EP0700551B1 - Verfahren und einrichtung zur fahrzeuginternen elektronischen abrechnung der nutzung gebührenpflichtiger wegstrecken - Google Patents
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- EP0700551B1 EP0700551B1 EP94916142A EP94916142A EP0700551B1 EP 0700551 B1 EP0700551 B1 EP 0700551B1 EP 94916142 A EP94916142 A EP 94916142A EP 94916142 A EP94916142 A EP 94916142A EP 0700551 B1 EP0700551 B1 EP 0700551B1
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- G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
- G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
- G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
- G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station
Definitions
- the invention relates to a method for electronic billing of the use of toll routes and a device in a vehicle for carrying out the method.
- EP-A-0 425 961 a method for the electronic internal billing of the use of toll routes is known. It is an automatic debiting system based on the installation of an extensive infrastructure within the toll road network, i.e. All entry and exit points must be equipped with complex equipment technology.
- the vehicle itself has a wireless receiving device, the information received for the identification of chargeable distances is evaluated by a computing device in order to initiate the automatic debiting of the usage fees incurred from a storage device (value storage card).
- EP-A-0 508 405 proposes the use of a position detection system based on satellite navigation in a vehicle.
- the invention has for its object to provide a system, i.e. To create a method and device for in-vehicle booking of user fees for toll routes, which does not require any additional data for its function, which must be transmitted by transmission devices to be installed in the road network.
- the device for the electronic billing of, for example, motorway tolls is essentially housed in a single closed housing 1 in a vehicle.
- the core of the device is a computing device 2, which is connected in terms of data technology to a storage device 6 and a card reading / writing device 5.
- a receiver 3 is connected to the computing device 2 for receiving data, which are sent by a satellite navigation system (eg GPS) and are used in the computing device 2 to determine the current vehicle position.
- a satellite navigation system eg GPS
- the storage tariffs 6 also store the currently valid route tariffs.
- the associated usage fee is determined by the computing unit 2 and displayed on a display 7 in a manner that is readable for the driver of the vehicle.
- the card reader / writer 5 carries out a corresponding booking on a value memory card 8, which is preferably designed as a smart card and on which the driver's current charge credit is stored. After the respective usage fee has been debited, the remaining credit can again be shown to the driver on the display 7.
- the housing 1, in which almost all required device components are housed, is secured (not shown) by an electronically monitored seal against unauthorized opening.
- a breach of the lead seal would be recognized immediately by the computing unit 2, which is equipped with a corresponding additional function, and would either be stored on the storage device 6 for storing the data that was used for the purpose of securing evidence (for example, time and error code to identify the type of manipulation) or lead on the chip card 8.
- the housing 1 is monitored for unauthorized opening by non-contact distance sensors 9.
- Corresponding interventions which lead to a change of some kind in the device configuration, would in turn be immediately signaled to the computing device 2.
- all device components are provided with a secret data identifier, which is checked by the central computing device 2 at short time intervals. An unauthorized component replacement would in turn be recognized as manipulation.
- a signal device 4 is connected to the computing device.
- This signaling device 4 is here an HF transceiver or an HF transponder, which can signal an appropriate query from the outside as to whether a correct operating state is present or not.
- a corresponding out-of-order signal is continuous, i.e. is delivered without a special query.
- Abusive users of a toll route are differentiated between non-paying and wrong paying.
- Non-payers either have no installation unit or a defective, possibly manipulated installation unit or no valid prepaid card.
- Counterfeiters belong to the category of those who are have assigned an incorrect fee category, e.g. if a truck is driving at the car tariff.
- the modulation of the self-diagnosis signal prevents road users from pretending that the usage accounting system in their vehicle is functioning properly with a self-developed transponder system.
- an optical or acoustic signal generator in the vehicle equipped with a usage billing device, which is activated by the computing device of the billing device in the event of a fault and indicates to the driver that the implemented diagnostic routine has discovered a faulty operating state. The driver can then react before entering a toll zone in order to restore or have the normal operating status restored (e.g. visiting a service workshop).
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Abrechnung der Nutzung gebührenpflichtiger Wegstrecken und eine Einrichtung in einem Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens.
