EP1731397A1 - Sicherungsanlage zur Bereitsstellung eines gesicherten Bahnübergangs - Google Patents

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EP1731397A1
EP1731397A1 EP05012148A EP05012148A EP1731397A1 EP 1731397 A1 EP1731397 A1 EP 1731397A1 EP 05012148 A EP05012148 A EP 05012148A EP 05012148 A EP05012148 A EP 05012148A EP 1731397 A1 EP1731397 A1 EP 1731397A1
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EP
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control unit
unit
safety device
gsm
power supply
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Withdrawn
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EP05012148A
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French (fr)
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Alfred Hurni
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Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
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Publication date
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    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B61L29/08Operation of gates; Combined operation of gates and signals
    • B61L29/18Operation by approaching rail vehicle or train
    • B61L29/22Operation by approaching rail vehicle or train electrically
    • B61L29/222Operation by approaching rail vehicle or train electrically using conductor circuits with separate contacts or conductors
    • B61L29/224Operation by approaching rail vehicle or train electrically using conductor circuits with separate contacts or conductors using rail contacts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L29/00Safety means for rail/road crossing traffic
    • B61L29/24Means for warning road traffic that a gate is closed or closing, or that rail traffic is approaching, e.g. for visible or audible warning
    • B61L29/28Means for warning road traffic that a gate is closed or closing, or that rail traffic is approaching, e.g. for visible or audible warning electrically operated
    • B61L29/30Supervision, e.g. monitoring arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61L2207/00Features of light signals
    • B61L2207/02Features of light signals using light-emitting diodes [LEDs]

Definitions

  • the present invention relates to a security system for providing a secured railroad crossing.
  • Unsecured level crossings are currently still a threat to people and material, because it is due to carelessness again and again to accidents, some of which unfortunately even end in death.
  • a sure prescription against avoidance of these accidents is the establishment of secured level crossings, which are usually equipped with a turnpike and optical warning lights.
  • these level crossings are usually controlled and monitored by signal boxes.
  • signal boxes In addition to this relatively high outlay for the equipment and connection to a signal box and for maintenance is also the cost of the electrical power supply added, so that alone here sometimes cable lengths in the two-digit kilometer range are required.
  • level crossings are for example from the German Offenlegungsschriften DE 197 25 320 A1 and DE 199 00 696 A1 as well as the German Patent DE 199 28 317 C2 known.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a security system for a railroad crossing, which has a relatively high level of security and can still be designed considerably cheaper in price.
  • a security system which has a simplified island-like operable structure Nevertheless, due to the possibility of communication, it is able to receive data and / or to send data, in particular fault messages.
  • the optical warning elements comprise LED lighting means. At this point, when using LED bulbs known traffic lights with yellow and red light can be used from the road.
  • a particular safe and sufficient in terms of the required power power supply is obtained when the power supply unit is designed as a self-sufficient photovoltaic unit with a storage battery and / or if the power supply unit has an induction loop in which voltages are induced by the magnetic field of Tranktions Wegströmen.
  • the communication device can be configured as a GSM module or as a GSM-R module or as a UMTS module. Of course, other wireless transmission methods are also conceivable.
  • the control unit may be provided to control the power output of the power supply unit as a function of the availability of electrical power.
  • the control unit may be assigned a brightness sensor, wherein the control unit adjusts the emission characteristic of the warning elements as a function of the ascertained brightness. Even with this measure, it is possible to adjust the brightness of the bulbs to the ambient brightness and to consume, for example, at dusk and darkness considerably less electrical power for the bulbs.
  • LED signals for example, only subsets of the LED total can be controlled.
  • time intervals can be defined in the control unit during which electrical consumers are switched off. For example, larger gaps in the timetable or even the night can be defined as such intervals on a siding transition. But it may also be possible that the entire security system only turns on when a train has operated the first rail contact and turns off again when the train has pressed the last rail contact.
  • At least one radio clock can be assigned to the control unit for adjusting the time intervals.
  • the drawing shows a schematic representation of a railway line S with four level crossings BUel to BUe4, which are each secured by a security system SA according to the present invention.
  • Each security system SA comprises on the track side three pairs of train direction resolving rail contacts SK1, SK2 and SK3 and a light signal LS on each side of the track.
  • a solar module SM and an induction loop L are provided for inducing voltages by reverse transient currents.
  • each security system SA comprises a control unit SE which has a programmable logic controller PLC, an interface I_SK for the rail contacts SK1 to SK3, an interface I_LS for the light signals, a power supply unit PS and an interface I_GSM for wireless communication.
