Stromschiene

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Dieser Artikel behandelt Stromschienen als Stromzuführung zu beweglichen Maschinen. Der Begriff wird auch für nicht biegsame elektrische Leitungen benutzt.

Eine Stromschiene ist eine Zuleitung für den elektrischen Strom für elektrisch getriebene Schienenfahrzeuge und andere bewegliche Stromverbraucher, wie z. B. Krananlagen.

Stromschienen werden heute im Allgemeinen aus Aluminium mit eingewalzter verschleißfester Edelstahllauffläche oder aus dem billigeren, aber weniger gut leitenden Weicheisen hergestellt, seltener aus Stahl. Stromschienen werden meist seitlich rechts bzw. links neben dem Gleis laufend montiert. Im Raum London und Südengland gibt es ein umfangreiches Netz von Underground-, Vorort- und Fernverkehrs-Bahnen, das mit Stromschienen in Mittellage und in Seitenlage ausgestattet ist.

In Sonderfällen verlaufen Stromschienen auch über dem Gleis, so z. B. in Werkstatthallen oder auch in Tunneln mit eingeschränktem Lichtraumprofil, wie zum Beispiel im Nord-Süd-Fernbahntunnel in Berlin, wo die 15-kV-Wechselspannung in Teilbereichen über eine Deckenstromschiene zugeführt wird.

Die Stromzuführung von der Stromschiene zum Fahrzeug erfolgt über sogenannte Schleifschuhe, die seitlich an den Drehgestellen der Fahrzeuge angebaut sind. Die Rückleitung des Stromes erfolgt bei diesem System über die Räder und Schienen wie bei anderen elektrischen Bahnen auch.

Seitlich angebrachte, von unten bestrichene Stromschiene mit gelber Schutzabdeckung der Metro Amsterdam

Stromschienen bei Eisen- und Straßenbahnen[Bearbeiten]

Stromschiene aus Aluminium mit Edelstahllauffläche im Querschnitt. Darüber die gelbe Schutzabdeckung

Stromzuführung über die Fahrschienen[Bearbeiten]

Die nächstliegende Möglichkeit, einer Bahn extern elektrische Energie zuzuführen, ist die Benutzung der Fahrschienen, wobei jede Schiene einen Pol darstellt und die Schwellen Isolationsfunktion haben. Tatsächlich kam diese Technik in der Anfangszeit des elektrischen Straßenbahnbetriebs beispielsweise bei der elektrischen Straßenbahn Lichterfelde–Kadettenanstalt und der Ungererbahn zum Einsatz, allerdings bei (in Lichterfelde) vergleichsweise geringen Spannungen von etwa 150 Volt, die jedoch bereits zumindest an den Überwegen Probleme machten, sobald ein Mensch oder Tier beide Schienen gleichzeitig betrat. Schon nach kurzer Betriebsdauer mussten die so geschalteten Fahrschienen an den Überwegen durch Trennung spannungsfrei geschaltet werden, was offenbart, dass hier ein technischer Irrweg beschritten wurde. Räder und Achsen der Fahrzeuge mussten durch Isolationen elektrisch getrennt werden, was technisch zwar machbar, aber zu aufwändig und damit teuer war.

Bei Modellbahnsystemen hingegen ist diese Technik der Stromzuführung weit verbreitet (2-Leiter-System).

Die seitliche Stromschiene[Bearbeiten]

Bahnstrecke Saint-Gervais-Vallorcine, Les Praz-de-Chamonix, Meterspurgleis mit seitlicher Stromschiene 850 V Gleichstrom
Seitliche und mittige Stromschienen bei der London Underground

Der Einsatz einer dritten Schiene, die nur zur Stromzuführung, nicht aber zum Tragen des Fahrzeuggewichts dient, hat den Vorteil, dass sie besser isoliert werden kann und somit mit höheren Spannungen (bis 1500 V, gegenüber 200 V bei Stromzuführung über Fahrschienen) verwendet werden kann. Allerdings ist ein Einsatz einer tiefliegenden Stromschiene aus Sicherheitsgründen nur bei Bahnen möglich, deren Gleiskörper nicht betreten werden darf, so dass der Einsatz überwiegend bei U-Bahnen, aber auch bei manchen S- und Fernbahnen erfolgt. Mit der Stromschienen-Versorgung kann vor allem für Tunnelbahnen ein kleines und kostengünstiges Lichtraumprofil realisiert werden.

