{"id":{"repo_id":"tu-berlin","oai_identifier":"oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/23485"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/tu-berlin/oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/23485","repository":{"repo_id":"tu-berlin","name":"Technische Universität Berlin","base_url":"https://api-depositonce.tu-berlin.de/server/oai/request"},"display":{"title":"Interaction between pedestrians and highly automated vehicles: effects of external human-machine interfaces and vehicle size","abstract":"Pedestrians will interact with automated vehicles of higher automation levels on the road in forthcoming urban traffic. In highly automated vehicles, vehicle automation takes over the driving task, and the former human driver becomes a passenger. The challenge of introducing highly automated vehicles is to guarantee a safe interaction with their surroundings, particularly pedestrians. Highly automated vehicles should have proficient communication abilities to ensure the safety of pedestrians. External human-machine interfaces (eHMIs) and vehicle kinematics are possible means of communication. An eHMI can communicate the vehicle’s automation status or the vehicle’s intention to the surrounding traffic environment, e.g., via light signals. Previous results revealed that light-based eHMIs, in the form of light-bands, could positively affect pedestrian behavior, perceived safety, and trust when interacting with highly automated vehicles in low-speed traffic areas. Moreover, vehicle kinematics support pedestrians to understand the vehicle’s intention. Nevertheless, the precise interplay of eHMI and vehicle kinematics regarding pedestrians’ interactions with highly automated vehicles remains unclear. In addition, most studies applied eHMIs to only one vehicle size, even though pedestrian evaluations could differ depending on the vehicle size, e.g., larger vehicles were perceived as a greater threat by pedestrians than smaller vehicles. Considering the relevance of vehicle size, more research is required to explore the applicability of eHMIs to other vehicle sizes. Therefore, the focus of this dissertation is on the effects of eHMIs, vehicle size, and the interplay of eHMI and vehicle kinematics on pedestrians’ interactions with differently sized, highly automated vehicles in shared space settings. Four studies were conducted in three experimental settings (online setting, virtual reality, and test track). Study 1 was an experimental online study. The focus of this study was on the transferability of light-band eHMI communication strategies, previously designed and evaluated for a smaller, highly automated vehicle, to a larger, highly automated vehicle in a shared space. The findings revealed that light-band eHMIs enhanced the perceived safety of pedestrians when interacting with small and large highly automated vehicles. The use of a dynamic eHMI, which informed about the vehicle automation status and the yielding intent, increased the perceived safety and led to more positive affective reactions than no eHMI or a static eHMI, which only informed about the vehicle automation status. Additionally, pedestrians perceived a smaller, highly automated vehicle as safer than a larger one. Study 2 was built upon Study 1 and was also conducted online. This study aimed to investigate the interplay of eHMI and vehicle kinematics for pedestrians’ interactions with differently sized, highly automated vehicles. According to the findings, the participants relied on explicit communication via dynamic eHMI rather than on vehicle kinematics to indicate their perceived safety, i.e., they felt safe even when the eHMI falsely communicated a yielding intent. Moreover, the pedestrians were more willing to cross the road and reported feeling safer when the highly automated vehicle was equipped with dynamic eHMI than with static eHMI or no eHMI. Furthermore, the pedestrians’ ratings on willingness to cross were higher for a smaller, highly