Eine Stromschiene, auch dritte Schiene,Dritte Schiene im Glossar auf schunk-group.com, abgerufen am 14. Juli 2024 Kontaktschiene,L. Kohlfürst: Die Signalanlagen und Weichensicherungen der Schwebebahn Barmen-Elberfeld-Vohwinkel. In: Polytechnisches Journal, Band 317, Jahrgang 1902, S. 125, online auf dingler.bbaw.de, abgerufen am 8. Januar 2024 Zuleitungsschiene, Zuleitschiene,Die Schwebebahn Barmen – Elberfeld – Vohwinkel. In: Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, Band XXXXIV, 13. Oktober 1900, S. 1401 Leitungsschiene, Mittelschiene,Elektrische Eisenbahn. In: Meyers Großes Konversations-Lexikon. Band 5. Leipzig 1906, S. 605–609, online auf zeno.org, abgerufen am 14. Juli 2024 Seitenschiene, Arbeitsschiene Arbeitsleitung oder Fahrstromschiene genannt, ist eine Zuleitung aus starrem Material für den elektrischen Strom für elektrisch getriebene Schienenfahrzeuge und andere bewegliche Stromverbraucher, z. B. Krananlagen. In Abgrenzung zur Stromschiene werden die Schienen, auf denen die Räder rollen, als Fahrschienen oder Laufschienen bezeichnet.
Stromschienen für elektrische Bahnen Stromschienen für elektrische Bahnen werden heute im Allgemeinen aus Aluminiumlegierungen mit eingewalzter verschleißfester Edelstahllauffläche oder aus dem billigeren, aber weniger gut leitenden Weicheisen hergestellt, seltener aus Stahl. mini|Stromschiene aus Aluminium mit Edelstahllauffläche im Querschnitt, darüber die gelbe Schutzabdeckung
Nutzung der Fahrschienen Die nächstliegende Möglichkeit, einer Bahn extern elektrische Energie zuzuführen, ist die Benutzung der paarigen Fahrschienen, wobei jede Schiene einen Elektrischen Pol bildet und die Schwellen neben der mechanischen Befestigung zusätzlich eine 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. Diese bereiteten jedoch an den Überwegen und frei zugänglichen Stellen Probleme, sobald ein Mensch oder Tier beide Schienen gleichzeitig betrat. Außerdem bereiteten Ableitungen durch das Erdreich Probleme. Schon nach kurzer Betriebsdauer mussten die Fahrschienen an den Überwegen durch Isolierstöße spannungsfrei geschaltet und die Wegübergänge dort mit Schwung befahren werden. Die Achsen bzw. Radsätze der Fahrzeuge mussten mittig bzw. an den Einzelrädern durch Isolationen elektrisch getrennt werden, was technisch zwar machbar, aber aufwendig und damit teuer war. Außerdem muss für Wendeschleifen oder Gleisdreiecke spezieller Aufwand getrieben werden, damit nicht die entgegengesetzte Polaritäten verbunden werden. Weichen und Kreuzungen sind aufwendiger. Um die Trennung aufrechtzuerhalten, müssen die Herzstücke, bei Kreuzungen auch die Doppelherzstücke, gegen alle angeschlossenen Schienen dauerhaft und gegen die volle Fahrspannung isoliert werden, jeder durchschlagende Isolierstoß bewirkt einen Fahrspannungskurzschluss.
Wegen der beschriebenen Nachteile kommt die Stromzuführung über die Fahrschienen heute im Bahnbetrieb nicht mehr zum Einsatz. Bei Modellbahnsystemen hingegen ist diese Technik der Stromzuführung weit verbreitet (Zweischienen-Zweileitersystem).
Die seitliche Stromschiene mini|U-Bahn Tokio, von oben bestrichene Stromschiene mit Einlauf und Schutzabdeckung mini|Seitliche und mittige Stromschienen bei der London Underground Bei elektrischen Bahnen werden Stromschienen meist seitlich neben dem Gleis verlaufend angebracht. Im Raum London und Südengland gibt es ein umfangreiches Netz von Untergrund-, Vorort- und Fernverkehrsbahnen, das mit Stromschienen in Mittel- und in Seitenlage ausgestattet ist.
Der Einsatz einer dritten Schiene, die nur der 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 Vollbahnen erfolgt. Mit der Stromschienenversorgung kann vor allem für Tunnelbahnen ein kleines und kostengünstiges Lichtraumprofil realisiert werden.
In der Regel sind an den Triebfahrzeugen bzw. Triebzuggarnituren mehrere Stromschienenstromabnehmer angebaut. Dies ermöglicht es, Lücken im Stromschienenverlauf, beispielsweise in Weichenbereichen, funktional zu überbrücken. Damit wird die Stromversorgung auch für den Fall gesichert, dass ein Schleifschuh bei Hindernisberührung an der Sollbruchstelle abbricht. Zu Beginn und Ende von Stromschienenabschnitten wird die Stromschiene entgegen der Federwirkung der Stromabnehmer zur Seite oder nach oben weggeführt (Stromschienenein- bzw. -auflauf), um die Stromabnehmer auf die Stromschiene stoßfrei aufgleiten zu lassen.
Da Gleichstrombahnen üblicherweise mit hohen Stromstärken betrieben werden (2 bis 20 kA gegenüber den 1,5 kA von 15-kV-Wechselstrombahnen), wirkt sich der geringere Spannungsabfall durch den größeren Querschnitt von Stromschienen (gegenüber einer Oberleitung) vorteilhaft aus.