  • the PLC is also assigned a brightness sensor HS and a radio clock FU.
  • a train on route S travels from station A to station B, it passes the first level crossing BUel.
  • the first rail contact pair SK1 is activated.
  • the state of charge of the power supply unit PS and the signal of the brightness sensor HS are queried and a corresponding control of the light signals LS, which may optionally also have an audible warning element made.
  • the configured as LED array light signals LS are controlled in accordance with the brightness and the state of charge in a special way to deal rationally with the available energy.
  • the control is provided, for example, that with decreasing brightness, the number of brought to light LED's decreases and decreases with decreasing state of charge, the blinking time and / or the period between two lighting phases is increased.
  • lightning durations of only 1/1000 sec. can be provided, as are known, for example, from the energy-saving firing of aircraft.
  • the light signals LS are then switched off and the control unit SE is again switched to a stand-by mode with the operation of the rail contact pair SK3 arranged directly in the direction of traction of the rail contact pair SK3 arranged directly in the vicinity of the level crossing BUe1.
  • the SPS further defines a number of fault criteria, such as "rail contact pair SK1 or SK2 not actuated within a predetermined period of time", “no current flow or excessive current flow to light signal LS", “low battery state” or the like, overrides the control unit its communication interface I_GSM from a fault message to a the route S controlling control system CS.
  • a control system-side control unit SEL also has the interface I_GSM, a programmable logic controller PLC and an interface I_CS to the control system CS.
  • the security system SA can then be remotely tested by the control system-side control unit SEL or checked locally by the control unit SE.
  • a security system SA is created, which is particularly inexpensive in terms of initial installation, and still has a high availability while maintaining good maintainability. Due to the intelligent control of the power consumption, it is thus also possible to operate warning events in the case of a low storage state of the energy supply unit PS.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsanlage für einen Bahnübergang anzugeben, die einen vergleichsweise hohen Sicherheitslevel aufweist und trotzdem im Preis erheblich günstiger ausgestaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Sicherungsanlage (SA) zur Bereitstellung eines gesicherten Bahnüberganges (BUe1 bis BUe4), umfassend:
a) eine Anzahl von die Zugrichtung auflösenden Schienenkontakten (SK1,SK2,SK3);
b) eine Anzahl von optischen und/oder akustischen Warnelementen (LS);
c) eine Steuerungseinheit (SE) für die Erfassung der Signale der Schienenkontakte (SK1,SK2,SK3) und zur entsprechenden Steuerung der Warnelemente (LS);
d) eine der Steuerungseinheit (SE) zugeordnete Kommunikationseinheit (I_GSM) zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuerungseinheit (SE) und einer leittechnischen Einheit (CS); und
e) eine Energieversorgungseinheit (PS) zur Versorgung der vorstehenden Komponenten mit elektrischer Leistung.
Auf diese Weise wird eine Sicherungsanlage geschaffen, die über einen vereinfachten inselartig betreibbaren Aufbau verfügt und die dennoch aufgrund der Kommunikationsmöglichkeit in der Lage ist, Daten zu empfangen und/oder Daten, insbesondere Störungsmeldungen, zu senden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungsanlage zur Bereitstellung eines gesicherten Bahnübergangs.
  • Ungesicherte Bahnübergänge stellen auch aktuell immer noch eine Gefährdung für Mensch und Material dar, weil es infolge von Unachtsamkeiten immer wieder zu Unfällen kommt, die zum Teil leider sogar mit Todesfolge enden.
  • Ein sicheres Rezept gegen die vermeidung dieser Unfälle besteht in der Einrichtung von gesicherten Bahnübergängen, die in der Regel mit einem Schlagbaum und optischen Warnleuchten ausgerüstet sind. Um bei diesen gesicherten Bahnübergängen eine hohe Verfügbarkeit und damit Sicherheit der Funktion zu gewährleisten, werden diese Bahnübergänge in der Regel von Stellwerken aus gesteuert und überwacht. Neben diesem vergleichsweise hohen Aufwand für die Ausrüstung und Anbindung an ein Stellwerk sowie für die Wartung kommt zudem noch der Aufwand für die elektrische Leistungsversorgung hinzu, sodass allein hierführ zum Teil Leitungslängen im zweistelligen Kilometerbereich erforderlich sind. Derartige Bahnübergänge sind beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 197 25 320 A1 und DE 199 00 696 A1 sowie dem deutschen Patent DE 199 28 317 C2 bekannt.
