Streckenabschnitte im Sinne der vorliegenden Erfindung können auch begrenzte geographische Zonen wie etwa Innenstädte oder sonstige abgrenzbare Gebiete sein.

Aus der EP 0 616 301 B1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung von Nutzungsgebühren für die Nutzung gebührenpflichtiger Streckenabschnitte von Verkehrswegen eines Verkehrswegenetzes durch Fahrzeuge bekannt, die jeweils im Fahrzeug angeordnet ist und mit fahrzeugseitigen Mitteln zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs, d. h. zur Feststellung seines aktuellen geographischen Aufenthaltsorts versehen ist und darüber hinaus über eine fahrzeugseitige Speichereinrichtung verfügt, in welcher Streckendaten gespeichert sind, die den geographischen Verlauf der einzelnen gebührenpflichtigen Streckenabschnitte des Verkehrswegenetzes kennzeichnen.

Weiterhin verfügt diese Vorrichtung in ihrem Speicher über Daten (Tarifdaten), die den einzelnen gebührenpflichtigen Streckenabschnitten zugeordnet sind und für die Gebührenbeträge repräsentativ sind, die im Falle der Nutzung des jeweiligen Streckenabschnitts durch das Fahrzeug fällig werden. Durch eine Rechnereinheit dieser Vorrichtung wird festgestellt, ob das Fahrzeug einen gebührenpflichtigen Streckenabschnitt benutzt und welcher Gebührenbetrag jeweils zu entrichten ist.

Dieser Betrag kann jeweils durch eine mit der Rechnereinheit verbundene fahrzeugseitige Abbuchungseinheit auf einer Benutzerkarte (z. B. Kreditkarte) abgebucht werden.

Ein entsprechendes System zur Abrechnung von Nutzungsgebühren für ein gebührenpflichtiges Wegstreckennetz ist auch aus der EP 0 691 013 B1 bekannt. Dort werden ebenfalls durch eine fahrzeugseitige Einrichtung, die eigenständig die jeweilige Fahrzeugposition ermittelt und über geographische Streckendaten sowie Tarifdaten des nutzungsgebührenpflichtigen Wegstreckennetzes verfügt, die für die Streckennutzung durch ein Fahrzeug jeweils fälligen Nutzungsgebühren ermittelt und von einer im Fahrzeug mitgeführten vorbezahiten Guthabenkarte für Nutzungen des Wegstreckennetzes abgebucht. Wie bei der EP 0 616 301 B1 werden für die Positionsbestimmung des Fahrzeugs vorzugsweise die Signale eines Navigationssatellitensystems benutzt. Um einen ordnungsgemäßen Abrechnungsbetrieb zu gewährleisten bzw. diesen kontrollieren zu können, ist hierbei weiterhin eine nach außen wirkende Signaleinrichtung vorgesehen, die nach Verbrauch des Guthabenbetrags auf der Wertguthabenkarte im Falle des weiteren Aufenthalts des Fahrzeugs auf einer der Nutzungsabrechnung unterliegenden Wegstrecke aktiviert wird und somit missbräuchliche Nutzungen durch entlang des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes aufgestellte Kontrolleinrichtungen erkennbar macht. Durch die Abbuchung der fälligen Nutzungsgebühren von einer Wertguthabenkarte im Fahrzeug wird sichergestellt, dass die Nutzungsgebührenabrechnung in völlig anonymer Weise vor sich geht, also keine rechtsmissbräuchliche Verfotgung der von einzelnen Fahrzeugen jeweils zurückgelegten Wegstrecken möglich ist.