Bodennahe Stromschienen haben gegenüber Oberleitungen die folgenden Vorteile: Kleineres Lichtraumprofil bei Tunnelstrecken Die Instandhaltung ist einfacher und preiswerter, da keine Steighilfen benötigt werden. Es besteht keine Absturzgefahr für die Monteure. Installation und Aufbau sind preiswerter, da Masten und Mastfundamente sowie die Abspannungen für das Kettenwerk entfallen. Eine Stromschiene ist deutlich verschleißfester und robuster gegenüber Stromabnehmerentgleisungen, die bei einer Oberleitung regelmäßig zu schweren Beschädigungen führen. Trotz des höheren Materialeinsatzes sind bodennahe Stromschienen z. B. in Ballungsräumen oft preisgünstiger in Aufbau und Betrieb als eine Oberleitung, die unter beengten Verhältnissen schwierig zu installieren ist.
Bodennahe Stromschienen haben gegenüber Oberleitungen die folgenden Nachteile: Gefahr für sich im Gleiskörper aufhaltende Menschen und Tiere aufgrund der Bodennähe Aufwändige Konstruktion (und Verkabelung) in Bereichen mit vielen Weichen Fahrzeuge benötigen Stromabnehmer auf beiden Seiten Beschränkung der Übertragungsspannung auf 1500 V, da in Bodennähe Verschmutzungen auftreten, die die Isolation stören Aufgrund der unflexiblen 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 Probleme auf offenen tiefer liegenden Strecken durch herbstlichen Laubbefall, die gelegentlich die Stromabnehmer außer Betrieb setzen und Betriebspausen erzwingen
Stromschienen können von oben (z. B. Kleinprofil-U-Bahn in Berlin, Linien M2, M3 und M4 der 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. Von oben und von der Seite bestrichene Stromschienen bieten den Vorteil einer einfacheren Abstützung, jedoch ist ein Berührungsschutz nur schwierig und eingeschränkt wirksam realisierbar. Von unten bestrichene Stromschienen sind mechanisch anspruchsvoller, dafür ist der Schutz gegen versehentliche Berührungen wirksamer auszuführen. In Deutschland sind, soweit möglich, Stromschienen mit einer isolierenden Schutzabdeckung versehen.
Von oben oder unten bestrichene Stromschienen werden in Weichen im Zungenbereich, wo die Stromabnehmer seitlich auf- oder ablaufen müssen, unterbrochen. Ist das fahrdynamisch nicht vertretbar, weil an der betreffenden Stelle beispielsweise wegen der Steigungsverhältnisse eine ununterbrochene Stromzufuhr erforderlich ist, wird an der entsprechenden Stelle ein Weichenauflauf eingebaut. Von unten bestrichene Stromschienen werden an diesen Stellen angehoben, von oben bestrichene abgesenkt, zusätzlich wird auf der Gleisseite eine schräge Aufgleitfläche angeordnet. Weil der Berührungsschutz an einem Weichenauflauf eingeschränkt ist, werden Weichenaufläufe mit einem Warnanstrich gekennzeichnet. Weichenaufläufe erschweren allerdings Unterhaltungsarbeiten an den Zungenvorrichtungen in Zugpausen, unter Umständen sind sie gar nicht möglich.
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.
Die Glasgow Subway hatte zwischen 1935 und 1977 neben der seitlichen Stromschiene für 600 V Gleichspannung zwei weitere, die auf der bahnsteigabgewandten Seite in Höhe der Seitenfenster der Wagen verliefen. Sie dienten der Stromversorgung der Innenbeleuchtung mit 220 V Wechselspannung.
mini|Kurzschließer (rechts) und Stromprüfkasten (links) im Berliner Kleinprofil-U-Bahn-Netz Machen Arbeiten im Gleisbereich eine sichere Abschaltung der Stromschiene notwendig, werden zur Kontrolle des spannungslosen Zustandes Stromprüfkästen und Kurzschließer als Schutz gegen irrtümliches Wiedereinschalten eingesetzt (die Abbildung zeigt die Anwendung bei einer von oben bestrichenen Stromschiene).
Unter den Fahrschienen versenkt liegende Stromschienen 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 Straßenbahngleises 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.Leo Graetz: Die Elektrizität und ihre Anwendungen, 18. Auflage, 1917, Stuttgart, S. 628.Zeichnung in Győző Zemplén: Az elektromosság és gyakorlati alkalmazásai, 1910, Budapest. S. 472. Das System wurde in Budapest ab 1887 im Versuchsbetrieb auf der meterspurigen Versuchsstrecke Westbahnhof–Ringstraße–Királystraße und von 1889 bis etwa zur Mitte der 1920er Jahre in der Inneren Stadt auf einer Regelspurstrecke verwendet.
Bei der Wuppertaler Schwebebahn findet eine Stahlschiene zur Stromzuführung Verwendung, die an Isolatoren unter den Fahrbahnträgern aufgehängt ist und von zwei federbelasteten Stromabnehmern je Wagen bestrichen wird.
Die versenkte Mittelstromschiene mini|Schnittbild: Unterhalb der Fahrbahn angeordnete Stromschiene mit zugehörigem Rollen-Stromabnehmer um 1900