automated vehicle than for a larger one. Study 3 was conducted in a virtual reality setting, considering the crossing behavior of pedestrians and their subjective assessments. Focusing on pedestrian behavior, pedestrians initiated their crossing earlier with a dynamic eHMI compared to a static eHMI or no eHMI. In Study 3, the potential of light-band eHMIs was underlined when they were well-coordinated with vehicle kinematics. Pedestrians felt safest when the yielding intent of the vehicle was communicated explicitly via dynamic eHMI and implicitly via early yielding. Additionally, pedestrians felt more aroused by a larger, highly automated vehicle than a smaller vehicle. Study 4 focused on the effects of eHMI communication and the interplay of eHMI and vehicle kinematics in a real-world pedestrian crossing. The test vehicle was instructed to be highly automated, and a light-band eHMI prototype was installed on the vehicle. Pedestrians initiated their crossing significantly earlier with dynamic eHMI than with static eHMI or no eHMI. Furthermore, they evaluated a dynamic eHMI combined with an early yielding as safety-enhancing and with a more positive affective valence than with a late yielding. In conclusion, the findings of this thesis suggest the transferability of light-band eHMI communication strategies, previously evaluated for a highly automated car, to a highly automated bus. The use of light-band eHMIs positively affected pedestrians’ interactions with both vehicle sizes. Nevertheless, pedestrians relied on the dynamic eHMI, even in cases where the explicit signals conflicted with the vehicle kinematics. The size of the highly automated vehicles had an impact on pedestrians' perceived safety, their willingness to cross, and their affective arousal in this thesis. The results revealed that the pedestrians felt less safe and were less willing to cross for the larger, highly automated vehicle vs. the smaller one. Moreover, the participants reported to feel more aroused when interacting with the larger, highly automated vehicle than with the smaller one. In summary, eHMIs and vehicle kinematics should be considered as means of communication for differently sized, highly automated vehicles in a coordinated manner for their interactions with pedestrians in the future.","abstract_html":"Pedestrians will interact with automated vehicles of higher automation levels on the road in forthcoming urban traffic. In highly automated vehicles, vehicle automation takes over the driving task, and the former human driver becomes a passenger. 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The findings revealed that light-band eHMIs enhanced the perceived safety of pedestrians when interacting with small and large highly automated vehicles. The use of a dynamic eHMI, which informed about the vehicle automation status and the yielding intent, increased the perceived safety and led to more positive affective reactions than no eHMI or a static eHMI, which only informed about the vehicle automation status. Additionally, pedestrians perceived a smaller, highly automated vehicle as safer than a larger one. Study 2 was built upon Study 1 and was also conducted online. This study aimed to investigate the interplay of eHMI and vehicle kinematics for pedestrians’ interactions with differently sized, highly automated vehicles. According to the findings, the participants relied on explicit communication via dynamic eHMI rather than on vehicle kinematics to indicate their perceived safety, i.e., they felt safe even when the eHMI falsely communicated a yielding intent. Moreover, the pedestrians were more willing to cross the road and reported feeling safer when the highly automated vehicle was equipped with dynamic eHMI than with static eHMI or no eHMI. Furthermore, the pedestrians’ ratings on willingness to cross were higher for a smaller, highly automated vehicle than for a larger one. Study 3 was conducted in a virtual reality setting, considering the