DE19615733A1 - Procedure for the automatic collection of road tolls - Google Patents
Procedure for the automatic collection of road tollsInfo
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Abstract
Description
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.The invention relates to a method for au automatic collection of road tolls according to the preamble of claim 1 and a pre direction for performing this procedure according to Preamble of claim 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.The currently used for automatic collection of Systems used to read road user charges are in beacon-based and autonomous systems members. Beacon-supported systems expose themselves Vehicle-side devices and street-side mounting beacons together. The on-board device holds an electronic means of payment with which the road user fee is paid, one Microwave transponder for communication with the Beacons and a data memory with parameters, which affect the fee payable. The Beacon contains the tariff structure, that is, it is correct based on the data reported by the vehicle and based on the specifications of the operator paying fee. While passing one Vehicle is a communication link between between the device in the vehicle and the Beacon built up. In a first step, Da from the on-board device to the beacon wear and in a second step divides the beacon the device the fee to be paid. With help of the electronic number in the vehicle the fee will be paid. The device then transmits a payment guarantee to the beacon. The fee collection process is therefore through the Passage of the beacon triggered by the vehicle. Due to the location of the beacon, a position in the Street network defines on which the payment process has to be done. In addition, by storing of signals sent to the device at an on station are transmitted, not just the ak current position of the vehicle, but also the Origin and length of stay within certain Road sections in the determination of the fee be included. The disadvantage of this beacon supported systems, however, is in great demand to see the number of beacons to be installed for a differentiated and comprehensive survey of Road user fees are necessary.
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. The autonomous systems do not use beacons. Instead of of which the vehicle devices indicate satellite navigation tion systems (e.g. GPS, Global Positioning System) so that the vehicle is in its position can determine the earth's surface autonomously. Since none Beacons are provided to contain the vehicle devices a digital map and information about corresponding paying agents on this card and the entire tariff structure. Provides the vehicle device determined that it is located at a paying agent, so is based on the data in the memory paying fee determined on the also in Device available electronic means of payment took action and made a payment. The difference for the beacon-based system, the operator no payment after the payment process guarantee available. This payment guarantee can for example, possibly under host economic mobile communications are transmitted. Other Systems store the payment guarantees on the Means of payment (chip card) and transmit them not until the next contact with a suitable In structure, for example when recharging the Cards. If this card is lost, the Be loses drivers of all payment guarantees stored on it tien. The previously known autonomous systems have the disadvantage of that rapidly changing tariff structures, for example tariffs or depend on environmental data, only under larger tech the individual vehicle devices can be reported. It also cannot be guaranteed be that all vehicles are always in the possession of each because current tariff structures are. A disadvantage is also that afterwards an authentic quit for a payment process in the past can be generated by faking the device GPS signals is exposed. Finally draw the autonomous systems through a high price from that in particular on the necessarily large memory for recording the road network and the tariff structures as well as the required high Computing power is based.
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.The inventive method with the main features mentioned combines the advantages Beacon-based systems with the advantages of autonomous Systems. It is particularly advantageous that the tariff structure permanently under the control of the operator bers stands because these are not in the individual driving witness, but, as with the beacon-based system, is stored in the beacons. Since the beacons in front some connection to central computing nersystems is a uniformity of Tariffs and thus the equal treatment of all cars driver guaranteed. It is also possible to change the Ta rif structure quickly and the changing frame to change conditions accordingly without paying attention to the one to have to use individual vehicles. A wide one rer essential advantage of the Ver driving is that due to the inventions according to the direct transfer of the Guarantees of payment to the beacon and thus the company It is not possible to avoid payment or provide authentic receipts afterwards to deliver. The method according to the invention has a high level of reliability and security. Because of the satellite-based permanent positi onsection and storage also the past unit of a vehicle motion profile can be detected can, uses the inventive method in particularly advantageously only comparatively few beacons that are not used to determine the position, but only the determination and collection of fees exercise. The use of so-called named entry stations, that is, stations for whom a chargeable journey begins, entirely can be dispensed with, since the respective inventions appropriately used payment beacons tariff structure and digital cards included, so that, along with the position data stored on the vehicle, also a past fee is possible.
