DE69017905T2

DE69017905T2 - Fahrgeldbezahlsystem für kraftfahrzeuge.

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Publication number: DE69017905T2
Application number: DE69017905T
Authority: DE
Original assignee: Peek Traffic Ltd
Current assignee: Peek Traffic Ltd
Priority date: 1989-06-10
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2010-06-08
Also published as: WO1990015401A1; EP0475990A1; EP0475990B1; GB8913399D0; AU5721390A; DE69017905D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbezahlsystem für Kraftfahrzeuge in Verkehrsbereichen, also eine Einrichtung zur Erhebung verkehrsabhängiger Straßenbenutzungsgebühren.
Die bei Verkehrsstaus auftretenden Schwierigkeiten sind hinlänglich bekannt und brauchen hier nicht mehr erläutert zu werden. Vorschläge sind längst gemacht worden, Fahrern den Zugang zu potentiellen Staubereichen zu untersagen und solche, die dort einfahren mit Gebühren zu belasten. Beispielsweise sehen Pläne mit den sog. Tarifgürteln vor, auf jedes Fahrzeug, das in einer bestimmten Zone während einer bestimmten Zeit fährt, eine Gebühr zu erheben. Hierzu ist es erforderlich, im Bereich oder auf einer Hauptverkehrsstraße am Einfädelungspunkt entsprechende Geräte zu installieren zusammen mit einer Einrichtung einer komplexen Abrechnungsorganisation zwecks Ausgabe von Zahlungsbescheiden und deren Begleichung. Diese Schwierigkeiten, zu denen hinzukommt, daß Autofahrer solche Systeme für unfair und die persönliche Freiheit einschränkend halten, hindern die Einführung solcher System. Es ist jedoch erkannt worden, daß die Installierung eines wirksamen Erhebungssystems, falls möglich, auf die Benutzung von Straßen in Staubereichen abschreckend wirken würde.
Durch die EP-A-0 034 570 ist ein Gerät zur Überwachung und Gebührenerhebung für das Parken von Fahrzeugen bekannt geworden, bei dem von einem einbezahlten Guthaben auf einem Medium, das sich in einem Empfangsteil im Fahrzeug befindet, Einheiten abgezogen werden. Ein eingebauter Entfernungssensor, der eine Mindestwegstrecke zwischen zwei Parkplätzen zuläßt, gibt die erneute Überwachung bei legalem Parken frei.
Gemäß der Erfindung ist ein System für die Erhebung von Straßenbenutzungsgebühren für Kraftfahrzeuge in Staubereichen mit einem Empfangsteil zur Aufnahme eines die Daten eines Guthaben-Einheiten speichernden Mediums, mit ersten Überwachungsvorrichtungen zur Ermittlung eines vom Kraftfahrzeug zurückgelegten Weges, mit zweiten Überwachungsvorrichtungen zur Ermittlung mindestens einer weiteren Variablen, mit auf die zweiten Überwachungsvorrichtungen ansprechenden Rechenmitteln zur Erzeugung eines Belastungssignals entsprechend einer Gebührenerhebungs-Einheit und mit Mitteln, die aufgrund eines Belastungssignals die Anzal der einbezahlten Einheiten auf dem Medium verringern, dadurch weitergebildet, daß die Rechenmittel auch auf Signale der ersten Überwachungsvorrichtungen ansprechen und das Belastungssignal erzeugen, wenn das Verhältnis zwischen dem zurückgelegten Weg und der weiteren Variablen eine vorgegebene Staugröße angibt. Eine solches System läßt sich verhältnismäßig leicht installieren und kommt ohne neues Gerät oder neue Infrastruktur im Bereich von Straßen aus. Das System ist vorzugsweise so konzipiert, wie nachstehend ausgeführt wird, daß es mit außerhalb des Fahrzeuges vorgesehenen Ausrüstungen zusammenwirkt. Das die Guthaben-Einheiten speichernde Medium kann in Formen verfügbar sein, die einfach gekauft oder aus Automaten gezogen werden können, die bei Garagen, Tankstellen stehen, oder aus anderen geeigneten Ausgabeeinrichtungen erhältlich sind. Die Anzahl der Guthaben-Einheiten auf dem Medium reduziert sich automatisch, sobald sich das Fahrzeug in einem von den Rechenmitteln als Staubereich ermittelten Bereich befindet. Die erfindungsgemäße Einrichtung beruht also auf einem Konzept, daß nicht die bloße Benutzung einer Straße gebührenpflichtig macht, sondern belastet Fahrzeuge nur, wenn diese sich zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort aufhalten und damit zum Erreichen einer vorgegebenen Staugröße beitragen.
Die Erfindung erfordert, daß jedes Fahrzeug mit einem geeigneten Empfangsteil für den Guthabenspeicher ausgerüstet ist. Derartige Empfangsteile können serienmäßig in Neuwagen vorhanden sein oder können nachgerüstet werden. Sie sind kostengünstig herstellbar und ihre Kosten werden den Fahrzeugeigner nicht übermäßig belasten. Die Integration von Empfangsteil und Rechenmittel in einen bereits vorhandenen Bordcomputer, der daneben viele andere Aufgaben erfüllt, ist angestrebt.
Nach einem weiteren Merkmal ist das System nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überwachungsvorrichtung Mittel zur Überwachung der Betriebszeit aufweist und daß die Rechenmittel ein Belastungssignal abgeben, wenn die Fahrzeit für eine bestimmte Strecke einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Rechenmittel die Durchschnittsgeschwindigkeit über einen gegebenen Weg errechnen und eine Staugröße bestimmen mit Erzeugung eines Signals, wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Hierzu weist die zweite Überwachungsvorrichtung erfindungsgemäß Mittel zur Überwachung der Anzahl der Halts des Fahrzeuges auf und die Rechenmittel erzeugen ein Belastungssignal, wenn die Anzahl der Halts über eine gegebene Strecke einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Vorzugsweise sprechen die Rechenmittel sowohl auf die Durchschnittsgeschwindigkeit als auch auf die Anzahl der Halts über eine gegebene Strecke an und generieren ein Belastungssignal, sobald einer der errechneten Werte auf einen Verkehrsstau hinweist.