crossing behavior of pedestrians and their subjective assessments. Focusing on pedestrian behavior, pedestrians initiated their crossing earlier with a dynamic eHMI compared to a static eHMI or no eHMI. In Study 3, the potential of light-band eHMIs was underlined when they were well-coordinated with vehicle kinematics. Pedestrians felt safest when the yielding intent of the vehicle was communicated explicitly via dynamic eHMI and implicitly via early yielding. Additionally, pedestrians felt more aroused by a larger, highly automated vehicle than a smaller vehicle. Study 4 focused on the effects of eHMI communication and the interplay of eHMI and vehicle kinematics in a real-world pedestrian crossing. The test vehicle was instructed to be highly automated, and a light-band eHMI prototype was installed on the vehicle. Pedestrians initiated their crossing significantly earlier with dynamic eHMI than with static eHMI or no eHMI. Furthermore, they evaluated a dynamic eHMI combined with an early yielding as safety-enhancing and with a more positive affective valence than with a late yielding. In conclusion, the findings of this thesis suggest the transferability of light-band eHMI communication strategies, previously evaluated for a highly automated car, to a highly automated bus. The use of light-band eHMIs positively affected pedestrians’ interactions with both vehicle sizes. Nevertheless, pedestrians relied on the dynamic eHMI, even in cases where the explicit signals conflicted with the vehicle kinematics. The size of the highly automated vehicles had an impact on pedestrians' perceived safety, their willingness to cross, and their affective arousal in this thesis. The results revealed that the pedestrians felt less safe and were less willing to cross for the larger, highly automated vehicle vs. the smaller one. Moreover, the participants reported to feel more aroused when interacting with the larger, highly automated vehicle than with the smaller one. 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Nevertheless, the precise interplay of eHMI and vehicle kinematics regarding pedestrians’ interactions with highly automated vehicles remains unclear. In addition, most studies applied eHMIs to only one vehicle size, even though pedestrian evaluations could differ depending on the vehicle size, e.g., larger vehicles were perceived as a greater threat by pedestrians than smaller vehicles. Considering the relevance of vehicle size, more research is required to explore the applicability of eHMIs to other vehicle sizes. Therefore, the focus of this dissertation is on the effects of eHMIs, vehicle size, and the interplay of eHMI and vehicle kinematics on pedestrians’ interactions with differently sized, highly automated vehicles in shared space settings. Four studies were conducted in three experimental settings (online setting, virtual reality, and test track). Study 1 was an experimental online study. The focus of this study was on the transferability of light-band eHMI communication strategies, previously designed and evaluated for a smaller, highly automated vehicle, to a larger, highly automated vehicle in a shared space. The findings revealed that light-band eHMIs enhanced the perceived safety of pedestrians when interacting with small and large highly automated vehicles. The use of a dynamic eHMI, which informed about the vehicle automation status and the yielding intent, increased the perceived safety and led to more positive affective reactions than no eHMI or a static eHMI, which only informed about the vehicle automation status. Additionally, pedestrians perceived a smaller, highly automated vehicle as safer than a larger one. Study 2 was built upon Study 1 and was also conducted online. This study aimed to investigate the interplay of eHMI and vehicle kinematics for pedestrians’ interactions with differently sized, highly automated vehicles. 