cabeza y las fuerzas aplicadas en el volante. Finalmente, se presenta un método para calcular la distancia a la que miran los conductores durante las pruebas, evidenciando su variación a pesar de usar una velocidad constante.

En conclusión, los resultados muestran la fuerte influencia que tiene la configuración del simulador de conducción en el comportamiento humano al realizar una maniobra transitoria. Esto demuestra la importancia de ajustar el simulador correctamente para obtener resultados fiables durante este tipo de pruebas.

El siguiente paso debería ser analizar la validez del comportamiento de los conductores en condiciones de simulación dinámica, supuestamente más cercanas a las que se producen en la vida real. Se debe realizar una comparación entre estos dos comportamientos en futuros experimentos para evaluar sus similitudes y diferencias.

[EN] This research focuses on drivers¿ nonlinear steering strategies during a double lane change maneuver. The DiM400 dynamic driving simulator of Politecnico di Milano is used. Tests are completed with the simulator both in static and dynamic configuration, to evaluate the differences produced on the drivers¿ reaction. Their response is studied based on the results collected by the simulator and two specific measurement instruments. These are an Instrumented Steering Wheel and a wearable eye tracker.

After analyzing the results, in terms of the forces introduced to the steering wheel, it can be observed higher forces applied in dynamic configuration, as well as a certain relationship between the grip forces and the similarity of the trajectories performed in different simulator setups. Moreover, several parameters influencing the energy applied by each hand are identified. As well, a generalized delay and overshooting can be appreciated in the dynamic configuration trajectories in respect to the static ones, and an improvement of drivers¿ performance adding a new sound reference is proved. Furthermore, the relationship of the cognitive load with the blinking rate and the pupil diameter is confirmed, along with a certain connection between the latter, the head roll and the forces applied. Finally, a method to compute drivers¿ preview distance during the tests, evidencing its variation despite the constant speed, is introduced.

In conclusion, the results show the strong influence that the configuration of the driving simulator has on the human behavior while performing a transient maneuver. This underlines the importance of fine tuning the simulator to obtain reliable results during this type of tests.

The next step should be to analyze the validity of the drivers¿ behavior under dynamic simulation conditions, supposedly expected to be closer to the one produced in real life. A comparison between these two behaviors should be performed in future experiments to evaluate their similarities and differences.