Varovné signály ve vozidle

Heslo popisuje vlastnosti a funkce varovných signálů, jejich identifikaci v rámci uživatelských rozhraní vozidel a popis jejich interakce s uživatelem – HMI (Human Machine Interface). Uplatňuje se v oblastech návrhu systémů silničních vozidel a jejich zkoušení.

Varovné signály jsou jedním z nejdůležitějších základních prvků komunikace mezi řidičem a vozidlem (HMI). Jsou prvkem uživatelského rozhraní vozidel od jeho historicky nejjednodušších podob. V současnosti, stejně jako v minulosti, přinášejí řidiči velmi důležitou informaci, často bezpečnostně či časově kritickou, na kterou je nutná prioritní a odpovídající reakce. Z toho důvodu je kvalitní návrh takových signálů velmi důležitý pro bezpečnost vozidla jako celku, a to všude tam, kde zatím není nebo nemůže být nasazena plná automatizace (případně tam, kde má řidič funkci „horké zálohy“). Varovný signál musí být jednoznačný a maximálně vypovídající. Dále musí být v danou chvíli a pro daného řidiče, pokud možno intuitivní a zároveň co nejrychleji napomáhající k jeho správné reakci na nastalou situaci. Je třeba vhodně stanovit nejen modalitu, provedení a parametry daného signálu, ale i souběh, priority či kombinace signálů z různých systémů.

Signál je znamení, záměrný fyzikální jev, nesoucí informaci o určité události. Může mít podobu krátkého zvuku, změny jiného signálu, zprávy, příznaku, rozsvícení kontrolky apod.

Varovný signál je akustický, verbální nebo optický signál doplněný o příslušnou prvotní informaci o povaze mimořádné události, povel vyžadující provedení určité akce nebo zahájení činnosti, nebo výstraha před hrozícím nebezpečím.

Uživatelské rozhraní (UI) je součást systému určená pro oboustrannou komunikaci mezi strojem a člověkem (HMI).

Symbol je obrazec vnímatelný vizuálním (ale i např. sluchový) kanálem řidiče, sloužící pro sdělení informace nezávisle na znalosti konkrétního jazyka.

Prioritizace signálů – systematický přístup k řešení souběhu požadavků na sdělení informací řidiči, a to na základě znalosti jejich parametrů a dopadů (obvykle bezpečnosti).

Varovný signál ve vozidle je zprostředkován zařízením, které z podstaty své konstrukce může vytvořit vizuální, akustický či haptický vjem. Kromě základní modality může mít signál řadu parametrů, z nichž některé mohou být společné, ale jiné jsou charakteristické a využitelné jen pro daný smysl/modalitu (tabulka 1). Dle kritičnosti a metody předání vjemu se liší umístění, vzhled kontrolky či průběh upozornění. Signály jsou v praxi často multimodální.

Tabulka 1: Parametry/charaktery signálů pro základní modality

Pomyslnou alokaci varovného signálu v systému řidič-vozidlo-okolí ukazuje následující schématický diagram (obrázek 1). Je patrné že varovný signál má své místo v rámci HMI jakožto jednosměrný nositel informace uživatelského rozraní.  V moderních systémech se obvykle jedná o komplexní UI, které je navrhováno jako funkční celek, stejně jako jsou v moderních vozidlech integrovány jednotlivé (dříve funkčně oddělené)

Obrázek 1: Schéma architektury pro identifikaci varovného signálu v systému řidič-vozidlo-okolí

Smyslem varovných signálů je směrovat řidičovu pozornost k velmi důležité informaci či přímo k nebezpečí, které je třeba okamžitě řidičem řešit (případně jej na rozdíl od systému v danou chvíli řidič nedokáže pozorovat či vyhodnotit). nebo takové informace vést v patrnosti a řešit pozděni, nebo k této skutečnosti přihlédnout při dalších akcích.

Nejen míra výstrahy ale i očekávaná reakce řidiče na předložený signál má vliv na volbu jeho parametrů. Proto je při návrhu uživatelských rozraní nutné brát v potaz parametry (nad rámec základní modality), které danou situaci vystihují. Při ovládání systému vozidla (a při řízení obecně) se dají definovat:

• Kritičnost – dle úrovně kritičnosti situace z hlediska posádky vozidla a jeho stavu
• Naléhavost – dělení dle nutnosti odezvy řidiče (okamžitá až žádná)
• Trvání signálu – časový aspekt signálu je zde rozdělen dle trvání prezentovaného signálu, a to je následovné: spojité, tam, kde lze délku signálu dát do souvislosti s trváním události a nespojité.
• Směr přicházející hrozby – nebezpečí může mít i směrovou charakteristiku. Nejčastější jsou příď, bok a záď vozidla.
• Časová kritičnost signálů, které poskytují řidiči varovné informace:
• systémy požadující časově kritickou a bezpečnostně kritickou odezvu (dynamické systémy aktivní bezpečnosti vozidla – např. ESP, asistenční systémy s varovnými signály – např. varování výjezdu z jízdního pruhu (LDW), asistenční systémy s varovnými signály a intervencí do řízení,
• systémy požadující časově kritickou, ale ne bezpečnostně kritickou odezvu (systémy informující o aktuálním stavu vozidla, systémy navigace jízdy),
• systémy požadující bezpečnostně kritickou, ale ne časově kritickou odezvu – např. systémy, které varují před kritickým problémem chodu vozidla, který však představuje okamžité nebezpečí (nízký tlak oleje apod.),
• systémy nevyžadující ani časově, ani bezpečnostně kritickou odezvu.