  • Aus Kostengründen ist es daher in der Regel unmöglich, alle ungesicherten Bahnübergänge mit derartigen Sicherungsanlagen auszustatten. Berücksichtigt man jedoch, dass es beispielsweise allein auf dem Gebiet der Schweiz etwa 5.000 solcher ungesicherter Bahnübergänge gibt, bei denen es sich in der Regel um Flur-, Wander-, Spazier- und Reitwege sowie um Zufahrten zu einzelnen Gebäuden handelt, besteht dennoch ein erheblicher Wunsch danach, auch eine nicht vernachlässigbaren Teil dieser ungesicherten Bahnübergänge mit Sicherungsanlagen auszustatten.
  • So werden beispielsweise in Einzelfällen Sicherungsanlagen installiert, die mit einem gleich hohen Sicherheitslevel ausgestattet sind, wie dieser beispielsweise mit den oben genannten Anlagen für Hauptstrasse realisiert ist. Aufgrund der vergleichsweise hohen Kosten ist es jedoch oft so, dass die betroffenen Anwohner, die Gemeinden, die Kooperationen und Firmen in der Regel ihren Anteil an den Kosten für die mit hohem Sicherheitslevel ausgeführten Sicherheitsanlagen nicht bezahlen wollen/können und ein Bahnübergang daher ungesichert bleibt, auch wenn ein Bedürfnis für seine Sicherung bestehen würde.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsanlage für einen Bahnübergang anzugeben, die einen vergleichsweise hohen Sicherheitslevel aufweist und trotzdem im Preis erheblich günstiger ausgestaltet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Sicherungsanlage zur Bereitstellung eines gesicherten Bahnüberganges gelöst, welche die folgenden Komponenten umfasst:
    • a) eine Anzahl von die Zugrichtung auflösenden Schienenkontakten;
    • b) eine Anzahl von optischen und/oder akustischen Warnelementen;
    • c) eine Steuereinheit für die Erfassung der Signale der Schienenkontakte und zur entsprechenden Steuerung der Warnelemente;
    • d) eine der Steuereinheit zugeordnete Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinheit und einer leittechnischen Einheit; und
    • e) eine autarke Energieversorgungseinheit zur Versorgung der vorstehenden Komponenten mit elektrischer Leistung.
  • Auf diese Weise wird eine Sicherungsanlage geschaffen, die über einen vereinfachten inselartig betreibbaren Aufbau verfügt und die dennoch aufgrund der Kommunikationsmöglichkeit in der Lage ist, Daten zu empfangen und/oder Daten, insbesondere Störungsmeldungen, zu senden.
  • Um einerseits mit der an der Sicherungsanlage zur Verfügung stehenden Energie besonders sparsam zu haushalten und andererseits eine hinsichtlich der Leuchtmittel wartungsarme Lösung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die optischen Warnelemente LED-Leuchtmittel umfassen. An dieser Stelle können bei Verwendung von LED-Leuchtmittel auch aus dem Strassenverkehr bekannte Ampelanlagen mit Gelb- und Rotlicht verwendet werden.
  • Eine besondere sichere und hinsichtlich der benötigten Leistung ausreichende Energieversorgung ergibt sich, wenn die Energieversorgungseinheit als autarke Photovoltaik-Einheit mit einem Speicherakku ausgestaltet ist und/oder wenn die Energieversorgungseinheit eine Induktionsschleife aufweist, in der durch das Magnetfeld von Tranktionsrückströmen Spannungen induziert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Koaununikationseinrichtung in einer Weise, dass in der Steuereinheit eine Anzahl von Störungskriterien definiert sind, bei deren Eintreten über die Kommunikationseinrichtung eine entsprechende Störungsmeldung abgesetzt wird. Damit ist es nicht erforderlich den Zustand der Sicherungsanlage von einem abgesetzten Stellwerk oder einem abgesetzten Leitsystem aus zu kontrollieren, sondern die Meldung verläuft in umgekehrter Richtung über eine drahtlose Kommunikation, falls die Sicherungsanlage eine gemäss den Störungskriterien definierten unerwünschten zustand annimmt. Die Kommunikationseinrichtung kann dabei als GSM-Modul oder als GSM-R-Module oder als UMTS-Modul ausgestaltet sein. Denkbar sind natürlich auch noch andere drahtlose Übertragungsverfahren.