Die bei Gleichstrombahnen üblichen hohen Stromstärken (etwa 2–20 kA gegenüber 1,5 kA bei 15-kV~-Bahnen) verursachen bei Stromschienen aufgrund ihres größeren Querschnittes gegenüber einer Oberleitung einen geringeren Spannungsabfall.

Kurzschließer (rechts) und Stromprüfkasten (links) im Berliner Kleinprofil-U-Bahn-Netz

Bodennahe Stromschienen haben gegenüber Oberleitungen die folgenden Vorteile:

  • Die Instandhaltung ist wesentlich leichter und preiswerter möglich, da keine hohen Leitern und Turmwagen benötigt werden. Die Arbeitssicherheit der Monteure ist wesentlich höher (keine Absturzgefahr).
  • Der Aufbau ist preiswerter, da keine teuren Teile (u.a. Maste mit ihren Fundamenten) vorhanden sind.
  • Sie benötigt keine aufwändigen mechanischen Abspannungen wie der Draht einer Oberleitung.
  • Eine Stromschiene verträgt wesentlich mehr Stromabnehmerdurchgänge, bevor eine intolerable – zum Austausch zwingende – Querschnittsverkleinerung durch Abnutzung auftritt.
  • Sie ist robuster gegenüber Stromabnehmerentgleisungen, die bei einer Oberleitung regelmäßig zu schweren Beschädigungen führen, bei der Stromschiene beispielsweise nur zu einer Beschädigung der Kunststoffabdeckung.
  • Die bodennahe Stromschiene kann in vielen Fällen (z. B. in Ballungsräumen) in Anlage und Betrieb wesentlich billiger sein als eine Oberleitung.

Bodennahe Stromschienen haben gegenüber Oberleitungen die folgenden Nachteile:

  • Sicherheitsprobleme wegen der Gefahr der fahrlässigen Unterschreitung des Sicherheitsabstandes
  • Aufwändige Konstruktion (und Verkabelung) in Bereichen mit vielen Weichen
  • Fahrzeuge benötigen Stromabnehmer auf beiden Seiten
  • Beschränkung der Übertragungsspannung auf 1500 V, da starke Verschmutzung auftritt, welche die Isolation stört
  • Aufgrund der „harten“ Schleifschuhlaufbahn einer starren Stromschiene ist die Geschwindigkeit auf etwa 120 km/h beschränkt. Hochgeschwindigkeitsverkehr oberhalb etwa 150 km/h ist kaum möglich.
  • Probleme mit Schneeverwehungen und beim Schneeräumen mit Schneeschleudern

In der Regel sind an einem Fahrzeug zwei bzw. an einer Triebzuggarnitur vier Schleifschuhe angebaut. Mit dieser mehrfachen Ausstattung mit Schleifern werden Lücken im Stromschienenverlauf, beispielsweise in Weichenbereichen, überbrückt. Dies stellt die Stromversorgung auch dann sicher, wenn ein Schleifschuh bei Hindernisberührung an seiner vorgesehenen Sollbruchstelle abfällt.

Stromschienen können von oben (z. B. Kleinprofil-U-Bahn Berlin, Metró Budapest, Tunnelstrecken der Martigny-Châtelard-Bahn in der Schweiz und die mit ihr verbundene Bahnstrecke Saint-Gervais-Vallorcine in Frankreich, Strecken im Südosten von England einschließlich des Netzes von London Underground), von unten (z. B. Großprofil-U-Bahn Berlin, U-Bahnen Hamburg, Nürnberg, München, Wien und S-Bahn Berlin) oder von der Seite (S-Bahn Hamburg) bestrichen werden. In Deutschland sind, soweit möglich, Stromschienen mit einer isolierenden Schutzabdeckung versehen.

Die Londoner U-Bahn verwendet ein System mit zwei Stromschienen, wobei eine Stromschiene (+420 V, +630 V bei Mischbetrieb mit Eisenbahn) seitlich verläuft und eine weitere (−210 V, 0 V bei Mischbetrieb) mittig im Gleis liegt. In der Mitte liegende Stromschienen finden sich teilweise auch bei VAL- und ähnlichen Systemen wie dem London Stansted Airport People Mover.

Machen Arbeiten im Gleisbereich eine sichere Abschaltung der Stromschiene notwendig, werden Kurzschließer und Stromprüfkästen eingesetzt (auf der Abbildung bei einer nach oben offenen Stromschiene).