- Aus der EP-A-0 425 961 ist ein Verfahren zur fahrzeuginternen elektronischen Abrechnung der Nutzung gebührenpflichtiger Wegstrecken bekannt. Es handelt sich dabei um ein automatisches Abbuchungssystem, das auf der Installation einer umfangreichen Infrastruktur innerhalb des gebührenpflichtigen Straßennetzes basiert, d.h. alle Ein- und Ausfahrtstellen müssen mit einer aufwendigen Gerätetechnik ausgerüstet sein. Das Fahrzeug selbst weist eine drahtlose Empfangseinrichtung auf, deren empfangene Informationen zur Identifizierung gebührenpflichtiger Wegstrecken von einer Recheneinrichtung aus gewertet werden, um die automatische Abbuchung der anfallenden Nutzungsgebühren von einer Speichereinrichtung (Wertspeicherkarte) zu veranlassen.
- Durch die EP-A-0 508 405 wird die Verwendung eines auf Satellitennavigation basierenden Positionserfassungssystems in einem Fahrzeug vorgeschlagen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System, d.h. Verfahren und Einrichtung zur fahrzeuginternen Verbuchung von Benutzungsgebühren für gebührenpflichtige Wegstrecken zu schaffen, das zu seiner Funktion keine zusätzlichen Daten benötigt, die durch im Straßennetz zu installierende Sendeeinrichtungen übertragen werden müssen.
- Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die weitere Ausbildung des Verfahrens geht aus den Merkmalen der Unteransprüche 2-5 hervor. - Hinsichtlich der Einrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
Die weitere Ausbildung der Einrichtung geht aus den Merkmalen der Unteransprüche 7 bis 11 hervor. - Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in einer einzigen Figur schematisch dargestellt ist, nachfolgend näher erläutert.
- Die Einrichtung zur elektronischen Abrechnung von beispielsweise Autobahnbenutzungsgebühren ist im wesentlichen in einem einzigen geschlossenen Gehäuse 1 in einem Fahrzeug untergebracht. Kern der Einrichtung ist eine Recheneinrichtung 2, die mit einer Speichereinrichtung 6 und einer Kartenlese/Schreibeinrichtung 5 datentechnisch verbunden ist. Weiterhin ist an die Recheneinrichtung 2 ein Empfänger 3 für den Empfang von Daten angeschlossen, die von einem Satellitennavigationssystem (z.B. GPS) gesendet werden und in der Recheneinrichtung 2 zur Ermittlung der aktuellen Fahrzeugposition herangezogen werden. In der Speichereinrichtung 6 sind neben geographischen Daten zur eindeutigen Identifizierung der gebührenpflichtigen Autobahnteilstrecken auch die aktuell gültigen Streckentarife abgelegt. Sobald die Recheneinheit das Einfahren in eine neue gebührenpflichtige Teilstrecke festgestellt hat, wird die Ermittlung der zugehörigen Benutzungsgebühr von der Recheneinheit 2 vorgenommen und auf einem Display 7 für den Fahrer des Fahrzeugs lesbar angezeigt. Außerdem erfolgt über die Kartenlese/Schreibeinrichtung 5 eine entsprechende Verbuchung auf einer Wertspeicherkarte 8, die vorzugsweise als Smart-Karte ausgebildet ist und auf der das aktuelle Gebührenguthaben des Fahrers gespeichert ist. Nach Abbuchung der jeweiligen Nutzungsgebühr kann das noch verbleibende Wertguthaben dem Fahrer wiederum über das Display 7 angezeigt werden. Das Gehäuse 1, in dem fast alle benötigten Gerätekomponenten untergebracht sind, ist (nicht dargestellt) durch eine elektronisch überwachte Verplombung gegen unbefugtes Öffnen gesichert. Eine Verletzung der Verplombung würde sofort von der Recheneinheit 2, die mit einer entsprechenden Zusatzfunktion ausgestattet ist, erkannt werden und würde zu einer Speicherung der diesen Eingriff digagnostizierenden Daten zur Beweissicherung (z.B. Zeitpunkt und Fahlercode zur Kennzeichnung der Art der Manipulation) entweder auf der Speichereinrichtung 6 oder auf der Chip-Karte 8 führen. Zusätzlich wird das Gehäuse 1 durch berührungslos arbeitende Abstandssensoren 9 auf ein unberechtigtes Öffnen überwacht. Entsprechende Eingriffe, die zu einer irgendwie gearteten Veränderung der Gerätekonfiguration führen, würden wiederum sofort als Signal an die Recheneinrichtung 2 gemeldet. Darüber hinaus sind alle Gerätekomponenten mit einer geheimen Datenkennung versehen, die von der zentralen Recheneinrichtung 2 in kurzen Zeitabständen überprüft wird. Ein unberechtigter Komponentenaustausch würde sofort wiederum als Manipulation erkannt werden.
