ドライビングシミュレータにおける対向車の速度が認知的狭さにおよぼす影響

ドライビングシミュレータ における対向車の速度が 認知的狭さにおよぼす影響 明治大学 B3熊谷航太 成瀬詩織 飯田空 福井雅弘 中村聡史（明治大学） 山中 祥太（LINEヤフー株式会社）

2 背景 カーナビゲーションシステムでは道路条件による 影響を考慮できていない 運転者に負担の少ない経路を推薦する →様々な道路条件による移動時間や事故確率を モデル化し，運転難易度を推定することが重要 きついカーブ 狭い道路

3 ステアリングの法則  人の特性を分析してモデル化したもの  ペンをスライドさせる動作を幅Wと区間長Aを用いて， 次のようにモデル化した MT＝a+b*ID （MT：通過時間） A ID＝ W （ID：通過する難易度） Accot, J. and Zhai, S.: Beyond Fitts’ Law: Models for Trajectory-Based HCI Tasks, in Proceedings of the ACM SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, CHI ’97, pp. 295–302 (1997).

4 先行研究  ステアリングの法則がVR環境での運転に適用できることが 明らかになっている Linear in VR [Zhai+] Shumin Zhai, Johnny Accot and Rogier Woltjer, Human action laws in electronic virtual worlds: an empirical study of path steering performance in VR, Presence: Teleoperators and Virtual Environments, vol. 13, no. 2, pp.113-127, April 2004.

ステアリングの法則 幅が急に変わる経路においても平均通過時間を推定できる Accot, J. and Zhai, S.: Beyond Fitts’ Law: Models for Trajectory-Based HCI Tasks, in Proceedings of the ACM SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, CHI ’97, pp. 295–302 (1997). 5

先行研究 道路幅の変化が運転に及ぼす影響[福井 2023]  ステアリングの法則がこの道路条件においても 適用できることが確認された M. Fukui, T. Takaku, S. Nakamura, and S. Yamanaka, ``Evaluating the Applicability of GUI-based Steering Laws to Virtual Reality Car Driving: A Case of Width-Changing Paths,'' Proc. of OzCHI 2023, pp.316-323, 2023. 6

先行研究 路上駐車による道路幅の変化が運転に及ぼす影響 [飯田 2024]  路上駐車によって通過できる幅が狭くなるという 道路条件において，ステアリングの法則が 適用可能であることが示された 飯田空, 福井雅弘, \CID{8705}久拓海, 中村聡史, 山中祥太, “ドライビングシミュレータにおける路上駐車による道 路幅の変化が運転に及ぼす影響,'' 信学技報, MVE2023-47, vol.123, pp.29-34, 2024. 7

本研究の焦点  今まで対向車が与える影響が調査されていない 8

9 目的  対向車が与える影響を調査  ステアリングの法則が適用できるか検証 MT＝a+b*ID (式)＝・・・

10 実験設計  実車での運転を再現したドライビングシミュレータシステム を利用  通過幅，区間長，対向車の速度などを変更可能 ドライビングシミュレータを使って いる時の画像 Companion

コース設定  コースは直線区間→対向車区間→直線区間という順に並んでいる  コースの両端にはガードレールがついている  対向車区間の長さは 40m, 100m, 200m の３条件 11

コース設定  通過幅 が 3m, 4m, 5m の３条件  ここで扱う通過幅は運転車両が通過可能な幅のこと  対向車は 0 km/h または 60 km/h の速度を持っている 12

コース設定 通過幅 5 m，対向車区間長 100m ，対向車速度 0 km/h 13

コース設定 まとめ 通過幅 3 m，対向車区間長 40m ，対向車速度 0 km/h  背景：道路条件における精神的な影響を考慮できていない  目的：対向車が認知的狭さに与える影響を調査 ステアリングの法則が適用できるか検証  結果：対向車速度が 60km/h，通過幅が 3m の条件で， 運転車両速度が低下する傾向が確認された 平均速度 V を高い精度で推定することができた  展望：従来の通過速度 𝑀𝑇 のモデルへの適用 複数の速度条件を統一的に扱えるモデルへの拡張 14

コース設定 通過幅 5 m，対向車区間長 200m ，対向車速度 60 km/h 15

コース設定 通過幅 3 m，対向車区間長 100m ，対向車速度 60 km/h 16

実験設計  実験参加者は運転免許を持つ 大学生または大学院生 20 名  条件ごとの区間内平均速度および平均通過時間について， 外れ値となる実験参加者は確認されなかった 17

実験設計  条件は通過幅（3m, 4m, 5m)，区間長（40m, 100m, 200m) ， 対向車速度（0km/h, 60km/h）を組み合わせた 18 条件  当初，対向車速度条件は 30 km/h，90 km/hも検討したが， 実験にかかる時間と実験参加者への負担を考慮し，以上の 実験条件を採用した  それぞれの条件についてランダムな順番でコースを走行する のを１セットとしてこれを 5 セット，計 90 コースを走行 18

