DE19744419A1 - Einrichtung an Kraftfahrzeugen zur Erfassung und Auswertung von Straßen- und Fahrzeugdaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Kraftfahrzeugen zur Erfassung und Auswertung von Straßen- und Fahrzeugdaten, vorzugsweise im Zusammenhang mit mobilen Arbeitsgeräten, bestehend aus einem Bordcomputer mit Display und Eingabemöglichkeit, einem Navigationssystem, einer Echtzeituhr, einem Fahreridentifikationssystem, einem Speicher- und Kommunikationskanal zur zentralen Auswertestation und einer Datenschnittstelle zu fahrzeug- und anbaugerätebezogenen Daten.

Den Straßenunterhaltungs- und Instandsetzungsbetrieben obliegen Aufgaben, die die unterschiedlichsten Leistungsarten betreffen. Die inner- und überbetriebliche Abrechnung diverser Leistungsarten erfordert eine detaillierte Leistungserfassung, die in zeitliche, örtliche, personelle, fahrzeugbezogene, anbaugerätespezifische und baulastträgerbezogene Erfassungsbereiche untergliedert ist. Einzelne Erfassungsbereiche setzen sich wiederum aus Teilmengen anderer Erfassungsbereiche zusammen.

Bezogen auf den Ort der Leistungserfassung ergibt sich eine Gliederung in mobile und stationäre Leistungserfassung. Beide Arten enthalten einzelne der oben genannten Erfassungsbereiche.

Neben der detaillierten Leistungserfassung zur inner- und überbetrieblichen Abrechnung besteht das Erfordernis, daß die bei einem Einsatz gefahrene Route aufgezeichnet wird. Das Erfordernis nach einer Aufzeichnung der Fahrtroute ergibt sich nicht allein aus dem grundsätzlich steigenden Bedürfnis nach Kontrolle und dem Bestreben, die mißbräuchliche und unbefugte Benutzung von Kraftfahrzeugen zu verhindern, sondern es nimmt insbesondere auch durch die ständig schärfer werdenden Bestimmungen zur Haftung zu, die beispielsweise beim Einsatz von Streufahrzeugen im Winterdienst eine Dokumentation der tatsächlich gefahrenen Einsatzroute geboten erscheinen lassen.

Zur mobilen Erfassung, Speicherung und Auswertung von Betriebsdaten für Fahrzeuge existiert eine Vielzahl von Veröffentlichungen.

Diese Veröffentlichungen beziehen sich vorwiegend auf Einrichtungen, die unmittelbar mit dem Betrieb des Kraftfahrzeugs in Verbindung stehen, beispielsweise die Meß- und Überwachungseinrichtungen von Betriebsparametern, wie Geschwindigkeit, Tankinhalt, Drehzahl, Motortemperatur und anderem.

Des weiteren sind Veröffentlichungen bekannt, die die Registrierung von Fahrzeugtouren und -betriebsdaten, insbesondere von Fahr- und Haltezeiten, zum Inhalt haben.

So ist aus der DE 41 35 700 ein Fahrzeugdatenerfassungsgerät bekannt, welches mit elektronischen Mitteln dies weg- und zeitabhängig lückenlos realisiert. Diese Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß ein ereignisselektives und damit praxisgerechtes Aufzeichnungsverfahren mit einem optimierten Bedarf an Speicherkapazität gefunden wurde.

In der DE 35 09 966 wird ein Verfahren zum Aufzeichnen des Fahrverlaufes und des Fahrverhaltens von Fahrzeugen beschrieben, welches darin besteht, daß der jeweilige Fahrzeugstandort, die Uhrzeit und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges festgestellt und gespeichert werden, und daß zusätzliche Parameter der durchfahrenen Strecke auf dem Speichermedium vermerkt werden.

Als zusätzliche Parameter kommen u. a. in Frage, der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug und die Zeit, die gültige Verkehrsregelung der durchfahrenen Strecke, wie z. B. Geschwindigkeitsbeschränkung, Überholverbot, Belastbarkeit einer Brücke oder sonstige Gebote und Verbote.