Die EP 0 741 891 B1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung von Nutzungsgebühren für Verkehrswege und Verkehrsflächen, das eine im Fahrzeug befindliche Einrichtung benutzt, mit deren Hilfe aufgrund von Positionsdaten und Tarifdaten im Fahrzeug Nutzungsgebühren berechnet und über ein digitales Mobilfunknetz an eine Zentralstelle übertragen werden. Im Unterschied zu den beiden vorgenannten Systemen wird hier also nicht die Gebührenabrechnung im Fahrzeug auf einer Benutzerkarte oder Wertguthabenkarte vorgenommen, sondern die eigentliche Abrechnung der fälligen Nutzungsgebühren erfolgt durch eine Zentralstelle. Im Fahrzeug selbst werden also lediglich die jeweiligen Nutzungsbeträge eigenständig ermittelt. Ein solches zentrales Verfahren ist wegen der nachträglichen Verfolgbarkeit der von einzelnen Fahrzeugen benutzten gebührenpflichtigen Streckenabschnitte in erster Linie nur für den gewerblichen Straßenverkehr geeignet, also für die streckenbezogene Nutzungsgebührenabrechnung für Lastkraftwagen und Omnibusse,

da hierbei die datenschutzrechtlichen Anforderungen anders sind als für den privaten Straßenverkehr.

Gemeinsam ist den vorgenannten Abrechnungssystemen das Merkmal, dass die einzelnen Nutzungsgebührenbeträge jeweils im Fahrzeug ermittelt werden, so dass die fahrzeugseitige Einrichtung zur Ermittlung der Nutzungsgebühren über die aktuellen Tarife der Nutzung des Wegstreckennetzes verfügen muss. Dadurch ist es auf der anderen Seite problemlos möglich, den Fahrer des jeweiligen Fahrzeugs über den Umfang seiner gebührenpflichtigen Wegstreckennutzung und den zu erwartenden Rechnungsbetrag für die Nutzung bzw. den aktuellen Stand seines noch verfügbaren vorbezahiten Wertguthabens für Streckennutzungen zu informieren.

Die zentralseitige Abbuchung der einzelnen Nutzungsbeträge hat den Vorteil, dass für den Betreiber des Nutzungsgebührenerhebungssystems, also z. B. eine im Auftrag des Staates tätige Gebührenerhebungsgesellschaft die nutzungsgerechte Abrechnung der durch eine Vielzahl von Fahrzeugen vorgenommenen Nutzungshandlungen mit hoher Genauigkeit und Sicherheit durchgeführt werden kann und dass auf der anderen Seite die Fahrer der Fahrzeuge von der Notwendigkeit manueller Tätigkeiten zur Entrichtung der Nutzungsgebühren entbunden sind, da der erforderliche Geldfluss zur Begieichung der Nutzungsgebühren jeweils durch Rechnungsstellung und/oder im Kontoabbuchungsverfahren möglich ist (Postpaid-Verfahren). Selbstverständlich kann auch bei diesem System mit einem vorbezahlten Wertguthaben gearbeitet werden, für das jeweils ein entsprechendes Guthabenkonto in der zentralen Abrechnungsstelle geführt wird (Prepaid-Verfahren). Wegen der Vielzahl von Fahrzeugen, die der Nutzungsgebührenabrechnung unterliegen, kommt dem Kommunikationsaufwand, der für den Datenaustausch zwischen der fahrzeugseitigen Einrichtung zur Ermittlung der einzelnen Nutzungsgebührenbeträge und der zentralen Abrechnungsstelle eine erhebliche Bedeutung zu. Um den Aufwand möglichst gering zu halten, kann man statt einer Übermittlung jedes einzelnen Teilbetrags für die Teilstrecken während einer Fahrt auch vorsehen, dass im Fahrzeug eine gewisse Aufsummierung von Einzelbeträgen vorgenommen wird, bevor diese Summe mit den erforderlichen Einzelinformationen zur Abrechnung an die Zentrale übermittelt wird. Dadurch verringert sich der Kommunikationsaufwand entsprechend auf einen Bruchteil des sonst erforderlichen Aufwandes. Da die Ermittlung der Einzelbeträge im Fahrzeug autark erfolgt, ist es, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, jeder Zeit möglich, den Fahrer über den Betrag der