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In summary, eHMIs and vehicle kinematics should be considered as means of communication for differently sized, highly automated vehicles in a coordinated manner for their interactions with pedestrians in the future.","Im zukünftigen Stadtverkehr werden Fußgänger*innen mit hochautomatisierten Fahrzeugen auf der Straße interagieren. Bei hochautomatisierten Fahrzeugen übernimmt die Fahrzeugautomatisierung die Fahraufgabe und der*die frühere menschliche Fahrer*in wird zum Nutzenden im Fahrzeug. Die Herausforderung in der Einführung von hochautomatisierten Fahrzeugen liegt darin, eine sichere Interaktion mit der Umgebung, insbesondere mit Fußgänger*innen, zu garantieren. Hochautomatisierte Fahrzeuge sollten über gute Kommunikationsfähigkeiten verfügen, um die Sicherheit von Fußgänger*innen zu gewährleisten. Externale Mensch-Maschine-Schnittstellen (eHMIs) und die Fahrzeugkinematik sind mögliche Kommunikationsmittel. Ein eHMI kann dem umgebenden Verkehr den Automationszustand des Fahrzeugs oder die Fahrzeugintention kommunizieren, z.B. über Lichtsignale. Frühere Befunde zeigten, dass lichtbasierte eHMIs in Form von Lichtbändern das Verhalten von Fußgänger*innen, die wahrgenommene Sicherheit und das Vertrauen in der Interaktion mit hochautomatisierten Fahrzeugen in Niedriggeschwindigkeitsbereichen positiv beeinflussen können. Außerdem unterstützt die Fahrzeugkinematik Fußgänger*innen, die Fahrzeugintention zu verstehen. Dennoch ist das genaue Zusammenspiel von eHMI und Fahrzeugkinematik für die Interaktion von Fußgänger*innen mit hochautomatisierten Fahrzeugen noch unklar. Darüber hinaus wurden eHMIs in den meisten Studien nur auf eine Fahrzeuggröße angewendet, obwohl die Bewertungen von Fußgänger*innen sich je nach Fahrzeuggröße unterscheiden können, z.B. wurden größere Fahrzeuge von Fußgänger*innen als bedrohlicher wahrgenommen als kleinere Fahrzeuge. In Anbetracht der Relevanz der Fahrzeuggröße ist weitere Forschung erforderlich, um die Anwendbarkeit von eHMIs auf andere Fahrzeuggrößen zu erforschen. Daher liegt der Fokus dieser Dissertation auf den Auswirkungen von eHMIs, der Fahrzeuggröße und des Zusammenspiels von eHMI und Fahrzeugkinematik auf die Interaktion von Fußgänger*innen mit hochautomatisierten Fahrzeugen unterschiedlicher Größe in einem gemeinschaftlich genutzten Raum. Es wurden vier Studien in drei experimentellen Umgebungen durchgeführt (Onlineumgebung, virtuelle Realität und Teststrecke). Studie 1 wurde als experimentelle Online-Studie durchgeführt. Die Studie konzentrierte sich auf die Übertragbarkeit von Lichtband eHMI-Kommunikationsstrategien, die zuvor für ein kleineres hochautomatisiertes Fahrzeug entwickelt und evaluiert wurden, auf ein größeres Fahrzeug in einem gemeinschaftlich genutzten Verkehrsraum. Die Ergebnisse zeigten, dass Lichtband eHMIs die wahrgenommene Sicherheit von Fußgänger*innen bei der Interaktion mit kleinen und großen hochautomatisierten Fahrzeugen erhöhte. Die Verwendung eines dynamischen eHMIs, welches über den Automationszustand des Fahrzeugs und die Absicht, Vorfahrt zu gewähren, informierte, erhöhte die wahrgenommene Sicherheit und führte zu mehr positiven affektiven Reaktionen im Vergleich zu keinem eHMI oder einem statischen eHMI, welches nur über den Automationszustand des Fahrzeugs informierte. Zudem nahmen die Fußgänger*innen ein kleines hochautomatisiertes Fahrzeug als sicherer wahr im Vergleich zu einem größeren. Studie 2 baute auf Studie 1 auf und wurde ebenfalls online durchgeführt. Diese Studie verfolgte das Ziel, das Zusammenspiel von eHMI und Fahrzeugkinematik für die Interaktion zwischen Fußgänger*innen und hochautomatisierten Fahrzeugen zu untersuchen. In Bezug auf die Ergebnisse zeigte sich, dass sich die Teilnehmenden eher auf die explizite Kommunikation durch das eHMI als auf die Fahrzeugkinematik verließen um ihre Sicherheit einzuschätzen, d.h. sie fühlten sich sicher, auch wenn das eHMI fälschlicherweise die Fahrzeugintention, Vorfahrt zu gewähren, kommunizierte. Außerdem waren die Fußgänger*innen eher bereit, die