CN108883764B - 用于控制交通的系统 - Google Patents

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Abstract

用于控制道路交通的系统(200)包括用于确定包括具有预定地理边界的污染区域(221‑223)的城市区域中的空气污染的测量站(210)。中央系统被配置为所述当空气污染超过阈值时向所述污染区域中移动的车辆(10)收取污染费。不同的车辆收取不同的费用，例如基于它们的功能和排放。可变信息标志(240)发出增加的费用的警告，因此大多数私家车选择所述污染区域(222、223)周围的替代路线(232、233)，但允许愿意支付大量污染费用的驾驶者使用路线(231)。重型柴油车辆沿直接路线(231)通过所述污染区域，以使其远离小型道路和居民区，可以免除污染费用。还描述了一种使用移动设备来登记乘客以获得乘客折扣的方法。

Description

用于控制交通的系统
背景
技术领域
本发明涉及一种用于控制交通的系统。
现有和相关技术
关于当地空气质量的国际标准和规定通常涉及对公共健康和/或环境有不利影响的物质。
例如，氮氧化物(NOx)，即NO和NO2，与挥发性有机化合物(VOCs)结合，例如，甲烷(CH4)，苯和其他有机溶剂，形成地面臭氧或烟雾，影响肺部和支气管。2008年，世界卫生组织估计，在欧盟的25个国家，地面臭氧每年导致大约22000人过早死亡。由于大气中NOx和VOC之间所需的化学反应，NOx的浓度代表了与地面臭氧相关的健康危害。此外，NOx或NO2的浓度是相等的，因为大气中NO/NO2的比率在给定温度下是恒定的。因此，任何一种浓度都是公共卫生危害的重要措施。
对流层NOx的重要来源包括闪电和燃烧，例如，来自家庭，工业，船舶和道路交通。其中，公路车辆是地面NOx的主要贡献者，因为它们在地面排放废气，而住宅加热和其他固定燃烧源通常通过高烟囱排放烟气。因此，由于催化转化器在各个区域成为强制性要求，因此欧洲和美国的地面NOx浓度已显著降低。
特别是PM2.5和PM10也对公众健康有害。PM2.5是直径小于2.5μm的颗粒。重要的来源包括类似于NOx来源的燃烧烟灰。PM10是直径为2.5μm至10μm的颗粒。危险的空气传播颗粒PM10的重要来源包括道路车辆激起的灰尘。
定义当地空气质量的其他物质主要对环境产生负面影响。例如，硫氧化物(SOx)会引起酸雨，这曾是一个主要问题。然而，由于欧洲和美国对燃料中硫浓度的严格限制和强制执行，SOx浓度显著下降。其他污染物包括有机铅，它曾经是欧洲和美国公共卫生的主要危害。由于政治原因，温室气体，例如CO2可以在当地监测，但对公共健康或当地环境几乎或没有立即影响。
特别是，空气质量部门监测和比较NO2和危险的空气传播颗粒(PM10)的浓度，作为空气质量的衡量标准。例如，伦敦清洁空气组织(CAL)报告说，伦敦目前的NO2浓度高于北京，而北京的PM10浓度高于伦敦。欧洲环境署(EEA)定义一小时平均值高于200μg/m3的NO2浓度是有害的。因此，伦敦清洁空气组织(CAL)计算在测量站超过此限制的恶劣空气小时数。其他国家也有类似的限制，例如，由美国环境保护署(EPA)提供。上面提到的所有组织都在网站上提供有关地面空气污染的综合信息和统计数据。
排放标准定义了车辆排放的限制和目标。特别是，由于2015年大众汽车的丑闻，柴油车的排放受到了公众的关注，而之前已知的事实是柴油车在实际驾驶过程中通常比在试验期间排放更多的NOx。例如，在2014年，ICCT发现实际驾驶过程中来自不同制造商的15辆柴油车的平均氮氧化物排放量为560毫克/公里。所有汽车均获得欧洲6级或美国等效的2级Bin 5/ULEVII批准，因此具有80mg/km的“型式认可”排放。有关详细信息，请参阅Franco等人的“Real-world exhaust emissions from modern diesel cars”，ICCT 2014。
排放不应与浓度混淆。特别地，汽油车通常比相应的柴油车排出更少的NOx。然而，拥有汽油发动机的私家车的数量使汽油发动机成为NOx的重要来源。在一些城市地区，汽油发动机对NOx浓度的贡献大于柴油发动机。
如上所述，危险的空气传播颗粒(PM10)是对公众健康的另一个主要危害。这种污染物的一个重要来源是车辆激起的柏油路的磨损和灰尘。与没有镶钉轮胎的车辆相比，具有镶钉轮胎的车辆导致更多磨损并产生更多PM10，并且重型车辆比轻型车辆贡献更多。
城市地区的空气污染取决于地理和大气条件。例如，在寒冷的冬天，温度反转可能会导致一股冷空气在山区或丘陵环绕的城市中捕获空气污染。寒冷天气也可能增加地面NOx的浓度，因为冷发动机可能比暖发动机排放更多的NOx。另一方面，高温驱动引起对流层臭氧的化学反应。因此，在某些地区，夏季的烟雾可能比冬季更严重。有些地区在寒冷的冬日和炎热的夏日都会受到空气质量的影响。
减少道路交通对于改善当地空气质量，从而减少空气污染对健康的不利影响至关重要。为实现这一目标，有人建议根据登记号码在某些日期禁止某些地区的私人汽油和柴油车辆。这些建议忽视了实际上需要一些私家车，例如由于某些地区的公共交通缺失或稀少，农村地区的人口可能认为这是不公平的。类似的建议是在“恶劣的空气日”禁止某些地区的柴油车辆。该提议对于汽油发动机对NOx浓度的贡献大于柴油发动机的区域的影响有限，例如由于汽油发动机的私人汽车数量与柴油发动机的数量相比较多。这些建议的另一个问题是道路交通可能在限制区域周围流动，例如，流动到住宅区或较小的道路。重新导向的交通流可能会降低住宅区的空气质量和/或增加总维护成本，因为街道和小型道路不是为许多或重型车辆设计的。
大多数或所有城市区域都有一个交通控制系统，允许交通管理部门监控交通流量，例如使用交通计数器，闭路电视摄像机等。在发生事故或意外的情况下，交通管理部门可以在有限的时间和距离内关闭车道，例如通过红绿灯或要求警方指挥交通。在许多地区，来自这些系统的交通信息是实时向公众提供的，例如，通过在汽车收音机中收到的广播信息和/或安装在主要道路上方的龙门架上的可变信息标志(VMS)。一般目的是向驾驶者提供替代路线的建议。实时的本地交通信息也可以包括在商业导航应用中或在网站上发布。例如，汉普(Hampshire)郡设有一个公共网站(www.romanse.org.uk)，可通过智能手机，平板电脑或个人电脑访问，并提供主要道路上闭路电视摄像机的实时信息，驾车者的推文等。驾驶者可以在离家前，或在驾驶时在平板电脑或汽车控制台上查看网站。
自动车牌识别(ANPR)通常用于自动执行速度限制，电子收费和许多其他目的。具体地，ANPR系统从车牌识别登记号码，并使用登记号码在中央数据库(例如，车辆登记簿)中查询，以检索关于车主和车辆的信息，例如马达类型。一些城市，例如伦敦，斯德哥尔摩(Stockholm)和哥德堡(Gothenburg)使用ANPR系统收取拥堵费。在这些系统中，如果驾驶员在某些时间(例如，周一至周五，上午7点到下午6点之间)进入支付区域、离开支付区域或在支付区域内移动，则需要支付固定的每日费用。固定摄像机，以及在一些系统中也可以是移动摄像机将进入支付区域、离开支付区域、或在支付区域移动的车辆的视频流传输到数据中心以进行处理。该处理包括对来自视频流的图像进行光学字符识别以及随后在车辆登记薄中进行查找，以确定是否支付了所需费用。那些没有付款的人将被罚款。