Die Rechenmittel sind auf unterschiedliche Weise realisierbar, beispielsweise durch serienmäßige IC-Bausteine, doch ist es besonders günstig, wenn sie Teil eines im Bordrechner bereits vorhandenen Mikroprozessors sind.
Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen die Rechenmittel einen ersten Speicher auf, der einen Anfangswert und einen Rücksetzwert speichert, wobei die Differenz zwischen beiden Werten gleich einer vorgegebenen Anzahl von Entfernungseinheiten ist und einen zweiten Speicher mit einem Anfangswert, wobei die erste Überwachungsvorrichtung den Wert des ersten Speichers gegen den Rückstellwert ändert und die zweite Überwachungsvorrichtung den Wert des zweiten Speichers gegen einen Belastungswert ändert und die Rechenmittel ein Belastungssignal erzeugen, wenn der zweite Speicher den Belastungswert erreicht, ehe der erste Speicher den Rücksetzwert erreicht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind Mittel zum Rücksetzen des ersten und des zweiten Speichers auf ihren jeweiligen Ausgangswert vorgesehen, sobald der erste Speicher den Rücksetzwert erreicht.
Hiermit wird deutlich, daß die einzige Möglichkeit, ein Belastungssignal zu umgehen in der Benutzung einer vom Stau nicht erfaßten Straße besteht, damit der Speicher zurückgesetzt wird. Jeder Versuch der Manipulation des Systems durch Überbrücken des Entfernungssensors und der ersten Überwachungsmittel wäre völlig sinnlos. Wird in einem ersten vorgegebenen Entfernungsintervall kein Belastungssignal erzeugt, beginnt ein neues Entfernungsintervall, da für das Fahrzeug im ersten Entfernungsintervall freie Fahrt ermittelt worden ist. Wird im ersten Entfernungsintervall ein Belastungssignal gespeichert, dann gilt dieses Signal für das gesamte Intervall und es wird kein neues Belastungssignal erzeugt, ehe die Strecke des ersten Entfernungsintervalls zurückgelegt worden ist.
Es ist die einfachste Lösung, nur ein einziges einer einheitlichen Gebühr entsprechendes Signal zu erzeugen, doch ist es zweckmäßig, zwei Gebührenzonen zu haben, wobei die erste Zone für eine erste Staugröße und eine zweite Zone für ein höherwertige Staugröße gilt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das System für den Betrieb mit zwei Tarifzonen Mittel zur Speicherung eines ersten und zweiten Belastungswertes und ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmittel ein erstes Belastungssignal erzeugen, wenn der zweite Speicher den ersten Belastungswert erreicht, ehe der erste Speicher den Rücksetzwert erreicht, wobei Mittel vorgesehen sind, die das erste Belastungssignal speichern, und die Rechenmittel ein zweites Belastungssignal erzeugen, wenn der zweite Speicher den zweiten Belastungswert erreicht, ehe der erste Speicher den Rücksetzwert erreicht und wobei das erste Belastungssignal gesperrt ist, wenn ein zweites Belastungssignal erzeugt wird.
In dieser Ausbildung führt das zweite Belastungssignal eindeutig zu einem höheren Abzug bei den Guthabeneinheiten als das erste Belastungssignal. Bei Bedarf können auch mehr als nur zwei Tarifzonen bearbeitet werden.
Das die Guthabeneinheiten speichernde Medium kann nahezu beliebig sein, sofern es mechanisch, elektrisch, elektronisch, magnetisch, optisch oder auf andere Weise lesbar und dekrementierbar ist. Vorzugsweise besteht das Medium erfindungsgemäß jedoch aus einer Karte mit einem Datenspeicher, der die einbezahlten Gebühreneinheiten speichert und der Empfangsteil ist ein Kartenleser und zwischen der Karte und dem Kartenleser sind Schnittstellen vorgesehen, so daß im Kartenleser eingehende Belastungssignale die Anzahl der einbezahlten Gebühreneinheiten im Datenspeicher verringern. Die Karte kann also auch einen Programmspeicher enthalten und einen Prozessor zur Steuerung der Überwachungs- und Rechenmittel, wobei zwischen der Karte und dem Kartenleser eine Schnittstelle vorgesehen ist, so daß Entfernungen verkörpernde Signale von einem Sensor im Fahrzeug zum Prozessor übertragbar sind. Im letzteren Fall ist es zweckmäßig, eine allgemein als Chip-Karte bekannte Karte zu verwenden. Eine Chip-Karte entspricht nach Größe und Aussehen etwa einer herkömmlichen Kreditkarte, enthält jedoch einen eingebauten Mikroprozessor, einen Speicher, Mittel zur Datenspeicherung und eine Reservebatterie.
Erfindungsgemäß weist die Schnittstelle zwischen der Karte und dem Kartenleser induktive Kopplungsmittel auf oder beinhaltet ein Eingabefeld auf der Karte und dem Kartenleser.
Nach einem weiteren Merkmal sind Mittel vorgesehen, die das Fahrzeug fahrunfähig machen, wenn im Empfangsteil kein Medium mit einbezahlten Guthabeneinheiten vorhanden ist. So kann beispielsweise das Fahrzeug nur gestartet werden, wenn ein solches Medium beschafft und eingeführt worden ist. Die über das erfindungsgemäße Gerät ermittelte Gebührenbelastung kann auch nicht durch anderweitiges Bewegen des Fahrzeuges umgangen werden.
Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß Sperrvorrichtungen zum Sperren des Kraftfahrzeuges vorgesehen , die bei einer Anzeige von Null an vorausbezahlten Einheiten im speichernden Medium in Betriebszustand versetzt werden. Es wäre wenig sinnvoll, die Sperrvorrichtungen unmittelbar nach Erreichen des Zählerstandes Null im speichernden Medium ohne Rücksicht auf die gerade herrschenden Verkehrsbedingungen wirksam werden zu lassen. Deshalb werden die Sperrvorrichtung nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erst nach Abstellen des Fahrzeugmotors wirksam. Als Sperrvorrichtungen können die gleichen Mittel dienen, die das Fahrzeug bei fehlender Guthabenkarte im Träger fahrunfähig machen.