  • Um das Energiemanagement weiter auszugestalten, kann es vorgesehen sein, die Leistungsabgabe der Energieversorgungseinheit in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit an elektrischer Leistung zu steuern. Bei einem niedrigen Ladezustand der Energieversorungseinheit kann beispielsweise die Blinkdauer der Leuchtmittel verkürzt und/oder das Verhältnis von ausgeschaltetem Leuchtmittel zu eingeschaltetem Leuchtmittel vergrössert werden. Alternativ oder auch ergänzend hierzu kann der Steuereinheit ein Helligkeitssensor zugeordnet sein, wobei die Steuereinheit in Abhängigkeit von der ermittelten Helligkeit die Abstrahlcharakteristik der Warnelemente einstellt. Auch mit dieser Massnahme ist es möglich, die Helligkeit der Leuchtmittel an die Umgebungshelligkeit anzupassen und beispielsweise bei Dämmerung und Dunkelheit erheblich weniger elektrische Leistung für die Leuchtmittel zu verbrauchen. Bei der Verwendung von LED-Signalen können so beispielsweise nur noch Untermengen der LED-Gesamtheit angesteuert werden.
  • Um eine weitere Möglichkeit zum sparsamen Umgang mit der elektrischen Energie ausschöpfen zu können, können in der Steuereinheit Zeitintervalle definiert sein, während derer elektrische Verbraucher ausgeschaltet sind. So können beispielsweise auf einem Nebengleisübergang grössere Lücken im Fahrplan oder auch die Nacht als derartige Intervalle definiert werden. Es kann aber auch möglich sein, dass sich die gesamte Sicherungsanlage erst dann einschaltet, wenn ein Zug den ersten Schienenkontakt betätigt hat und sich wieder ausschaltet, wenn der Zug den letzten Schienenkontakt betätigt hat.
  • Damit die Zeitintervalle dann auch wirklich den gewünschten täglichen Intervallen entsprechen, kann der Steuereinheit zum Abgleich der zeitintervalle mindestens eine Funkuhr zugeordnet sein.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den übrigen Unteransprüchen entnommen werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung in schematischer Darstellung eine Bahnstrecke S mit vier Bahnübergängen BUel bis BUe4, die mit jeweils einer Sicherungsanlage SA gemäss der vorliegenden Erfindung gesichert sind. Jede Sicherungsanlage SA umfasst gleisseitig drei Paare von die Zugfahrtrichtung auflösenden Schienenkontakten SK1, SK2 und SK3 und ein Lichtsignal LS auf jeder Seite des Gleises. Zur Energieversorgung sind ein Solarmodul SM und eine Induktionsschleife L für eine Induzierung von Spannungen durch Tranktionsrückströme vorgesehen. Weiter umfasst jede Sicherungsanlage SA eine Steuereinheit SE, die über eine speicherprogrammierbare Steuerung SPS, eine Schnittstelle I_SK für die Schienenkontakte SK1 bis SK3, eine Schnittstelle I_LS für die Lichtsignale, eine Energieversorgungseinheit PS und eine Schnittstelle I_GSM für eine drahtlose Kommunikation verfügt. Der SPS sind ausserdem ein Helligkeitssensor HS und eine Funkuhr FU zugeordnet.
  • Fährt nun beispielsweise ein Zug auf der Strecke S von der Station A zur Station B, passiert er den ersten Bahnübergang BUel. Dabei wird zunächst das erste Schienenkontaktpaar SK1 aktiviert. Mit deren Aktivierung werden der Ladezustand der Energieversorgungseinheit PS und das Signal des Helligkeitssensors HS abgefragt und eine entsprechende Ansteuerung der Lichtsignale LS, die optional auch noch über ein akustisches Warnelement verfügen können, vorgenommen. Die als LED-Array ausgestalteten Lichtsignale LS werden entsprechend der Helligkeit und des Ladezustands in besonderer Weise angesteuert, um möglichst rationell mit der zur verfügung stehenden Energie umzugehen. Die Steuerung ist dabei beispielsweise so vorgesehen, dass mit abnehmender Helligkeit die Anzahl der zum Leuchten gebrachten LED's abnimmt und mit abnehmendem Ladezustand die Blinkdauer herabgesetzt und/oder die Periode zwischen zwei Leuchtphasen heraufgesetzt wird. So können beispielsweise auch Blitzdauern von nur 1/1000 sec. vorgesehen sein, wie sie beispielsweise aus der stromsparenden Befeuerung von Flugzeugen bekannt sind. Mit der Betätigung des in Zugfahrtrichtung hinteren Kontakts des unmittelbar in der Nähe des Bahnübergangs BUe1 angeordneten Schienenkontaktpaars SK3 werden dann die Lichtsignale LS ausgeschaltet und die Steuereinheit SE wieder in einen Stand-By-Modus geschaltet.