19 実験設計  コース内のすべてのコースを成功させるまで そのコースを走行する コース内のすべてのコースを成功させるまでそのコースを 走行する  対向車，ガードレールとの接触でそのコースは失敗となる  対向車，ガードレールとの接触でそのコースは失敗とな  失敗した際はそのセットの最後にもう一度行う る  失敗した際はそのセットの最後にもう一度行う アクセルをそのまま踏むことでゴールしてしまう問題が アクセルをそのまま踏むことでゴールしてしまう問題が あったため，初期設定として走行車両に 2 度だけ角度をつけ， あったため，初期設定として走行車両に 2 度だけ角度をつ け， ステアリング操作を必要とした ステアリング操作を必要とした 19

結果：対向車区間における条件別平均通過時間 平均通過時間 通過幅 対向車速度 区間長40m 区間長100m 区間長200m 3m 0km/h 4.13 11.67 24.56 3m 60km/h 2.33 6.58 14.06 4m 0km/h 3.84 10.80 22.73 4m 60km/h 2.11 6.09 12.20 5m 0km/h 3.75 10.84 22.45 5m 60km/h 2.06 6.08 12.17  通過幅が狭い条件ほど平均通過時間が大きくなることがわかった  対向車速度がある条件の方が平均通過時間が短かった 20

結果：エラー率  エラーバーは標準誤差を示しており，実験参加者間のばらつきが 大きいことが分かる  エラーのほとんどが通過幅 3 mの条件で起きていた  速度あり条件の方がエラー率が高かった 21

22 結果：速度の変化 対向車速度 0 km/h (区間長３条件，通過幅３条件） 対向車速度 60 km/h (区間長３条件，通過幅３条件）  通過幅が 3m の条件において，対向車とすれ違う直前から 直後にかけて運転車両速度が低下する傾向が確認された 22

23 結果：速度の変化 対向車速度 0 km/h (区間長３条件，通過幅３条件） 対向車速度 60 km/h (区間長３条件，通過幅３条件）  通過幅が 3m の条件において，対向車とすれ違う直前から 直後にかけて運転車両速度が低下する傾向が確認された 23 23

24 分析・モデル化  実験結果から，「通過幅」「対向車条件」が 運転行動に影響を与えることが確認された  これらの要因が運転行動に与える影響を定量的に説明 するため，本研究では運転行動のモデル化を行う 24

25 分析・モデル化 「認知的狭さ」 走行時の外的要因により，道幅が実際よりも狭く感じられる現象と定義  路上駐車のドア開閉が与える認知的狭さへの影響をモデル化[成瀬 2024] 今回のモデル化においても，同様に対向車によって 道路が狭く感じられると考え，この影響を考慮したモデル化を考えた 25 成瀬詩織, 飯田空, 福井雅弘, 髙久拓海, 中村聡史, 山中祥太, “ドライビングシミュレータにおける路上駐車のドア 開閉が認知的狭さに及ぼす影響について,'' HCGシンポジウム 2024, 論文集, B-4-6, 2024.

分析・モデル化  問題として，対向車が接近する状況では，すれ違い区間の 長さが一定とならず，従来のステアリングモデルを そのまま適用することができない  この問題を解決するため，本研究では 区間長に依存しない指標である 平均速度 V に着目した 26

実効幅  モデル化にあたり 自車両幅を考慮する必要がある  通過幅から自車両幅 (1.77m) を引いた実効幅を定義する  つまりそれぞれ1.23m, 2.23m, 3.23mとなる 27

モデル：速度  対向車が動く場合に運転者に認知的狭さが発生し， 走行可能と認識する幅が物理的な実効幅よりも 狭くなると考え，モデル式を作成 ベースモデル 今回作成したモデル  Move：ダミー変数（速度あり：１，速度なし：０）  W2：実効幅（1.23m, 2.23m, 3.23m） 28

モデル：速度 ベースモデル 今回作成したモデル  適合度がR^2＝0.8650 ，補正R^2＝ 0.8361  対向車の速度の有無や通過幅の違いがもたらす 運転速度の減少量を一定程度推定できることが確認された  これにより，道路環境による運転のしやすさを定量的に評価 できる可能性が示唆された 29

展望  従来の通過時間 𝑀𝑇 のモデルへの適用  ステアリングの法則におけるすれ違い区間の区間長 𝐴 に 相当するパラメータを定義することが難しい  対向車の速度が速くなるにつれて運転難易度が高くなる一方で， 対向車は短時間で通過するため，必ずしも通過時間が増加すると は限らない  複数の速度条件を統一的に扱えるモデルへの拡張  減速が狭さによるものか，狭くなることの予測によるものか検証 30

まとめ  背景：道路条件における精神的な影響を考慮できていない  目的：対向車が認知的狭さに与える影響を調査 ステアリングの法則が適用できるか検証  結果：対向車速度が 60km/h，通過幅が 3m の条件で， 運転車両速度が低下する傾向が確認された 平均速度 V を高い精度で推定することができた  展望：従来の通過速度 𝑀𝑇 のモデルへの適用 複数の速度条件を統一的に扱えるモデルへの拡張 31