Unter den Fahrschienen versenkt liegende Stromschienen[Bearbeiten]

Prinzipskizze einer Doppelschiene mit Stromversorgung in einem darunter liegenden Stromschienenkanal für die Stadtbahn in Budapest, verwendet ab 1887 im Versuchsbetrieb und von 1889 bis etwa zur Mitte der 1920er Jahre in der Innenstadt von Budapest[1]

Von Siemens & Halske wurde ab 1887 in Budapest und darüber hinaus auch in Wien und in Berlin ein System eingesetzt, bei dem die beiden Schienen des Straßenbahn-Gleises jeweils aus zwei Hälften mit einem nach oben offenen Schlitz bestanden. Unterhalb der Schiene auf einer Seite verlief ein Kanal, in dem sich zwei Leiter aus dicken Winkeleisen befanden. Diese beiden Stromschienen waren in Abständen von mehreren Metern an isolierenden Halterungen in Form von Hufeisen befestigt. Ein Pol befand sich auf der linken, der andere auf der rechten Seite. Die Kanäle waren eingemauert. Mit der freien Luft standen sie nur durch den Schlitz zwischen den Schienen in Verbindung. An den Fahrzeugen befand sich eine Platte, die am unteren Ende zwei drehbare Metallzungen trug. Die Platte lief senkrecht in dem Schlitz der Schiene mit den zwei Leitern und berührte mit jeweils einer der beiden Metallzungen eine der beiden Leitungen. Eine der beiden Leitungen war der Hin- und die andere der Rückleiter. Die Spannungsdifferenz betrug zwischen 300 und 600 Volt.[2][3] Das System wurde in Budapest ab 1887 im Versuchsbetrieb auf der Versuchsstrecke Westbahnhof-Ringstraße-Király Straße mit einer Spurweite von 1000 mm und von 1889 bis etwa zur Mitte der 1920er Jahre in der Innenstadt von Budapest auf einer Strecke mit einer Spurweite von 1435 mm verwendet.

Die versenkte Mittelstromschiene[Bearbeiten]

Wo aus Gründen des Ortsbildschutzes die Montage einer Oberleitung unerwünscht war, z. B. auf der Wiener Ringstraße, oder der Querung der Straße Unter den Linden in Berlin, wurden schon im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert Straßenbahnen mit Stromschienen ausgestattet, die zwischen den Fahrschienen im Straßenpflaster versenkt angeordnet waren. Ein unter dem Fahrzeugboden angebrachter ausklappbarer Schleifkontakt griff in den schmalen Spalt im Straßenpflaster ein und stellte die elektrische Verbindung zum Fahrzeug her. Der hohe Wartungsaufwand, die großen Probleme bei Schnee und Eis und die notwendigen komplizierten Weichenkonstruktionen ließen die Straßenbahnbetriebe von dieser Technik wieder abkommen.

Eine offenliegende Mittelschiene verwendeten die London Post Office Railway von 1927 bis 2003 und die zweite technische Generation der Post-U-Bahn München zwischen 1966 und 1988. Beide dienten ausschließlich dem Transport von Briefpost und fuhren automatisiert in eigenen Tunnels.

APS – Alimentation par le Sol[Bearbeiten]

Mittelstromschiene in Bordeaux, links unten ein isolierter Abschnitt
Hauptartikel: Alimentation Par Sol

Die Technik Alimentation par le Sol (kurz APS, deutsch etwa Stromversorgung aus dem Boden), die die Mittelstromschiene für Straßenbahnen wieder belebte, stammt aus Frankreich und wurde von der heute zum Alstom-Konzern gehörenden Firma Innorail entwickelt. Sie wurde zuerst bei der Straßenbahn Bordeaux angewendet.

Bei diesem System befindet sich zwischen den beiden Schienen eine Stromschiene, die 750 Volt Gleichspannung führen kann. Die Stromschiene ist in einzelne Sektionen unterteilt. Jede Sektion besteht aus einer acht Meter langen spannungsführenden Schiene und einem drei Meter langen isolierten Abschnitt. Wird die Stromschiene von einer Straßenbahn überfahren, sendet diese per Funk ein codiertes Signal aus, das jenen Abschnitt der Stromschiene aktiviert, der sich zur Gänze unter dem Fahrzeug befindet. Es können maximal zwei der elf Meter langen Segmente gleichzeitig aktiviert werden. Bevor die Straßenbahn ein Segment verlässt, wird es abgeschaltet und aus Sicherheitsgründen geerdet. Bislang wird diese Technik nur von Alstom angeboten.

