专利名称：用来登记车辆收费的方法和系统的制作方法
本方法和系统打算用来登记象过路费和过桥费、及停车费之类的车辆费，停车包括把车辆停放在诸如城市中心之类的收费区内，从而能把费用记帐或最好从预付卡中存储的量上扣除。
发现在收费设施中，对于通过公路、桥梁、隧道和具有高建筑成本的其他车辆运输通道征收费用。借此得到对建筑和维护成本的经济补偿。最初，在车辆必须通过的收费站中人工收费。后来也引入了付款卡和关卡，该关卡通过呈现这样一种付款卡临时打开。最新的发展包括在收费关卡中，提供一种用来非接触读出通过车辆上的识别单元的设备，从而车辆不必停下。后来，通常就通信而论，在固定单元中使用微波收发机，而在车辆中使用发送-应答器。后来可以使用在US-A-4,739,328(Koelle等人)中描述的方法。为了登记费用，访问从车辆单元得到的标识，使记帐费用成为可能。在其中固定单元启动在车辆单元中登记费用的情况下，得到一种更合理的系统，从而能从存储在预付卡中的量中扣除该费用，预付卡是车辆单元能装有的所谓智能卡。
还发现，希望诸如城市中心之类的交通繁重区域装有进入收费设施。在这种情况下，获得收入可能不是主要目的，而最重要的目的一般是，由此通过减少“不必要行驶”得到在这样的区域中限制通行的一种手段，并且造成从靠私人汽车的个人运输向公共运输服务转移的主要原因。在包括通过车辆的非接触登记的方法发展中，建立这类区域收费设施的兴趣一直在增加。
在其中值得注意进入控制使用费的区域内，除与密集交通有关的问题之外，一般还存在停放问题。知道借助于收费来控制停放已经很长时间了，该费用最经常地借助于自动停放收费计支付。除在位于远离最繁忙街道的位置处的特别长时间停放控制之外，还得到一些对停车场地的建设和维护的经济补偿。
然而，含有停放收费计的系统有多个缺点。因而，他们需要大量职员来监督，为了保持付款自觉性和为了使控制有效，每台车辆必须在一定时间时隔由巡视监督员检查。建设和维护以及从自动收费计收款的工作具有相当大的成本，并且停放收费计通常给城镇的整个外观一个不雅的印象，此外还使街道的清扫变得困难。对于用户来说，他们对经常不能确定对其进行必要预付款的时间段长度感到不舒服。返回车辆太晚导致有停放罚款的危险，而付的款比计划使用的时间长大都导致不必要的费用。替换停放收费计的一种系统包括在出口处有付款台的场地或停车库，在出口处按进入与离开之间的时间付款，在某些方面这是一种更通用的系统。然而，该系统仅能在建成区中用到有限的程度，其中基本上必须能够布置成沿街道停放，和在隔离的、较小的停车场地上停放。
本发明的目的尤其在于，提供一种用来在建成区内，特别是在城镇或城市中心的区域中，收集通行费的合理系统。这些通行费根据以上指示的能包括对于通过边界到收费区的车辆登记进入费、和当把车辆停置在指定的汽车停放区域处时收集的停放费，该停放费基本上取决于时间。
希望收集费用的城镇内部中的区域，当进入这部分时，往往能划分成其中要求和希望限制车辆通行较强或较弱的区域。其原因可能有几个，如通行能力的大或小、停车场数量的多或少、或希望限制来自车辆通行干扰的等级，如在具有人行道的区域。这些情况导致有把建成区域的收费区划分成几个子的区的需要。一个典型的例子可能是，从要求和希望限制车辆通行最强烈的市中心开始，提供环形区，其中离中心的距离越大，对减少通行的要求越少，并且在相同时间，不能太限制在这样的较外区域中的通行，因为这些区域往往需要用于中心和较内区域的通行服务，和用于在主区边界外的区域之间通过的车辆。如果收费用作限制通行的控制手段，则对于其中希望限制通行不一样的这种区域，自然通过在其中对要求限制通行最强烈的区域内收取较高费用、而对于诸如边缘区域之类的郊区收取较小费用而得以控制。对于驶过较外区域边界，象现存的系统那样，征收一些种类的平均费用，已经显得没有什么效果，并且还招致来自道路使用者的较大阻力。为了影响收费区域的交通，需要收费较高，但如果对于已经进入边界区域，例如对于穿过，征收这样高的费用，则对不希望限制到相同程度的车辆通行会收取不合理的过高的费用。