Erfindungsgemäß sind ferner Mittel zur Speicherung von Belastungssignalen nach Überführung der Sperrvorrichtungen in den Betriebszustand vorgesehen sowie Mittel zur Verringerung der vorausbezahlten Einheiten beim Einsetzen einer neuen Guthabenkarte in den Träger entsprechend den gespeicherten Belastungssignalen. Hierdurch ist sichergestellt, daß Belastungssignale, die nach dem Überführen der Sperrvorrichtung in den Betriebszustand auflaufen, die Guthabeneinheiten auf der neuen Guthabenkarte verringern, die Belastung also nicht verlorengeht.
Die Sperrvorrichtungen können sehr unterschiedlich ausgebildet sein. Sie können mit der Stromversorgung oder der Kraftstoffzufuhr im Fahrzeug gekoppelt sein. Die effektivste Lösung bieten Sperrvorrichtungen, die ein Ventil umfassen, das den Kraftstoffzulauf aus dem Tank des Kraftfahrzeuges unterbindet sowie eine Betätigungsvorrichtung für das Ventil, die bei ununterbrochener elektrischer Stromversorgung das Ventil geöffnet hält, was vom Vorhandensein eines Guthabens auf der Karte im Kartenträger abhängig ist.
Diese Ausführung kann auch Teil einer Diebstahlsicherung für Kraftfahrzeuge sein, wenn die Ventilbetätigung nur bei Anliegen eines korrekten Freigabekodes angesteuert werden kann. Mittel zur Kodeerzeugung können im Fahrzeug eingebaut sein, beispielsweise in Form eines alphanumerischen Tastenfeldes. Der richtige Kode zur Ansteuerung der Ventilbetätigung muß in diesem Fall vom Fahrer manuell am Tastenfeld eingegeben werden.
Erfindungsgemäß ist daher das alphanumerische Tastenfeld an oder in dem speichernden Medium vorgesehen. Handelt es sich hierbei um eine Chipkarte, kann der Käufer beim Kauf seinen eigenen Freigabekode in die Karte eingeben. Nach dem Einsetzen der Chipkarte in den Kartenträger wird dieser Kode dann eingelesen, so daß die Voraussetzungen für die Ansteuerung der Ventilbetätigung und das öffnen des Ventils, somit Freigabe der Kraftstoffzufuhr, erfüllt sind. Dieses Konzept ist natürlich auch erweiterbar, wenn diese programmierte Karte mit entsprechenden Sensoren anstelle der herkömmlichen Verriegelungen und Schlüssel für die Zündeinrichtung, für die Fahrzeugtüren, für Kofferraum und Motorhaube eingesetzt wird.
Die Erfindung wird nachstehend zum besseren Verständnis an Hand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ist eine Blockschaltbild der Einrichtung
Fig. 2 ist ein Funktionsschaltbild von Teilen der Einrichtung
und
Fig. 3 zeigt schematisch einen Dekoder und ein Ventil, die Bestandteile der Einrichtung sind.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße mit einem Kartenleser 1 zur Aufnahme einer Chip-Karte 2 ausgestattete Einrichtung dargestellt, die in ein Fahrzeug eingebaut ist. Der Kartenleser 1 ist im Fahrzeug an einer für den Fahrer günstigen Stelle vorgesehen und kann seine eigene Stromversorgung 3 aufweisen oder besser noch an die Stromversorgung 4 des Fahrzeuges angeschlossen sein. Die Stromversorgung ist an ein Oszillator/Modulator-Teil 5, ein Sende/Verstärker-Teil 6, ein Empfangsteil 7 und einen Demodulator 8 angeschlossen. Das Sende/Verstärker-Teil 6 und der Empfangsteil sind jeweils mit zugehörigen Induktionsspulen 9 und 10 verbunden. Das Oszillator/Modulator-Teil und der Demodulator sind über eine serielle Schnittstelle 11 mit einem Entfernungssensor-Impuls-Zähler 12 und gegebenenfalls mit einem Guthabenregister 13 sowie mit einem Dekoder und einer Ventileinrichtung 14 und mit weiteren Fahrzeugsperren 15 verbunden. Das Guthabenregister kann eine optische Anzeige 13a, beispielsweise eine LCD-Anzeige (Flüssigkristall-Anzeige) aufweisen.
Der Entfernungssensor-Impuls-Zähler 12 besteht aus einem geeigneten elektronischen Sensor, der in Abhängigkeit des vom Fahrzeug zurückgelegten Weges Ausgangsimpulse liefert. In vielen technisch fortschrittlichen Fahrzeugen ist eine derartige Einrichtung bereits vorhanden. Bei Fahrzeugen, die diese Einrichtung noch nicht aufweisen, kann eine geeignete Sensoreinrichtung in einfacher Weise an einem Ende des Tachometerkabels entweder im Bereich des Getriebes oder der Transmission oder im Bereich des Tachometers/Wegmessers eingesetzt werden. Die beste Ausgestaltung des Zählers dürfte sein, wenn dieser nach bestimmten vom Fahrzeug zurückgelegten Strecken, beispielsweise ein Meter, einen elektronischen Impuls liefert.
Die Chip-Karte 2 enthält einen Mikroprozessor 16, einen Programmspeicher 17, einen Datenspeicher 18, einen internen Taktimpulsgenerator 19, ein alphanumerisches Tastenfeld 20, Verbindungsleitungen und ein Interface 21 für die Stromversorgung. Das Interface ist mit einer Induktionsspule 22 verbunden, die nach korrektem Einführen der Chip-Karte in den Empfangsteil mit den Spulen 9 und 10 zusammenwirkt, so daß dem Interface Spannung und Daten von Sender/Verstärker-Teil 6 zugeführt werden und dieses selbst Daten an den Empfangsteil 7 abgibt. Die Chip-Karte enthält ferner eine eingebaute Batterie zur Aufrecherhaltung der Spannungsversorgung von zumindest den Speichereinrichtungen 17 und 18.
Der Programmspeicher 17 der Chip-Karte enthält die Betriebssysteme und Anwendungsprogramme für das Gerät. Darüberhinaus kann er Belastungskriterien und ggf. andere Kriterien wie Rücksetzwerte enthalten. Der Speicher kann ein ROM-Speicher oder programmierbar sein.
