DE19615733A1 - Verfahren zur automatischen Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur au­ tomatischen Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einer Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10.

Die gegenwärtig zur automatischen Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren verwendeten Systeme las­ sen sich in bakengestützte und autonome Systeme un­ tergliedern. Bakengestütze Systeme setzen sich aus fahrzeugseitigen Geräten und straßenseitig montier­ ten Baken zusammen. Das fahrzeugseitige Gerät ent­ hält ein elektronisches Zahlungsmittel, mit welchem die Straßenbenutzungsgebühr entrichtet wird, einen Mikrowellen-Transponder zur Kommunikation mit den Baken sowie einen Datenspeicher mit Parametern, welche die zu zahlende Gebühr beeinflussen. Die Bake enthält die Tarifstruktur, das heißt, sie be­ stimmt aufgrund der vom Fahrzeug gemeldeten Daten und aufgrund der Vorgaben des Betreibers die zu entrichtende Gebühr. Während der Vorbeifahrt eines Fahrzeuges wird eine Kommunikationsverbindung zwi­ schen dem im Fahrzeug befindlichen Gerät und der Bake aufgebaut. In einem ersten Schritt werden Da­ ten von dem fahrzeugseitigen Gerät zur Bake über­ tragen und in einem zweiten Schritt teilt die Bake dem Gerät die zu entrichtende Gebühr mit. Mit Hilfe des im Fahrzeug befindlichen elektronischen Zah­ lungsmittels wird die Gebühr entrichtet. Das Gerät übermittelt dann eine Zahlungsgarantie an die Bake. Der Gebührenerhebungsvorgang wird also durch die Passage der Bake durch das Fahrzeug ausgelöst. Durch den Ort der Bake wird eine Position im Straßennetz definiert, an welchem der Bezahlvorgang zu erfolgen hat. Zudem kann durch die Speicherung von Signalen, welche dem Gerät an einer Ein­ fahrtstation übermittelt werden, nicht nur die ak­ tuelle Position des Fahrzeugs, sondern auch die Herkunft und die Verweildauer innerhalb bestimmter Straßenabschnitte in die Ermittlung der Gebühr miteinbezogen werden. Der Nachteil dieser bakenge­ stützten Systeme ist allerdings in der großen An­ zahl von zu installierenden Baken zu sehen, die für eine differenzierte und umfassende Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren notwendig ist.