während einer Fahrt bis dahin angefallenen Nutzungsgebühren bzw. über den aktuellen Stand eines Nutzungsgebühren-Wertguthabens zu informieren. Damit kann sichergestellt werden, dass ein vorgegebener Kreditrahmen im Falle des Postpaid- Verfahrens nicht überstritten wird, indem nämlich rechtzeitig eine Abrechnung des bisherigen Kredits vorgenommen und ein neuer Kreditrahmen zur Verfügung gestellt wird, oder rechtzeitig eine Auffüllung des Wertguthabens beim Prepaid-Verfahren veranlasst wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren vorzuschlagen, bei dem unter Verzicht auf eine fahrzeugseitige Bestimmung der abzurechnenden Einzelbeträge bei der Benutzung eines nutzungsgebührenpflichtigen Wegstreckennetzes dennoch eine sichere Abrechnung der Gebühren wahlweise nach dem Postpaid-Verfahren oder dem Prepaid-Verfahren erfolgen kann. Es soll also gewährleistet werden, dass eine rechtzeitige Auffüllung eines Nutzungsgebühren- Wertguthabens bzw. eine Erneuerung des Kreditrahmens vorgenommen werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass bei Fortsetzung der Fahrt durch das gebührenpflichtige Wegstreckennetz eine Abrechnung von Einzelbeträgen an einem nicht ausreichenden Wertguthaben oder Kreditrahmen scheitert, d. h. die generelle Nutzungsberechtigung des jeweiligen Fahrzeugs (gemeint ist die Fähigkeit, dass die jeweils fälligen Gebührenbeträge tatsächlich abgebucht werden können, also eine Abbuchungsbereitschaft) nicht mehr gewährleistet werden kann und somit unberechtigte Wegstreckennutzungen erfolgen ("Schwarzfahren"), wenn das Fahrzeug weiterhin im nutzungsgebührenpflichtigen Wegstreckennetz verbleibt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Dieses Verfahren ist durch die in den Unteransprüchen 2 bis 15 angegebenen Merkmale in vorteilhafte Weise weiter ausgestaltbar.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erhebung von Nutzungsgebühren für die Nutzung gebührenpflichtiger Streckenabschnitte von Verkehrswegen in einem Verkehrswegenetz, das auch ein Teilnetz eines umfassenderen Verkehrswegenetz sein kann, durch Fahrzeuge mittels einer Einrichtung, die jeweils in einem die Nutzung vornehmenden Fahrzeug angeordnet ist und aufgrund von Positionsdaten, die für die aktuelle geographische Position des