因此已经提出，通过把用于通过车辆的收费设施布置在每个区的边界处，把考虑区域划分成在收费方面使用的子区。进入市中心的人然后将通过多个收费设施，并且在向中心的方向上每通过一个区登记一次新费用。然而，这样一种系统会导致必须布置大量的收费设施。通过沿某些通行路线引导车流来限制数量，会导致某些街道和道路关闭，由此使交通困难，这在建成的和交通繁重的区域非常敏感。由于收费设施占用相当大的地方，影响城镇的整个外观，所以这提供了限制收费站数量并因而也限制收费边界数量的另一个原因。因此为了使设置合理，将减小交通控制作用。
本发明涉及借助于在引言部分中已经描述的远程通信，用来征收通行费，主要是通行费和停放费的一种方法和一种系统，该系统使把主区划分成子区成为可能，以使费用不同。然后该系统与具有多个用来依次向内部城镇区域通过的收费站的上述系统相比，允许把用于这样一种系统的技术装备限制到较高程度。通过使装备不以与收费设施的相同方式造成对城镇环境的负担、且同时使装备成本相当低的事实，能让收费有差别，并且使子区的划分完全由交通控制的需要来确定以用来减轻最精细交通区域压力。
关于附图
，表示形成划分成子区的收费区域的印刷测量图。
根据该图，城镇区域由一条收费边界包围着，该边界具有一部分1，向外、向免费区域、且限定一个边缘区A；和一部分2，向外限制在一条边界3处也与边缘区A连接的外部区B。在外部区B内，布置有带有一条围绕它的边界4的内部区C。边界区A具有较大容量的交通路线。为了进入内部区和为了在这个区两侧的外部区域之间通过而需要它，从而通过穿过通行而不得不有一个不太远的绕道。不希望外部区B用于除在区A与C之间通过车辆之外的其他穿行车辆。然而，对限制子区A和B中通行的要求不象对于区C的要求那样强，在区C中希望尽可能避免来自交通的影响，并且其中限制通行能力，象往往在市中心的情况那样。
图中的框9地示意地指示停车场。从分布和大小显见，提供的停车场在区A中最大，在区B中较小，而在区C中受到高度限制。在建成区域，如对于区C所假定的那样，实际上通常没那么大的空间可用于停车场，此外希望限制停车区，以便减少进入该区的通行。然而，在象区A那样的边缘区域，通常有较大的可能性布置停车场，并且在内部区中限制这些可能性的情况下，在相邻外部区域也有较强烈的要求，从而内部区域的可接近性不大受长运输距离的限制，对于它仅使用车辆到有限程度。与边缘区A相比，外部区具有有限的停放空间，然而不象内部区C那样受到限制。在收费区外，也适合于布置所谓的进入停车场，并且然后假定提供由此进入内部区的良好公共运输设施。
到诸区的进入道路，假定也是离开道路，对于区A用箭头5指示，而对于区B用箭头6指示，就来自外区的通行而论，对于区A与B之间的通行用7指示，而对于区B与C之间的、进和出的通行的道路为8。然后显示出，到区A的进入道路具有较受限制的数量，但他们被预想成对应于具有较高容量的交通路线。到区B的进入道路部分从外部区域到达，见箭头6，及部分来自区A，见箭头7。因而，这里预想，收费区域既能经区A又能经直接入口进入区B的进口到达。这仅是一个其中能布置诸区的方式的例子。这里，预想区A相邻于比区B交通更密集的外部区域。象进入道路5那样，进入道路6以受限制的数量存在。相反，从区A到区B的进入道路7、以及从区B到区C的进入道路8有多条。根据本发明的系统为这些内部交通路线，如将要说明的那样，提供如此简单的布置，从而由于建筑原因，现存的交通路线不受任何显著程度的限制。因此大概能说，进入道路7和8能基本上等同于在引入收费系统之前所有使用的街道和道路。因而，该系统允许不必进行内部区域中的通行能力限制，该区域对限制车流最敏感。
