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(11) | EP 2 618 314 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zum Ermitteln des mautpflichtigen Weges eines Fahrzeugs |
| (57) Verfahren zum Ermitteln des mautpflichtigen Weges eines Fahrzeugs (4) mit einer OBU
(3) in einem Straßenmautsystem mit Straßensegmenten, mit den Schritten: Speichern einer Kennung (id1) der OBU (3) und eines zugehörigen Fahrplans (7) umfassend jeweils eine Folge von Straßensegmenten (a, b) mit ihrer Mautpflicht (9) und Funkbakenausstattung (8) in einer Fahrplandatenbank (6), bei jeder Passage einer OBU (3) an einer Funkbake (1), Funkidentifizieren der OBU-Kennung (id1) und Aufzeichnen zumindest des Ist-Ortes, Ermitteln des zur OBU-Kennung (id1) gehörigen Fahrplans (7) und darin des zum Ist-Ort nächstgelegenen Soll-Ortes (10; a2; xa2, ya2) aus der Fahrplandatenbank (6), Auffinden aller im Fahrplan (7) dem ermittelten Soll-Ort bis zum nächstfolgenden oder nächstvorangegangenen funkbakenausgestatteten Straßensegment (a6) folgenden mautpflichtigen Straßensegmente (a5) aus der Fahrplandatenbank (6), und Ermitteln des mautpflichtigen Weges aus den aufgefundenen mautpflichtigen Straßensegmenten (a2, a5, a6). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des mautpflichtigen Weges eines Fahrzeugs in einem Straßenmautsystem mit Straßensegmenten, von denen nur einige mautpflichtig sind und nur einige jeweils mit einer DSRC-Funkbake zur Funkidentifizierung einer von einem passierenden Fahrzeug mitgeführten DSRC-OBU ausgestattet sind.
[0002] Infrastrukturgebundene Straßenmautsysteme verwenden eine Vielzahl geografisch verteilter Kurzreichweiten-Funkbaken nach dem DSRC-Standard (dedicated short range communication), welche mit fahrzeuggestützten Onboard-Units (OBUs) zusammenwirken, um diese durch DSRC-Funkkommunikationen auf ihren begrenzten Funkabdeckungsbereich zu lokalisieren und im Zuge der Kommunikation durch Empfang einer eindeutigen Kennung der OBU zu identifizieren. Aus den bekannten Orten der Funkbaken und den Kennungen der passierenden OBUs werden Mauttransaktionen für eine Zentrale des Straßenmautsystems erzeugt, um die Benutzung mautpflichtiger Straßensegmente zu vergebühren.
[0003] Für eine exakte Bestimmung des mautpflichtigen Wegs ist es erforderlich, jedes mautpflichtige Straßensegment mit einer Funkbake auszustatten. Dies ist jedoch aus Kostengründen nicht immer machbar: Speziell für eine Mauterfassung abseits von Autobahnen im niederrangigen Straßennetz wäre die Anzahl an erforderlichen Funkbaken zu groß. Für eine Mauterfassung im niederrangigen Straßennetz werden daher stets mehrere aufeinanderfolgende Straßensegmente zu einem Mautsegment zusammengefasst und diesem eine einzige Funkbake zugeordnet, welche beispielsweise am Beginn der Straßensegmentfolge liegt.
[0004] Fig. 1 zeigt ein solches Straßenmautsystem nach dem Stand der Technik im Detail. Gemäß Fig. 1 umfasst ein ausschnittsweise dargestelltes Straßennetz beispielhafte Straßensegmente a1 bis a8 und b1 bis b4. Zwei Straßensegmente a2 und a6 sind jeweils mit einer Funkbake 1, 1' ausgestattet, welche mit einer Zentrale 2 des Straßenmautsystems in Verbindung steht. Die Funkbaken 1, 1' kommunizieren über Kurzreichweiten-Funk (DSRC) mit OBUs 3 von Fahrzeugen 4, um deren Weg auf mautpflichtigen Straßensegmenten zu ermitteln.