Die aufgenommenen Werte werden geeignet gespeichert und können zu bestimmten Zeitpunkten oder kontinuierlich drahtlos über einen Sender oder durch Überführung eines Datenträgers an eine Zentrale übermittelt werden.

Nach dem Gbm 295 16 666 ist eine Bedieneinheit mit Bedienpult und elektronischer Anzeigeeinheit zum Steuern von Arbeitsgeräten an Nutzfahrzeugen bekannt.

Danach können, neben der Einstellung der Betriebsparameter von Arbeitsgeräten am Nutzfahrzeug, durch eine im Bedienpult vorgesehene elektronische Datenlese-und Schreibeinheit sowie eine elektronische Recheneinheit, Betriebsdaten während des Betriebes ständig abgespeichert werden, so daß jede Betriebsfahrt jederzeit auswertbar und auch als Programm nacharbeitbar ist und somit als Vorgabe für weitere Einsatzzwecke verwendet werden kann. Damit ist es jederzeit nachprüfbar, ob ein Fahrer eines Nutzfahrzeuges seinen vorgegebenen Einsatzplan auch auftragsgemäß durchgeführt hat oder nicht.

Durch Ausgestaltung des Datenspeichers in Form einer Dummy-Card und/oder einer Memory- Card mit Schlüsselcode soll erreicht werden, daß der Fahrer eines Nutzfahrzeuges ohne das Einsetzen eines solchen Datenspeichers die Arbeitsgeräte des Nutzfahrzeuges nicht in Betrieb nehmen kann. Damit wird verhindert, daß ein Fahrer eines Nutzfahrzeuges nicht eigenmächtig die Arbeitsgeräte und somit das Nutzfahrzeug betreiben kann, ohne daß dies in irgend einer Weise kontrollierbar wäre.

In der DE 44 09 865 wird eine Einrichtung zur Fahrtroutenaufzeichnung beschrieben. Diese erfüllt den Anspruch einer vollständigen und damit rechtsrelevanten Routenaufzeichnung. Die zum Einsatz kommende Navigationstechnik wird mit einer Spracheingabe bei fehlendem oder schlechtem Navigationssignal ergänzt.

Die beschriebene Einrichtung hat den Nachteil, daß sie keine Orts-, Zeit- und Ereignisinformationen, insbesondere straßenbezogene Daten, mit den aufgezeichneten Routen verknüpft.

Diese beschriebenen Verfahren haben gemeinsam, daß sie neben der Erfassung der Betriebs- und Identifikationsdaten grundsätzlich auch für die Aufzeichnung von orts- und zeitbezogenen Daten geeignet sind.

Auf Grund der Spezifika, daß neben punktbezogenen auch verlaufsbezogene Daten erfaßt werden müssen und hohe Genauigkeitsanforderungen an Ort- und Zeitintervalle bestehen, fällt bei diesem Verfahren ein sehr hohes Datenaufkommen an und es erfolgt nur die Verknüpfung der zum spezifischen Zweck notwendigen Daten.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein mobiles Datenerfassungssystem zu realisieren, daß unter der Bedingung eines minimierten Datenaufkommen, zeitliche, örtliche, personelle, fahrzeugbezogene, anbaugerätespezifische und baulastträgerbezogene Daten erfaßt, verknüpft, sichert, zwischenspeichert und an eine zentrale Datenauswertestation übermittelt.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Einzeldaten in einem Bordcomputer ereignisorientiert gespeichert und die jeweiligen Orts-/Zeitdaten jedem kostenrelevanten bzw. nachweispflichtigen Ereignis zugeordnet werden, wobei die Ereignisse durch die Schnittstellen zur Fahrzeugsensorik, Geräteanbausensorik und zum Identifikationssystem als auch manuell durch Eingabe am Bedienelement einer Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgelöst werden.