Der Datenspeicher 18 der Chip-Karte enthält alle Informationen über den Restbestand bezahlter Einheiten zusammen mit Daten (entweder vorbestimmt oder errechnet), die folgende Informationen einzeln oder in Kombination liefern: die Erhebungsstrecke (d.h. das Entfernungsintervall mit Stauüberwachung), niedrigste belastungsfreie Durchschnittsgeschwindigkeit innerhalb der Erhebungsstrecke, Anzahl der zulässigen Halts innerhalb der Erhebungsstrecke ehe die Belastung einsetzt, den Wert, auf den die Belastungssignale einzustellen sind, um den verfügbaren Betrag zu verringern und die Kodefolge, die im alphanumerischen Tastenfeld 20 einzugeben ist, um die Einrichtung zu aktivieren.
Der Datenprozessor ist programmgesteuert und arbeitet analog dem Funktionsschema nach Fig. 2. Die Software, also die Programme können selbstverständlich in unterschiedlicher Weise geschrieben werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Das Funktionsschema ist auch durch andere technische Lösungen als Mikroprozessortechnik realisierbar. Auch können natürlich die Ausgangssignale auf andere Weise erzeugt werden als in Fig. 2 des Funktionsschemas angegeben und die Erstellung der hierzu erforderlichen Software obliegt auch dann einem zuständigen Fachmann.
Gemäß Fig. 2 werden die über das Karteninterface 22 vom Kartenlesers 1 eingehenden vorgegebenen Entfernungs-Impulse einem Null-Detektor 30 zugeführt, ferner einem Halt/Entfernung Auf-/Abwärtszähler 31 und einem Zeit/Entfernung Auf- /Abwärtszähler 32. Der Nulldetektor 30 braucht nur bei vollständigem Halt anzusprechen und liefert dann ein Ausgangssignal an die Leitung 33.
Andererseits kann der Detektor Taktimpulse aus dem Generator 19 erhalten und ein Ausgangssignal an die Leitung 33 liefern, wenn in vorgegebener Zeit kein Entfernungsimpuls anliegt. Der Null-Detektor kann dann auf jede gewünschte Zeit eingestellt werden und kann somit beispielsweise auf sehr geringe Schrittgeschwindigkeit ansprechen, um zu verhindern, daß die Gebührenzahlung durch geschickte Schrittgeschwindigkeitswahl umgangen wird. In jeden Fall wird über ein Signal in der Leitung 33 die Zahl der Halts größer im Zähler 31. Der Entfernungsteil im Zähler 31 weist einen Ausgangswert auf, der vorzugsweise gleich der Anzahl der beim Fahren über die Erhebungsstrecke erhaltenen Impulse ist, beispielsweise 0,5 km, wobei dieser Wert gegen Null abnimmt, wenn Entfernungsimpulse eingehen. Übersteigt beim Durchfahren der Erhebungsstrecke, z.B. zu einem beliebigen Zeitpunkt ehe der Entfernungswert -Teil des Zählers 31 auf Null zurückgeht, die Anzahl der Halts im Zähler 31 den eingestellten Wert in einem ersten Komparator 34, dann liefert dieser Komparator ein erstes Ausgangssignal über die zu bezahlende Gebühr in der Leitung 34a. Nimmt die Zahl der Halts dann weiter zu und übersteigt sie, ehe der Entfernungswert-Teil im Zähler 31 auf Null geht, den Einstellwert in einem zweiten Komparator 35, dann liefert dieser Komparator ein zweites Ausgangssignal über die zu bezahlende Gebühr in Leitung 35a und überbrückt oder sperrt damit das Signal für die erste Gebührenzone, das vom Komparator 34 eingehen würde. Die Signale für die erste und zweite Gebührenzone können ggf. in einem Speicher 36 gespeichert werden.
Beim Durchfahren der gleichen Erhebungsstrecke arbeitet der Zähler 32 ebenfalls in Abhängigkeit von Entfernungsimpulsen, die einen Entfernungsteil im Zähler ähnlich wie im Zähler 31 verringert. Gleichzeitig erhöht sich ein Zeitzähler, der durch den Taktimpulsgenerator 19 gepulst wird. Wird beim Durchfahren der Erhebungsstrecke eine erste vorbestimmte zulässige Zeit, wie sie in einem Komparator 37 gespeichert ist, überschritten, dann speichert dieser Komparator ein Gebührensignal für eine erste Zone in der Leitung 37a. Wird danach eine zweite in einem zweiten Komparator 38 eingestellte höhere zulässige Zeit überschritten, dann liefert dieser Komparator ein zweites Gebührensignal in der Leitung 38a und das erste Gebührensignal vom Komparator 37 wird überbrückt oder gesperrt. Das Gebührensignal der jeweiligen Zone wird im Speicher 36 abgespeichert. Dieser kann so ausgelegt sein, daß die Gebührensignale aus beiden Zählern 31, 32 addiert werden, sollte aber vorzugsweise den höheren Wert aus den den Komparatoren zugeordneten Zählern 31 und 32 berücksichtigen oder den Wert belasten- der sich aus nur einem der Zähler ergibt, wenn diese Werte gleich sind.
Unabhängig von der jeweils verwendeten Methode wird am Ende jeder Erhebungsstrecke (d.h. wenn die Entfernungszähler der Teile 31 und 32 Null erreichen) ein Gebührenbelastungssignal in Leitung 39 ausgelöst, so daß im Speicher 36 der Wert der gespeicherten Daten im Datenspeicher 18 entsprechend zurückgeht und ein Signal über das Interface zum Kartenleser 1 zum Guthabenregister 13 abgegeben wird, dessen Anzeige sich damit ebenfalls ändert. Das Gebührenbelastungssignal setzt ferner den Speicher 36 zurück, den Entfernungszähler in den Teilen 31 und 32 auf die Erhebungsstrecke und setzt gleichzeitig den Wert des Haltzählers im Teil 31 und den Zeitzähler im Teil 32 auf Null zurück.
Die anfallende Gebührenbelastung wird in dieser Weise fortgesetzt und die vorausbezahlten Einheiten verringern sich entsprechend den Belastungssignalen. Beispielsweise erfolgt eine Erstzonen-Belastung, wenn beispielsweise das Fahrzeug über eine Strecke von einem halben Kilometer sechsmal hält oder die Fahrzeit für diese Strecke vier Minuten übersteigt: eine Zweitzonenbelastung erfolgt dann, wenn über eine Entfernung von einem halben Kilometer das Fahrzeug zehnmal hält oder die Fahrzeit für diese Strecke sechs Minuten übersteigt. Diese Kriterien sind beliebig festsetzbar.