Das System wird auch bei anderen Straßenbahnen eingesetzt - seit 2011 bei der Straßenbahn Angers und der Straßenbahn Reims. Die Straßenbahn Orléans will auf einer neuen Linie APS einsetzen und die neue Straßenbahn Al Sufouh in Dubai wird damit ausgerüstet.

TramWave[Bearbeiten]

In die Fahrbahn eingelassene Stromschiene in Triest, Testbetrieb im Jahr 2000

Ansaldo STS hat ebenfalls eine Technik mit Mittelstromschiene entwickelt. Beim System "TramWave" ist die doppelreihige Mittelstromschiene in einzelne Sektionen von je 50 cm Länge unterteilt. Beim Überfahren zieht ein Permanentmagnet am Stromabnehmer eine Kontaktplatte unterhalb der Fahrbahn nach oben, sodass über die Platte ein elektrischer Kontakt zur Stromschiene entsteht.[4] Das System wurde zuerst für elektrische Busse in Triest im Jahr 2000 getestet, damals noch unter dem Namen STREAM[5] für "Sistema di TRasporto Elettrico ad Attrazione Magnetica". Das Projekt STREAM kam jedoch über eine kurze Testphase auf der Buslinie 9 nicht hinaus.[6] In Neapel wurde eine 600 m lange Teststrecke in der Stadt eingerichtet, auf der umgerüstete Sirio-Straßenbahnen verkehren.[7] Im Juli 2012 wurde die Technik an ein chinesisches Konsortium lizenziert und wird dort für die neuen chinesischen Straßenbahnmodelle angepasst.[8]

Primove[Bearbeiten]

Bombardiers „PRIMOVE“ verwendet ebenfalls eine in Sektionen unterteilte Stromzuführung, die nur bei Überfahren aktiviert werden. Im Gegensatz zu Alstoms APS und Ansaldos TramWave basiert es jedoch auf induktiver Energieübertragung. Teststrecken gibt es unter anderem bei der Straßenbahn Augsburg.

Deckenstromschienen[Bearbeiten]

Deckenstromschiene mit Stromabnehmer in Berlin Hbf (tief)

Gelegentlich können Stromschienen auch ein Teilstück einer Oberleitung darstellen; für Straßenbahnen mit Dachstromabnehmer wird in Tunnelstrecken in jüngerer Zeit oftmals kein Fahrdraht, sondern eine Deckenstromschiene vorgesehen. Konstruktiv wird meist ein normaler Kerbfahrdraht in ein Aluminium-Trägerprofil eingeklemmt. Bei der Wuppertaler Schwebebahn findet eine Stahlschiene zur Stromzuführung Verwendung, die an Isolatoren unter dem Fahrprofil montiert ist und von zwei federbelasteten Stromabnehmern je Wagen abgetastet wird.

Deckenstromschienen werden, wegen der kleinen benötigten Einbauhöhe, auch bei Umbauten in älteren Tunneln (z. B. Gemmenicher Tunnel, Arlbergtunnel) mit geringerem Lichtraumprofil eingesetzt. Ein anderes Anwendungsgebiet ist der Einsatz in Betriebswerken und auf Verladegleisen. Für diesen Einsatzzweck kann die Stromschiene geschwenkt oder gehoben werden, was die Anwendung von Hebebock- und Krananlagen ermöglicht bzw. vereinfacht.

Die Anwendung der Deckenstromschiene ist auch aufgrund der hohen Verfügbarkeit und der daraus resultierenden Betriebssicherheit sinnvoll. Des Weiteren können in langen Tunneln parallel zur Oberleitung verlegte Kabel entfallen oder minimiert werden, da die Stromschiene normalerweise über einen Querschnitt von 1300 mm2 Kupferäquivalent verfügt, der somit rund sechsmal größer ist als bei einer Kettenoberleitung.