费用也可以弥补磨损。例如，具有镶钉轮胎的车辆可能背负额外费用，因为镶钉轮胎比没有镶钉的轮胎更具磨蚀性并产生更多灰尘。
一般而言，使用费和/或环境影响费比任意费用或禁令更容易获得公众接受，特别是如果收取的费用被视为改善当地环境，例如，通过投资公共交通。
US 7,320,430 B2公开了一种具有可变费率的收费系统，其中动态收费率是基于收费段上的实际平均速度与两个位置之间的非收费段之间的差异来确定的。平均速度由车辆检测器确定，例如，ANPR系统。
ANPR和类似系统具有大规模监视的潜力，受到越来越多的公众关注，特别是因为2013年发布的文件显示美国国家安全局(NSA)在电信公司和欧洲政府的帮助下，不加选择地监视美国和欧盟公民。在欧洲，关于数据保留指令(DRD)的辩论进一步引起了公众对隐私的关注。DRD是欧盟指令，要求成员国存储每个公民的电信数据，并得到欧洲政府的积极支持，直到欧盟法院认为它是不成比例的侵入性的。这些和类似的事件使得很大一部分人都意识到即使是他们的国内政府也可能规避隐私行为和其他旨在将对嫌疑犯的合法监视与普通公民的非法监视分开的规定，例如通过向“友好”的外国安全机构提供数据。这里的重点是公众意识到国内和国外机构可以做些什么，而不是他们实际做什么或他们可能有什么法律依据。因此，相当一部分，并且可能数量在增加的普通公民对具有潜在大规模监视的系统持怀疑态度，尤其是由“当局”管理的系统。
本发明的一般目的是解决或减少上述问题中的至少一个，同时保留现有技术的益处。具体而言，拟议的解决方案应该在不禁止某些车辆的情况下显著减少污染区域的道路交通。该解决方案应该需要很少或不需要人工执行，并且不应该增加住宅区的空气污染或小型道路或街道的维护成本。此外，拟议的解决方案应优选使用现有系统和技术来降低成本和风险，并且所有利益相关方都应认为该系统是公平和安全的。
发明内容
根据权利要求1的用于控制交通的系统和根据权利要求13的用于计算乘客折扣的方法满足了这些和其他目的。附加特征和益处从独立权利要求中显现。
在第一方面，本发明涉及一种用于控制道路交通的系统，包括：用于通知驾驶者的显示器；用于测量环境空气中的物质浓度的测量站以及中央系统。该中央系统被配置为当污染区域中的物质浓度超过阈值时，在具有预定地理边界的所述污染区域中移动的车辆收取污染费。该显示器被配置为通知驾驶者所述污染区域中增加的污染费用。在污染区收取的临时污染费用应足够大，以转移该区域周围的大部分交通，并可能随着环境空气中有害物质浓度的增加而增加。
优选地，该物质选自氮氧化物(NOx)、颗粒物质(PM10和PM2.5)、硫氧化物(SOx)、铅、挥发性有机化合物和一氧化碳(CO)。根据欧洲现行法规，这些物质被认为对公众健康有害。
物质浓度和阈值应表示为预定时期内的平均值。这是常见的做法，因为测量站的瞬时浓度可能会发生很大变化，例如由于风。预定时段可持续一个或多个小时、一个或多个月或一个或多个年。
优选地，污染区域具有预定的最小持续时间。这可以防止运行平均值的暂时降低导致污染区域消失并在运行平均值超过阈值后不久返回。在取消后重新建立区域之前，应该有类似的最短持续时间。
优选地，污染费用包括取决于车辆性质的费率乘以取决于物质浓度的使用数据。因此，具有相同用途的两个不同的车辆可能收取不同的费用，例如，对重型车辆收取很少或不收取任何费用，以便将它们保持在为负载设计的主要道路上。使用因素有利于少量使用的车辆而不是同类型的多用途车辆。
该系统可以区分不同类别的车辆，例如，如果与污染费用相关的所有其他参数相同，则使私家车辆，私人多用途车辆，公用事业车辆和紧急车辆有资格获得不同的污染费用。例如，紧急车辆的污染费可能为零，并且私家车可能具有比一个区域中的其他车辆更高的费率。
在一些实施例中，污染费用随着车辆的重量而增加。重量可以包括负载，即，使得满载车辆被收取的费用不同于相同但是空载的车辆。重量可以与里程，即行驶的实际距离，道路磨损费和/或危险的空气传播颗粒PM10的污染费相结合。
里程是一个使用参数，可以根据需要与其他费率组合，例如，与针对镶钉轮胎车辆的非零费率结合以产生镶钉轮胎的费用。
在一些实施例中，污染费随着来自车辆的排放增加而增加。排放可以作为反映实际排放的固定因子提供，例如，现代柴油车的NOx含量为500-600毫克/公里，相对的是汽油引擎的宽松测试中所称的80毫克/公里，以及汽油引擎排放的低得多，但是依然显著。在替代实施例中，放置在车辆排气装置中的传感器可以提供现实世界的排放值。
为了改善空气质量，例如减少城市地区对人体有害的物质浓度，可能需要减少道路交通，特别是用于城市地区通勤交通的私家车数量。污染费的乘客折扣可能会有所帮助。为此，该系统的一个实施例包括用于记录旅程ID和相关乘客计数的公共服务器，车辆内的车辆服务器，和用于提供每个乘客唯一的乘客ID的机器可读乘客令牌。公共服务器和车辆服务器是公共网络中的节点，并且公共服务器被配置为将乘客计数记录为不同乘客ID的数量，该乘客ID是由车辆服务器在由旅程ID标识的旅程期间，通过短程连接读取的。
实质上，在旅程(例如，上班或下班)开始时创建空的乘客列表。在旅程期间，从乘客令牌读取数字乘客ID，例如，ID卡或智能手机，并将其添加到乘客名单。短程连接，例如USB电缆，WiFi或蓝牙确保乘客令牌靠近车辆服务器，即车辆内部。乘客可以通过在车辆服务器的控制台上输入密钥来证明他或她也靠近车辆服务器。旅程结束时的不同乘客ID的数量可用于计算乘客折扣。
附图说明
将参考示例性实施例和附图解释本发明，其中：
图1示出了用于向车辆收取使用费的系统；
图2示出了本发明的所述系统的原理；
图3示出了季节变化；
图4是显示历史数据的图表；
图5示出了驾驶者对系统的视图；
图6示出了交通运营商对系统的视图；
图7示出了与系统相关的网络层；
图8示出了网络层的实际用途；
图9示出了决策者对改善空气质量的视图；
图10示出了决策者对交通减少的视图；和
图11示出了使用数字安全计算乘客折扣的方法。
具体实施方式
附图是示意性的而不是按比例的。为了便于理解，从附图和以下描述中省略了技术人员已知的许多细节。
图1示出了在我们的申请号为20160003A1的共同未决申请中公开的用于收取费用的系统100。系统100的主要部分是中央系统101和安装在车辆10中的安全装置110。一般目的是在解决安全和隐私问题的同时基于使用提供费用。特别是，类似于网上银行使用的数字安全技术使得当局能够信任费用数据的来源和完整性。