Pokud je varovný systém vozidla navržen tak, že řidič může obdržet několik varovných signálů, musí designer vozidlových systémů již v prvních fázích návrhu identifikovat jakákoliv potenciální nedorozumění, nejasnosti či kolize v rámci těchto varovných signálů. Základní požadavky na souběžné (nebo časově blízké) signály:

• Odlišitelnost – dva či více varovných signálů, které poukazují na různé události a vyžadují různé řidičovy zásahy, musí být jednoznačně odlišitelné, jestliže přicházejí k řidiči stejným smyslem nebo jsou prezentovány v těsné časové blízkosti. Pokud přichází nový signál v době, kdy je jiný se stejnou prioritou stále v platnosti, musí mít tento nový signál stejnou možnost být detekován, nesmí být tím stávajícím zamaskován, ani nesmí dojít k záměně jeho významu za změnu stavu původního varování.
• Srozumitelnost – proces porozumění varovnému signálu zahrnuje kognitivní procesy za pomocí kterých uživatel interpretuje význam daných signálů.

Základní typy varovných signálů používaných ve vozidlech:

• abstraktní vizuální signál (abstract visual signal) - jednoduchý vizuální symbol/obrazec bez definovaného významu (kruh, čtverec atd.),
• zvukový symbol (auditory icon) - bezeslovný zvukový signál reprezentující určitou událost či akci,
• bezpečnostně kritický signál (safety critical signal) - signál, který je určen pro včasné varování řidiče, aby mohl učinit nezbytný zásah, tak aby předešel škodám na vozidle či případné nehodě. Škody při srážce jsou dle závažnosti definovány v ISO/TS 16951 do následujících čtyř úrovní (0 – 3, přičemž 0 je bez zranění a poškození vozidel a 3 znamená vážná nebo smrtelná zranění posádky),
• časově kritický signál (time critical signal) - signál s vysokou naléhavostí, který vyžaduje reakci řidiče na bezprostřední událost v maximálně 10 sekundách (úroveň naléhavosti 3 – okamžitá reakce do 3 s, úroveň naléhavosti 2 – reakce 3-10 s, úroveň naléhavosti 1 – příprava pro reakci).

Tyto základní typy varovných signálů slouží konstruktérům automobilů (zejména jejich komplexních asistenčních systémů) a těm, kteří ověřují/zkoušejí jejich bezpečnost a srozumitelnost. Dále tvoří rámec pro návrh komplexních varovných rozhraní bezpečnostních systémů automobilů.

Varovné signály jsou nezbytnou součástí návrhu asistenčních, řídících a bezpečnostních systémů vozidel, které očekávají/vyžadují interakci s řidičem nebo posádkou. Součástí aplikace varovných signálů je návrh uživatelských rozhraní (HMI) pro vozidlové systémy či jejich soustavy, z nichž každý jednotlivě generuje nějaké varovné signály.  Většina norem z této oblasti je velmi dobře aplikovatelná pro návrh a testování, řada z nich se promítá do závazných parametrů určených legislativou.

Normy zde dávají řadu doporučení na základě poměrně dlouhodobé praxe, sumarizují a formalizují běžné stereotypy v různých demografických oblastech, stejně tak podávají typické příklady k testování bezpečnosti a ergonomičnosti signálů.

Tvorbou normalizovaných vizuálních symbolů a ikon určených pro silniční vozidla se zabývá zvláštní pracovní skupina. Obrázek 2 ukazuje příklad ikon pro palubní štít.

Obrázek 2: Příklady standardizovaných vizuálních sdělovačů palubního štítu vozidla,
z nichž řada patří do skupiny varovných signálů

ISO/TR 16352:2005 Silniční vozidla – Ergonomické aspekty dopravně informačních a řídicích systémů – Varovné systémy

ISO 2575:2010 - Silniční vozidla – Symboly pro ovládače, indikátory a sdělovače

ISO/TS16951 - Silniční vozidla – Ergonomické aspekty dopravně informačních a řídicích systémů – Postupy pro vymezení priorit zpráv předkládaných při řízení řidiči

ISO/TR 12204:2012 - Silniční vozidla – Ergonomické aspekty dopravně informačních a řídicích systémů – Úvod do integrace bezpečnostně-kritických a časově-kritických varovných signálů

Téma spadá do oblasti návrhu a zkoušení silničních vozidel (Road Vehicles).

Nadskupina: Silniční vozidla, Ergonomické aspekty dopravně informačních a řídicích systémů

Podskupiny: stereotypy pro porozumění sdělení, vizuální symboly, zvukové zprávy, souběhy a prioritizace zpráv, vizuální symboly.