[0005] Die Straßensegmente a2 bis a5 sind einem ersten Mautsegment m1 zugeordnet, und die Straßensegmente a6 bis a8 einem zweiten Mautsegment m2. Wenn die Funkbake 1 des Mautsegments m1 passiert wird, werden alle Straßensegmente a2 bis a5 des Mautsegments m1 als durchfahren betrachtet und vermautet. Einem Fahrzeug 4, das nach dem Passieren der Bake 1 nicht alle Straßensegmente a2 - a5 des Mautsegments m1 benutzt, wie das beispielhafte erste Fahrzeug 4 auf seinem Weg b1 - a2 - b2, wird daher ein zu langer mautpflichtiger Weg angelastet und eine zu hohe Mautgebühr verrechnet ("overcharged"). Einem Fahrzeug 4, das bakenlose Straßensegmente benutzt, wie das beispielhafte zweite Fahrzeug 4 auf seinem Weg b3 - a4 - b4, wird überhaupt keine Mautgebühr verrechnet ("undercharged").
[0006] Overcharging- und Undercharging-Situationen können sich in manchen Anwendungsfällen statistisch annähernd ausgleichen und damit tolerierbar sein, doch nicht in allen Fällen. Die Anmelder haben erkannt, dass sich insbesondere bei Fahrzeugen, welche routine- oder fahrplanmäßig stets nur einige Straßensegmente eines Mautsegments benutzen, wie Linienbusse, Postfahrzeugen, Versorgungsdiensten usw., ein signifikanter, statistisch nicht mehr ausgleichbarer Overcharging-Fehler akkumuliert.
[0007] Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, dieses Problem zu erkennen, aufzugreifen und hiefür eine Lösung zu schaffen.
[0008] Dieses Ziel wird mit einem Verfahren der einleitend genannten Art erreicht, welches sich auszeichnet durch die Schritte:
Speichern einer Kennung der OBU und eines zugehörigen Fahrplans umfassend jeweils eine Folge von Straßensegmenten mit ihrer Mautpflicht und für jedes funkbakenausgestattete Straßensegment ein Soll-Orts/Zeit-Paar in einer Fahrplandatenbank,
bei jeder Passage einer OBU an einer Funkbake, Funkidentifizieren der OBU-Kennung und Aufzeichnen von Ort und Zeit als Ist-Orts/Zeit-Paar,
Ermitteln des zur OBU-Kennung gehörigen Fahrplans und darin des zum Ist-Orts/Zeit-Paar örtlich und zeitlich nächstgelegenen Soll-Orts/Zeit-Paares und dessen Straßensegments als Ist-Straßensegment aus der Fahrplandatenbank,
Auffinden aller im Fahrplan dem ermittelten Ist-Straßensegment bis zum nächstfolgenden oder nächstvorangegangenen funkbakenausgestatteten Straßensegment folgenden bzw. vorangegangenen mautpflichtigen Straßensegmente aus der Fahrplandatenbank, und
Ermitteln des mautpflichtigen Weges aus dem Ist-Straßensegment und den aufgefundenen mautpflichtigen Straßensegmenten.
[0009] Die Erfindung überwindet das Problem von systematischen Akkumulierungsfehlern ("overcharging"), indem der tatsächlich fahrplangemäß benutzte Weg über mautpflichtige Straßensegmente exakt berücksichtigt wird. Von den DSRC-Funkbaken erfasste Ist-Orts/Zeit-Paare dienen dabei gleichsam als "Stützstellen" für die Ermittlung der korrekten zu vermautenden Straßensegmente aus der Fahrplandatenbank. Durch die Nutzung des Fahrplans kann auch gezielt zwischen Linien-Verkehr und "Einrück-Fahrten" desselben Fahrzeugs unterschieden werden.
[0010] In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte:
Speichern einer Kennung der OBU und eines zugehörigen Fahrplans umfassend jeweils eine Folge von Straßensegmenten mit ihrer Mautpflicht und Funkbakenausstattung in einer Fahrplandatenbank,
bei der Passage einer OBU an einer ersten Funkbake, Funkidentifizieren der OBU-Kennung und Aufzeichnen des Straßensegments der ersten Funkbake als erstes Ist-Straßensegment,
[0011] Detektieren der Passage derselben OBU durch Funkidentifizieren derselben OBU-Kennung an einer zweiten Funkbake und Aufzeichnen des Straßensegments der zweiten Funkbake als zweites Ist-Straßensegment,
[0012] Ermitteln des zur OBU-Kennung gehörigen Fahrplans und darin Auffinden aller zwischen dem ersten und dem zweiten Ist-Straßensegment liegenden mautpflichtigen Straßensegmente aus der Fahrplandatenbank, und
[0013] Ermitteln des mautpflichtigen Weges aus dem ersten oder zweiten Ist-Straßensegment und den aufgefundenen mautpflichtigen Straßensegmenten.