具体地，中央系统101具有数据集102和相关功能103，用于获取和存储费用数据，以及用于收取费用。经过验证的加密技术可确保无需人工控制即可确保费用数据的来源。这些技术还确保包括车主在内的任何人都不能改变从安全装置110传输的费用数据，例如，虽然系统100需要每个车辆的私钥，但是不需要私钥的中央资料库。事实上，英国GCHQ 1977开发了公钥加密技术，以降低保密私钥以及信使在全球范围内携带代码的成本。类似地，当前的网上银行应用程序使用电子设备来提供安全的一次性代码。银行不需要一次秘密登记。
安全装置110从排放传感器120、里程表121和定位系统130(例如，全球定位系统)收集费用数据。用户终端112，例如汽车控制台、智能手机、平板电脑或个人电脑向车主显示费用数据，但不允许更改数据。排放传感器120测量车辆10的排气装置中的实际排放。这使得费用是基于实际排放，而不是由汽车制造商和宽松测试产生的不可靠的“型式认可”数据，成为可能。里程表121安装在所有车辆中，并且仅需要连接到安全装置110以为车辆10提供准确的里程。定位系统130向安全装置110提供数据，而ANPR系统(例如，电子收费站)将车辆10的时间和位置记录在中央系统中。安全装置110可以从GPS数据计算相关费用并通过网络140提供所得费用。读卡器150和个人ID卡151可用于验证乘客，例如，对于乘客折扣，如图11所示。中央系统101对于位置数据没有除了收取费用之外的其他用途，因此如果数据是可靠的，则应该从安全装置110接受费用。因此，车主可以保持定位数据以与历史数据及趋势分析等进行比较，同时中央系统接收足以收取费用的数据。这降低了滥用私人数据的风险。
申请号为20160003A1的专利申请提出了不同类别的不同费率，例如，私人汽车的费率高于多用途车辆，紧急车辆的费率为零。费率可以进一步除以次要标准，例如反映重量的“类型”，制造的环境足迹或车辆是否有镶钉轮胎。费率乘以使用数据，例如里程或实际的排放，获得费用。例如，由此产生的费用对于实施政策很有用。
本发明扩展了这些想法并提出了基于空气污染的费用，即环境空气中某些物质的浓度。具体而言，当测量的空气质量下降到区域中的预定阈值以下时，可以在临时付费区域中收取临时污染费，从而使坏空气区域周围的交通改道。测量的空气质量可以基于健康危害，即涉及对人体健康有害的物质，例如NOx和/或PM10。然而，该系统不限于某些污染物，并且如果需要可以减少CO2或其他气候气体的排放。系统200可以通过现有系统的简单升级来实现，并且不依赖于系统100。然而，车主和当局可以受益于系统100提供的实际数据，如下面进一步说明的。
图2示出了为不同车辆10实现基于使用的费用的系统200。为清楚起见，图2中省略了交通信息或控制系统中常见的闭路电视摄像机、交通计数器、ANPR系统和控制中心。
最初，系统200可以包括来自现有收费系统的电子或手动收集点201，来自现有交通控制系统的商业可用测量站210和/或VMS 240的网络。初始系统可能包括来自前收费系统和/或前交通控制系统的几个ANPR摄像机(未示出)。此外，具有相关的管理和用于收取费用(例如，财务费用)的例程的现有中央系统可以用于收集系统200中的基于使用的费用。因此，系统200可以通过重用和对现有系统的相对较小的升级来建立。一旦建立了系统200，就需要定期进行政治修订，例如一年一次。参考图9进一步讨论这一点。
区域220-223上的不同阴影示出了由测量站210提供的不同水平的空气污染。具体而言，“空气污染”可以指单一物质的浓度，例如NO2或PH10，或这些浓度的加权和。在图形显示器上，例如在个人电脑上显示的道路地图上，区域221-223可以具有不同的背景颜色以指示不同的水平和/或不同种类的空气污染。将参考图5进一步描述配色方案。
每个测量站210测量一种或多种相关物质的浓度。国家或国际法规可以定义各个传感器的位置和类型。例如，欧盟指令2008/50/EC(附件三)，关于测量环境空气中SOx、NOx、颗粒物质(PM10和PM2.5)、铅、苯和CO浓度的采样点的位置。
实现有效策略的可能性随着潜在区域221-223的大小和数量而增加，并且因此随着测量站210的密度而增加。
如在系统100中那样，系统200中的费用可以方便地被定义为费率乘以使用数据。
费率取决于车辆的属性。例如，可能存在用于私人乘用车、具有批准的运送货物需求的多用途车辆、公共运输车辆和诸如警车，消防车和救护车的紧急车辆的不同的类别。每个类别可能有不同的费率。例如，私人汽车可以被分配比多用途车辆更高的类别费率，并且紧急车辆的类别费率可以是零。根据其他标准(例如，类型)，车辆可能背负额外费用。例如，用于将货物运送到中心区域的商店的货车和卡车具有不同的重量，因此对于柏油路磨损和PM10的浓度有不同的贡献。因此，在确定费率时可以考虑权重。
费率可以相乘以提供车辆的有效费率。因此，当乘以零时，紧急车辆的有效费率变为零。
使用数据包括背负额外费用(例如，类似于引言中描述的拥堵费)的付费区域内的排放、里程和移动。另外，系统200具有基于来自测量站210的数据的附加污染费。特别地，一旦空气质量的标准下降到低于预定阈值，就产生临时污染区域221-223。例如，如果环境空气中NO2的运行平均浓度连续两个小时超过200μg/m3，则可能产生区域223。一旦创建，费用增加的区域应存在最短时间，例如两个小时。否则，运行平均值可能暂时低于创建区域的标准并导致不希望的振荡，即区域存在，然后不存在，然后存在等。
可以通过中央系统101向没有提供实际使用数据的安全装置110的车辆分配固定使用数据。例如，在安装有安全装置110的车辆10中，存储在安全装置110中的私人汽车的费率可以乘以由排放传感器12 0以mg/km为单位测量的的实际NOx排放量和由里程表121提供的以km单位的精确里程。由此产生的排放费可以加至通过镶钉费率乘以里程数而获得的镶钉轮胎费用。
对于没有收集实际排放和里程的安全装置110的车辆，以mg/km为单位测量的排放和km为单位测量的里程必须分配固定值，优选地高于平均值。例如，假设私人柴油车的平均实际NOx排放为560mg/km，相应的汽油车排放为50mg/km。零排放车辆，无论其类别或类型，将被分配的排放为0。进一步假设临时付费区域223中的车辆10的平均里程为9km。然后，一旦应用增加的排放费用，例如，如果区域223的NOx浓度在两个连续“恶劣空气小时”内超过200μg/m3，私家车可能会被收取不同的NOx费用，例如：
NOx_费用(柴油)＝rate_priv_car/mg×600mg/km×10km＝600×rate_priv_car
NOx_费用(汽油)＝rate_priv_car/mg×60mg/km×10km＝60×rate_priv_car
NOx_费用(氢气)＝rate_priv_car/mg×0mg/km×10km＝0×rate_priv_car
对于其他个别污染物，例如烟灰(PM10和PM2.5)、SOx等，或者污染物的组合，可能会收取类似的排放费用。零排放车辆仍背负与里程相关的费用，例如道路磨损的一般费用和/或镶钉轮胎的额外费用。
