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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Gerät
für die
automatische Abrechnung in einem Gebührenerhebungs- oder Mautsystem
mit einer zentralen Steuerungseinheit.
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Zudem
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur automatischen Abrechnung
in einem mit einer zentralen Steuerungseinheit versehenen Gebührenerhebungs-
oder Mautsystem.
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Geräte der eingangs
genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden
beispielsweise in Mautsystemen eingesetzt, bei denen Gebühren für das Befahren
von Straßen
nutzungsabhängig
erhoben werden. Mautsysteme basieren zumeist auf dem GPS-System.
Hierzu müssen
mautpflichtige Fahrzeuge beim Betreiber, beispielsweise der Firma
Toll Collect registriert werden. Daraufhin wird ein Gerät zur Gebührenerfassung,
die so genannte On-Board-Unit (OBU), in das Fahrzeug eingebaut,
mit der ein automatisches satellitengeschütztes Erfassen der Maut ermöglicht wird.
Die Höhe
der Maut wird per Satellitennavigation bestimmt und zur Abrechnung über Mobilfunk
an den Zentralrechner des Betreibers übermittelt. Die OBU's verbleiben dabei
in Eigentum des Betreibers und werden dem Benutzer lediglich zur
Verfügung
gestellt.
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Die
OBU's weisen einen
Positionsempfänger
für das
GNSS-Satellitenortungssystem
auf, mit dem die Position des Fahrzeugs bestimmt werden kann. Zudem
sind die OBU's mit
einem Modul und einem Speicher versehen, in dem fahrzeugspezifische
Angaben sowie die Positionsdaten der mautpflichtigen Autobahnen
enthalten sind. Mit Hilfe dieser Daten errechnet die OBU über die
schon erwähnte
Satellitennavigation die zu entrichtende Maut. In den derzeitigen
Mautsystemen sind die fahrzeugspezifischen Angaben, beispielsweise
das Gewicht, die Achszahl, die Schadstoffklasse oder die genutzten
Straßenklassen
erhoben.
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Ein
naheliegender ökonomischer
Zweck der Erhebung von Mautgebühren
ist beispielsweise die Finanzierung bestehender und künftiger
Straßeninfrastruktur
sowie der Kosten der Verkehrsregelung. Ein weiteres – auch für die breite Öffentlichkeit – wichtiges
Ziel stellt zunehmend die Verminderung der vom Straßenverkehr
ausgehenden Schadstoffemissionen durch einen Preis und infolgedessen
die Reduktion der motorisierten Verkehrsteilnahme.
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Nachteilig
bei den Geräten
der eingangs genannten Art ist es, dass die für die Erhebung der Hautgebühren herangezogenen
fahrzeugspezifischen Angaben wie Gewicht, Achszahl und Schadstoffklasse
den Verkehr und das Fahrverhalten kaum oder nur unzureichend beeinflussen.
Das Fahrverhalten und die Verkehrslenkung haben jedoch wiederum
unmittelbare Auswirkungen auf die Höhe der Schadstoffemissionen.