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.The vehicle-side device according to the invention gen in addition to the above mentioned in particular the advantage of being relatively inexpensive can be because there is storage to accommodate the streets network and the tariff structures as well as a higher one Computing power capacity is eliminated. Build accordingly the devices according to the invention are also smaller and are easier.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention can be found in the other claims.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei spiels und dazugehöriger Figuren näher erläutert.The invention is based on an embodiment game and associated figures explained.
Die Figuren zeigen:The figures show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vor richtung zur automatischen Ermittlung und Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren sowie deren Peripherie und Fig. 1 is a schematic representation of an on device for automatic determination and collection of road user fees and their periphery and
Fig. 2 ein das erfindungsgemäße Verfahren illu strierendes Flußdiagramm. Fig. 2 is a flow chart illustrating the inventive method.
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. Fig. 1 shows a arranged in a not presented here Darge vehicle apparatus 1, a roadside arranged Bake 2 and a Satelli th. 3 The device 1 contains a microwave transponder 4 which is connected via a connection 5 to an electronic payment means 6 , in particular a chip card. The device 1 also contains a satellite navigation module 7 , in particular a global positioning system, GPS. Finally, the device 1 has a data memory 8 which is connected to the other components of the device 1 via the connections 5 , 9 , 10 and 11 . The signal S emitted by the satellite 3 is recorded by the satellite navigation module 7 . The microwave transponder 4 transmits a tariff-relevant parameters and position data be existing data flow D1 to the beacon 2 , the connection to the receipt of the amount of the fee to be paid D2 to the microwave transponder 4 . After payment, the microwave transponder 4 transmits a payment guarantee Z to the beacon 2 . After checking the payment guarantee, the beacon 2 sends a receipt Q to the chip card.
Die Fig. 2 erläutert detailliert die Funktions weise der Vorrichtung nach Fig. 1.Explained in FIG. 2, the functional detail of the apparatus of 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). The vehicle equipped with a device 1 continuously determines its position with the aid of its satellite navigation module 7 and the signal S thus received by the satellite 3 (position determination, 101). The time S is also transmitted with the signal S, so that the position determination in method step 101 takes place at defined times. The current time together with the respective position of the device 1 are stored in the data memory 8 (method step 102). If the vehicle now passes a beacon 2 , the last stored position or the last stored positions are transmitted to the beacon 2 by means of the microwave transponder 4 as data flow D1. In addition to the position and time data, the data memory 8 also contains other tariff-relevant parameters such as, for example, vehicle class, pollutant emissions or other vehicle or driver-related data, which are also transmitted to the beacon 2 together with the position data in the data flow D1 (Step 103). Beacon 2 contains the tariff structure and a digital map network and is therefore able to determine the fee to be paid from data D1. The amount of the fee to be paid is notified by the beacon 2 to the microwave transponder 4 via a data flow D2 (method step 104). During procedural steps 103 and 104, it can be provided in an advantageous manner to carry out a mutual authentication of the communication partners, so that a maximum of security is guaranteed by the finding that the respective partner is also authorized or obliged to participate in the fee collection. The fee to be paid is paid in the vehicle by means of the electronic payment means 6 , that is to say debited from the chip card (method step 105). The microwave transponder 4 then transmits to the beacon 2 a payment guarantee Z (method step 106), which the operator can hand over to a clearing house in order to ultimately receive the fee. If the payment guarantee Z is in order, the beacon 2 sends a confirmation Q to the transponder 4 for storage in the chip card 6 . (Step 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.The position data can be stored in method step 101 in two ways. The storage of the position data can take place at periodic intervals, the frequency of the storage being able to be changed by signals transmitted by number beacons 2 . In a particularly preferred embodiment, the device 1 stores only certain positions. A list of these specific positions is accordingly passed by the beacon 2 to the vehicle passing this beacon 2 and thus to the device 1 . If the device 1 uses the satellite navigation module 7 in the further course of the journey to determine a match between its own position and one of the positions contained in the list, a corresponding note is stored in the data memory 8 . If the vehicle passes another beacon, the stored memo is transmitted from the microwave transponder 4 in the data flow D1 to the beacon 2 . The beacon 2 can now make a calculation of the fee to be paid based on the tariff structure stored in it and the digital road map and prompt the device 1 for payment.
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.In a particularly advantageous manner, it can be provided to store several positions in the data memory 8 , so that the device 1 records a movement profile of the vehicle, which can then be settled on only a few payment beacons 2 .
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