Die autonomen Systeme verwenden keine Baken. Statt dessen weisen die Fahrzeuggeräte Satellitennaviga­ tionssysteme (zum Beispiel GPS, Global Positioning System) auf, so daß das Fahrzeug seine Position auf der Erdoberfläche autonom bestimmen kann. Da keine Baken vorgesehen sind, enthalten die Fahrzeuggeräte eine digitale Landkarte sowie Informationen über entsprechende Zahlstellen auf dieser Karte und die gesamte Tarifstruktur. Stellt das Fahrzeuggerät fest, daß es sich an einer Zahlstelle befindet, so wird aufgrund der Daten im Speicher die zu entrichtende Gebühr ermittelt, auf das ebenfalls im Gerät vorhandene elektronische Zahlungsmittel zuge­ griffen und eine Zahlung veranlaßt. Im Unterschied zum bakengestützten System hat der Betreiber unmit­ telbar nach dem Bezahlvorgang noch keine Zahlungs­ garantie vorliegen. Diese Zahlungsgarantie kann beispielsweise mittels unter Umständen unwirt­ schaftlichem Mobilfunk übermittelt werden. Andere Systeme speichern die Zahlungsgarantien auf dem Zahlungsmittel (Chipkarte) und übermitteln diese erst beim nächsten Kontakt mit einer geeigneten In­ frastruktur, zum Beispiel beim Wiederaufladen der Karten. Beim Verlust dieser Karte verliert der Be­ treiber alle darauf gespeicherten Zahlungsgaran­ tien. Die bisher bekannten autonomen Systeme weisen den Nachteil auf, daß schnell veränderliche Tarif­ strukturen, zum Beispiel Tarife, die von Verkehrs- oder Umweltdaten abhängen, nur unter größerem tech­ nischen Aufwand den einzelnen Fahrzeuggeräten ge­ meldet werden können. Zudem kann nicht garantiert werden, daß alle Fahrzeuge immer im Besitz der je­ weils aktuellen Tarifstrukturen sind. Von Nachteil ist auch, daß im nachhinein eine authentische Quit­ tung für einen Bezahlvorgang in der Vergangenheit erzeugt werden kann, indem das Gerät gefälschten GPS-Signalen ausgesetzt wird. Schließlich zeichnen sich die autonomen Systeme durch einen hohen Preis aus, der insbesondere auf dem notwendigerweise großen Speicher zur Aufnahme des Straßennetzes und der Tarifstrukturen sowie der erforderlichen hohen Rechenleistung beruht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Haupt­ anspruch genannten Merkmalen verbindet die Vorteile bakengestützter Systeme mit den Vorteilen autonomer Systeme. Von besonderem Vorteil ist, daß die Tarif­ struktur permanent unter der Kontrolle des Betrei­ bers steht, da diese nicht in den einzelnen Fahr­ zeugen, sondern, wie beim bakengestützten System, in den Baken gespeichert ist. Da die Baken in vor­ teilhafter Weise eine Anbindung an zentrale Rech­ nersysteme aufweisen, ist eine Einheitlichkeit der Tarife und damit die Gleichbehandlung aller Auto­ fahrer gewährleistet. Zudem ist es möglich, die Ta­ rifstruktur schnell und den wechselnden Rahmenbe­ dingungen entsprechend zu ändern, ohne auf die ein­ zelnen Fahrzeuge rückgreifen zu müssen. Ein weite­ rer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens liegt darin, daß es aufgrund der erfin­ dungsgemäß ermöglichten unmittelbaren Übergabe der Zahlungsgarantien an die Bake und damit den Betrei­ ber nicht möglich ist, sich der Zahlung zu entzie­ hen oder nachträglich authentische Quittungen her­ zustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist also eine hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit auf. Da durch die satellitengestützte permanente Positi­ onsermittlung und -speicherung auch die Vergangen­ heit eines Fahrzeugbewegungsprofils erfaßt werden kann, verwendet das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise nur vergleichsweise wenige Baken, die nicht der Positionsermittlung, sondern nur noch der Gebührenermittlung und -erhe­ bung dienen. Dabei kann auf den Einsatz von soge­ nannten Einfahrtstationen, das heißt, Stationen, ab denen eine gebührenpflichtige Fahrt beginnt, ganz verzichtet werden kann, da die jeweiligen erfin­ dungsgemäß verwendeten Zahlungsbaken Tarifstruktur und digitale Karten enthalten, so daß, zusammen mit dem fahrzeugseitig gespeicherten Positionsdaten, auch eine Gebührenerhebung für die Vergangenheit möglich ist.

Die erfindungsgemäßen fahrzeugseitigen Vorrichtun­ gen weisen neben den genannten insbesondere auch den Vorteil auf, daß sie vergleichsweise preiswert sein können, da Speicher zur Aufnahme des Straßen­ netzes und der Tarifstrukturen sowie eine höhere Rechenleistungskapazität entfallen. Demgemäß bauen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch kleiner und sind leichter.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei­ spiels und dazugehöriger Figuren näher erläutert.

Figuren

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung zur automatischen Ermittlung und Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren sowie deren Peripherie und

Fig. 2 ein das erfindungsgemäße Verfahren illu­ strierendes Flußdiagramm.