Fahrzeugs repräsentativ sind, und von Streckendaten, die für den geographischen Verlauf der gebührenpflichtigen Streckenabschnitte der Verkehrswege repräsentativ sind, die jeweilige Nutzung der gebührenpflichtigen Streckenabschnitte durch das Fahrzeug ermittelt. Dabei werden Nutzungsdaten, die für die Nutzung der gebührenpflichtigen Streckenabschnitte kennzeichnend sind, von dieser Einrichtung jeweils auf drahtiosem Wege zeitnah zu den einzelnen Nutzungen an eine Zentralstelle zur Abrechnung der Nutzungsgebühren übermittelt. Unter dem Begriff"zeitnah"ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Datenübermittiung noch während der Fahrt des Fahrzeugs stattfindet. Bei diesem Verfahren wird sichergestellt, dass während der Nutzung die generelle Nutzungsberechtigung des Fahrzeugs (Buchungsbereitschaft), die geknüpft ist an das Vorhandensein eines noch ausreichend hohen unverbrauchten Teils entweder eines vorbezahlten Gebührenguthabens oder eines Gebührenkredits mit vorbestimmter maximaler Höhe, rechtzeitig durch Bewirkung eines Zahlungsvorgangs zulasten des Betreibers des Fahrzeugs (z, B. Fahrer oder Halter des Fahrzeugs) unterbrechungsfrei erhaltbar ist. In die Bestimmung der Nutzungsgebühren gehen dabei fahrzeugspezifische und/oder streckenspezifische und/oder zeitspezifische Parameter ein, d. h. die nach dem jeweiligen Tarif fälWigen Nutzungsgebühren sind im Regelfall keine unabhängigen Fixbeträge, sondern richten sich beispielsweise nach bestimmten Fahrzeugparametern (z. B. Fahrzeuggewicht, Achszahl, Schadstoffklasse usw.) oder nach ortsabhängigen Kriterien (z. B. ortsabhängig höhere Gebühren bei Streckenabschnitten mit teuren Tunneln oder Brücken) oder auch nach zeitabhängigen Kriterien (höhere Gebühren für Tageszeiten oder an bestimmten Tagen mit besonders hoher Verkehrsbelastung), Bei einem solchem Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die genaue Bestimmung der fälligen Nutzungsgebühren nicht im Fahrzeug, sondern erst in der Zentralstelle anhand von zentralseitig gespeicherten Tarifdaten und anhand der von der jeweiligen fahrzeugseitigen Einrichtung übermittelten Nutzungsdaten erfolgt. Dabei wird in der fahrzeugseitigen Einrichtung wiederhoit eine Abschätzung vorgenommen, ob der jeweils noch verfügbare Teil des Gebührenguthabens oder des Gebührenkredits ausreicht, die zu erwartende Nutzungsgebühr für einen oder mehrere der nächsten noch nicht erreichten Streckenabschnitte des gebührenpflichtigen Verkehrswegenetzes abrechnen zu können. Erfindungsgemäß wird für diese Abschätzung unabhängig vom tatsächlichen Nutzungstarif ein fest vorgegebener pauschaler Kostensatz zu Grunde gelegt, so dass eine Speicherung des jeweils

anzuwendenden Tarifs, der sich unter Umständen kurzfristig ändern kann (z. B. in Abhängigkeit von der tatsächlichen Verkehrsbelastung auf einer gebührenpflichtigen Teilstrecke) nicht erforderlich ist. Es ist vorgesehen, dass die Höhe des noch verfügbaren Teils des Gebührenguthabens je nach Art des gewähren Abrechnungsverfahrens von der Zentralstelle mindestens einmal während einer Fahrt an die fahrzeugseitige Einrichtung übermittelt wird. Vorzugsweise findet die Übermittlung mehrmals (z. B. in vorgegebenen zeitlichen oder entfernungsmäßigen Abständen) statt. Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass die fahrzeugseitige Einrichtung für den Fall, dass sich bei der Abschätzung keine Bestätigung für eine noch ausreichende Höhe des verfügbaren Gebührenguthabens oder des Gebührenkredits ergibt, ein Signal an den Fahrer ausgibt mit der Aufforderung, ein neues Gebührenguthaben zu kaufen, oder die Zentralstelle veranfasst, den fast erschöpften Gebührenkredit abzurechnen und einen neuen Gebührenkredit zur Verfügung zu stellen. Mit der Abrechnung des Gebührenkredits ist die Veranlassung des Geldflusses vom Verkehrswegenutzer oder einer von ihm autorisierten Stelle zum Betreiber des Gebührenabrechnungssystems gemeint. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine Kontoabbuchung von einem Bankkonto des Fahrers oder eines Speditionsunternehmens, zu dem das jeweilige streckennutzende Fahrzeug gehört.

In bevorzugter Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, die Positionsdaten im Fahrzeug jeweils anhand von Signalen eines Navigationssatellitensystems zu ermitteln. Solche Navigationssatellitensysteme sind Beispiel GPS (Global Positioning System), das von den USA betrieben wird, oder GLONASS, das von Russian betrieben wird. Alternativ könnte die Positionsbestimmung auch mit Hitfe eines auf terrestrischen Sendern basierenden Positionsbestimmungssystems oder durch ein Mobilfunk-Ortungsverfahren vorgenommen werden. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit und Genauigkeit können auch eine Kombination mehrerer Systeme oder über Funk übermittelte Korrekturdaten (z. B. DGPS) verwendet werden. Für den Fall der zeitweiligen Nichtverfügbarkeit solcher Systeme können an sich bekannte Dead- Reckoning-Verfahren die unterbrechungsfreie Positionsbestimmung sichern.

