Investigating pedestrian crossing decision with autonomous cars in virtual reality

Abstract

With the development of autonomous vehicle (AV) technology, understanding how pedestrians interact with AVs is of increasing importance. In most field studies on pedestrian crossing behavior when encountering AVs, pedestrians were not permitted to physically cross the street due to safety restrictions. Instead, the physical crossing experience was replaced with indirect methods (e.g., by signalizing with gestures). We hypothesized that this lack of a physical crossing experience could influence the participants’ crossing behavior. To test this hypothesis, we adapted a reference study and constructed a crossing facility using a virtual reality (VR) simulation. In a controlled experiment, the participants encountered iterations of oncoming AVs. For each interaction, they were asked to either cross the street or signify their crossing decisions by taking steps at the edge of the street without crossing.Our study reveals that the lack of a physical crossing can lead to a significantly lower measured critical gap and perceived stress levels, thus indicating the need for detailed analysis when indirect methods are applied for future field studies. Practical Relevance : Due to safety requirements, experiments will continue to measure participants’ crossing behavior without permitting them to physically walk in front of an oncoming vehicle. Our study was the first attempt to reveal how this lack of crossing could potentially affect pedestrians’ behavior, and we obtained empirical evidence in support of our hypothesis, thus providing insights for future studies. Mit der Entwicklung der autonome Fahrzeuge (AVs) gewinnt das Verständnis für die Interaktion von AVs mit Fußgängern zunehmend an Bedeutung. In den meisten Feldstudien zum Überquerungsverhalten von Fußgängern bei der Begegnung mit AVs war es aufgrund von Sicherheitsbeschränkungen den Fußgängern nicht gestattet, die Straße physisch zu überqueren. Stattdessen wurden die Erfahrungen von physischen Überquerungen durch indirekte Methoden ersetzt, beispielsweise durch Signalisierung mit Gesten. Es wird der Hypothese nachgegangen, dass dieser Mangel an physischer Überquerungserfahrung das Entscheidungsverhalten der Teilnehmer beeinflussen könnte. Eine Referenzstudie wurde adaptiert und eine Überquerungsanlage mit Hilfe einer Virtual-Reality-Simulation (VR) konstruiert. In einem kontrollierten Experiment wurden die Teilnehmer mit AVs konfrontiert. Bei jeder Interaktion wurden sie gebeten, entweder die Straße physisch zu überqueren oder ihre Überquerungsentscheidung durch Schritte am Straßenrand zu signalisieren.Unsere Untersuchung zeigt, dass ein Fehlen der Überquerungserfahrung zu einem signifikant geringeren kritischen Abstand und zu höheren empfundenen Stressniveaus führen kann. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit einer detaillierten Analyse bei der Anwendung indirekter Methoden in zukünftigen Feldstudien. Praktische Relevanz : Zum ersten Mal konnte nachgewiesen werden, dass das Entscheidungsverhalten von Fußgängern durch physisches Überqueren in VR sich von jenem unterscheidet, welches durch Anzeigen der Bereitschaft, die Straße zu überqueren erfasst wird. Diese Erkenntnis ist für künftige Untersuchungen zu berücksichtigen.