Straße zu überqueren und gaben an, sich sicherer zu fühlen, wenn das hochautomatisierte Fahrzeug mit dynamischem eHMI ausgestattet war als mit statischem eHMI oder keinem eHMI. Zudem war die Bereitschaft der Fußgänger*innen, die Straße zu überqueren, bei einem kleineren hochautomatisierten Fahrzeug höher als bei einem größeren. Studie 3 wurde in virtueller Realität durchgeführt und berücksichtigte das Verhalten von Fußgänger*innen und ihre subjektiven Bewertungen. Hinsichtlich des Verhaltens zeigte sich, dass Fußgänger*innen ihre Überquerung mit einem dynamischen eHMI früher einleiteten als mit einem statischen eHMI oder ohne eHMI. In Studie 3 wurde das Potenzial von eHMIs, wenn sie gut auf die Fahrzeugkinematik abgestimmt sind, verdeutlicht. Die Fußgänger*innen fühlten sich am sichersten, wenn die Absicht des Fahrzeugs, Vorfahrt zu gewähren, explizit über das dynamische eHMI und implizit über ein frühes Abbremsen kommuniziert wurde. Außerdem waren die Fußgänger*innen aufgeregter, wenn sie mit einem größeren Fahrzeug interagierten als mit einem kleineren. Studie 4 befasste sich mit den Auswirkungen der eHMI-Kommunikation und dem Zusammenspiel von eHMI und Fahrzeugkinematik auf Fußgänger*innen bei einer realen Straßenüberquerung. Das Testfahrzeug wurde als hochautomatisiert instruiert und ein Lichtband eHMI-Prototyp wurde an dem Fahrzeug angebracht. Die Fußgänger*innen initiierten die Überquerung mit dynamischem eHMI deutlich früher als mit statischem eHMI oder ohne eHMI. Darüber hinaus bewerteten sie ein dynamisches eHMI in Kombination mit einem frühen Abbremsen als sicherheitsfördernd und mit einer positiveren affektiven Valenz als wenn das Fahrzeug spät abbremste. Zusammenfassend legen die Befunde dieser Arbeit nahe, dass eHMI-Kommunikationsstrategien, die zuvor für ein hochautomatisiertes Auto evaluiert wurden, auf einen hochautomatisierten Bus übertragbar sind. Die Verwendung von Lichtband eHMIs wirkte sich positiv auf die Interaktion der Fußgänger*innen mit beiden Fahrzeugtypen aus. Allerdings neigten die Fußgänger*innen dazu, sich auf das dynamische eHMI zu verlassen, selbst wenn diese expliziten Signale der Fahrzeugkinematik widersprachen. Die Größe eines hochautomatisierten Fahrzeugs beeinflusste die wahrgenommene Sicherheit der Fußgänger*innen, ihre Querungsbereitschaft und ihre affektive Erregung in dieser Arbeit. Die Ergebnisse zeigten, dass das Sicherheitsgefühl und die Querungsbereitschaft von Fußgänger*innen bei einem größeren hochautomatisierten Fahrzeug geringer war als bei einem kleineren. Zudem berichteten die Teilnehmenden eine höhere affektive Erregung bei dem großen hochautomatisierten Fahrzeug im Vergleich zum kleinen. 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The findings revealed that light-band eHMIs enhanced the perceived safety of pedestrians when interacting with small and large highly automated vehicles. The use of a dynamic eHMI, which informed about the vehicle automation status and the yielding intent, increased the perceived safety and led to more positive affective reactions than no eHMI or a static eHMI, which only informed about the vehicle automation status. Additionally, pedestrians perceived a smaller, highly automated vehicle as safer than a larger one. Study 2 was built upon Study 1 and was also conducted online. This study aimed to investigate the interplay of eHMI and vehicle kinematics for pedestrians’ interactions with differently sized, highly automated vehicles. According to the findings, the participants relied on explicit communication via dynamic eHMI rather than on vehicle kinematics to indicate their perceived safety, i.e., they felt safe even when the eHMI falsely communicated a yielding intent. 