Die Deckenstromschiene wurde in den 1980er Jahren bei der S-Bahn Zürich erprobt. 1984 entstand im Bahnhof Zürich-Opfikon eine Versuchsanlage. Positive Ergebnisse führten 1986 zur Entscheidung, den neuen Bahnhof Museumsstrasse auszurüsten.[9]

In den späten 1980er Jahren ist auf einer Länge von einem Kilometer im Simplontunnel eine Deckenstromschiene für eine Fahrgeschwindigkeit von 160 km/h getestet worden. Damit sollte eine aufwändige Tieferlegung der Gleisanlage vermieden werden, um das für die Rollende Landstraße notwendige, besonders große Lichtraumprofil herzustellen. Vor diesem Versuch war mit Deckenstromschienen in der Schweiz bereits bis 110 km/h, international bis 80 km/h schnell gefahren worden.[10]

1996 ließ das deutsche Eisenbahn-Bundesamt eine Bauart der Deckenstromschiene für 140 km/h zu, die später im Tiefbahnhof des Berliner Hauptbahnhofs eingesetzt werden sollte. In der Schweiz ließ das Bundesamt für Verkehr die Anwendung der Deckenstromschiene für 160 km/h zu; sie wird seither im vier Kilometer langen Kerenzerbergtunnel angewendet.[9]

Ein drei Kilometer langer Testabschnitt im niederösterreichischen Sittenbergtunnel wurde 2004 zunächst für 200 km/h zugelassen.[11] Mitte August 2004 wurde dieser Abschnitt mit dem ICE S mit 260 km/h befahren. Die Behörden Österreichs und der Schweiz haben daraufhin die Zulassung des verwendeten Systems für 250 km/h in Aussicht gestellt.[12] Im Herbst 2010 folgte der Nachweis von 230 km/h im selben Tunnel. Das Bewilligungsverfahren läuft (Stand: Mitte 2011). Für den Koralmtunnel wurde eine Betriebsgeschwindigkeit von 250 km/h bei einem Tunnelquerschnitt von 40,3 m² mit Nutzung der Deckenstromschiene zur Zulassung beantragt.[9]

Das Unternehmen Furrer + Frey errichtete bis 2011 mehr als 1000 km Deckenstromschienen in 15 Ländern.[9]

Nennspannungen bei Bahnen mit Stromschiene[Bearbeiten]

Je nach Alter der Systemfestlegung wurde das jeweils wirtschaftlich und technisch sinnvolle Spannungsniveau verschieden hoch angesetzt. Während in der Frühzeit der elektrischen Zugförderung 600 V als ausreichend angesehen wurden, war man mit Zunahme der abzugebenden Leistungen in den Netzen gezwungen, die Nennspannung heraufzusetzen, um die zu übertragenden Ströme nicht zu hoch werden zu lassen (Übertragungsverluste).

Die Obergrenze der Spannung an Gleichstrombahnen mit seitlicher Stromschiene beträgt zur Zeit 1500V=. Die Isolationsabstände und die Abstände für eine unzulässige Näherung sind hier so gering, dass wegen dieser Eigenschaften der Bau von bodennahen Stromschienen erst möglich ist. Allerdings kann der Isolationsaufwand unter ungünstigen Umständen (starke Verschmutzung der Isolatoren, sowie starke Einwirkung von Schnee und Regen) umfangreicher ausfallen.

Die Rückleitung erfolgt parasitär über die Fahrschienen. Bekannte Ausnahme ist die Londoner U-Bahn. Wechselspannungs-Systeme sind nur für Zweischienen-Zuführung einsetzbar.

Aufgrund der wesentlich höheren Ströme bei Gleichstrombahnen (P=U·I) entsteht an den Kontaktflächen der Stromabnehmer ein in der Tendenz höherer Funkenflug und Abbrand, die jedoch durch die größere Kontaktfläche am Schleifschuh kompensiert werden.

Die üblichen Spannungswerte sind.

Neue Anlagen mit höheren Spannungen sind nicht bekannt. Nach Einführung von statischen Wechselrichtern wurden keine neuen Stromschienen-Systeme mit Gleichspannung konzipiert.

Verbreitung[Bearbeiten]

Zug-Stromabnehmer der Münchner U-Bahn (erste Generation)

In Deutschland werden Stromschienen bei den mit Gleichstrom betriebenen (echten) U-Bahnen in Berlin, Hamburg, München und Nürnberg und den S-Bahnen von Berlin (750 V) und Hamburg (1200 V) verwendet. Auch die Wuppertaler Schwebebahn wird über eine Stromschiene mit Energie versorgt.

Manche U-Bahnen, wie in London und Mailand, werden mit zwei Stromschienen am Gleis betrieben, wobei eine davon in Gleismitte zwischen den Fahrschienen verlegt ist. Man vermeidet auf diese Weise jegliche Streustrom-Korrosion in unterirdischen metallischen Anlagen wie Rohrleitungen.