Die Fig. 1 zeigt eine in einem hier nicht darge­ stellten Fahrzeug angeordnete Vorrichtung 1, eine straßenseitig angeordnete Bake 2 und einen Satelli­ ten 3. Die Vorrichtung 1 enthält einen Mikrowellen- Transponder 4 der über einen Anschluß 5 mit einem elektronischen Zahlungsmittel 6, insbesondere einer Chipkarte, verbunden ist. Die Vorrichtung 1 enthält zudem ein Satellitennavigationsmodul 7, insbeson­ dere ein Global Positioning System, GPS. Schließ­ lich weist die Vorrichtung 1 einen Datenspeicher 8 auf, der über die Anschlüsse 5, 9, 10 und 11 mit den anderen Komponenten der Vorrichtung 1 verbunden ist. Das vom Satelliten 3 ausgestrahlte Signal S wird vom Satellitennavigationsmodul 7 aufgenommen. Der Mikrowellen-Transponder 4 übermittelt einen aus Tarif-relevanten Parametern und Positionsdaten be­ stehenden Datenfluß D1 an die Bake 2, die im An­ schluß an deren Empfang den Betrag der zu entrichtenden Gebühr D2 an den Mikrowellen-Trans­ ponder 4 mitteilt. Nach Zahlung übermittelt der Mi­ krowellen-Transponder 4 eine Zahlungsgarantie Z an die Bake 2. Nach Prüfung der Zahlungsgarantie über­ mittelt die Bake 2 eine Quittung Q an die Chip­ karte.

Die Fig. 2 erläutert detailliert die Funktions­ weise der Vorrichtung nach Fig. 1.

Das mit einer Vorrichtung 1 ausgestattete Fahrzeug ermittelt ständig mit Hilfe seines Satellitennavi­ gationsmoduls 7 und des damit vom Satelliten 3 emp­ fangenen Signals S seine Position (Positionsermitt­ lung, 101). Mit dem Signal S wird außerdem die Uhr­ zeit übermittelt, so daß die im Verfahrensschritt 101 erfolgende Positionsermittlung zu definierten Zeitpunkten erfolgt. Die jeweils aktuelle Uhrzeit zusammen mit der jeweiligen Position der Vorrich­ tung 1 werden im Datenspeicher 8 gespeichert (Ver­ fahrensschritt 102). Passiert das Fahrzeug nun eine Bake 2 werden die letzte gespeicherte Position oder die letzten gespeicherten Positionen mittels des Mikrowellen-Transponders 4 als Datenfluß D1 an die Bake 2 übertragen. Der Datenspeicher 8 enthält ne­ ben den Positions- und Uhrzeitdaten auch andere Ta­ rif-relevante Parameter wie beispielsweise Fahr­ zeugklasse, Schadstoffausstoß oder weitere Fahr­ zeug- beziehungsweise Fahrer-bezogene Daten, die zusammen mit den Positionsdaten im Datenfluß D1 ebenfalls an die Bake 2 übermittelt werden (Verfah­ rensschritt 103). Die Bake 2 enthält die Tarif­ struktur sowie ein digitales Kartennetz und ist da­ her in der Lage, aus den Daten D1 die zu entrichtende Gebühr zu ermitteln. Der Betrag der zu entrichtenden Gebühr wird von der Bake 2 über einen Datenfluß D2 dem Mikrowellen-Transponder 4 mitge­ teilt (Verfahrensschritt 104). Während der Verfah­ rensschritte 103 und 104 kann in vorteilhafter Weise vorgesehen werden, eine gegenseitige Authen­ tifizierung der Kommunikationspartner vorzunehmen, so daß durch die Feststellung, daß der jeweilige Partner auch zur Teilnahme an der Gebührenerhebung berechtigt beziehungsweise verpflichtet ist, ein Maximum an Sicherheit gewährleistet ist. Die zu entrichtende Gebühr wird mittels des elektronischen Zahlungsmittels 6 im Fahrzeug entrichtet, das heißt von der Chipkarte abgebucht (Verfahrensschritt 105). Anschließend übermittelt der Mikrowellen- Transponder 4 der Bake 2 eine Zahlungsgarantie Z (Verfahrensschritt 106), welche der Betreiber an eine Verrechnungsstelle überreichen kann, um so die Gebühr letztendlich zu erhalten. Ist die Zahlungs­ garantie Z in Ordnung, sendet die Bake 2 eine Quit­ tung Q an den Transponder 4, zur Ablage in die Chipkarte 6. (Verfahrensschritt 107).