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Es wurden vier Studien in drei experimentellen Umgebungen durchgeführt (Onlineumgebung, virtuelle Realität und Teststrecke). Studie 1 wurde als experimentelle Online-Studie durchgeführt. Die Studie konzentrierte sich auf die Übertragbarkeit von Lichtband eHMI-Kommunikationsstrategien, die zuvor für ein kleineres hochautomatisiertes Fahrzeug entwickelt und evaluiert wurden, auf ein größeres Fahrzeug in einem gemeinschaftlich genutzten Verkehrsraum. Die Ergebnisse zeigten, dass Lichtband eHMIs die wahrgenommene Sicherheit von Fußgänger*innen bei der Interaktion mit kleinen und großen hochautomatisierten Fahrzeugen erhöhte. Die Verwendung eines dynamischen eHMIs, welches über den Automationszustand des Fahrzeugs und die Absicht, Vorfahrt zu gewähren, informierte, erhöhte die wahrgenommene Sicherheit und führte zu mehr positiven affektiven Reaktionen im Vergleich zu keinem eHMI oder einem statischen eHMI, welches nur über den Automationszustand des Fahrzeugs informierte. 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Zudem war die Bereitschaft der Fußgänger*innen, die Straße zu überqueren, bei einem kleineren hochautomatisierten Fahrzeug höher als bei einem größeren. Studie 3 wurde in virtueller Realität durchgeführt und berücksichtigte das Verhalten von Fußgänger*innen und ihre subjektiven Bewertungen. Hinsichtlich des Verhaltens zeigte sich, dass Fußgänger*innen ihre Überquerung mit einem dynamischen eHMI früher einleiteten als mit einem statischen eHMI oder ohne eHMI. In Studie 3 wurde das Potenzial von eHMIs, wenn sie gut auf die Fahrzeugkinematik abgestimmt sind, verdeutlicht. Die Fußgänger*innen fühlten sich am sichersten, wenn die Absicht des Fahrzeugs, Vorfahrt zu gewähren, explizit über das dynamische eHMI und implizit über ein frühes Abbremsen kommuniziert wurde. Außerdem waren die Fußgänger*innen aufgeregter, wenn sie mit einem größeren Fahrzeug interagierten als mit einem kleineren. Studie 4 befasste sich mit den Auswirkungen der eHMI-Kommunikation und dem Zusammenspiel von eHMI und Fahrzeugkinematik auf Fußgänger*innen bei einer realen Straßenüberquerung. Das Testfahrzeug wurde als hochautomatisiert instruiert und ein Lichtband eHMI-Prototyp wurde an dem Fahrzeug angebracht. Die Fußgänger*innen initiierten die Überquerung mit dynamischem eHMI deutlich früher als mit statischem eHMI oder ohne eHMI. Darüber hinaus bewerteten sie ein dynamisches eHMI in Kombination mit einem frühen Abbremsen als sicherheitsfördernd und mit einer positiveren affektiven Valenz als wenn das Fahrzeug spät abbremste. Zusammenfassend legen die Befunde dieser Arbeit nahe, dass eHMI-Kommunikationsstrategien, die zuvor für ein hochautomatisiertes Auto evaluiert wurden, auf einen hochautomatisierten Bus übertragbar sind. Die Verwendung von Lichtband eHMIs wirkte sich positiv auf die Interaktion der Fußgänger*innen mit beiden Fahrzeugtypen aus. Allerdings neigten die Fußgänger*innen dazu, sich auf das dynamische eHMI zu verlassen, selbst wenn diese expliziten Signale der Fahrzeugkinematik widersprachen. Die Größe eines hochautomatisierten Fahrzeugs beeinflusste die wahrgenommene Sicherheit der Fußgänger*innen, ihre Querungsbereitschaft und ihre affektive Erregung in dieser Arbeit. Die Ergebnisse zeigten, dass das Sicherheitsgefühl und die Querungsbereitschaft von Fußgänger*innen bei einem größeren hochautomatisierten Fahrzeug geringer war als bei einem kleineren. Zudem berichteten die Teilnehmenden eine höhere affektive Erregung bei dem großen hochautomatisierten Fahrzeug im Vergleich zum kleinen. Zusammenfassend sollten eHMIs und die Fahrzeugkinematik als Kommunikationsmittel für unterschiedlich große hochautomatisierte Fahrzeuge und deren Interaktion mit Fußgänger*innen in einem abgestimmten Zusammenspiel zukünftig berücksichtigt werden."],"dc:identifier.uri":["https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/23485","https://doi.org/10.14279/depositonce-22299"],"dc:language.iso":["en"],"dc:rights.uri":["http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/"],"dc:title":["Interaction between pedestrians and highly automated vehicles: effects of external human-machine interfaces and vehicle size"],"dc:type":["Doctoral Thesis"]},"updated_at":"2026-07-27T21:28:35Z"}