为了控制车流，现在的意图是，当从外部区域，因而经道路5，进入区A中时，应该征收最低的收费。当直接经道路6进入区B时，征收更高的费用。当沿道路7从区A到区B通过时，征收另外的费用。这能等于或小于、或者可能大于分别进入区A与区B之间的收费差。如果当经区A进入区B时征收的总费用比直接进入区B时低，则将缓和进入道路6，如果到区A的进入费用与另外的费用之和高于经道路6的进入费用。为了沿道路8进入C区，然后登记另外的附加费用。通过使收费与附加费用不同，因而有较大的可能性用费用控制通行，并且对于不希望限制到太高程度的通行提供合理的费用。
这里预想借助于无线电通信用来远程登记通行费的所述系统，在收费站和在车辆中，要求使用用来发送和接收无线电波、最好是微波的较复杂操作。如已经描述的那样，在车辆中用于无线电通信的设备最好设计成一个发送-应答器，该发送-应答器能从固定发射机接收信号，并且通过调制接收的信号把他们作为响应信息转播。为了进行包括充分安全措施的付款操作，当交换连续的信息时，使用加密过程。最终结果将是，如已经描述的那样，把费用记帐到一个专用帐户，或者适当地借助于所谓的智能卡从存储在车辆设备中“电子货币”余额中扣除。这种较复杂的操作需要大的收费设施，该设施有能力与用来算帐和干其他事务的中央装备通信。可能也存在使它们装有用来登记车辆类别的检测装置的要求；收费实际上往往依据车辆类别而不同，对于私人汽车和用来运输货物的车辆等使用不同的费用。如果把这种收费站布置在具有几个并行车道的较大通行路线处，而不强烈地限制通过收费站的速度，如这可能是来自外部区域的进入道路的情形，此外需要大的装备来检查通过收费站的车辆路径，并且用来捕捉无权通过的车辆，则结果是在公路上方在较大的机架装备中，可能必须布置用来记录车辆、其标识和外观的天线、摄象机、和其他设备。预想这种收费站布置在进入道路5处，并且然后还有用于几个车道和用于自由车流的所述较大装备。对于来自外部区域的进入道路6可能也需要这种收费设施，并且在任何情况下，都需要使用来保证操作和分类通过车辆的所有所述功能成为可能的收费设施。
以前知道，如何能安排在完整收费站中的安全工作和检查操作，见例如专利US-A-4,303,904(Chasek)。由瑞典专利9303203-5(Olsson)和其他文件也得知这样的装置和系统。
联系本发明已经观察到，当向内经进入道路7和8通过收费边界3和4时，不必进行这样的大量操作。对于这样的通道，已经实现了安全和分类要求，并且对于另外的通信致动车辆设备。
根据本发明，在具有其完整收费设施的外部区边界内部的道路7和8处，提供较简单和用空间非常小的无线电发射机设备。这些发射机布置成仅发射信号，这周期地和频繁地进行，并且这些信号致动用来登记附加费的车辆设备。下文，这样的发射机称作辅助发射机。这样的发射机也设置在用于收费的停车场的进口处。
因而借助于辅助发射机，使用进入内部区和在停放地方停放的附加费用，能提高对从外部区域进入进行有效的收费。由于停车费往往取决于时间，所以功能是这样的，从而当进入停车场时致动车辆设备，以便根据对停车有效的收费表对每个开始的时间段收取一定费用。在停放操作之后，车辆驾驶员借助于操作装置致动车辆设备，以便记帐由辅助发射机对直到当驱动车辆离开时的停止时间测量的每个时间段而编程的收费。另外每个时间段的收费能固定，并且使用对每个时间段的预定量添加，时间段的长度是变化的(象对于电话收费的情况那样，对其时段收费固定，而根据收费表确定时段长度)。
当从外部区域经区A和B通过并进入区C和在那里停放以及退出到外部区域时，事件的顺序如下1．经在道路5处的一些完整收费设施进入区A。然后在收费设施与车辆设备之间无线地进行所有的安全和检查操作。收费编程到车辆设备中，然而没有最终从“电子货币”的设备余额中扣除，且没有记入与车辆设备有关的帐户。
2．当通过其中仅布置辅助发射机的子区的随后边界时，借助于从附加发射机周期发射的信号初始化车辆设备，以便作为增补在初次通过收费站时的安全和检查操作的辅助操作，登记适用于通过考虑的收费边界的附加费用。这种附加费用分别对于余额的最终扣除、或帐户的记帐并不登记。