因此，类似的车辆可以被分配相同的费率，在该示例中为rate_priv_car，并且仍然被收取不同的排放费用。在上面的示例中，由于不同的排放率(以mg/km为单位)，柴油车被收取十倍于汽油车的排放费。这可能会使区域232周围的大多数柴油车改道，同时允许那些例如由于迫切需要而愿意支付的人通过。相比之下，如引言中所述，全面禁止使用柴油车可能效果不佳，因为没有汽油车会改道至路线232和233。
由于里程高于平均值，在本示例中10km>9km，大多数车主将受益于安装安全装置110并将其连接到车辆里程表121。如上所述，对收费机构的益处是减少了对手动控制的需求。同样，600和60mg/km的排放率高于平均值，因此大多数车主将从安装排放传感器120中受益。更重要的是，零排放车辆，即私家车、货车等，不符合排放费条件。这可能促进向零排放车辆的转变，从而降低NOx的年平均浓度。
参考图1描述的系统100可以提供类似于来自ANPR系统的位置和时间数据。由于安全装置110本身可能降低对中央系统101的要求，因此仅安装安全装置110可能有资格降低费用。这类似于银行对网上银行交易收取的费用低于需要人工操作的交易。由于降低的费用和便利性使银行客户转向网上银行，降低的费用、改善的服务质量和增加的隐私可以诱使驾驶者安装安全装置110。如果安装了系统100，则定位系统130和里程表121可以提供比ANPR系统更准确的车辆在付费区域内的移动数据。另外，如果安装了排放传感器120，则可以根据实际使用来区分费用。
如上所述，交通控制系统可以使用ANPR来估计行程时间，提供来自闭路电视摄像机的镜头并转发任何其他交通信息，例如，来自驾驶者的关于本地事件、交通阻塞、事故等消息。实时信息通常通过可变消息标志240，通过广播、，在网站上、在导航系统等提供给驾驶者。因此，合适的用户终端112包括汽车控制台、智能手机、平板电脑、个人电脑和能够连接到网络的任何其他设备，下载信息并在开始驾驶之前或驾驶过程中将其呈现给车辆10的驾驶员。相同的通道也可以提供有关空气污染的信息，特别是在污染超过预定水平的地区提高的费率和可替代的路线。
系统200的优选实施例区分不同类型的污染，例如，NOx浓度，PM10浓度等。这些实施方案可提供关于什么，何地，谁和替代的具体信息。例如，如果NOx水平太高，VMS 240可能会读取：
“针对Arfield的私人柴油车提高的排放费4英镑/公里。到Barfield的时间为10分钟。
替代路线：通过Carfield(3英镑/公里，+11分钟)或Darfield(2英镑/公里，+22分钟)”
在这个例子中，到Carfield和Darfield的估计行程时间(ETT)与到Barfield的ETT相关。在第二个例子中，Barling地区PM10的浓度太高，ETT是绝对时间，VMS 240可能读取：
“在Barling提高的铆钉轮胎费5英镑/公里。Carling：22分钟替代路线：
通过Darling(3英镑/公里，33分钟)；通过Earling(没有镶钉轮胎费，44分钟)”
当进入污染区域(例如，区域221)时，不同车辆可能背负不同的费用。例如，如果NOx的浓度高，则零排放车辆可以避免区域221中的排放费用，但是如果区域221中的PM10的浓度高，则零排放车辆可以背负重量和里程相关的费用。
仅当预定物质的浓度超过预定阈值时，区域221-223中的费用才增加。不愿支付增加费用的驾驶者可选择其他路线。例如，进入区域221的私家车的费用增加可能导致60％的私家车选择路线233。在剩余的40％中，另外40％可能进入区域223。在这个例子中，私家车的数量在区域223将是进入区域221的车辆的0.4×0.4＝16％。在污染最严重的区域223中减少84％，大于根据车牌上的奇数或偶数禁止所有车辆所达到的最大值50％。
为了使重型车辆远离居民区和小型道路，区域221-223的污染费用可仅适用于低于重量限制的车辆，例如，空车重量小于2500千克。因此，重型车辆不会受到污染费的临时增加的影响，因此倾向于采用最短且最便宜的路线，即在本示例中的路线231。
类似地，由于区域221-223中的NOx和PM2.5水平升高，电池和氢动力私人汽车可以避免增加的排放费用。在这种情况下，零排放私家车将停留在主要道路231上，从而降低在较小道路(例如，道路232和233)上排队的可能性。通过污染区域，例如沿路线231通过区域221-223而不收取排放费的能力为投资零排放车辆的驾驶者提供了好处。然而，由于被所有公路车辆激起的颗粒物质(例如，PM10)浓度增加，零排放车辆可能背负临时污染费。
一般而言，零排放车辆对道路磨损和PM10的贡献与具有内燃机的类似车辆相同。零排放汽车也会导致公路排队，并需要停车位。因此，可能希望减少区域中私家车的数量，而不管发动机类型如何。为此，我们提出了一个具有乘客折扣费用的实施例，其取决于私家车的乘客数量。乘客折扣应足够大，以使其具有吸引力，但不能使共享汽车比使用公共交通工具更具吸引力。例如，一名乘客可能有资格获得40％的费用减免，两名乘客60％，三名或更多乘客80％。实际实施例的减免取决于原始费用水平，公共交通的价格和可用性以及可能的其他因素。
在具有乘客折扣的实施例中，乘客的数量应该由数字安全验证，因为手动执行将太不可靠和昂贵。参考图11讨论这种应用的方案。
如上所述，费用等于费率乘以使用数据。费用相加，并且应以易于阅读的方式呈现给车主，例如，作为清单：
Figure BDA0001815314640000151
在上面的列表中，Payzone_1代表收费公路或中心区域，其中系统100将收取基于里程数的费用，而没有安全装置110的车辆将收取固定费用。如上所述，rate 1是柴油/汽油的估计排放率乘以私家车的费率。rate_3是rate_1的四倍，作为不同临时区域221-223中的不同费用的示例。例如，2016年2月1日，在Carling连续两个小时符合区域223的相关排放费。第二天，Carling的NOx水平降低，收取较低的费用。
如果在用户终端112上呈现，则上面的列表可以包括便于验证的复选框。例如，车主可以点击或触摸一个框来选择所有项目，然后选择他不同意的项目旁边的另一个框。取消选择的项目必须单独处理，这些不是本发明的一部分。选择后，车主点击或触摸提交按钮以提交经过验证的费用数据。
可以在具有到安全网络服务器的安全连接(即HTTPS)的网络浏览器中执行上述显示和过程。提交费用数据后，网络服务器应删除所有经过验证的，即勾选的项目，并仅保留费用摘要，例如：
费用摘要
Figure BDA0001815314640000161
费用摘要不包含定位数据，例如在上面的示例中，车辆何时开出Arling和Barling之间的距离的信息。这减少了滥用私人数据的可能性。如果需要，可以在最终验证之前或期间将详细列表存储在车主的计算机上。这使车主能够查看历史数据并生成有用的统计数据。
如果车主未在特定到期日之前验证费用数据，例如在每个月的十五日左右，费用数据可以通过同意进行验证。也就是说，到期日结束时中央系统中的费用数据是有效的并且将被收费。