Wenn die vorausbezahlten Einheiten im Datenspeicher auf der Karte verbraucht sind, solange das Fahrzeug noch fährt, dann wird dieser Zustand gespeichert und der Speicher 36 speichert die nachfolgenden Gebührenbelastungssignale und wird nach dem Durchfahren jeder gebührenpflichtigen Strecke nicht zurückgesetzt. Nachdem das Fahrzeug angehalten hat und der Motor abgeschaltet wurde, muß die verbrauchte Gebührenkarte entfernt und durch eine neue mit einbezahlten Einheiten ersetzt werden, wie nachstehend noch näher beschrieben wird. Beim Einschieben der neuen Karte wird der Speicher 36 autoamtisch abgefragt und die gespeicherten Einheiten werden von den einbezahlten Einheiten auf der neuen Karte abgezogen.
Das Registrier- und Gebührenerhebungssystem wird sofort mit dem Anlassen des Fahrzeugmotors aktiviert. Möglich ist jedoch eine Programmierung, die eine Karenzzeit vorsieht, ehe die Zählung beginnt oder sie kann ein Rücksetzen des Belastungsimpulses vorsehen, wenn der Motor schon nach kurzer Zeit, (z.B. vier Minuten) wieder abgestellt wird oder wenn nach einer vorgegebenen Zeit der Motor nicht von neuem gestartet wurde.
Bei Verwendung einer Chipkarte für den Betrieb des Systems muß die Karte für einen langen Zeitraum gültig sein, es muß also möglich sein, den Datenspeicher 18 der Karte mit weiteren vorausbezahlten Einheiten durch Einschieben in ein entsprechendes Terminal nach Einzahlen eines entsprechenden Betrages neu zu laden. Ein solches Terminal kann nicht nur zum Nachladen einer Karte dienen, sondern kann gleichzeitig die auf der Karte gespeicherten Betriebsparamenter ändern, beispielsweise Änderung der gebührenpflichtigen Entfernung; desweiteren für die Änderung der Krtierien für die Erst- und Zweitzonenbelastung und die hierfür geltenden Gebührensätze. Das hier beschriebene System arbeitet im Fahrzeug selbsttätig und ist an keine Ausrüstung außerhalb des Fahrzeuges gebunden. Es kann jedoch von Vorteil sein, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung auch mit außerhalb vom Fahrzeug vorhandenen Empfängern und Sendern kommunizieren kann. Im Fahrzeug kann daher ein System zum Empfang, zur Verarbeitung und zur Umsetzung von Informationen vorgesehen sein, die von einer externen Quelle stammen und das umgekehrt Daten aus dem Fahrzeug an externe Quellen übermitteln kann. Diese Kommunikation kann über ein Hochleistungs-Duplex beliebiger Art zwischen der Fahrzeugausrüstung und Straßenbaken oder anderen geeigneten Einrichtungen mit einem Übertagungsmedium sein, beispielsweise, HF--Strahlung, Infrarot-Laser oder am besten UHF-Strahlung.
Eine derartige verkehrsabhängige Straßenbenutzungsgebühr fällt nur im Innenstadtverkehr an oder auf stark frequentierten Straßen oder anderen ausgewählten Schnellstraßen, dürfte aber kaum in ländlichen Gebiete in Frage kommen. Das System für die Erhebung einer Straßenbenutzungsgebühr nach der Erfindung könnte also durch ein Signal aktiviert werden, das beim Eintritt des Fahrzeuges in einen potentiellen Staubereich oder ein vorbestimmtes Gebiet ausgelöst wird und entsprechend abgeschaltet werden, sobald das Fahrzeug dieses Gebiet verläßt. Der Fahrer eines Kraftfahrzeuges kann auch ohne eigenes Verschulden in einen Stau geraten, wenn er beispielsweise wegen eines Verkehrsunfalls im Stau steckenbleibt. In solchen Fällen kann das Erhebungssystem durch ein Signal einer Einrichtung im jeweiligen Streckenabschnitt deaktiviert werden und erst bei wieder normal fließendem Verkehr durch ein weiteres Signal erneut aktiviert werden.
Über von außerhalb des Fahrzeugs übermittelte Signale können auch im Erhebungssystem enthaltene Daten verändert oder auf einen höheren Wert eingestellt werden, beispielsweise zur Änderung des Tarifs für vorbestimmte Staugrößen auf bestimmten Straßen, Innenstadtbereichen oder anderen festgelegten Bereichen. Über eine solche Daten-Übertragungsverbindung kann auch eine automatische Belastung eines Guthabens auf einem Träger vorgenommen, beispielsweise zur Erhebung von Mautgebühren für Tunnel oder Brücken, oder allgemeine Mautgebühren für Straßen. In gleicher Weise können Guthaben belastet werden für das Parken auf Straßen oder neben Straßen, wodurch Parkuhren und dgl. entbehrlich werden. Gleiches gilt für den automatischen Einzug von Gebühren für Falschparken mittels eines an das betroffene Fahrzeug abgegebenen Signals sowie für Strafen bei anderen Übertretungen im Verkehr.
Eine Datenübertragungsverbindung könnte auch anderweitig eingesetzt werden, beispielsweise für die Übertragung von Informationen über den Verkehrsfluß und Staus für statistische oder andere Zwecke, für die Klassifizierung von Fahrzeugen, die einen bestimmten Punkt überfahren, beispielsweise nach Zulassungsklasse), für die Bereitstellung von Informationen an Autofahrer, zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Erhebungssystems und zur Warnung bei Manipulation an diesem System.
Das System für die Erhebung einer Straßenbenutzungsgebühr nach der Erfindung ist als ein eigenständiges Gerät beschrieben worden, doch kann es auch Teil eines im Fahrzeug integrierten Rechners sein, der daneben noch andere Funktionen ausführt.
Das erfindungsgemäße System kann mit einer Diebstahlsicherung für das Fahrzeug verbunden sein oder einen Teil hiervon bilden. Dieses System enthält den Dekoder und das Ventil 14 nach den Figuren 1 und 2 und wird an Hand der Figur 3 im einzelnen beschrieben. Es kann weitere Sperreinrichtungen für das Fahrzeug enthalten, die die Fahrzeugelektrik oder die Schließvorrichtungen beeinflussen und könnte auch mit einer Alarmvorrichtung verbunden sein.