Die gegenwärtige
Tarifierung, d. h. die Gebührenerhebung
in Abhängigkeit
von fahrzeugspezifischen Parametern, erlaubt keine flexible Tarifierung,
d. h. eine Anpassung auf andere Gegebenheiten.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät der eingangs
genannten Art zur Verfügung zu
stellen, mit dem es prinzipiell in Mautsystemen möglich ist,
Hautgebühren
in Abhängigkeit
von verkehrsbeeinflussenden und fahrverhaltenspezifischen Parametern
zu erheben, um einen möglichst
schadstoffarmen Verbrauch im Straßenverkehr, verkehrsflussmaximierendes
Verhalten sowie damit verbundene flexible Tarifierungsarten herbeizuführen.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung manifestieren sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Grundlegende
Idee der Erfindung ist es, ein Gerät für die automatische Abrechnung
in einem Gebührenerhebungs-
oder Mautsystem zur Verfügung
zu stellen, in dem die Gebühren
vom Fahrverhalten des Fahrzeughalters abhängig sind. Hierzu ist zunächst gemäß der Erfindung
vorgesehen, dass die Steuerungseinheit mit einem Datensammler gekoppelt
ist, der wiederum mit mindestens einem Fahrzeugsensor verbunden
ist. in einer hier verwendeten Terminologie sind Fahrzeugsensoren
Einrichtungen, die fahrdynamische, verkehrslenkende sowie fahrverhaltenspezifische
Parameter wie Geschwindigkeit und Beschleunigung oder aber auch Parameter
bezüglich
des Sicherheitszustandes des Fahrzeugs erfassen bzw. messen. Als
Fahrzeugsensor kann daher im Rahmen der Erfindung auch ein Tachometersignal
oder ein digitaler Fahrtenschreiber dienen. Die Fahrzeugsensoren
können
sich innerhalb oder außerhalb
des Geräts
befinden. Um die erfassten bzw. gemessenen Parameter auswerten zu
können,
sieht die Erfindung zudem vor, dass in dem Datensammler fahrverhaltenspezifische
und/oder fahrdynamische und/oder verkehrslenkende Daten, wie die
Höhe der
Geschwindigkeit und der Beschleunigung, die aus den gemessenen bzw.
erfassten Parametern resultieren, gesammelt sind.
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Mit
der Erfindung wird infolgedessen insofern ein verbessertes Instrumentarium
zur automatischen Abrechnung in einem Gebührenerhebungs- oder Mautsystem
zur Verfügung
gestellt, als neue Tarifierungsarten, d. h. gestaffelte Mautgebühren, die
von den genannten Parametern abhängen
und infolgedessen die aus dem Stand der Technik bekannten Tarifierungsarten,
die vornehmlich Parameter wie Achszahl, Gewichtsklasse, genutzte
Straßenklassen
(Autobahnen, Bundesstraßen)
zur Grundlage haben, stark erweitern, entstehen. Als sinnvolle Parameter
haben sich beispielsweise erwiesen:
| Geschwindigkeitsklassen,
Uhrzeit |
| Datum
(Wochentag, Feiertag, Ferien, Jahreszeit, ...) |
| Genutzte
Fahrspur (linke, rechte oder mittlere Spur) |
| Ökonomischem/ökologischem
Fahrverhalten (Vollgas vermeiden, hohe Geschwindigkeiten, Kurzstrecken/Langstrecken,
...) |
| Beschleunigung
des Fahrzeuges (insbes. Beschleunigung in x, y und Gierwinkel) |
| Beschleunigung
in Abhängigkeit
vom Verkehrsaufkommen |
| Beschleunigung
in Abhängigkeit
vom Ort (z. B. Straßen
mit hohem Unfallaufkommen) |
| Beschleunigung
in Abhängigkeit
von Beschleunigungsrichtung (Beschleunigen/Bremsen des Fahrzeuges) (Gütefaktor
für vorausschauendes
Fahren bei wenigen Bremsvorgängen) |
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Vorteil
der Erfindung ist es also, dass eine positive Verkehrsbeeinflussung
insofern herbeigeführt
werden kann, als fahrverhaltenspezifische und verkehrslenkende Parameter
wie Beschleunigung oder Geschwindigkeit unmittelbar Auswirkungen
auf die Mauterhebung haben kann.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gerät eine Datensammlung