Im Nord-Süd-Fernbahn-Tunnel in Berlin, im Endbahnhof der Flughafen-S-Bahn Dresden und auch in mehreren unterirdischen Strecken der Schweiz finden sich anstatt der klassischen Oberleitung mit Fahrdraht Stromschienen für 15.000 Volt Wechselspannung in den Vollprofil-Tunnelstrecken. Im Arlbergtunnel in Österreich wurde im Zuge einer Sanierung und Sicherheitsnachrüstung im Jahre 2010 eine Stromschienen-Oberleitung anstelle einer klassischen Oberleitung eingebaut.[13]

In Südengland wurden ab den 1930er Jahren viele Überlandstrecken mit Stromschiene (660 V Gleichspannung) elektrifiziert, da dort das Lichtraumprofil zu klein (vor allem zu niedrig) war, um ohne größere Umbauten eine Elektrifizierung mit Oberleitung zu realisieren. Auch die Eurostar-Einheiten verkehrten vor der Fertigstellung der High Speed One auf diesen Strecken. Im Nahverkehr kommen hier ausschließlich Triebzüge zum Einsatz, die teilweise auch im Fernverkehr eingesetzt werden. Zudem werden auch Lokomotiven, die für den Betrieb über Stromschienen ausgerüstet sind, im Fern- und Güterverkehr eingesetzt und durch Dieselloks ergänzt.

Anwendungshindernisse bei Fernbahnen[Bearbeiten]

Bei Fernbahnen haben sich (seitlich oder unten liegende) Stromschienen vor allem aus technischen Gründen nicht großflächig durchgesetzt. Hinderungsgründe sind vor allem:

  • Stromschienen können an einer Weiche nur an der Seite eines Zweiggleises durchlaufen, wenn sie
  • von der Seite bestrichen werden (S-Bahn Hamburg) oder
  • ein Einlaufstück haben (S-Bahn Berlin).

In den übrigen Fällen muss eine von oben oder unten bestrichene Stromschiene stets vor der Weiche enden, um dann hinter der Weiche fortgeführt zu werden, wobei die Spannungsversorgung der einzelnen Stromschienenabschnitte aufwendig durch Starkstromkabel und Trennschalter erfolgt.

  • Ohne Unterbrechung der Stromversorgung können Weichenabschnitte nur durch Triebzüge mit entsprechend vielen Schleifern und – zumindest teilweise – durchgehender Starkstromleitung durchfahren werden.
  • Ein Zugbetrieb mit lokbespannten Wagenzügen ist technisch möglich, wäre jedoch in Weichen und besonders in den langen Weichenstraßen der Bahnhofsausfahrten mit langen Stromschienenlücken, Einschränkungen unterworfen, da hier, statt zu beschleunigen, die Leistung der Lokomotive abgeschaltet werden müsste, da sie kurzzeitig stromlos würde.
  • Für höhere Leistungen über längere Strecken ist eine höhere Spannung günstiger, da die hier fließenden Ströme kleiner sind. Dafür müssen die Abstände zwischen Schiene und Stromabnehmer größer sein. Dies wird (statt durch Isolatoren- oder Kunststoffzwischenlagen) oft günstiger mit Oberleitungen realisiert.
  • Mit größerer Entfernung zwischen den Unterwerken sowie mit steigender Leistungsaufnahme machen sich zunehmend Leitungsverluste und Spannungsabfall durch den Leitungswiderstand bemerkbar. Dieses Problem löst man am besten durch Anheben der Spannung. Bei höherer Spannung wird jedoch auch der mindestens notwendige Isolationsabstand größer. Er beträgt für 15 kV (Spannung der Bahnoberleitungen in Deutschland) bereits 1,5 Meter. Solche Abstände sind bei einer am Boden montierten Stromschiene nicht zu realisieren, weshalb die maximale Spannung, die in Stromschienen verwendet werden kann, etwa 1500 V ist.
  • Die Gefahr eines elektrischen Schlages durch unzulässige Näherung und Berühren (z. B. durch Kinder, Tiere oder auch unvorsichtige Erwachsene) ist wesentlich größer als bei Oberleitungen. Ebenerdige Kreuzungen mit Straßen, durch die Unbefugte zu den Stromschienen gelangen könnten, sind bei Neuanlagen verboten. Allerdings existieren bei den S-Bahnen in Hamburg und Berlin noch höhengleiche Kreuzungen mit Straßen und Wegen.
Gleichstrom-Stromschiene der Berliner S-Bahn und Wechselstrom-Oberleitung am selben Gleis in Birkenwerder