- Um die Funktionstüchtigkeit der Einrichtung jederzeit von außerhalb des Fahrzeugs überprüfen zu können, ist eine Signaleinrichtung 4 mit der Recheneinrichtung verbunden. Diese Signaleinrichtung 4 ist hier eine HF-Sende/Empfangseinrichtung bzw. ein HF-Transponder, der auf eine entsprechende von außen kommende Abfrage signalisieren kann, ob ein ordnungsgemäßer Betriebszustand vorliegt oder nicht. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß ein entsprechendes Nicht-In-Ordnung-Signal fortlaufend, d.h. ohne besondere Abfrage abgegeben wird.
- Mißbräuchliche Nutzer einer gebührenpflichtigen Wegstrecke werden unterschieden nach Nichtzahlern und Falschzahlern. Nichtzahler besitzen entweder keine Einbaueinheit oder eine defekte evtl. manipulierte Einbaueinheit oder keine gültige Wertkarte. Falschzahler gehören zur Kategorie derer, die sich einer falschen Gebührenklasse zugeordnet haben,z.B. wenn ein LKW zum PKW-Tarif fährt.
- Die Kontrolle der Funktionstüchtigkeit des im Fahrzeug untergebrachten Nutzungsabrechnungssystems erfolgt über die Auswertung der Zustände der einzelnen Komponenten über eine logische UND-Verknüpfung (z.B. "Antennensignal in Ordnung" UND "Chip-Karte in Ordnung" UND "Abbuchung in Ordnung"). Die Auswertung ergibt einen übergeordneten binären Zustand "System in Ordnung/System nicht in Ordnung".
Die über die Signaleinrichtung 4 bzw. den HF-Transponder erfolgende Abfrage, die von einer externen Kontrolleinheit vorgenommen wird, die beispielsweise am Straßenrand oder auf einer Brücke befestigt sein kann, geschieht in der Weise, daß mittels des Transponders ein Selbstdiagnose-Signal z.B. mit der Frequenz von 5,8 GHz generiert wird und nach Empfang eines von der Kontrolleinheit ausgesandten Signals, das z.B. ebenfalls die Frequenz von 5,8 GHz hat, zurückgesendet wird. Dieses Selbstdiagnose-Signal kann in unterschiedlicher Form vorliegen. - 1. Im Zustand "System in Ordnung" wird nach Abfrage ein codiertes HF-Signal ausgesandt, z.B. durch Modulation über ein festgelegtes Tastverhältnis.
Im Zustand "System nicht in Ordnung", also bei Ausfall von nur einer funktionsrelevanten Komponente, wird kein Signal ausgesandt. - 2. Im Zustand "System in Ordnung" und auch im Zustand "System nicht in Ordnung" wird nach Abfrage ein codiertes HF-Signal ausgesendet. Die Codierung ergibt sich z.B. aus der Modulation über ein bestimmtes Tastverhältnis, welches aus den Betriebszuständen aller Systemkomponenten resultiert.
Ein System, welches nach externer Abfrage kein Signal aussendet (z.B. bei Nichtvorhandensein einer Einbaueinheit zur Nutzungsabrechnung) erhält automatisch den Status "System nicht in Ordnung", und der Verkehrsteilnehmer wird dann als Nichtzahler eingestuft. - Zur Modulation des Selbstdiagnose-Signals können insbesondere folgende Eingangsgrößen herangezogen werden:
- 1. Bei Verwendung von Satellitendaten ist es zweckmäßig, die Anzahl der momentan empfangenen Satelliten als Modulationsgrundlage zu nutzen.
- 2. Das Signal eines in der GPS-Antenne integrierten Sensors, der überprüft, ob die Antenne manipuliert ist, um einen Signalempfang zu verhindern (GPS=Global Positioning System).
- 3. Die Funktionsbereitschaft des Chip-Kartenlesers.
- 4. Der Kreditstatus der Chip-Karte.
- 5. Die Tarifklasse des Fahrzeugs (LKW oder PKW).
- Die Modulation des Selbstdiagnose-Signals verhindert, daß Verkehrsteilnehmer die Funktionstüchtigkeit des in ihrem Fahrzeug befindlichen Nutzungsabrechnungssystems mit einem selbstentwickelten Transpondersystems vortäuschen können.