In der Figur 3 ist ein Teil eines Kraftstofftanks 41 eines Fahrzeuges mit der zugehörigen Kraftstoffleitung 42 gezeigt. Der Kraftstoff gelangt vorzugsweise über einen konischen Ventilsitz 43 mit einem Kugelventil 44 in die Leitung 42. Das Kugelventil stützt sich am unteren Ende eines Stiftes 45 ab, der über nicht dargestellte Führungen eine im wesentlichen nur senkrechte Bewegung im Kraftstofftank ausführt. Das obere Ende des Stiftes liegt in einem Solenoid 46, das Teil einer Ventilbetätigung ist, die eine Erregerspule 47 für das Solenoid und eine Kodeerkennung in Form eines Dekoders 48 aufweist. Das Ventil wird in seiner Schließstellung, das ist seine Normallage, durch Schwerkraft gehalten und wird bei Erregung des Solenoid durch diesen in seiner geöffneten Stellung entgegen der Schwerkraft gehalten. Der Dekoder ist vorzugsweise in einem verschweißten Gehäuse gekapselt, beispielsweise durch Verkapselung mit Epoxyd oder Acrylharz, das an der Oberseite des Kraftstofftanks durch einen geeigneten, unzerstörbaren Klebstoff befestigt ist. Der Zugang zum Dekoder kann also nicht zerstörungsfrei erfolgen und würde außerdem zur schweren Beschädigung des Kraftstofftanks führen. Die elektrischen Schaltungen des Dekoders und der Erregerspule sind über eine Doppelleitung 49 mit der seriellen Schnittstelle 11 des Kartenlesers 1 verbunden. Erregerspule und Dekoder sind derart gekoppelt, daß die Erregerspule nur funktioniert, wenn der Dekoder den richtigen Freigabekode erhalten hat, der wiederum durch korrektes Einführen der chip- Karte (mit dem entsprechenden Guthaben) in den Kartenleser l und entweder durch die richtige Eingabe am alphanumerischen Tastenfeld 20 der Chip-Karte oder das richtige Erkennen des bereits im Datenspeicher der Chip-Karte vorhandenen Kodes erzeugt wird.
Für das Anfahren des Fahrzeuges muß also in die Chip-Karte die korrekte Kodenummer eingegeben werden und der in die Karte integrierte Mikroprozessor speichert die Datenseguenz der manuellen Eingabe. Bei Bedarf kann der Eingabekode mit einem im Datenspeicher bereits vorhandenen Kode verglichen werden, was aber nicht zwingend ist. Beim richtigen Einsetzen der Chip-Karte wird die gespeicherte Datensequenz an die serielle Schnittstelle 11 des Kartenlesers 1 übermittelt und gelangt als digitales Signal über die Leitung 49 in den Dekoder 48. Dort wird das Signal auf seine Richtigkeit überprüft und entsprechend die Erregung der Erregerspule 48 durch die Schnittstelle ausgelöst. Damit öffnet sich das Ventil und wird über den Solenoid in seiner Offenstellung gehalten und der Motor kann gestartet werden und normal laufen, wobei die Zündung schon zuvor entweder über den üblichen Zündschalter oder durch Einführen der Chip-Karte eingeschaltet wurde. Bei Eingabe eines falschen Freigabekodes oder bei fehlender Chip- Karte bleibt die Erregerspule stromlos und das Ventil öffnet sich nicht. Das Fahrzeug ist damit fahrunfähig.
Die Dekoderschaltung ist vorzugsweise so ausgelegt, daß sie nach Beendigung ihrer Funktion eine entsprechende Rückmeldung an den Prozessor abgibt, die die Einrichtung für einen neuen Vorgang zurücksetzt. Auf Wunsch kann der eingegebene Kode auch unmittelbar nach der Eingabe zwecks Überprüfung im Display des Guthabenregisters 13 erscheinen. Diese Anzeige sollte nur für kurze Zeit erscheinen und dann sofort wieder von der Anzeige des noch vorhandenen Guthabens abgelöst werden.
Die Dekoder kann programmierbar sein, um eine beliebige Anzahl von Freigabekodes zu speichern, wobei die Programmierung über Eingaben am Tastenfeld erfolgen kann. Selbstverständlich darf eine Neuprogrammierung erst erfolgen, wenn der Dekoder einen korrekten bereits gespeicherten Freigabekode erhalten hat, doch kann dieser über entsprechende Betätigung am Tastenfeld leicht kontrolliert werden. Der Dekoder muß ferner einen gespeicherten Kode auch ohne ständige Stromzufuhr gespeichert halten können.
Selbstverständlich sind vielfältige Abwandlungen der hier beispielhaft beschriebenen Einrichtung möglich. Das Tastenfeld für den Freigabekode braucht nicht in die Chip-Karte integriert zu sein, sondern kann auch als Teil des Kartenlesers ausgebildet sein oder an diesem angeordnet sein oder es kann an anderer geeigneter Stelle im Fahrzeug vorhanden sein. Steht das Tastenfeld an anderer Stelle als auf der Chip-Karte zur Verfügung, so kann es auch durch andere geeignete Kodeerzeugungsmittel ersetzt werden, beispielsweise durch ein Bildverarbeitungssystem, das Daumen- oder Fingerabdrücke oder eine kodierte Karte oder ähnliches erkennt. Die Verwendung eines Freigabekodes ist für das Konzept einer verkehrsabhängigen Straßenbenutzungsgebühr gemäß der Erfindung nicht entscheidend und die Freigabe aufgrund eines Eingabekodes kann auch gänzlich entfallen.
Für die elektrische Verbindung zwischen dem Kartenleser 1 und dem Dekoder wird eine feste Verdrahtung bevorzugt, doch sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen ein Teil des Systems durch eine Faseroptik für den Datentransfer zwischen der Kodeerzeugungseinrichtung und dem Dekoder ersetzt wird. Das Kraftstoffventil kann außen am Kraftstofftank oder an anderer Stelle in der Zuführungsleitung vorgesehen sein, die Erregerspule und der Dekoder könnten in einer einzigen, vorgeformten Verkapselung integriert sein und können durch ein Loch an günstiger Stelle in den Tank eingesetzt und mit der Tankwandung durch Kleben fest verbunden werden.
Das Display des Guthabenregisters ist als Teil des Kartenlesers oder an anderer Stelle im Fahrzeug fest angeordnet dargestellt worden. Es ist jedoch auch möglich, eine LCD-Anzeige in die Chip-Karte selbst aufzunehmen.
Weitere Abwandlungen der beschriebenen Einrichtung ergeben sich entsprechend geänderter Anforderungen.