Prinzipiell kann eine Bahnlinie mit Oberleitung und Stromschiene versehen sein. Dies war zum Beispiel bei der S-Bahn Hamburg zwischen 1940 und 1955 der Fall. Ein heutiges Beispiel ist der Bahnhof Birkenwerder (b Berlin), auf dem beide Bahnsteiggleise, sowie drei Abstellgleise, sowohl mit Stromschiene als auch mit Oberleitung ausgestattet sind. Allerdings können Probleme mit der gegenseitigen Beeinflussung der Stromkreise auftreten, solange diese nicht – wie in Birkenwerder – galvanisch getrennt sind. So kann durch den Spannungsabfall entlang der Fahrschiene Gleichstrom vom Stromschienensystem in das Oberleitungssystem (selten umgekehrt) fließen. Ist eines dieser Systeme ein Gleich- und eines ein Wechselstromsystem, kann es zu einer unerwünschten Gleichstromvormagnetisierung der Transformatoren sowohl in den Wechselspannungs-Triebfahrzeugen, als auch in den Unterwerken des Wechselspannungssystems kommen.

Aus diesem Grund sieht man eine Doppelelektrifizierung mit Oberleitung und Stromschiene nur dann vor, wenn dies aus Kostengründen oder betrieblichen Gründen notwendig ist. (Beispiel Birkenwerder: Notwendiges Heranführen von Vorortzügen des „Sputnik-Verkehrs“ mit 15-kV-Loks an den Bahnsteig der 750 V-Gleichstrom-S-Bahn zwecks wichtigen Umsteigepunktes. Ein zweiter Bahnsteig zur Trennung konnte aus Platzgründen nicht errichtet werden.)

Bei den britischen Stromschienen-Fernbahnen wird teilweise mit einer eigenen Rückleitungsschiene gearbeitet, um die Probleme zu entschärfen. Auf diese Weise wurde auf den Strecken nördlich von London sowie auf dem Channel Tunnel Rail Link die Oberleitung eingesetzt, während der Schienenverkehr im Süden und Südwesten des Landes weiterhin mit Stromschienen betrieben wird.

Andere technische Anwendungen[Bearbeiten]

Die Anwendung von Stromschienen ist nicht nur auf die Eisenbahn beschränkt. So werden auch Brückenkrane und deren Laufkatzen mit Stromschienen versorgt sowie Labor- und Werkstattsysteme mit semimobilen Stromverbrauchern für Wechselstrom oder Drehstrom. Die Wagen einer Geisterbahn fahren geleitet von stark gekurvter Schiene, an der seitlich oder daneben am Boden Stromschienen liegen, die mit Schutzkleinspannung gespeist werden. Auf dem Oval einer Elektro-Go-Kart-Bahn erlauben streifenweise verlegte Eisenplatten verbunden mit den zwei Polen der Stromversorgung das Fahren bei ziemlich freier Spurwahl, solange der Wagen nicht quer steht. Das Fahrgeschäft Autodrom kann kreuz und quer gefahren werden, denn es rollt auf durchgehender Stahlplatte und ein Drahtbügel schleift oben auf einem gespannten Drahtnetz als zweitem Pol der Stromversorgung.

Eine weitere Anwendung ist die Beleuchtungstechnik mit beweglichen Scheinwerfern, z. B. in Schaufenstern, ab 1975 auch für den Wohnbereich. Diese Schienen werden in oder auf Decke, Wand, Boden oder in Vitrinen montiert und weisen im mit dem Schutzleiter verbundenen Aluprofil isoliert und berührungssicher bis zu vier versilberte oder vernickelte Kupferschienen auf, die die schaltbaren Leuchten über bis zu drei Stromkreise anspeisen und so Beleuchtungseffekte oder Nachtbeleuchtung ermöglichen.

Für die Zwecke der Fördertechnik sind Stromschienen oft mehradrig als Kastenschleifleitungen in Kunststoff-Trägersystemen mit Kupferleitern oder als parallelverlegte Mehrader-Systeme mit Einzelschienen in Kunststoff-Kupfer-Kombination ausgeführt.