aufweist, welche die Daten sammelt, speichert und über einen
Algorithmus auswertet. Die Daten können dabei beispielsweise von
folgenden fahrdynamischen und fahrverhaltensspezifischen Parametern
bezogen werden:
| Fahrdynamische
Parameter |
| Drehrate/Winkelgeschwindigkeit
von Gierwinkel, Wankwinkel, Nickwinkel |
| Abweichung
von maximaler/minimaler/Richtgeschwindigkeit (jeweils unterschieden
nach tatsächlicher
Geschwindigkeit/dem Fahrer angezeigter Geschwindigkeit) |
| Häufigkeit
der Spurwechsel |
| Konstanz
der Geschwindigkeit über
der Zeit |
| Fahrverhaltenspezifische
Parameter |
| Abstand
zum Vordermann |
| Erstfahrzeug
bei automatischer Kolonnenfahrt (Rabatt für Führungsfahrzeug/Aufpreis für nutznießende Folgefahrzeuge) |
| Häufigkeit
des Überholens |
| Häufigkeit
des Überholtwerdens |
| Mehrfaches Überholen
zweier Fahrzeuge (messbar mit C2C) |
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Erwähntermaßen sind
Fahrzeugsensoren in einer hier verwendeten Terminologie Einrichtungen,
die die Parameter erfassen bzw. messen können. So kann der fahrverhaltensspezifische
Parameter (mehrfaches Überholen
zweier Fahrzeuge beispielsweise mittels der Technik der Car-to-Car
Kommunikation gemessen werden und die hierdurch ermittelten Daten
in der Datensammlung abgelegt werden. Der Parameter „Güte des aktuell
emittierten Abgases” kann
beispielsweise wiederum über
einen Fahrzeugsensor in Gestalt einer Lambdasonde ermittelt werden.
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Das
Gerät,
beispielsweise in Gestalt einer OBU, kann also erfindungsgemäß verschiedene
Informationen über
einen Zeitraum sammeln, speichern und über vorgegebene Algorithmen
zu einem späteren
Zeitpunkt auswerten. Dies ermöglicht
eine bedingungsabhängige
Auswertung (z. B. Gaspedalstellung in Abhängigkeit der Position). Ebenfalls
ist dadurch eine Filterung der zur Verfügung stehenden Daten in Echtzeit
denkbar. Die Art und der Umfang der Datensammlung ist dabei im Rahmen
der Erfindung konfigurierbar, um den Anforderungen der gewünschten
Tarifierungsart Genüge
zu leisten. Die Datensammlung bezieht die Information von wenigstens
einem Fahrzeugsensor, auf den das Gerät Zugriff hat.
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Vorzugsweise
befindet sich die Datensammlung in einem Speichermedium des Geräts.
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Die
zentrale Steuerungseinheit bildet die Hauptsoftware-Komponente des
Geräts,
in der die zentrale Steuerung des Gerätes abläuft. Die zentrale Steuerungs einheit
sorgt auch dafür,
dass die in dem Datensammler gesammelten Daten unter Umständen an
den Betreiber des Mautsystems weitergeleitet werden. Eine weitere
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, dass das
Gerät über ein
Computerprogramm verfügt,
das Daten des Datensammlers filtert und/oder auswertet, wobei die
gefilterten und/oder ausgewerteten Daten an die zentrale Steuerungseinheit
weiterleitbar sind. Es ist dabei von Vorteil, dass zwischen Computerprogramm
und Datensammler eine Software- oder physikalische Datenschnittstelle
ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise
ist die Kopplung zwischen zentraler Steuerungseinheit und Computerprogramm über eine
Softwareschnittstelle gegeben. Dadurch, dass das Gerät über ein
Computerprogramm verfügt,
welches Daten des Datensammlers filtert und/oder auswertet, werden über die
zentrale Steuerungseinheit von vornherein nur verwertbare Daten
dem Mautsystembetreiber zugeführt.
Das Computerprogramm in Verbindung mit der Möglichkeit, über den Datensammler an möglichst
viele Daten zu gelangen, gewährleistet
zudem, zunehmend neue Tarifierungsarten zu nutzen.