Für die Kommunikation zwischen der fahrzeugseitigen Einrichtung und der für die Gebührenabrechnung zuständigen Zentralstelle, also für die Übermittlung der auszutauschenden Daten wird zweckmäßiger Weise ein digitales Mobilfunknetz

verwendet, vorzugsweise nach dem Standard GMS oder UMTS (Universal Mobile Telephone System).

Wie bereits vorstehend erläutert wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorteil im Regelfall nicht jede einzelne befahrene gebührenpflichtige Teilstrecke abgerechnet, sondern wird eine gewisse Sammlung in der fahrzeugseitigen Einrichtung vorgenommen und nach Möglichkeit jeweils eine gemeinsame Datenübertragung für die kennzeichnenden Daten der Benutzung mehrerer hintereinander liegender Teilstrecken vorgenommen.

Die Aufladung eines kurz vor seiner Erschöpfung stehenden vorbezahiten Gebührenguthabens kann zweckmäßig über Automatenstationen vorgenommen werden, die insbesondere an Autobahnraststätten, Tankstellen und Parkplätzen entlang des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes betrieben werden. Dies kann beispielsweise unter Benutzung einer Teilnehmerkarte, wie sie in ähnlicher Weise für den Betrieb von Mobilfunktelefonen vorgesehen ist und auf der kennzeichnende Daten des jeweiligen Fahrzeugs (z. B. Nummernschilddaten, Fahrzeugklasse, Schadstoffklasse usw.) eingetragen sind, Diese Daten können dann über eine zwischen der jeweiligen Automatenstation und der Zentralstelle für die Gebührenabrechnung bestehende Kommunikationsverbindung an die Zentralstelle übertragen werden zur Identifizierung bzw. Neueinrichtung des jeweils benötigten Wertguthabenkontos. Die Entrichtung des zum Kauf eines Wertguthabens erforderlichen Geldbetrags kann mit Bargeld oder beispielsweise auch mittels einer Scheckkarte oder Kreditkarte oder Geldkarte erfolgen. Damit ein Guthabenkauf oder die Aufladung eines bereits bestehenden vorbezahiten Gebührenguthabenkontos ohne Unterbrechung der Fahrt des Fahrzeugs erfolgen kann, ist in vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass ein solcher Guthabenkauf mittels Mobilfunk, insbesondere über das Internet durchführbar ist. Wie bei anderen Internet- Geschäften kann die Geldzahlung dann beispielsweise über die Angabe der Kreditkartennummer einer gültigen Kreditkarte bewirkt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Auffüllung eines Gebührenguthabens durch eine externe Stelle, zum Beispiel des Speditionsunternehmen zu dem der jeweilige Fahrer des Fahrzeugs gehört, ausgelöst wird, nachdem der Fahrer sich z. B. über Mobilfunk mit seiner Spedition in Verbindung gesetzt hat. In diesem Fall können die für die

Auslösung des Zahlungsvorgangs erforderlichen Informationen selbstverständlich auch über das Festnetz übermittelt werden.

Sofern für den Fahrer keine Möglichkeit oder keine Bereitschaft besteht, ein Gebührenguthaben aufzufüllen, kann der Fahrer sein Fahrzeug selbstverständlich auch bei der nächsten Gelegenheit (z. B. Autobahnabfahrt) aus dem gebührenpflichtigen Wegstreckennetz herausführen, um ein unberechtigtes Fahren in diesem gebührenpflichtigen Wegstreckennetz zu vermeiden.