Die in Verfahrenschritt 101 erfolgende Speicherung der Positionsdaten kann in zwei Weisen erfolgen. So kann die Speicherung der Positionsdaten in periodi­ schen Abständen erfolgen, wobei die Häufigkeit der Speicherung durch von Zahlbaken 2 ausgesendeten Si­ gnalen geändert werden kann. In besonders bevorzug­ ter Ausführungsform speichert die Vorrichtung 1 nur bestimmte Positionen. Eine Liste dieser bestimmten Positionen wird demgemäß von der Bake 2 dem diese Bake 2 passierenden Fahrzeug und damit der Vorrich­ tung 1 übergeben. Stellt die Vorrichtung 1 mittels des Satellitennavigationsmoduls 7 im weiteren Ver­ lauf der Fahrt eine Übereinstimmung zwischen der eigenen Position und einer der in der Liste enthal­ tenen Positionen fest, so wird ein entsprechender Vermerk im Datenspeicher 8 gespeichert. Passiert das Fahrzeug eine weitere Bake, so wird der gespei­ cherte Vermerk vom Mikrowellen-Transponder 4 im Da­ tenfluß D1 auf die Bake 2 übertragen. Die Bake 2 kann nun anhand der in ihr gespeicherten Tarif­ struktur und der digitalen Straßenkarte eine Be­ rechnung der zu entrichtenden Gebühr vornehmen und die Vorrichtung 1 zur Zahlung auffordern.

In besonders vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, mehrere Positionen im Datenspeicher 8 zu speichern, so daß die Vorrichtung 1 ein Bewegungs­ profil des Fahrzeugs aufnimmt, welches dann an nur wenigen Zahlbaken 2 abgerechnet werden kann.

Claims (16)

1. Verfahren zur automatischen Ermittlung und Er­ hebung von Straßenbenutzungsgebühren, wobei mittels einer in einem Fahrzeug befindlichen Vorrichtung Daten zwischen dieser Vorrichtung und mindestens einer straßenseitigen Bake ausgetauscht werden und dadurch ein Zahlungsvorgang vorzugsweise im Fahr­ zeug veranlaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ihre jeweilige Position mit Hilfe eines in ihr enthaltenen Satellitennavigationsmo­ duls ermittelt und speichert, die gespeicherten Da­ ten sowie weitere Tarif-relevante Parameter der Bake übermittelt und eine Mitteilung über den Be­ trag der zu entrichtenden Gebühr von der Bake emp­ fängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem Empfang der Mitteilung über den Gebührenbetrag die Vorrichtung die Gebühr entrichtet und der Bake eine Zahlungsgarantie über­ mittelt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsermittlung und -speicherung unter gleichzeitiger Erfassung der jeweiligen Uhrzeit erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Uhrzeit durch ein von der Vorrichtung empfangbares Satelli­ tensignal übertragen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenaustausch zwi­ schen Vorrichtung und Bake bei der Passage der Bake durch das Fahrzeug stattfindet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Datenaus­ tausches zwischen Vorrichtung und Bake eine gegen­ seitige Authentifizierung stattfindet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der Po­ sitionsdaten periodisch erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der Po­ sitionsdaten selektiv erfolgt, insbesondere in Ab­ hängigkeit von einer der Vorrichtung vorgegebenen Positionsliste.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Position ge­ speichert wird.

10. Vorrichtung zur automatischen Ermittlung und Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren, insbeson­ dere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit mindestens einem Daten­ speicher zur Speicherung von Positionsdaten, Uhr­ zeiten sowie weiteren Tarif-relevanten Informatio­ nen und einem Mikrowellen-Transponder zur Kommuni­ kation mit externen Baken, vorzugsweise Funkbaken, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) ein Satellitennavigationsmodul (7) zur Positionsermitt­ lung der Vorrichtung (1) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung (1) ein elektroni­ sches Zahlungsmittel (6) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Satellitennavi­ gationsmodul (7) das Global Positioning Modul (GPS) ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Zahlungsmittel (6) eine Chipkarte ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Datenspeicher (8) Positionsdaten, Uhrzeiten und weitere Tarif-relevante Parameter aufnehmen kann.

15. System zur automatischen Ermittlung und Erhe­ bung von Straßenbenutzungsgebühren, umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, mindestens eine Bake (2) und einen Satelliten (3).

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bake (2) einen Datenspeicher, vorzugs­ weise mit Informationen über die Tarifstruktur und das Straßennetz, enthält.