  • Wegen der autarken Funktion der Sicherungsanlage SA ist der Umgang mit der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung besonders effizient vorzunehmen. Aus diesem Grund können in der SPS auch Intervalle definiert sein, während derer sämtliche nicht benötigte elektrische Verbraucher ausgeschaltet sind. Zum zeitlichen Abgleich dieser nach der Systemzeit der SPS gesteuerten Intervalle wird das Signal der Funkuhr FU genutzt, die für eine von der Sicherungsanlage SA unabhängige Zeitbasis sorgt.
  • In der SPS sind weiter eine Anzahl von Störungskriterien definiert, wie beispielsweise "Schienenkontaktpaar SK1 oder SK2 nicht innerhalb einer vorbestimmten zeitdauer betätigt", "kein Stromfluss oder zu hoher Stromfluss zum Lichtsignal LS", "Ladezustand zu niedrig" oder dergleichen, setzt die Steuereinheit über ihre Kommunikationsschnittstelle I_GSM eine Störungsmeldung zu einem die Strecke S steuernden Leitsystem CS ab. Hierzu verfügt eine leitsystemseitige Steuereinheit SEL ebenfalls über die Schnittstelle I_GSM, eine speicherprogrammierbare Steuerung SPS und eine Schnittstelle I_CS zum Leitsystem CS. Mit einer entsprechenden Serviceschnittstelle I_S kann die Sicherungsanlage SA dann von der leitsystemseitigen Steuereinheit SEL ferngeprüft oder von der Steuereinheit SE vor Ort geprüft werden.
  • Auf diese Weise ist eine Sicherungsanlage SA geschaffen, die besonders preiswert hinsichtlich der Erstinstallation ist, und die trotzdem eine hohe verfügbarkeit bei gleichzeitig guter Wartbarkeit aufweist. Aufgrund der intelligenten Steuerung der Leistungsaufnahme können so auch Warnereignisse bei niedrigem Speicherzustand der Energieversorungseinheit PS bedient werden.

Claims (9)

  1. Sicherungsanlage (SA) zur Bereitstellung eines gesicherten Bahnüberganges (BUe1 bis Bue4), umfassend:
    a) eine Anzahl von die Zugrichtung auflösenden Schienenkontakten (SK1, SK2, SK3);
    b) eine Anzahl von optischen und/oder akustischen Wamelementen (LS) ;
    c) eine Steuerungseinheit (SE) für die Erfassung der Signale der Schienenkontakte (SK1, SK2, SK3) und zur entsprechenden Steuerung der Warnelemente (LS);
    d) eine der Steuerungseinheit (SE) zugeordnete Kommunikationseinheit (I_GSM) zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuerungseinheit (SE) und einer leittechnischen Einheit (CS); und
    e) eine Energieversorgungseinheit (PS) zur Versorgung der vorstehenden Komponenten mit elektrischer Leistung.
  2. Sicherungsanlage (SA) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die optischen warnelemente (LS) LED-Leuchtmittel umfassen.
  3. Sicherungsanlage (SA) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Energieversorgungseinheit (PS) als autarke Photovoltaik-Einheit (SM) mit einem Speicherakku ausgestaltet ist.
  4. Sicherungsanlage (SA) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Steuerungseinheit (SE) eine Anzahl von Störungskriterien definiert sind, bei deren Eintreten über die Kommunikationseinheit (I_GSM) eine entsprechende Störungsmeldung abgesetzt wird.
  5. Sicherungsanlage (SA) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kommunikationseinheit (I_GSM) als GSM-Modul ausgestaltet ist.
  6. Sicherungsanlage (SA) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leistungsabgabe der Energieversorgungseinheit (PS) in Abhängigkeit von der verfügbarkeit an elektrischer Leistung steuerbar ist.
  7. Sicherungsanlage (SA) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Steuerungseinheit (SE) ein Helligkeitssensor (HS) zugeordnet ist und dass die Steuereinheit (SE)in Abhängigkeit von der ermittelten Helligkeit die Abstrahlcharakteristik der Warnelemente (LS) einstellt.
  8. Sicherungsanlage (SA) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Steuerungseinheit (SE) Zeitintervalle definiert sind, während derer elektrische Verbraucher ausgeschaltet sind.
  9. Sicherungsanlage (SA) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Steuerungseinheit (SE) zum Abgleich der zeitintervalle mindestens eine Funkuhr (FU) zugeordnet ist.
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