Im Gegensatz zu anderen bekannten Einrichtungen erfolgt durch die erfindungsgemaße Lösung eine Speicherung und Verknüpfung aller in der Straßenunterhaltung und Instandsetzung anfallenden kostenrelevanten und nachweispflichtigen Ereignisse.

Durch die erfindungsgemäße Zuordnung von Ereignisdaten zu Zeitdaten, einer Zuordnung von Zeitdaten zu Ortsdaten und einer weiteren Zuordnung von Ortsdaten zu einem Knoten- Kanten-Modell der Straße wird eine wesentliche Minimierung des Datenvolumens im Speicher des Bordcomputers als auch im Kommunikationskanal zur zentralen Auswertestation erreicht. Die Daten eines Navigationssystems sind über ein GPS-Modul in Verbindung mit einem DAB Modul, incl. zusätzlicher digitaler Informationsdienste, abrufbar.

Die Nutzung des DAB-Datendienstes hat den Vorteil, daß höhere Positionsgenauigkeiten, verbunden mit geringeren Kosten, als durch die Nutzung von Standard GPS und Langwellen-DGPS erzielt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß keine zusätzliche Technik implementiert werden muß, da ein Autoradio ein DAB-Empfänger sein kann und in weiterer Zukunft das Autoradio möglicherweise die Funktionen eines Bordcomputers übernimmt.

Die gewonnen Daten werden von einer Softwarekombination, bestehend aus einem geographischen Informationssystem, einer Straßendatenbank und spezieller Datenaufbereitungs- und Datenübernahmesoftware, bearbeitet. Die generierten Daten lassen auf Basis ihrer Zuordnung zum Knoten-Kanten-Modell der Straße eine sofortige weitergehende Auswertung bezüglich betriebswirtschaftlicher, geographischer und straßenspezifischer Anfragen zu.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Gerätekonfiguration,

Fig. 2 einen Datenflußplan.

Nach Fig. 1 besteht die Einrichtung zur mobilen Leistungserfassung aus einem Bordcomputer 1 mit Display und Eingabemöglichkeit, einem Speichermodul 2, einer Echtzeituhr 3, einem Navigationssystem 4, einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 8, einem Identifikationssystem 11, einer stationären Datenübernahme 14 mit einem Kommunikationskanal zur zentralen Auswertestation, einer Fahrzeugsensorik 12 und einer Anbaugerätesensorik 13.

Die obligate Voraussetzung für den Start der Technik bildet die personelle Betriebsdatenerfassung. Damit wird die Zuordnung von erbrachten Leistungen zu den ausführenden Personen und der Arbeitsnachweis für diese Personen sichergestellt. Weiterhin werden personelle Betriebsdaten zu Identifikationen und elektronischen Unterschriften verwendet und es erfolgt eine logische Kopplung zwischen personellen Daten und Fahrzeugtechnik. Diese personelle Betriebsdatenerfassung und deren logische Verknüpfungen werden als Teilfunktion des Bordcomputer 1 über das Identifikationssystem 11, welches ein Chip- oder Magnetkartenlesegerät sein kann, realisiert. Damit nicht jeder Kollege jede Technik bedienen darf, ist eine Zugriffsberechtigung für spezielle Fahrzeugtechnik implementierbar.

Die Erfassung der zeitlichen Betriebsdaten erfolgt über die Echtzeituhr 3. Darüber werden alle ausgeführten Aktionen zeitlich protokolliert. Unter Aktionen sind dabei alle abrechenbaren Aktivitäten bezüglich der Straßenunterhaltung und Instandsetzung entsprechend der definierten Aufgaben, wie z. B. Arbeitsbeginn durch Start des Fahrzeuges, Ankunft am Leistungsort (z. B. Unfallberäumung, Baumschnitt, etc.), Beginn der Tätigkeiten mit Anbaugeräten usw. zu verstehen.