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Es
ist von Vorteil, dass das Gerät
einen Positionsempfänger
aufweist. Der Positionsempfänger
kann ein GNSS-Empfänger
(Global Navigation Satellite System) wie z. B. ein GPS-, Galileo-,
Glonass-Empfänger sein,
oder aber auch eine Logik, die über
Mechanismen, wie GSM Zellortung, Radsensorik, Beschleunigungsensoren,
WLAN, DSRC Signale, die Position des Fahrzeugs ermitteln kann. Vorzugsweise
ist der Positionsempfänger
entweder als eigenständige
Hardware-Komponente,
wie z. B. als GPS-Empfänger
oder als Software-Komponente ausgebildet, wobei in einer hier verwendeten
Terminologie die Bezeichnung Software-Komponente mit der Bezeichnung
Software synonym gebraucht wird. Der Positionsempfänger, beispielsweise
in Gestalt eines Empfängers
des globalen Navigationssatellitensystems, ist zweckmäßigerweise
in das Gerät
integriert.
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Eine
praktikable Variante der Erfindung sieht vor, dass zwischen Datensammler
und dem Fahrzeugsensor sowie zwischen dem Datensammler und dem Positionsempfänger eine
Software-Programmierschnittstelle oder eine physikalische Datenschnittstelle
ausgebildet ist.
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Das
Verfahren gemäß Anspruch
9 sieht vor, dass zur automatischen Abrechnung in einem mit einer zentralen
Steuerungseinheit versehenen Gebührenerhebungs- oder Mautsystem
fahrverhaltenspezifische und/oder fahrdynamische und/oder verkehrslenkende
Parameter und/oder Parameter bezüglich
des Sicherheitszustandes des Fahrzeugs herangezogen werden.
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Zudem
sieht die Erfindung eine Weiterbildung des Verfahrens vor, bei dem
zur automatischen Abrechnung in einem mit einer zentralen Steuerungseinheit
versehenen Gebührenerhebungs-
oder Mautsystem zunächst
fahrverhaltensspezifische und/oder fahrdynamische und/oder verkehrslenkende
Parameter erfasst werden, und in einem weiteren Verfahrensschritt
die sich aus den Parametern ergebenden fahrverhaltensspezifischen
und/oder verkehrslenkenden Daten gesammelt werden, um schließlich die
Daten an die zentrale Steuerungseinheit weiterzuleiten. Das Sammeln
der Daten erfolgt in einem dafür
vorgesehenen Datensammler, wohingegen die Erfassung der fahrverhaltensspezifischen
und/oder verkehrslenkenden Parametern über mindestens einen Fahrzeugsensor
erfolgt.
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Um
dem Mautsystembetreiber von vornherein verwertbare Daten zur Verfügung zu
stellen, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vor, dass vor Weiterleitung der Daten an die zentrale Steuerungseinheit
die Daten gefiltert und/oder ausgewertet werden. Im Rahmen des Verfahrens
besteht die Möglichkeit,
dass die in dem Datensammler gesammelten Daten auch durch eine Datensammlung, die
die aus den Parametern gewonnenen Daten von vornherein speichert,
bezogen werden. Vorzugsweise kann die Position des Fahrzeugs, und
zwar vorzugsweise über
einen Positionsempfänger,
ermittelt werden.