3．当又进入停车场时，通过一个辅助发射机。它以指示的方式致动车辆设备中的停放功能，因而在时间测量设备的人工启动之后，根据已经从辅助发射机发送的停放费用表记帐。
4．在由车辆驾驶员进行时间测量的人工致动和停放之后，以上面已经描述的方式，开始由车辆设备登记停车费希望值(wills)的时间依赖单位，因而不会最终扣除余额，也不会记到帐户上。
5．车辆从收费区驶出，并且然后沿道路5或6通过收费设施之一。然后在收费设施中，根据安全措施和检查操作登记在进入时进行的原始识别是正确的，由此致动车辆设备发送记录的总车辆费用，因而包括进入费用、进入子区的附加费用和存在的停车费。最终操作导致登记该总费用，并且从“电子货币”的余额中扣除，或记入预定的帐户。
由于对于登记操作能进行包括要求安全例行程序的双向通信的事实，当从收费区域驶出时在完整收费站中最终登记费用是便利的。由于辅助发射机预想成仅为发射布置，并且仅接收因此在车辆设备中存在的功能，所以这里可以不进行这样一种完整的安全过程。然而，不排除相对于这里描述的操作能有几分改变，从而对于智能卡，当记帐附加费用时，能依次进行余额的扣除，并且当驶出时在收费站中的操作仅包括报告余额的这种减少。
描述的方案预想，当通过子区之间的收费边界时，对于驶出费用不记帐，但相反当在不同的停车场之间运动时，自然记帐停放费用。这意味必须布置辅助发射机，以便当从具有低收费的区驶入时但不是从它驶出时，才影响车辆设备。在没有完全不同的用来驶入和驶出的道路的情况下，通过借助于由车辆反射的反射无线电波检测行驶方向，在技术上能够实现。还有熟悉本专业的技术人员能认识到的其他可能性。
然而，代之以完全不收费，当驶出时让它保持且然后或许处于比驶入时低的值上。在诸区之间在某些时间间隔运动的事实实际上意味着，在收费区域内停留得相当长，这可能诱导另外的附加费用。然后一种可能的选择是，在车辆内的时间测量装置除登记驶过子区边界时的附加费用之外，还登记该边界的标识，且也登记这种通过的时间，从而当驶出时能征收在其大小上适应于该停留时间的附加费用。
总的来说，可能存在这样一种需要，不仅要登记驶入和在停车场上的停留以便征收费用，而且也要登记在某些区、特别是诸如市中心之类的通行区中的停留时间。然而，必须考虑某些车辆的停留时间部分不能收取任何费用，即对于有自己的车库或停车位置的这种车辆。在瑞典专利9303025-2(Olsson)中已经提出了这样一种系统，其中除停放时间外还记帐车辆运动时的时间段。
参照附图的该描述部分指明，在具有良好限定边界的子区中的收费区域的严格划分。然而，它仅是一个已经选择的用来使系统的描述清楚的例子。
在实际装备中，根据本发明的系统，如已经描述的那样，使布置大量辅助发射机、指向标(beacon)成为可能。因此收费系统能具有比“划分成子区”的概念似乎指示的明显多得多的方面。因而附加费用的求和不仅能根据车辆驶入的区域来进行，而且也能根据选择的道路来进行。因此除目的地选择还有道路选择之外，借助于费用产生了用来控制的可能性。
因而，辅助发射机仅带有用于所述功能的发送设备，以便车辆越行驶到交通道路系统的较深处能够记帐附加费用。因而辅助发射机构成一种类型的在交通方面通常称作指向标的无线电塔。这些塔能沿道路以某些间隔布置。发射机能向车辆设备的发送-应答器发送三种信号标识码、驶入一个区的附加费用及停车费用表。专用于车辆和适用于车辆类别的基本费用能存储在每个车辆设备中，并且一个辅助发射机仅发送当通过考虑的发射机时要记帐的基本费用部分。因而这允许把一个区域划分成既用来行驶又用来停放的子区。根据每天的时间也能修改费用，从而例如在夜间、或在交通负担小的时间行驶比较便宜。