[0014] Bei dieser Variante wird somit aus einem Vergleich der Durchfahrten an mehreren Funkbaken mit dem gespeicherten Fahrplan ohne zeitliche Zuordnung, d.h. nur aufgrund eines Vergleichs von Soll- und Ist-Orten bzw. -Straßensegmenten, der mautpflichtige Weg vergebührt. Dies ermöglicht eine flexible Berücksichtigung von Verspätungen im Fahrplan.
[0015] In einer bevorzugten Variante der Erfindung können in der Fahrplandatenbank zu einer OBU-Kennung auch verschiedene zeitbedingte Fahrpläne gespeichert werden, von denen jeweils einer zeitabhängig in den genannten Schritten des Ermittelns und Auffindens verwendet wird. Zusätzlich oder alternativ können in der Fahrplandatenbank zu einem Straßensegment auch verschiedene zeitbedingte Mautpflichten gespeichert werden, von denen jeweils eine zeitabhängig in den genannten Schritten des Ermittelns und Auffindens verwendet wird. Diese ermöglicht die Berücksichtigung von zeitabhängigen Fahrplanänderungen, z.B. abhängig von Tages-, Wochen-, Monats- oder Jahreszeit.
[0016] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigt:
Fig. 1 ein Straßenmautsystem nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitendes Straßenmautsystem in Blockschaltbildform; und
Fig. 3 einen beispielhaften Inhalt der Fahrplandatenbank des Verfahrens und Systems von Fig. 2.
[0017] In Fig. 2 sind gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und es wird auf deren Beschreibung verwiesen. Ein beispielhaftes Fahrzeug 4 (Fig. 1), in Fig. 2 vereinfacht dargestellt durch seine OBU 3, nimmt einen fahrplanmäßigen Weg 5 über die Straßensegmente bis - a2- b2 - b6 - b8 - a5 - a6 - a7. Mautpflichtig sind die Straßensegmente a1 bis a8, und davon mit Funkbaken 1, 1' ausgestattet sind die Straßensegmente a2 und a6. Die Funkbake 1 des Straßensegments a2 vermautet Fahrzeug 4 für das Mautsegment m1 und die Funkbake 1' des Straßensegments a6 für das Mautsegment m2. Alternativ können die Funkbaken 1, 1' auch jeweils am Ende eines Mautsegments m1', m2' liegen und die ihnen jeweils vorgeordneten Straßensegmente vermauten, beispielsweise die erste Funkbake 1 die Straßensegmente a1 und a2 im Mautsegment m1' und die zweite Funkbake 1' die Straßensegmente a3 bis a6 im zweiten Mautsegment m2', usw. usf.
[0018] Die Zentrale 2 des Straßenmautsystems enthält eine Fahrplandatenbank 6, deren Aufbau in Fig. 3 gezeigt ist. In der Fahrplandatenbank 6 ist für jede OBU 3 unter deren eindeutiger OBU-Kennung id1, id2... ein Fahrplan 7 umfassend eine Folge von Straßensegmenten auf ihrem fahrplanmäßigen Weg gespeichert, im gezeigten Beispiel für die OBU-Kennung id1 die genannte Folge b1 - a2 - b2 - b6 - b8 - a5 - a6 - a7. Zu jedem dieser Straßensegmente ist jeweils eine Bool'sche Information hinsichtlich Mautpflicht (8) und Funkbakenausstattung (9) gespeichert. Ferner sind zumindest für jedes mit einer Funkbake 1, 1' ausgestattete Straßensegment, hier a2 und a6, der Ort xa2/ya2 bzw. Xa6/Ya6 der jeweiligen Funkbake 1, 1' als Referenz- bzw. Soll-Ort und die fahrplanmäßige Zeit ta2 bzw. ta6, zu der das Fahrzeug 4 die Funkbake 1, 1' passieren soll, als Referenz- bzw. Soll-Zeit gespeichert, gemeinsam als "Soll-Orts/Zeit-Paar" 10 bezeichnet. Auch die vorbekannte Länge 11 aller Straßensegmente eines Fahrplans 7 ist in der Datenbank 6 gespeichert.