Auf dieser Basis erfolgt die zeitliche Erfassung von Leistungsmerkmalen ausschließlich mobil, also auf dem Einsatzfahrzeug. Die zeitliche Erfassung aller ausgeführten Aktionen sichert einerseits die zeitlich abzurechnenden Leistungsanteile ab und andererseits ist dadurch die statistische Erfassung und Auswertung von Leistungsanteilen für inner-und überbetriebliche Kalkulationen und Nachweise sichergestellt, wie z. B. der Nachweis der effektiven Nutzung von Anbaugeräten, Auslastung der Fahrzeuge, zeitlicher Nachweis der ausgeführten Arbeiten usw.

Die zeitliche Zuordnung von Straßen-, Betriebs- und Fahrzeugdaten erfolgt in Kombination mit der Erfassung örtlicher Daten, indem die im GPS Signal enthaltene Zeitinformation fälschungssicher genutzt wird.

Neben der zeitlichen Erfassung aller ausgeführten Aktionen ist die örtliche Zuordnung der Aktionen die außerhalb des Stützpunktes geleistet werden von Bedeutung. Hierzu wird das Navigationssystem 4 genutzt, dessen Daten sowohl über ein GPS-Modul 5 in Verbindung mit einem DGPS-Modul 6 bzw. auch in Verbindung mit einem DAB-Modul 7 generiert werden.

Für rechtsrelevante Nachweise ist eine Genauigkeit der Ortsinformation von < 1 Meter erforderlich. Dazu sind auf der Basis der GPS-Technik sehr teure Einrichtungen (z. B. für Vermessungszwecke), welche diese Genauigkeit erreichen, bekannt. Standard-GPS-Technik gewährleistet diese Genauigkeit nicht. Durch zusätzliche Nutzung des über Langwellensender ausgestrahlten DGPS-Signals (differential GPS) wird eine wesentlich höhere Genauigkeit erreicht. Alternativ wird ein entsprechender DAB-Dienst (Digital Audio Broadcasting, digitales Radio incl. zusätzlicher digitaler Informationsdienste) zur Erlangung der Korrekturinformationen für die Erzielung von Ortsangaben mit einer Genauigkeit < 1 Meter genutzt.

Die so aus der Navigationstechnik gewonnenen anonymen Positionen werden mobil zunächst protokolliert. Stationär erfolgt auf Basis eines geographischen Informationssystem (GIS) die Zuordnung der Positionsdaten zum Straßennetz. Damit sind streckenbezogene Abrechnungen, Zuordnungen von Leistungen zu unterschiedlichen Baulastträgern sowie ortsabhängige Statistiken und Nachweise sichergestellt.

Die Ansteuerung und Auswertung der Navigationshardware-Module und der erzeugten Koordinaten erfolgt über den Bordcomputer 1. Die Abbildung der Koordinaten auf das Straßennetz wird stationär durch PC-Technik und ein GIS-System oder mobil, bei einer entsprechend hochwertigen Ausstattung des Bordcomputers 1, ausgeführt.

Die mobile Koordinatenabbildung bietet den Vorteil erheblicher Datenreduktion.

In Zusammenarbeit mit GSM-Technik (mobile Kommunikation) sind die Navigationsdaten für ein dynamisches Flottenmanagment verwendbar.

Die Erfassung fahrzeugbezogener Betriebsdaten erfolgt über eine Fahrzeugsensorik 12.

Dies betrifft die fahrzeugbezogenen Betriebsdaten des Einsatzfahrzeuges selbst, wie Kilometerleistung, Kraftstoffverbrauch, Betriebsstunden usw.

Die Funktionalitäten entsprechen denen eines Standard-KFZ-Bordcomputers und werden ebenfalls durch den Bordcomputer 1 erfüllt.

Analog verläuft die Erfassung anbaugerätespezifischer Betriebsdaten.