辅助发射机也能由连接到某种形式的中央系统上的固定收发两用机设备补充，例如中央系统是用于公共交通和应急车辆的现存FreePath(自由路径)网络，该设备带有设置在战略要地的单元。他们能设计成用来重新编程车辆设备，并且也有可能能从预定帐户转移“电子货币”，以便增加可用的余额。如果其中在通信时检测到某种错误，则它还能向车辆设备发送某些形式的警告信号。所述类型的系统能扩展成服务于公共交通。该系统能自动地提示公共交通车辆通过控制点时的时间，并且把它报告给中央系统，该中央系统登记交通单元的位置和运动。应急车辆能装有为了应急操作给出通过交通灯的畅通通道的专用车辆设备。
用来倒计数停车费的时间测量装置在停放操作时实际已经致动的事实的检查，使用车辆设备的发送-应答器，能借助于停放监督者、或者另外借助于远程检测人工地进行。
因而，本发明的基本思想在于，用于完整安全和检查操作的收费站仅布置在收费区的外部边界中的进入道路处。为了当在这种收费区内运动时启动附加费用，以及对其他情形收费，主要是对于停车场上的停放，借助于用于与通过车辆单向通信的简单无线电发射机单元，即“指向标”，而启动。这些辅助发射机能具有非常简单的形式，基本上只是一根杆或由已经存在的结构携带，如由路灯柱或墙壁携带。该系统因而使用在收费区内不显眼的非常简单设备，通过使收费有差别而使得到非常完整的交通控制成为可能。
权利要求
1．一种借助于在多条通行道路(3、4)中沿一条到主区的收费边界(1、2)的固定收费设施、与各通过车辆中的通信设备之间的无接触通信，最好借助于无线电波，登记车辆费用的方法，该收费设施和车辆设备布置成完成导致付款操作的连续通信，此时进行预定安全和检查操作，如为了得到与所考虑收费设施有关的车辆设备的许可、和为了根据付款操作正确登记所有各车辆费用的记帐，该方法的特征在于在主区内，布置诸如无线电发射机之类的多个发射机，这些发射机布置成发送携带数据的信号，这些信号能由各车辆设备在通过所考虑的发射机时捕捉，在主区收费边界中的收费设施布置成执行所述安全和检查操作的引导部分以致动车辆单元，以便然后在从所述发射机接收信号时，登记关于与通道位置有关的附加费用的数据，所考虑的发射机与该通道位置有关；及此外，收费设施布置成，当各车辆驶出时，终止包括已经部分完成的安全和检查操作的付款操作，然后求和登记在车辆设备中与费用有关的所有数据并记帐所得到的总费用，由此能把主区划分成多个内区(A、B、C、9)，从而使总费用取决于车辆驶入的内区，而在主区内不需要布置用于双向通信的完整收费设施。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于对于经过与所考虑内区(9)有关的所述发射机之一的车辆通过，发送一个用来开始在车辆设备中倒计数时间的信号，当由车辆捕捉到一个信号时，来自所述诸发射机的另一个的信号当从所考虑的区驶出时用来终止时间的倒计数，并且借助于收费设施，当经过外部收费边界(1)从主区驶出时，使用倒计数的时间段长度来计算和收取依赖于时间的附加费用。
3．根据权利要求2所述的方法，其特征在于使车辆设备包括用来检测车辆是在运动还是静止的装置、和包括在其启动与停止之间的时段期间停止所述时间倒计数的装置，在该时段期间静止状态由所述第一装置指示。
4．根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于为了计算附加费用，发送与适用于所考虑通道的计算单元有关的数据；和在车辆设备中，把每个这样的计算单元与确定车辆类型的计算单元相组合，由此形成一个表示适用于通过位置的收费表和车辆类型的附加费的值。
5．根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于在连接到智能卡上的车辆设备中，从该智能卡的编程货币余额中扣除实际车辆费用，在车辆设备中为依次征收的费用登记数据；和当经过在通过道路(5、6)处、在外部收费边界(1)上的收费设施之一驶出时，求和这些费用，付款操作通过把总费用从智能卡的余额中扣除而终止。