- Es ist zweckmäßig, in dem mit einer Nutzungsabrechnungseinrichtung ausgestatteten Fahrzeug zusätzlich einen optischen oder akustischen Signalgeber vorzusehen, der von der Recheneinrichtung der Abrechnungseinrichtung im Fehlerfall aktiviert wird und dem Fahrer anzeigt, daß die implementierte Diagnoseroutine einen fehlerhaften Betriebszustand entdeckt hat. Der Fahrer kann dann schon, bevor er in eine gebührenpflichtige Zone einfährt, reagieren, um den ordnungsgemäßen Betriebszustand wiederherzustellen oder wiederherstellen zu lassen (z.B. Aufsuchen einer Service-Werkstätte).
Claims (11)
- Verfahren zur elektronischen Abrechnung der Nutzung gebührenpflichtiger Wegstrecken, bei dem Informationen zur Erkennung der aktuellen geografischen Fahrzeugposition im Fahrzeug drahtlos empfangen, gebührenpflichtige Wegstrecken im Fahrzeug identifiziert und dementsprechend Nutzungsgebühren anhand fahrzeugintem gespeicherter Streckentarife ermittelt und in einer Speichereinrichtung, beispielsweise einer Chip-Karte, im Fahrzeug verbucht werden, wobei zur Kontrolle der Funktion des Verfahrens bzw. der Funktionstüchtigkeit der dazu erforderlichen Einrichtung bzw. ihrer Komponenten deren Betriebszustand im Fahrzeug diagnostiziert und einer autorisierten Kontrollinstanz auf Abfrage drahtlos übermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Diagnosedaten der einzelnen Komponenten der Nutzenabrechnungseinrichtung numerisch erfaßt, verschlüsselt und als moduliertes HF-, IR- oder Ultraschall-Signal ausgesendet werden. - Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aussenden des im Fahrzeug erzeugten Diagnosesignals von einer stationären oder mobilen Sende-/Empfangsstation über ein HF-, IR- oder Ultraschall-Signal aktiviert wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem auf Satellitennavigation basierenden Nutzenabrechnungssystem Satellitendaten, z.B. Fahrzeugposition, Zeit, Positionsgenauigkeit und/oder Anzahl und Kennziffer der empfangenen Satelliten zur Überlagerung des Signals herangezogen werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Nutzenabrechnungssystem, welches Wertguthaben des Benutzers auf der Basis von Chip-Karten abrechnet, der Wertguthaben-Status (Kredit vorhanden/abgelaufen) und die Funktionstüchtigkeit der Kartenlese- und Schreibstation (Chip-Karte im/nicht im Kartenleser) zur Überlagerung des Signals herangezogen werden. - Einrichtung in einem Fahrzeug zur Durchführung des in den vorstehenden Ansprüchen angegebenen Verfahrens, wobei die Einrichtung folgende Gerätekomponenten aufweist:- eine Empfangseinrichtung (3) zum drahtlosen Empfang von Informationen zur Erkennung der aktuellen geografischen Fahrzeugposition,- eine Recheneinrichtung (2) zur Identifizierung von vom Fahrzeug benutzten gebührenpflichtigen Wegstrecken,- eine Verbuchungseinrichtung zur Verbuchung der Nutzungsgebühren, die eine Speichereinrichtung (6) zur Speicherung von identifizierenden geografischen Daten und Streckentarifen sowie eine Wertspeicherkarte (8) und eine Kartenleselschreibeinrichtung (5) enthält, und- eine mit der Recheneinrichtung (2) verbundene Signaleinrichtung (4), über die Diagnosedaten, die über die Funktionstüchtigkeit der Einrichtung bzw. ihrer einzelnen Komponenten Auskunft geben, drahtlos abfragbar sind.
- Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Signaleinrichtung (4) eine HF-Sende-/Empfangseinrichtung ist. - Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Signaleinrichtung (4) eine IR-Sende-/Empfangseinrichtung ist. - Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Signaleinrichtung (4) eine Ultraschall-/Empfangseinrichtung ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 6-9,
dadurch gekennzeichnet,daß die Empfangseinrichtung (3) als Einrichtung zur Satellitennavigation ausgebildet ist unddaß die Signaleinrichtung (4) eingerichtet auf eine Modulation des abgefragten Diagnosesignals durch Satellitendaten wie etwa Fahrzeugposition, Zeit, Positionsgenauigkeit und/oder Anzahl und Kennzifer der empfangenen Satelliten. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinrichtung (2) bei Diagnostizierung eines fehlerhaften Betriebszustandes einen für den Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbaren optischen oder akustischen Signalgeber aktiviert.
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