如果存在，则安全装置110优选地计算费用，在用户终端112上向车主提供详细列表，并将费用摘要提交给中央系统101。因此，在最近的两个示例中，功能和益处是相同的。如果需要，关注隐私的车主可以安装安全装置110或每天在安全网站上验证费用数据。不太关心隐私的车主可以保留费用数据，直到最长期限结束，此时他们将自动验证。无论是否验证了费用，每个车主都有义务支付费用。
图3和图4显示了可能对负责当局和/或车主有用的报告。
图3显示了一个日历年中环境空气中NOx浓度的季节变化300。条310是要分析的一年中的月平均值，曲线320表示来自前一年的月平均值。人类容易认识到大多数月份并没有显著差异，因此无需进一步分析3月、4月等的差异。可以使用统计分析进一步调查2月和7月的减少量。例如，在投入时间和资源进一步调查之前，值得检查2月份的减少是否确实显著。假设7月的减少具有统计显著性，标准假设检验将提供诸如“7月减少是由去年95％置信区间内的烟雾造成的”结果。
线311表示年平均值，其可用于长期趋势分析。示例在图9和10中提供。
图4示出了由条410，420和430表示的过去三年的季节变化。条410-430表示向车辆收取的费用，并且适合于在车主的用户终端112上显示。历史数据可以使车主能够看到他的驾驶模式和车辆使用的变化是否对他的环境足迹产生了影响。
系统200的真实实现将生成具有文本和图形的报告。图3和图4中的示例说明图形以有效的方式向人类传达复杂信息。类似地，虽然VMS 240可以传达简单消息，但是它可以显示多少文本是有限的。更重要的是，驾驶者可以从VMS 240上的文本中吸收多少信息是有限的。
图5示出了驾驶者对系统200的视图。该视图是具有合适的符号和背景的道路地图，例如，从某些汽车导航系统和网站可知。可以为区域221-222分配背景颜色以指示健康危害。例如，白色、黄色、鲜红色和淡紫色背景可以分别表示“无害”，“对敏感人群有害”，“有害”和“非常有害”的浓度。
优选地，用户可以选择指示污染水平或费用水平的若干显示模式中的一种。不同的显示模式可以具有不同的配色方案。例如，在指示NOx水平并使用黄色到淡紫色配色方案的模式中，区域221和222可以分别以黄色和红色背景显示。在表示危险的空气传播颗粒(即PM10和/或PM2.5)浓度的不同显示模式中，区域221的背景可能是沙黄色，区域222的背景可能是较暗的阴影，表示空气中的灰尘浓度增加。其他显示模式可以包括“空气质量”模式，其指示表示健康危害的若干污染物的加权和与指示不同费用水平的“费用模式”。
优选地，显示的信息取决于车辆。例如，电动车辆的控制台可以在区域221，222中显示白色背景，而与内燃机相关联的用户终端可以显示具有不同背景颜色的区域221、222。当前的网络服务器和浏览器可以提供车辆特定信息，因此不需要系统100用于此目的。
街道和/或环形道路(例如，道路233)限定每个区域221和222。如果空气污染超过预定水平，如参考图2所述，环形道路233内的区域可以成为额外的临时污染区，其费用增加。由图3中的径向直线示出的若干街道或道路连接环形道路232，233。因此，存在穿过网格并围绕网格的许多路线，例如从A到B。系统200优选地根据某些标准提供从当前位置到目的地的不同路线，例如，最便宜的路线，最快的路线，最短的路线等。
例如，假设车辆在A处，驾驶员已经输入B作为目的地并且汽车控制台显示图5中地图。复选框241使驾驶员能够在三个替代路线之间进行选择。在一个实际的实施例中，复选框241也可以具有用于输入不同目的地的字段，例如，C。在本例中，选项“费用”提供沿环形道路233从A到B的最便宜的路线。这里，“费用”替代方案也是空气污染最少的路线，因为费用随着空气污染的增加而增加，在图5中，用户选择了“时间”选项，该选项提供最快的路线。在本示例中，与“时间”选项相关的费用是“费用”选项的三倍，但是到B的估计时间小于替代方案。由于临时污染费，直接通过污染最严重的区域222的路线231是最昂贵的。路线231也是最短的，通常是最快的路线。然而，在该示例中，区域221中的队列234使得沿环形道路232的绕行更快。一个小箭头位于车辆应离开路线231的交叉点处。另一车辆中的控制台，例如，零排放汽车或卡车可能会在复选框241中显示不同的路线，因为车辆可能背负不同的费用。
图6示出了针对交通控制中心中的操作员的操作员对系统200的视图。路线图类似于图5中的地图，但符号不同。例如，A和B之间以及B和C之间的主要道路用较粗的线条绘制，以指示通过网络的所需路径。在一个实际的实施例中，这些路径可以具有不同的颜色，并且具有与例如外环路相同的厚度以指示它们的容量，例如，车道数量。测量站210提供如参考图2所述的污染水平，并且临时污染区域与图5中的相同。
感知电阻器250是影响交通流量的实体，类似于影响电路中的电流的电阻器。当相关费用增加时，感知阻力会增加，因此通往污染区域的道路上的临时费用增加将导致交通流量的暂时变化。为清楚起见，图6中省略了表示排队的位置、大小和方向(例如类似于图5中的符号234)以及事件状态等的符号。然而，应该理解，运营商的视图是当前的交通控制系统的视图，该系统具有增加的关于污染和相关费用的信息。
图5和6示出了具有节点和边缘的基础图的不同视图，其中边缘表示一些度量或成本。例如，图5中的驾驶者视图旨在将复杂信息从图表传达给驾驶者，并且复选框241中的选项通过最小化通过图形的路径上的不同度量来计算。路径A-B的颜色和厚度以及感知电阻器250的符号是在当前网络监视系统中显示边缘的常用方式的示例。
图7示出了系统200的网络层。该层的目的是为网络分析提供基础，例如，以系统的方式促进系统200的规划和扩展，而不是通过反复试验来调整费用和收集点。出于类似的原因，网络分析被广泛应用于许多领域，包括交通控制，计量经济学，生产计划等。
在图7中，R1-R4表示参考图6定义的感知电阻器。R1和R3与临时费用相关联，如果区域221、222中的污染水平超过预定阈值则该费用被收取。在正常状态下，R1＝R3＝0并且从A到B行进的平均驾驶者更喜欢路线231而不是较长路线233。这是期望的，因为较长的路线意味着更多的车辆公里和更多的排放。感知电阻R2阻止驾车者选择路线233而不是路线231。类似于欧姆定律：
R2/R231＝I1/I2＝(#车辆通过R1)/(#车辆通过R2)(1)
其中：
R2和R231是与路径233和231相关的感知电阻，
I1和I2分别表示沿路线231和232从A到B的交通流量，并且
当R1＝R3＝0时，在一个或多个周期中计算车辆数量。
感知电阻器R1-R4涉及一些局部参考，因此可以表示为相对值。也就是说，感知电阻器是由它们如何影响本地交通来定义的，并且不需要估计它们的“绝对值”，例如相当于时间或金钱。在此示例中，我们选择R231作为参考，并设置R231＝1。
在区域221中的污染超过预定值的第一天，与R1相关联的费用被设置为非零最佳猜测，并且故意将R3设置为零，即R1≠0且R3＝0。表示新的交通流量i1和i2并使用上述参考值，相当于欧姆定律得出：
R1＝i1/i2/R2–1 (2).