[0019] Nach dem Anlegen der Datenbank 6 wird im laufenden Betrieb des Straßenmautsystems bei jeder Passage einer OBU 3 an einer Funkbake 1, 1' die OBU-Kennung id1 der OBU 3 von der Funkbake 1, 1' ausgelesen und mitsamt dem aktuellen Ort xc/yc der OBU 3 - in der Regel gleich dem Ort der Bake 1, 1' - und der aktuellen Zeit tc der Bakenpassage, im Weiteren als "Ist-Orts/Zeit-Paar" (xc/yc,tc) 13 bezeichnet, an die Zentrale 2 gesandt. In der Zentrale 2 wird nun anhand der OBU-Kennung id1 der zugehörige Fahrplan 7 aus der Fahrplandatenbank 6 ermittelt. Von den im Fahrplan 7 gespeicherten Straßensegmenten wird das dem Ist-Orts/Zeit-Paar 13 örtlich und zeitlich nächstgelegene Soll-Orts/Zeit-Paar 10 ermittelt, einschließlich seiner Länge 11. Anschließend werden alle im Fahrplan 7 dem so ermittelten Soll-Orts/Zeit-Paar (xa2/ya2,ta2) bis zum nächsten funkbakenausgestatteten Straßensegment a6 folgenden mautpflichtigen Straßensegmente ermittelt, hier das weitere Straßensegment a5.
[0020] Die so ermittelten mautpflichtigen Straßensegmente a2 und a5 stellen den korrekten mautpflichtigen Weg über das Mautsegment m1 der ersten Funkbake 1 dar. Aus den Längen 11 (hier: 3 und 4 Einheiten) der Segmente a2 und a5 kann auch die Länge (hier 3 + 4 = 7 Einheiten) des mautpflichtigen Wegs berechnet werden. Für die nächste Funkbake 1 und ihr Mautsegment m2 wird genauso verfahren.
[0021] Wenn eine Funkbake am Ende eines Mautsegments liegt, wie die Funkbake 1' im Mautsegment m2', um die jeweils vorgeordneten Straßensegmente a3 bis a6 zu vermauten, werden alternativ alle im Fahrplan 7 dem ermittelten Soll-Orts/Zeit-Paar (xa6/ya6,t6) bis zum nächstvorangegangenen funkausgestatteten Straßensegment a2 vorangegangenen mautpflichtigen Straßensegmente ermittelt, hier das weitere Straßensegment a5. Die so ermittelten mautpflichtigen Straßensegmente a5 und a6 stellen damit den korrekten mautpflichtigen Weg über das Mautsegment m2' einer solchen alternativen Ausführungsform dar.
[0022] In einer Variante des geschilderten Verfahrens kann auf den Vergleich der Ist- und Soll-Zeiten tc und ta2 bzw. ta6 verzichtet werden, wenn stattdessen die Abfolge durchfahrener Baken 1, 1' mit der Folge von funkbakenausgestatteten Straßensegmenten a2, a6 im Fahrplan 7 verglichen wird. Die Passage der OBU 3 an zumindest zwei aufeinanderfolgenden Funkbaken 1, 1' wird jeweils durch das Funkidentifizieren ein und derselben OBU-Kennung detektiert, beispielsweise der OBU-Kennung id1. Bei jeder Passage wird nur der Ort der jeweiligen Funkbake 1, als "Ist-Ort" (Xa2/Ya2) bzw. (Xa6/Ya6) - oder einfach nur das jeweilige funkbakenausgestattete Straßensegment a2 bzw. a6 - als "Ist-Straßensegment" aufgezeichnet. Die Ist-Orte (Xa2/Ya2) und (Xa6/Ya6) bzw. Ist-Straßensegmente a2 und a6 werden anschließend im Fahrplan 7 der OBU 3 identifiziert und alle zwischen diesen liegenden mautpflichtigen Straßensegmenten, hier das Straßensegment a5, aufgefunden. Der mautpflichtige Weg ergibt sich dann für das Mautsegment m1 aus dem ersten Ist-Straßensegment a2 und dem aufgefundenen folgenden mautpflichtigen Straßensegment a5, oder für das Mautsegment m2' aus dem zweiten Ist-Straßensegment a6 und dem aufgefundenen vorhergehenden mautpflichtigen Straßensegment a5, bzw. - wenn eine Längenbestimmung gewünscht ist - aus der Summe deren Längen 11.
[0023] Es versteht sich, dass unter dem Begriff "mautpflichtiger Weg" somit nicht notwendigerweise eine Summe von geometrischen Längen 11 zu verstehen ist, sondern auch einfach die Abfolge und/oder Anzahl von mautpflichtigen Straßensegmenten, insbesondere wenn für das Befahren eines mautpflichtigen Straßensegments kein längenabhängiger Betrag, sondern ein Pauschalbetrag pro Straßensegment eingehoben werden soll.