Claims

1. Fahrgeldbezahlsystem für Kraftfahrzeuge in Verkehrs- Staubereichen mit einem Empfangsteil (1) zur Aufnahme eines die Daten eines Guthaben-Einheiten speichernden Mediums (2), mit ersten Überwachungsvorrichtungen (31,32) zur Ermittlung eines vom Kraftfahrzeug zurückgelegten Weges, mit zweiten Überwachungsvorrichtungen (31,32) zur Ermittlung mindestens einer weiteren Variablen, mit auf die zweiten Überwachungsvorrichtungen ansprechenden Rechenmitteln (31 bis 38) zur Erzeugung eines Belastungssignals entsprechend einer Gebührenerhebungs-Einheit und mit Mitteln (18), die aufgrund eines Belastungssignals die Anzahl der einbezahlten Einheiten auf dem Medium verringern, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmittel auch auf Signale der ersten Überwachungsvorrichtungen ansprechen und das Belastungssignal erzeugen, wenn das Verhältnis zwischen dem zurückgelegten Weg und der weiteren Variablen eine vorgegebene Staugröße angibt.

2. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überwachungsvorrichtung Mittel (32) zur Überwachung der Betriebszeit aufweist und daß die Rechenmittel (32,37,38) ein Belastungssignal abgeben, wenn die Fahrzeit für eine bestimmte Strecke einen vorgegebenen Wert übersteigt.

3. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überwachungsvorrichtung (31) Mittel zur Überwachung der Anzahl der Halts des Fahrzeuges aufweist und daß die Rechenmittel (31,34,35) ein Belastungssignal erzeugen, wenn die Anzahl der Halts über eine gegebene Strecke einen vorgegebenen Wert übersteigt.

4. Fahrgeldbezahlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmittel einen ersten Speicher (Teil von 31 oder 32) aufweisen, der einen Anfangswert und einen Rücksetzwert speichert, wobei die Differenz zwischen beiden Werten gleich einer vorgegebenen Anzahl von Entfernungseinheiten ist und einen zweiten Speicher (Teil von 31 oder 32) mit einem Anfangswert, daß die erste Überwachungsvorrichtung den Wert des ersten Speichers gegen den Rückstellwert ändert; daß die zweite Überwachungsvorrichtung den Wert des zweiten Speichers gegen einen Belastungswert ändert und daß die Rechenmittel (34 oder 37) ein Belastungssignal erzeugen, wenn der zweite Speicher den Belastungswert erreicht, ehe der erste Speicher den Rücksetzwert erreicht.

5. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 4 gekennzeichet durch Mittel zum Rücksetzen des ersten und des zweiten Speichers (Teil von 31 oder 32) auf ihren jeweiligen Ausgangswert, sobald der erste Speicher den Rücksetzwert erreicht.

6. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 4 oder 5 mit Mitteln zur Speicherung eines ersten und zweiten Belastungswertes (34,45 oder 37, 38), dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmittel ein erstes Belastungssignal erzeugen, wenn der zweite Speicher den ersten Belastungswert erreicht, ehe der erste Spricher den Rücksetzwert erreicht, daß Mittel ( 34 oder 37) vorgesehen sind, die das erste Belastungssignal speichern, daß die Rechenmittel (35 oder 38) ein zweites Belastungssignal erzeugen, wenn der zweite Speicher den zweiten Belastungswert erreicht, ehe der erste Speicher den Rücksetzwert erreicht und daß das erste Belastungssignal gesperrt ist, wenn ein zweites Belastungssignal erzeugt wird.

7. Fahrgeldbezahlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium aus einer Karte mit einem Datenspeicher (18) besteht, der die einbezahlten Gebühreneinheiten speichert, daß der Empfangsteil ein Kartenleser ist und daß Schnittstellen (10, 22) zwischen der Karte und dem Kartenleser vorgesehen sind, so daß im Kartenleser eingehende Belastungssignale die Anzahl der einbezalten Gebühreneinheiten im Datenspeicher verringern.

8. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Karte einen Programmspeicher (17) enthält.

9. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 8,.dadurch gekennzeichnet, daß die Karte einen Prozessor (16) zur Steuerung der Überwachungs- und Rechenmittel enthält, daß zwischen der Karte und dem Kartenleser eine Schnittstelle (10,22) vorgesehen ist, so daß Entfernungen verkörpernde Signale von einem Sensor (12) im Fahrzeug zum Prozessor übertragbar sind.

10. Fahrgeldbezahlsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle zwischen der Karte und dem Kartenleser induktive Kopplungsmittel (10,22) aufweist.

11. Fahrgeldbezahlsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch ein Empfangsteil für von außerhalb des Fahrzeuges eingehende Signale und Mittel, die aufgrund dieser Signale den Daten- und/oder Programmspeicher der Karte ändern.

12. Fahrgeldbezahlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (14,15,43 bis 48), die das Kraftfahrzeug bei fehlenden vorausbezahlten Gebühreneinheiten auf dem Medium im Empfangsteil sperren.

13. Fahrgeldbezahlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sperrvorrichtungen (43 bis 48) zum Sperren des Kraftfahrzeuges vorgesehen sind, die bei einer Anzeige von Null an vorausbezahlten Einheiten im speichernden Medium in Betriebszustand versetzt werden.

14. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtungen nur nach Abstellen des Fahrzeugmotors wirksam sind.

15. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Speicherung von Belastungssignalen nach Überführung der Sperrvorrichtungen in den Betriebszustand vorgesehen sind sowie Mittel zur Verringerung der vorausbezahlten Einheiten beim Einsetzen einer neuen Guthabenkarte in den Träger entsprechend den gespeicherten Belastungssignalen.

16. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtungen ein Ventil (43, 44) umfassen, das den Kraftstoffzulauf aus dem Tank des Kraftfahrzeuges unterbindet sowie eine Betätigungsvorrichtung (46,47) für das Ventil, die bei ununterbrochener elektrischer Stromversorgung das Ventil geöffnet hält, was vom Vorhandensein eines Guthabens auf der Karte im Kartenträger abhängig ist.

17. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kodeerkennung (18) vorgesehen ist, durch die die Betätigungsvorrichtung für das Ventil erst nach Eingang eines korrekten Ereigabekodes durch die Kodeerkennung aktiviert wird, wobei die Kodeerkennung und die Betätigungsvorrichtung in einer gekapselten, am Kraftstofftank des Kraftfahrzeuges befestigten Einheit untergebracht sind.

18. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Kodeerzeugung in Form eines alphanumerischen Tastenfeldes (20) vorgesehen ist sowie Mittel zur Speicherung einer Datensequenz, die durch eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Tastatureingaben erzeugt wird, und daß Mittel zur Übertragung der Datensequenz als serielle Daten in die Kodeerkennung vorgesehen sind.

19. Fahrgeldbezahlsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das alphanumerische Tastenfeld an oder in dem Medium vorgesehen ist.