Stromschienen bei Modelleisenbahnen[Bearbeiten]

Die Modellbahnindustrie fertigt wegen des hohen Montageaufwandes keine vorbildgerecht funktionierenden Stromschienen in Seitenlage. Die entsprechenden Fahrzeugmodelle werden wie die übrigen Fahrzeuge auch über die beiden Fahrschienen mit Strom versorgt.

Eine elektrisch isolierte Mittelschiene zur Stromversorgung war dagegen in der Frühzeit der elektrischen Modelleisenbahnen weit verbreitet. Alle elektrischen Tinplate-Bahnen waren mit Mittelschienen ausgestattet. Erst nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges kamen die ersten Modelleisenbahnen mit Zweischienen-Zweileiter-Gleissystem auf. Das Trix-Express-System mit der elektrisch isolierten Mittelschiene wurde noch bis 1997 (wenige Jahre nach der Übernahme durch Märklin) produziert, erfreut sich aber in Sammlerkreisen und bei Freunden historischer Modellbahnen wieder zunehmender Beliebtheit. Märklin hatte die frühere dritte „Mittelschiene“ bereits 1953 durch die sogenannten Punktkontakte ersetzte: Blechzähne, die von der unsichtbar unter dem Bahnkörper verlaufenden Stromschiene durch Löcher in den Schwellen nach oben ragen und von einem zwischen den Rädern des Triebfahrzeugs aufgehängten langem Ski-Schleifer bestrichen werden. Dieses System wird bis heute angewendet, während Trix nur noch das ab 1964 als „Trix Express International“ parallel produzierte Zweileitersystem vertreibt.

Auch LEGO hatte bei den ersten mit 12 V betrieben Eisenbahnen eine Stromschiene in der Mitte zwischen den normalen Tragschienen. Über Schleifkontakte wurde so der Strom an den Motor übertragen. Da die Tragschienen selbst nicht leitend waren, mussten zwei parallele Stromschienenstränge geführt werden, was zur Folge hatte, dass Schienenkreise keine sich selbst schließenden Wendeschleifen, die auf dasselbe Gleis zurückführten, haben durften, sondern nur Ringbetrieb in einer Richtung möglich war.

Elektrische Modellautorennbahnen, nur 2-spurig für das Kinderzimmer oder vielspurige in Slotcar-Hallen führen Stromschienen neben den Spurschlitzen (Slots).

Metaphorischer Gebrauch[Bearbeiten]

Im US-amerikanischen Politikbetrieb wird mit „Third Rail“ oder Stromschienenthema ein Tabuthema bzw. eine Angelegenheit bezeichnet, die ein Politiker besser nicht berühren sollte.[14]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Stromschiene – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Die elektrische Stadtbahn in Budapest. In: Wochenschrift des österreichischen Ingenieur- und Architekten-Vereines, Jahrgang 1891, Nr. 1/1891 (XVI. Jahrgang), S. 2 ff. (Online bei ANNO)Vorlage:ANNO/Wartung/ina.
  2. Dr. Leo Graetz: Die Elektrizität und ihre Anwendungen, 18. Aufl., 1917, Stuttgart, S. 628
  3. Zeichnung in Győző Zemplén: Az elektromosság és gyakorlati alkalmazásai, 1910, Budapest. S. 472
  4. http://www.youtube.com/watch?v=IC-HT56o5l4
  5. http://www.tpltrieste.it/it/stream.htm
  6. Das Projekt STREAM auf www.tpltrieste.it
  7. http://www.sirio.tw/images/documents/TramWave%20eng.E.pdf
  8. http://www.railway-technology.com/news/newsansaldo-transfer-tramwave-technology-chinese-jv
  9. a b c d Franz Kurzweil, Beat Furrer: Deckenstromschiene für hohe Fahrgeschwindigkeiten. In: Elektrische Bahnen, Heft 8, Jahrgang 109, 2011, S. 398–403.
  10. Meldung Erfolgreiche Stromschienenversuche im Simplontunnel. In: Die Bundesbahn, 3/1989, S. 268.
  11. Beat Furrer: Deckenstromschienen für Geschwindigkeiten bis 250 km/h?. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 5/2004, ISSN 1421-2811, S. 219.
  12. Neue Erfolge für die Deckenstromschiene. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 10/2004, ISSN 1421-2811, S. 439.
  13. Presseinformation Sicherheitsprojekt Arlbergtunnel (ÖBB) (vom 20. November 2009, abgerufen am 24. September 2010)
  14. William Safire, in „Third Rail“, New York Times Magazine, 18. Februar 2007