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Um
den Parametersatz noch zu erweitern, sieht eine bevorzugte Weiterbildung
des Verfahrens vor, dass zusätzlich
Parameter bezüglich
des Sicherheitszustandes des Fahrzeugs bestimmt werden, wobei vorzugsweise
die sich aus den Parametern ergebenden Daten durch die Datensammlung
bezogen werden. Folgende Parameter bzgl. des Sicherheitszustandes
des Fahrzeuges bieten sich an:
| Parameter
bezüglich
des Sicherheitszustands des Fahrzeugs |
| Zustand
Wischwasserreserve |
| Zustand
der Beleuchtungseinrichtung (defekter Scheinwerfer resultiert in
erhöhter
Maut) |
| Betriebsbereitschaft
der verschiedenen Airbags |
| Reifendruck
im vorgeschriebenen Bereich |
| Fehler
im Bremssystem |
| Sicherheitsgurte
auf belegten Sitzen angelegt |
| Aktivierung
von ABS, ESP, ANB, LDW, Spurhalteassistent, Müdigkeitserkennung, Totwinkelerkennung, Schadstoffemission |
| Aktuelle
verwendete Antriebsart: elektrisch/Benzin/Diesel/Autogas/Erdgas/Wasserstoffverbrennung/Alkohol |
| Verschmutzungsgrad/Güte des aktuell
verwendeten Kraftstoffs (kann von dem Fahrzeugsensor ”Motorsteuergerät” ermittelt
werden) |
| Güte des aktuell
emittierten Abgases (z. B. Lambda-Sonden-Werte) |
| Fehlerzustand
des Motors |
| Getriebeschaltverhalten/Wahl
der Fahrstufe/Auswahl des Getriebeprogramms optimal |
| Verwendung
einer elektronischen vorausschauenden Fahrstufenwahl |
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Nachstehend
wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der
Zeichnungen näher
erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gerätes gemäß der Erfindung.
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In 1 ist
schematisch ein Gerät
gemäß der Erfindung
dargestellt, dass mit dem Bezugszeichen 100 versehen ist
und in Gestalt einer On-Board-Unit (OBU) vorliegt. Bei einer On-Board-Unit
(OBU) handelt es sich um ein Gerät,
das in Fahrzeugen eingebaut wird, um die automatische Abrechnung
in einem Mautsystem zu ermöglichen.
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Das
Gerät 100 weist
eine an sich bekannte zentrale Steuerungseinheit 10 auf.
Die zentrale Steuerungseinheit 10 stellt die Hauptsoftwarekomponente
des Geräts 100 dar,
in der die zentrale Steuerung des Gerätes 100 abläuft. Zudem
weist das Gerät 100 weitere
aus dem Stand der Technik bekannte in 1 jedoch nicht
dargestellte Komponenten auf, die in Form eines Speichers, in dem
fahr zeugspezifische Angaben wie Gewicht, Achszahl oder Schadstoffklasse
enthalten sein können,
und eines ISM-Moduls vorliegen.
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Zudem
enthält
das Gerät 100 einen
Datensammler 11, der mit Fahrzeugsensoren 12, 13 verbunden ist.
Wie aus 1 hervorgeht, befindet sich
der Fahrzeugsensor 12 außerhalb und der Fahrzeugsensor 13 innerhalb
des Gerätes 100.
Der Fahrzeugsensor 12 ist eine nicht in das Gerät 100 integrierte
Vorrichtung. Vielmehr fungiert der Fahrzeugsensor 12 als
eigenständige
Vorrichtung und kann beispielsweise in Form eines elektronischen
Fahrtenschreibers, d. h. als Vorrichtung zur Aufzeichnung der gefahrenen
Kilometer und Geschwindigkeit eines Fahrzeugs vorliegen. Der Fahrzeugsensor 12 dient
somit der Erfassung von fahrverhaltenspezifischen Parametern. Hierzu
dient auch der in 1 gezeigte und in das Gerät 100 integrierte
Fahrzeugsensor 13, der als Messgerät zur Bestimmung der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs ausgebildet sein kann. Die Erfassung von fahrverhaltenspezifischen
und/oder verkehrslenkenden, d. h. nicht fahrzeugspezifischen Parametern
ist also den Fahrzeugsensoren 12, 13 gemeinsam.
Wie aus der 1 weiter hervorgeht, enthält das Gerät 100 einen
Positionsempfänger 14,
der mit dem Datensammler 11 verbunden ist. Der Positionsempfänger 14 ist
Bestandteil eines GNSS-Satellitenordnungssystems, mit dem die Position
eines Fahrzeugs jederzeit bestimmt werden kann.