Zweckmäßigerweise sieht die Erfindung vor, dass die von der fahrzeugseitigen Einrichtung vorgenommene Abschätzung jeweils den Weg vom aktuellen Aufenthaltsort des Fahrzeugs bis zu der oder den in Fahrtrichtung gelegenen nächsten Automatenstationen, an denen eine Gebührenguthabenauffüllung erfolgen kann, berücksichtigt. Sofern in Fahrtrichtung des Fahrzeugs eine Verzweigung des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes (z. B. Autobahndreieck oder Autobahnkreuz) vorliegt, ist bei der Abschätzung selbstverständlich zu berücksichtigen, dass das Fahrzeug unterschiedliche Wege auf seiner Fahrt nehmen kann. In diesem Fall ist für die Abschätzung jeweils die Alternative zu berücksichtigen, bei der die nächstgelegene Automatenstation am weitesten entfernt ist.

Im einfachsten Fall kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass der für die Abschätzung zu Grunde gelegte pauschal Kostensatz lediglich ein Festbetrag ist, der sich an der höchsten Gebühr des teuersten Streckenabschnitts des Verkehrswegenetzes orientiert. In diesem Fall würde also die Länge der nächsten zu befahrenden Teilstrecke des gebührenpflichtigen Wegstreckennetzes keine Rolle spielen. Eine sehr viel realistischere Abschätzung lässt sich jedoch erreichen, wenn der für die Abschätzung zu Grunde gelegte pauschal Kostensatz ein streckenlängenbezogener Kostensatz (Kilometersatz) ist, der sich z. B. an der teuersten Fahrzeugklasse (beispielsweise entsprechend der höchsten zulässigen Achszahl eines Fahrzeugs) und/oder der teuersten Streckenkategorie orientiert.

Zweckmäßigerweise werden im Fahrzeug während der Fahrt zumindest in zeitlichen Abständen die in der Zentralstelle ermittelten Beträge der abgerechneten bzw. abzurechnenden Nutzungsgebühren und/oder deren Summe und/oder gegebenenfalls ein verbleibender Rest eines vorbezahlten Gebührenguthabens angezeigt, um den

Fahrer des Fahrzeugs über die Entwicklung des abzurechnenden Gebührenvolumens fortlaufend zu informieren.

Zweckmäß. igerweise werden in der fahrzeugseitigen Einrichtung Quittungsinformationen über bereits abgerechnete Streckenabschnitte, zu denen auch der aktuell befahrene Streckenabschnitt gehört, zu Kontrolizwecken gespeichert.

Vorteilhaft wird in einer solchen Quittungsinformation auch das Gebührenguthaben oder der Gebührenkredit gespeichert, von dem die Gebühr für die Streckenabschnitte oder das benutzte gebührenpflichtige geografische Gebiet abgebucht wurden oder werden sollen. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, die Quittungsinformationen zu Kontrollzwecken auf drahtlosem Wege, insbesondere mittels DSRC (Dedicated Short Range Communication), durch Kontrollstationen abfragen zu können, die entlang der gebührenpflichtigen Wegstreckenabschnitte positioniert sind (ortsfeste oder vorzugsweise auch mobile Stationen), und bei Bedarf mit Daten aus der Zentralstelle zu vergleichen. Hierzu können die Kontrollstationen über eine Datenverbindung mit der Zentralstelle verfügen.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine zuverlässige Abrechnung der Nutzungsgebühren für die Nutzung gebührenpflichtiger Streckenabschnitte durch Fahrzeuge sicher, ohne dass in den jeweils von den Fahrzeugen mitzuführenden fahrzeugseitigen Einrichtungen eine Speicherung der aktuellen Tarifdaten für das Verkehrswegenetz erforderlich ist. Die Bereitschaft zu einer ordnungsgemäßen Gebührenentrichtung kann dabei ohne Unterbrechung, d. h. ohne ein Verlassen des gebührenpflichtigen Wegstreckennetz durch das Fahrzeug aufrechterhalten werden.