[0024] Für Fahrzeuge 4, welche keinem Fahrplan 7 unterliegen, d.h. zu deren OBU-Kennung kein Fahrplan 7 in der Fahrplandatenbank 6 auffindbar ist, werden in herkömmlicher Weise alle mautpflichtigen Straßensegmente eines Mautsegments als durchfahren betrachtet und vermautet.
[0025] In einer optionalen Variante können in der Fahrplandatenbank 6 zu einer OBU-Kennung id1, id2, ... auch mehrere verschiedene Fahrpläne 7 gespeichert werden, welche z.B. für bestimmten Tages-, Wochen-, Monats- und/oder Jahreszeiten gelten sollen. Abhängig von der jeweils aktuellen Ist-Zeit tc der Fahrzeugpassage wird dann der jeweilige zeitabhängige Fahrplan 7 verwendet.
[0026] In gleicher Weise können optional auch tages-, wochen-, monats- und/oder jahreszeitbedingte Mautpflichten 8 und/oder Längen 11 in der Fahrplandatenbank 6 definiert werden, um z.B. verschiedene Tarifsätze je nach Zeit tc zur Anwendung zu bringen. Auch ist es möglich, dass die Baken 1, 1' mittels geeigneter Sensoren oder durch Auslesung der OBUs 3 Fahrzeugklasse, -besetzung oder -geschwindigkeit der Fahrzeuge 4 messen und abhängig von diesen Daten unterschiedliche Fahrpläne 7, Mautpflichten 8 oder Längen 11 verwendet werden.
Speichern einer Kennung (id1) der OBU (3) und eines zugehörigen Fahrplans (7) umfassend jeweils eine Folge von Straßensegmenten (a, b) mit ihrer Mautpflicht (9) und für jedes funkbakenausgestattete Straßensegment ein Soll-Orts/Zeit-Paar (10) in einer Fahrplandatenbank (6),
bei jeder Passage einer OBU (3) an einer Funkbake (1, 1'), Funkidentifizieren der OBU-Kennung (id1) und Aufzeichnen von Ort (Xc/yc) und Zeit (tc) als Ist-Orts/Zeit-Paar (13),
Ermitteln des zur OBU-Kennung (id1) gehörigen Fahrplans (7) und darin des zum Ist-Orts/Zeit-Paar (13) örtlich und zeitlich nächstgelegenen Soll-Orts/Zeit-Paares (10) und dessen Straßensegments als Ist-Straßensegment (a2; a6) aus der Fahrplandatenbank (6),
Auffinden aller im Fahrplan (7) dem ermittelten Ist-Straßensegment (a2; a6) bis zum nächstfolgenden oder nächstvorangegangenen funkbakenausgestatteten Straßensegment (a6; a2) folgenden bzw. vorangegangenen mautpflichtigen Straßensegmente (a5) aus der Fahrplandatenbank (6), und
Ermitteln des mautpflichtigen Weges aus dem Ist-Straßensegment (a2; a6) und den aufgefundenen mautpflichtigen Straßensegmenten (a5).
Speichern einer Kennung (id1) der OBU (3) und eines zugehörigen Fahrplans (7) umfassend jeweils eine Folge von Straßensegmenten (a, b) mit ihrer Mautpflicht (9) und Funkbakenausstattung (8) in einer Fahrplandatenbank (6),
bei der Passage einer OBU (3) an einer ersten Funkbake (1), Funkidentifizieren der OBU-Kennung (id1) und Aufzeichnen des Straßensegments der ersten Funkbake (1) als erstes Ist-Straßensegment (a2),
Detektieren der Passage derselben OBU (3) durch Funkidentifizieren derselben OBU-Kennung (id1) an einer zweiten Funkbake (1') und Aufzeichnen des Straßensegments der zweiten Funkbake (1') als zweites Ist-Straßensegment (a6),
Ermitteln des zur OBU-Kennung (id1) gehörigen Fahrplans (7) und darin Auffinden aller zwischen dem ersten und dem zweiten Ist-Straßensegment (a2; a6) liegenden mautpflichtigen Straßensegmente (a5) aus der Fahrplandatenbank (6), und
Ermitteln des mautpflichtigen Weges aus dem ersten oder zweiten Ist-Straßensegment (a2; a6) und den aufgefundenen mautpflichtigen Straßensegmenten (a5).