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Das
Gerät 100 umfasst
weiterhin eine Datensammlung 15, die sich innerhalb des
Gerätes 100 in
einem Speicher 21, beispielsweise in einem Flashspeicher,
befindet. Die Datensammlung 15 erfüllt die Funktion, dass das
Gerät 100 verschiedene
zuvor über
eine dafür
vorgesehene Sensorik ermittelte Parameter, wie Position, Gaspedalstellung,
Beschleunigung über
einen gewissen Zeitraum sammelt, speichert und über einen speziell dafür vorgesehenen
Algorithmus zu einem späteren
Zeitpunkt auswertet. Zudem ist in dem Gerät 100 ein Computerprogramm 16 vorgesehen,
das mit dem Datensammler 11 über eine Software oder physikalische Datenschnittstelle 22 kommuniziert.
Eine weitere Softwareschnittstelle 23 liegt zwischen dem
Computerprogramm 16 und der zentralen Steuerungseinheit 10.
Datenverbindungen 17, 18, 19, 20 verbinden
den Datensammler 11 mit den Fahrzeugsensoren 12, 13,
den Positionsempfänger 14 sowie
der Datensammlung 15.
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Die
in dem Datensammler 11 gesammelten fahrverhaltensspezifischen
bzw. verkehrslenkenden Daten resultieren aus den Parametern, die
zuvor die Fahrzeugsensoren 12, 13 erfasst haben
und über
die Datenverbindungen 17, 18 zu dem Datensammler 11 gelangen.
Zudem kann der Datensammler 11 fahrverhaltenspezifische
bzw. verkehrslenkende Daten aus der Datensammlung 15 beziehen.
Aus diesen Daten, zusammen mit dem GNSS Signal, das der Positionsempfänger 15 liefert,
errechnet in der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung die
zentrale Steuerungseinheit 10 die Maut und sendet dieses
Datenmaterial, beispielsweise in Form einer SMS an den Betreiber
des Mautsystems. Hierzu ist zuvor noch vorgesehen, dass das Computerprogramm 16 die
Daten des Datensammlers 11 filtert bzw. auswertet, um sie
dann an die zentrale Steuerungseinheit 10 weiter zu geben.
Die Verbindung von Computerprogramm 16 und Datensammler 11 gewährleistet,
dass das Gerät 100 an
viele Daten gelangen kann, wodurch neue Tarifierungsmodelle generiert
werden können.
Die Datenverbindungen 17, 18, 19, 20 können in
Form von SW-API- oder physikalischen Datenschnittstellen ausgebildet
sein.
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Eine
vereinfachte konstruktive Ausgestaltung des Gerätes 100 ist im Rahmen
der Erfindung auch dadurch gegeben, dass die Daten der bereits im
Fahrzeug enthaltenen Fahrzeugsensoren, d. h. der Sensoren, die sich
außerhalb
des Gerätes 100 befinden,
wie beispielsweise der Fahrzeugsensor 12, zumeist auf dem Datenbus
Fzg-CAN liegen und somit dort abgenommen werden können. Das
Gerät 100 benötigt dann
lediglich eine Schnittstelle zu diesem Bus, um an die gewünschten
Daten zu gelangen.
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Die
vorliegende Erfindung beschränkt
sich in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend angegebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch
bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen
Gebrauch machen. Somit kann der Datensammler 11 zwecks
Sammlung von möglichst
vielen Daten mit einer großen
Anzahl von außerhalb
und innerhalb des Gerätes 100 befindlichen
Fahrzeugsensoren verbunden sein. Eine größere Datenmenge impliziert eine
größere Flexibilisierung
bezüglich
neuer Tarifierungsmodelle. Auch braucht im Rahmen der Erfindung kein
GPS-Empfänger
vorliegen. Weitere GNSS Empfänger
(Global Navigation Satellite System) wie z. B. Galileo- oder Glonass-Empfänger sind
denkbar. Auch kann der Positionsempfänger 14 eine Logik
repräsentieren, die über sons tige
Mechanismen wie GSM Zellortung, Radsensorik, Beschleunigungssensoren,
WLAN oder DSRC Signale die Position des Fahrzeugs ermitteln kann.