等式2仅示出了感知电阻R1可以从观察到的交通流量的变化中获得，并且不是一般结果。具体地，通过在R1≠0和R3＝0的时段中对车辆进行计数来估计比率i1/i2，以相同的方式使用等式1估计R2。
通过类似于基尔霍夫(Kirchhoff)定律，进入节点的车辆数量等于离开节点的车辆数量。因此，图7中的网络是电阻网络，并且可以通过成熟的技术估计任何感知电阻R1-R4......。例如，可以在网络中的任意两点之间定义诺顿(Norton)等效物。
图8示出了A和B之间的网络的Norton等效物，其包括假想的交通源IAB和等效的感知电阻器RAB。IAB和RAB可以建立一次，并且稍后使用图8中的Norton等效物很容易地从A处进入的交通流量计算从B处离开交通流。通常，Norton等效物使得计划者能够集中于网络的任何部分，例如中心区域，并用简单的等效电路替换网络的所有其他部分。因此，具有感知电阻器R1，R2等的网络层降低了与试错法相关的非预期效果的风险。
其他有用的公式包括厄兰(Erlang)-C公式，它表示队列在传入负载和服务器数量方面的概率。传入负载可以很容易地确定，例如，通过交通计数，服务器可以是服务于队列的任何东西，例如车道数量、可用的公共交通或停车位。厄兰-C还提供相关参数，如服务水平、平均等待时间等。
上面简要描述的网络分析的一般技术和相关技术当然可以在通用网络分析工具中获得，例如，用于规划和控制电信网络。它们也应该在许多交通控制系统中可用。因此，如上所述，可以升级现有系统以处理测量站210和污染费用。不需要完整的系统开发。
如上所述，需要定期进行政治修订，例如一年一次。图9和10从决策者的角度示出了所提出的系统200。
图9示出了第一目标类型，改善空气质量。如上所述，“空气质量”可以考虑单一物质，例如NO2、PM10或几种物质。“主要街道”指的是一个容易识别和具有代表性的位置。例如，CAL报告Marylebone路的NO2浓度作为空气质量的指标。在图9中，参考水平100％表示在第0年实施系统200之前两年的年平均值，点划线是从第0年的空气污染到第5年末第0年定义的目标污染T(5)的直线。在第2年，年平均值低于点划线轨迹。这表明第2年的修订费用水平略低。在第2年的修订中，当地政治家决定根据负责当局的建议提高费用水平。该决定使空气质量在第3年回到参考水平，届时为政治家提供了两种新选择：
A)保持费用水平并提前达到目标T(5)，和
B)降低费用水平并按时达到目标T(5)。
从实线曲线来看，似乎政治家选择了备选方案A，因为目标值T(5)在第4年达到，即提前一年。当然，备选方案A可能包括调整目标T(5)的选项。
接下来考虑点划线目标线与第0年和第1年之间的实线之间的密切关联。为实现这一目标，必须给负责当局留出一些灵活性，政治家应该只修改整体费率和/或范围。作为一个例子，并回头参考图5和图6，对于所有私家车，进入区域222的临时污染费最初可能是进入污染较少区域221的临时污染费的2.0倍。假设在第0年初步决定几个月后，很明显这个比例应该从2增加到至少3。由于柴油车排放的NOx多于汽油车，因此可以将柴油车比例提高为4.0，汽油车提高为2.9，来达到新的平均值3.1。此外，期望的平均,比率3.1可通过降低区域221中的费用和增加区域223中的费用达到，以将费用水平保持在大致原始水平，即使在少数相关的恶劣天气下。如果要求政治家决定区域221和222的实际费用而不是费用水平和范围，这种灵活性是不可能的。
从技术上讲，当观察数年时，系统200是闭环控制系统。在这种情况下，年平均值可以提供反馈，例如如图9所示。当在不到一年的时间尺度上观察时，系统200是开环系统，其具有由先前的政治修订确定的经验数据和常数。对这两种控制系统进行了大量研究，并且有一些有效的优化方法。例如，Kálmán过滤器可以基于来自包含统计噪声的测量的输入来提供系统200的下一状态的估计。Kálmán过滤涉及包括系统模型的预测步骤。系统200的系统模型可以包括网络等效物，例如图6和7中所示的感知电阻器。此外，系统模型必须包括费用结构，其可以表示为：
在数学术语中，向车辆10收取的总费用Fv可表示为：
Figure BDA0001815314640000231
其中：
Fv是向车辆收取的费用，
ri(class,type)是种费率，取决于车辆的类别和类型，
Mi是里程，
Figure BDA0001815314640000232
是艾佛森(Iverson)括号：如果车辆在付费区域内，则为1，否则为0，
Ci是物质(例如NOx，PM10等)的浓度，
Figure BDA0001815314640000233
是艾佛森(Iverson)括号：如果Ci>CT,i(即阈值)，则为1，否则为0。
先前描述的排放费是费率、浓度和里程的乘积，因此包括在等式(3)中。另外，等式(3)包括基于里程的费用(Ci＝1)，并且付费区域可以包括允许临时污染区域221-223以及永久性付费区域的有限时间范围，例如针对拥堵费定义。
图10显示了另一个可能的目标，即Arling市中心的私家车数量减少。私家车可能包括电动车和氢动车。如图9所示，第一轴定义年份并在第0年引入系统200。系统200可能导致这种下降，例如，通过向私家车征收比在该地区有传递货物的文件记录任务的货车更高的费用，并且不对公用事业车辆收取费用。政治家工具箱中改进的公共交通、法规和其他工具也有助于实现理想的下降。在图10的示例中，并且一般而言，即使基于上面简要讨论的一般技术的简单模型也可能产生比试错法更好的结果。特别是，系统方法可降低意外影响的风险。
系统200允许一次实现几个目标。例如，考虑一个生活在公共交通稀少的农村地区的车主。车主拥有一辆带有柴油发动机和镶钉轮胎的重型私家车，以满足她所居住地区的需求。有一天，车主迟到了一个重要的会议，并在离开家之前检查网站上最快的路线。仅此一次，尽管有大量的临时污染费，车主仍决定采用最短的路线。大多数其他驾驶者，包括许多驾驶汽油车的驾驶者避开污染区域，以避免收费。实际上，车主可能会在接下来的几天内选择最便宜的替代方案。最便宜的替代方案也可能是最环保的替代方案，因为费用随使用和污染而增加。