Dabei können die zur Straßenunterhaltung eingesetzten Fahrzeuge mit unterschiedlichen Anbaugeräten ausgestattet sein. Die Funktionalität und der Einsatz dieser Anbaugeräte ist zu kontrollieren und nachzuweisen.

Datenquelle bildet eine entsprechende Anbaugerätesensorik 13, deren Werte vom Bordcomputer 1 gelesen, verarbeitet und gespeichert werden. Stationär werden diese Daten zur Generierung unterschiedlichster Reporte weiterverarbeitet.

Die Zuordnung von erfaßten Betriebsdaten zu Baulastträgern, zum Zwecke der Kostenrechnung und Rechnungslegung, erfolgt stationär nach Aufarbeitung und Speicherung aller Einsatzdaten in einer in einer Straßendatenbank aus welcher die Verknüpfungsinformation zwischen geographischem Ort und Baulastträger zu entnehmen ist.

Alle mobil gesammelten und gegebenenfalls vorverarbeiteten Daten werden mobil gespeichert. Das kann eine Festplatte in einem für den Fahrzeugeinsatz konzipierten PC als auch eine PCMCIA-Karte sein. Letztere kann gleichzeitig als Identitycard verwendet werden. Sie hat Kreditkartenformat und der Bordcomputer 1 verfügt über ein entsprechendes Interface. In zeitlicher Abhängigkeit von den anfallenden mobilen Daten werden diese vom mobilen Speicher in einen stationären Speicher übernommen. Der Zeitpunkt zur Übernahme der Daten kann beliebig gewählt werden. Die Übernahme der Daten erfolgt über eine Schnittstelle zur stationären Datenübernahme 14 durch bekannte Datenaustaustechnik wie LAN-Schnittstelle am Bordcomputer 1, GSM-Modul, Wechselfestplatte oder Diskette.

Die Sicherheit der aufgenommenen und übertragenen Daten wird durch verwendete Standardtechnik hardwareseitig garantiert. Des weiteren sind alle Daten vor unberechtigtem Zugriff/Manipulation geschützt.

Die Erzeugung von Datensätzen erfolgt durch den Bordcomputer 1. Diese können ausschließlich durch stationäre PC's in einer Zentrale ausgelesen werden. Ein implementiertes Schlüsselmanagement sorgt für zusätzliche Sicherheit.

Die mobil in der beschriebenen Einrichtung nach Fig. 1 gewonnen Daten werden von einer Softwarekombination, bestehend aus einem geographischen Informationssystem, einer Straßendatenbank und spezieller Datenaufbereitungs- und Datenübernahmesoftware, bearbeitet.

Im Bordcomputer 1 erfolgt die Speicherung der Einzeldaten ereignisorientiert. Dies bedeutet, daß jedem kostenrelevanten bzw. nachweispflichtigen Ereignis die jeweiligen Orts-/Zeitdaten zugeordnet werden. Ereignisse werden durch die in Fig. 1 beschriebenen Schnittstellen zur Sensorik, zur Identifikation als auch durch manuelles Auslösen durch Eingabe am Bedienteil ausgelöst. Dieses Vorgehen sichert die vollständige Speicherung aller notwendigen Daten für kostenrelevante Auswertungen und nachweis- bzw. rechtsrelevante Abfragen. Dabei erfolgt eine Zuordnung von Ereignisdaten zu Zeitdaten und weiter die Zuordnung von Zeitdaten zu Ortsdaten. Dieses Verfahren wird verwendet, da Zeitdaten immer vorliegen, jedoch Ortsdaten auf Grund schlechter Empfangsbedingungen (via Satellit) nicht immer in ausreichender Qualität vorliegen müssen. Es wird der Beginn und das Ende einer Tätigkeit mit den zugehörigen Koordinaten gespeichert. Wenn keine verwendungsfähigen Koordinaten vorliegen, so kann die Ortsreferenzierung auch per Eingabe und Referenzierung auf das der Straße zugrunde liegende Knoten-Kanten-Ortungssystem erfolgen. In diesem Fall ist eine Abbildung der Koordinaten auf das Ortungssystem der Straße nicht mehr erforderlich, jedoch eine Plausibilitätsprüfung der manuellen Eingabe.