6．根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于对于连接到智能卡上的车辆设备，从该智能卡的编程货币余额中扣除实际通行费用，从该智能卡的余额中扣除依次征收的费用；和当经过在外部收费边界(1)上的收费设施之一从主区驶出时，与这些操作有关的数据被传递到该收费设施，并且根据建立的安全和检查操作而被检查。
7．一种用来实现根据权利要求1-6任一项所述的方法的系统，布置成借助于在多条通行道路(3、4)中沿一条收费边界(1、2)布置的固定收费设施、与各通过车辆中的通信设备之间的无接触通信，最好借助于无线电波，登记车辆费用，该系统包括收费设施和车辆设备布置成完成导致付款操作、和然后进行预定安全和检查操作的连续通信，如为了得到与所考虑收费设施有关的车辆设备的许可、和为了根据付款操作登记各车辆费用的记帐，该系统的特征在于在主区内，布置诸如无线电发射机之类的多个发射机，这些发射机布置成发送携带数据的信号；和处于其致动状态下的车辆设备布置成在通过所考虑的发射机时捕捉其信号，在主区收费边界中的收费设施布置成进行所述安全和检查操作的引导部分且致动车辆单元，以便然后在从所述发射机接收信号时登记关于与通道位置有关的附加费用的数据，所考虑的发射机与该通道位置有关；及此外，收费设施被布置成，当各车辆驶出时终止包括安全和检查操作的付款操作，它通过求和记录在车辆设备中与费用有关的所有数据和记帐总费用已经部分完成。
8．根据权利要求7所述的系统，其特征在于车辆设备布置成，通过使附加费用基于从所述无线电发射机之一接收的且与在该发射机处的通过位置有关的计算单元、和与预定类型类别表中车辆类别有关的计算单元，进行附加费用的计算。
9．根据权利要求7或8任一项所述的系统，其特征在于在主区的收费边界(1)内的某些区域、内区布置为停车场(9)，该停车场在进口位置处装有用来致动车辆单元内的停放功能的发射机，并且在出口位置处布置发射机用于停止该停放功能。
10．根据权利要求9所述的系统，其特征在于停放功能取决于时间，车辆设备装有在致动停放功能之后用来倒计数过去时间、且直到使其停止的时间测量装置，并且布置成登记相应附加费用，该附加费用使用一个与所考虑停放位置有关的计算单元、和一个与倒计数时间有关的计算单元、最好还有一个与车辆类别有关的计算单元已经计算出。
11．根据权利要求7-10任一项所述的系统，并且布置成主区划分成具有行驶道路的内区(A、B、C)，该系统的特征在于在用来驶入所考虑内区的位置(7、8)内，所述发射机布置成致动计时功能，并且在用来从所考虑区驶出的通过位置或诸区处，发射机布置成停止计时功能，使用一个与用于所考虑区的费用表有关的计算单元、和一个与区内停留时间有关的计算单元、最好还有一个与车辆类别有关的计算单元，计算附加费用。
12．根据权利要求11所述的系统，其特征在于车辆设备装有用来检测车辆运动的装置，并且布置成仅在由检测装置检测到车辆正在运动的时间期间才致动区内停留时间的所述倒计数。
全文摘要
借助于在主区收费边界(1、2)中的固定收费设施、与通过车辆中的通信设备之间的无线电通信，当进行预定检查操作时，如为了得到车辆设备的许可，而登记车辆费用的一种方法和系统。在主区内，布置多个无线电发射机，这些发射机发送关于与通过各发射机有关的附加费用的数据携带信号。当驶入时，收费设施完成检查操作的引导部分，且致动车辆单元，以便在通过它们时登记来自发射机的信号。当驶出时，终止包括检查操作的登记操作，然后求和登记的费用并且记帐总费用。由此能把主区划分成多个内区(A、B、C、9)，从而使总费用取决于车辆驶入的内区，而在主区内不需要用于双向通信的完整收费设施。
文档编号G07B15/06GK1238851SQ9718002
公开日1999年12月15日 申请日期1997年10月10日 优先权日1996年10月24日
发明者托马斯·莫斯特罗姆 申请人:康比泰克交通系统公司