如上所述，乘客折扣可能导致一些驾驶员携带乘客，从而导致图10中所示的道路交通的下降。目前，类似的方法带有一个或多个乘客的车辆在保留用于公共交通的车道上行驶。如参考图2所述，人工执行这些规则太昂贵且不可靠。我们提出了一种将乘客与用户终端112(例如，智能手机、PDA或平板电脑)相关联的替代方案。进入汽车的乘客只需要使用她的智能手机进行登记，以使车主有资格获得乘客折扣。
在继续阅读图11的细节之前，我们注意到，如果违反安全的成本超过可能的好处(例如，每个工作日可为四名乘客提供的乘客折扣)，则任何系统都被认为是安全的。由于涉及的金额相对较小，欺诈风险有限。例如，很少有驾驶者会购买四部手机，只是为了获得只是价格的一小部分的折扣。同样，很少有人会只是为了节省相对较少的金额而要求朋友、邻居或同事进行欺诈，很少有朋友、邻居或同事定期进行欺诈性注册。因此，图11中的方案旨在使欺诈相对昂贵，但并非不可能。
在第一实施例中，乘客计数系统可以使用简单的消息服务(例如，SMS)来实现，没有散列或签名来证明消息的来源和完整性。然而，这允许欺诈性驾驶员否认他请求乘客计数，和/或声称恶意拦截器肯定改变了传输中的消息。缺少加密将允许公共网络上的任何窃听者在旅途中收集乘客ID。这可能不是问题，但是可以以低成本实现期望的不可否认性和机密性，因此是值得的。具体地，通过安装相对短的私钥/公钥对来获得足够的安全性。大多数移动设备的SIM卡都提供了加密和解密消息的合适功能。用于验证驾驶员和/或乘客的一次或多次完全登录对于本申请而言可能过于广泛，并且使得应用程序对用户不太友好。
由于成本与价值的类似原因，图11中的方案在旅程期间或到期时间之前的任何时间接受乘客登记。到期时间限定了允许乘客登记的上限，并且到期时的任何乘客数量根据定义有效。应允许驾驶员在到期前的任何时间手动结束行程，从而删除可识别乘客的信息。
或者，乘客可能需要在他们进入和离开车辆时进行登记。然而，大多数乘客将在大多数车辆的大部分路上行驶，因此需要两次登记而不是一次登记会以相对较小的比例减少折扣，例如：5-10％。如果收入是一个问题，折扣率的小幅调整将实现可比的节省。另一方面，可识别乘客的记录的进入和离开位置以及时间将是有价值的监视数据，因此提供了滥用的可能性。无论是隐私性降低还是用户友好性降低，都不会导致更多的驾驶者更喜欢共用汽车而不是他或她自己的车辆。因此，要求乘客两次登记不太可能减少道路交通，也不可能降低公共成本。
图11示出了用于在旅程期间记录多个乘客的优选方法500，通常用于通勤交通中的车辆10。
在本发明的第一实施例中，每个乘客具有识别所有者的唯一ID卡。如图1所示，读卡器150可以连接到安全装置110，例如，通过USB电缆。可以将个人卡151插入读取器150并输入PIN以验证他或她是卡的所有者。读卡器150应该读取对于所有者唯一的乘客ID。卡和PIN是适于将人与数字乘客ID连接的双因素认证的示例。USB电缆将读卡器和由此认证的人连接到车辆10。这防止远程位置的某人登记作为旅程的乘客。
由读卡器150读取的唯一乘客ID被添加到乘客列表以便对乘客进行计数，如下面进一步描述的。一些私人和公共组织提供机器可读卡，例如，公共交通公司发行的票证、银行应用智能卡或某些政府发行的安全网络或ID卡。然而，包括用于交通应用的唯一乘客ID的新智能卡或电子设备的大规模分发是昂贵的。
图11示出了另一个实施例，其中乘客的用户终端112，例如，智能手机、平板电脑、PDA或笔记本电脑取代ID卡作为验证乘客的一个因素。主要好处是所有乘客都可能在从家到工作地点或返回的旅程中携带这样的设备。车辆服务器160包括乘客列表162和在车辆10(例如在系统100的安全装置110中或在属于车辆10的驾驶员的移动设备112)中运行的程序。短程网络(例如WiFi或蓝牙)提供用户终端112和车辆服务器160之间的短程连接，从而将用户终端112与车辆10相关联以用于旅程。
图11还示出了用于计算乘客折扣的方法500中的主要步骤。在步骤510中，车辆服务器160创建由车辆ID和固定到期时间标识的旅程数据结构。新创建的数据结构旅程包括空乘客列表，并且优选地在车辆服务器160中创建，以节省公共网络140的流量。乘客列表可以具有最大数量的条目，例如，车辆中的乘客座位数量。
在车辆10中具有私人本地网络的实施例中，创建数据结构的步骤210可以涉及向公共服务器101发送车辆服务器160的本地连接数据，例如，用于WiFi网络的SSID和密码短语。作为响应，公共服务器101存储车辆服务器160的本地连接数据。
对于在旅程期间登记的每个乘客执行步骤520，并且步骤520包括对车辆服务器160的本地连接数据的请求。公共服务器101返回具有所请求的数据的消息524，并且用户终端112能够直接连接到车辆服务器160。在用户终端112和/或车辆服务器160中不需要对WiFi、蓝牙等进行手动输入或重新配置。这有利于将本发明用于驾驶员和普通乘客，以及车辆10中登记一次旅程的随机乘客。
在步骤530中，乘客的用户终端112提交对于拥有用户终端112的人而言唯一的乘客ID。车辆服务器160可以用用于登记作为旅程乘客的收据来进行响应534。可选步骤534使用户终端112的所有者能够在一定时间内记录几次旅行和/或收取少量的钱用于激励人们登记为乘客，例如，在通勤交通中。
车辆服务器160中的程序163中的一者检查乘客列表中的重复乘客ID。例如，与车辆10的驾驶员相关联的乘客ID不应增加乘客计数。在旅程期间可能来自不同用户终端112的不止一次提交他或她的乘客ID的乘客应该接收他或她已经登记旅程的消息。因此，不需要罚款或其他昂贵的执行来防止欺诈，并且确认用户终端112上的登记的功能变为可选的。
在步骤540中，车辆服务器160将乘客计数提交给公共服务器101。不需要包含乘客ID的乘客列表和其他私人数据来计算乘客数量，因此从车辆服务器160删除。
在乘客折扣系统中，需要车辆ID和到期时间来识别旅程，并且需要乘客计数来计算折扣。公共服务器101需要收取和计算费用和折扣。
图11中所示的方案消除了手动输入本地连接数据和/或重新配置车辆服务器160以适应随机乘客的需要。由于无论如何都需要公共服务器101，因此使其提供本地连接数据相对便宜。