Bei entsprechend hochwertiger Ausrüstung des Bordcomputers 1 ist eine Abbildung der vom Navigationssystem 4 gelieferten Koordinaten auf das Ortungssystem der Straße im aktuellen Datenfluß möglich. Im anderen Fall werden die einander zugeordneten Daten im Speichermedium gespeichert und auf geeignete Art und Weise zur weiteren Bearbeitung übertragen. Die weitere Bearbeitung der Daten beinhaltet die Abbildung der Koordinaten auf das Ortungssystem der Straße, sofern nicht schon erfolgt, als auch die Aufarbeitung der Daten zur Speicherung und weiteren Verwendung in einer Datenbank. Die Abbildung der Koordinaten erfolgt mit Hilfe eines GIS-Systems, welches das notwendige mathematische Wissen der Koordinatenabbildung in unterschiedlichen geographischen Koordinatensystemen liefert.

Die so aufbereiteten Daten können nun mit datenbankspezifischen Mitteln zu unterschiedlichsten Auswertungen und Abfragen herangezogen werden, wobei die Kombination aus GIS-System und Datenbank neben textlicher Information auch geographisch basierte Auswertungen gestattet.

Bezugszeichenliste

1

Bordcomputer

2

Speichermodul

3

Echtzeituhr

4

Navigationssystem

5

GPS-Modul

6

DGPS-Modul

7

DAP-Modul

8

Mensch-Maschine-Schnittstelle

9

Bedienelement

10

Anzeigeelement

11

Identifikationssystem

12

Schnittstelle zur Fahrzeugsensorik

13

Schnittstelle zur Anbaugerätesensorik

14

Schnittstelle zur stationären Datenübernahme

Claims (5)

1. Einrichtung an Kraftfahrzeugen zur Erfassung und Auswertung von Straßen- und Fahrzeugdaten, vorzugsweise im Zusammenhang mit mobilen Arbeitsgeräten, bestehend aus einem Bordcomputer mit Display und Eingabemöglichkeit, einem Navigationssystem, einer Echtzeituhr, einem Fahreridentifikationssystem, einem Speicher- und Kommunikationskanal zur zentralen Auswertestation und einer Datenschnittstelle zu fahrzeug- und anbaugerätebezogenen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldaten in einem Bordcomputer (1) ereignisorientiert gespeichert und die jeweiligen Orts-/Zeitdaten jedem kostenrelevanten bzw. nachweispflichtigen Ereignis zugeordnet werden, wobei die Ereignisse durch die Schnittstellen zur Fahrzeugsensorik (12), Geräteanbausensorik (13) und zum Identifikationssystem (11) als auch manuell durch Eingabe am Bedienelement (9) einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (8) ausgelöst werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuordnung von Ereignis­ daten zu Zeitdaten, eine Zuordnung von Zeitdaten zu Ortsdaten und eine weitere Zuordnung von Ortsdaten zu einem Knoten- Kanten-Modell der Straße erfolgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten eines Navigationssystems (4) über ein GPS-Modul (5) in Verbindung mit einem DAB-Modul (7), incl. zusätzlicher digitaler Informationsdienste, abrufbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnenen Daten von einer Softwarekombination, bestehend aus einem geographischen Informationssystem, einer Straßendatenbank und spezieller Datenaufbereitungs- und Datenübernahmesoftware, bearbeitet und zur weiteren Verwendung mit bekannten Mitteln einer zentralen Auswertestation übergeben werden

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei entsprechend hochwertiger Ausrüstung des Bordcomputers (1) eine Abbildung der vom Navigationssystem (4) gelieferten Koordinaten auf das Ortungssystem der Straße im aktuellen Datenfluß möglich ist.