可以使用任何合适的协议在任何网络层上进行公共网络140上的通信。例如，步骤210中的驾驶员请求可以使用移动网络140上的SMS来将代码字和车辆ID发送到预定义号码，例如，将"jstart AB12345"发送到号码9876。或者，请求210可以连接到应用层上的网络服务器，例如，通过诸如“https://example.com/AB12345”的URI，其包括车辆ID。URI可以从网络浏览器中的“收藏夹”文件夹、控制台上的QR码或车辆10中的标签等获得。
无论协议和算法如何，从中央存储器下载并安装在用户终端上的专用应用程序是实用的替代方案。这样的应用程序可以具有用于注册为驾驶员或乘客的选项，并且使用系统调用来访问数据和功能，例如，乘客ID或加密、解密和散列的功能。专用应用程序可以由发行者签名，从而加密地难以修改。经过验证的加密技术可以轻易地使读取或更改数据或软件的成本大于读取或改变乘客计数所获得的利益，从而使得窃听或恶意更改对于每个人都无趣或者不可能，除了国家级对手。
具体而言，加密使消息内容保密，而散列则确保内容的完整性。数字不可否认性包括合理确定地确定数据来源。例如，加密确保网络140上的窃听者在某个时间不能看到乘客的大致位置。散列可确保在未经检测的情况下，不会更改发送到公共服务器的软件和乘客计数。因此，不能怀疑驾驶员操纵乘客计数。不可否认性使得操作公共服务器101的权威机构能够证明某个车辆服务器160发送了某个乘客计数，并且该权威机构在接收之后不可能改变乘客计数。
为了加密，散列和提供不可否认性、向公共服务器101、车辆服务器160和每个用户终端112提供唯一的加密密钥对。每个密钥对包括私钥和相应的公钥。使用公钥加密的消息只能使用关联的私钥解密。公钥不能解密该消息，并且可供所有通信伙伴使用，例如，作为消息的一部分或根据要求。类似地，公钥可以解密用私钥加密的消息。因此，如果使用公钥解密的消息是可读的，则发送方必须能够访问私钥。密钥对消除了对秘密密钥的中央寄存器和分发秘密密钥的安全通道(例如，信使)的需要。安全性取决于私钥在任何时候都保密。
预先安装在移动设备的SIM卡中的密钥通常不用于身份验证，因为无法知道所声称的私钥是否实际上是秘密的。然而，当前的SIM卡可以包括有用的加密原语，例如，用于加密、解密、散列或组合的安全函数。这些函数在受保护的智能卡中运行，并由某些移动银行应用程序调用。互联网应用程序的传输层安全性(TLS)协议定义了适用于加密、散列等的算法和建议。
基于网络的版本的第一种实现方式可以使用现成的函数进行握手、加密和散列，例如，如当前TLS协议中所定义的。然而，这些要求比严格要求更多的计算和电池电量，并且对于节省电池电量，要求较低的程序是优选的，例如出于环保原因。我们的共同未决的挪威专利申请，代理人案号0316.02.NO.006，题为“System and method for countingpassengers in a road vehicle”提供更多细节。
虽然已经通过示例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，各种替换和修改是显而易见的。本发明由所附权利要求限定。

Claims (12)

1.一种用于通过通知驾驶者地理区域内的不同路线来控制道路交通的系统（200），所述系统包括：
具有用于通知驾驶者的显示装置（240）和具有用于向驾驶者收取费用的装置的中央交通控制系统（ANPR），
用于测量环境空气中的物质浓度的多个测量站（210）；而所述控制系统包括在所述地理区域内运行的车辆的排放数据；其特征在于，
中央系统（101），所述中央系统被配置为当污染区域（221-223）中的所述物质浓度超过阈值时，计算在具有预定地理边界的所述污染区域（221-223）中移动的车辆（10）的污染费并向所述车辆（10）收取所述污染费，
其中，所述显示装置被配置为通知驾驶者所述污染区域（221-223）中的提高的污染费用，以作为路线和费用的匹配水平的选择,
其中所述中央系统（101）被配置为记录并处理通过公共网络（140）来自车辆服务器（160）的数据，而数据结构旅程在所述车辆服务器（160）上被创建并被给予旅程ID，并且所述车辆服务器（160）能够注册用于乘客ID的装置，其中所述数据结构旅程包括空的乘客列表，
用于乘客ID的装置是用于连接到公共网络（140）的移动终端，其中每个终端均安装有包括私钥和相应的公钥的指定应用，而公共服务器被配置为直接通过所述公共网络（140）记录乘客ID，所述乘客ID在由所述旅程ID标识的旅程期间也由所述车辆服务器（160）读取。
2.根据权利要求1所述的系统（200），其中所述物质选自包括氮氧化物（NOx）、PM10和PM2.5、硫氧化物（SOx）、铅、挥发性有机化合物和一氧化碳（CO）的群组。
3.根据权利要求1或2所述的系统（200），其中所述物质浓度和所述阈值表示为预定时段内的平均值。
4.根据权利要求1所述的系统（200），其中在所述污染区域（221-223）中运行的所述车辆（10）被连接至所述中央系统（101），并且所述车辆（10）配备有以下各项中的任意者：排放传感器（120）、里程表（121）、定位系统（130）、车辆服务器和具有用于显示的装置的用户终端（110），而来自车辆的实际的实时排放数据替换中央交通系统中的任何预先记录的排放数据。
5.根据权利要求1所述的系统（200），其中所述污染区域（221-223）具有预定的最小持续时间。
6.根据权利要求1所述的系统（200），其中所述污染费用包括取决于所述车辆（10）的性质的费率乘以取决于所述物质浓度的使用数据。
7.根据权利要求1所述的系统（200），其中如果与所述污染费用相关的所有其他参数相同，则私家汽车、私人多用途车辆、公用事业车辆和紧急车辆背负不同的污染费用。
8.根据权利要求1所述的系统（200），其中紧急车辆的所述污染费用为零。
9.根据权利要求1所述的系统（200），其中所述污染费用随着所述车辆的重量而增加。
10.根据权利要求1所述的系统（200），其中所述污染费用随着行进距离而增加。
11.根据权利要求1所述的系统（200），其中所述污染费用随着来自所述车辆（10）的排放增加而增加。
12.根据权利要求1所述的系统（200），其中所述污染费用包括镶钉轮胎的费用。
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