mini|hochkant=1.5|Einholmstromabnehmer mit Einzelkomponenten

Ein Stromabnehmer, veraltet auch KontaktapparatEisenbahnen, elektrische. In: Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 3 Stuttgart, Leipzig 1906., S. 304–315. und in der Schweiz Pantograph genannt, ist eine Vorrichtung an Fahrzeugen zum Übertragen elektrischer Energie von einem entlang der Fahrbahn montierten stromführenden Leiter zu den elektrisch betriebenen Anlagen des Fahrzeugs. Es lassen sich vier Zwecke für diese Energieübertragung unterscheiden, wobei Stromabnehmer in den weitaus häufigsten Fällen dem ersten Zweck dienen:

permanente Versorgung des elektrischen Antriebs während der Fahrt: elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge, Oberleitungsbusse, Oberleitungsboote, Oberleitungsfähren und Autoscooter. permanente Versorgung der Nebenverbraucher wie Beleuchtung und Heizung während der Fahrt: Standseilbahnen, bestimmte Straßenbahn-Beiwagen, wenn keine Zugsammelschiene vorhanden ist, so zum Beispiel beim Bielefelder Typ MB4. zusätzliche Versorgung einer schwach ausgelegten Zugsammelschiene, so zum Beispiel bei den Heizwagen der Rhätischen Bahn. Nachladen der Batterie eines Batteriehybridfahrzeuges punktuelle stationäre Versorgung im Stand: Stromversorgung von Speisewagen während des Lokomotivwechsels beim Aufenthalt im Bahnhof, Batteriebusse und Kondensatorbusse zur Batterieaufladung, Gyrobusse zur Energieaufnahme des Schwungrades.

Bauformen Kontaktschiffchen Die ersten elektrischen Oberleitungen waren zweipolige Schlitzrohrfahrleitungen. Dieses System wurde 1881 erstmals auf der Internationalen Elektrizitätsausstellung in Paris vorgestellt und erforderte spezielle Kontaktschiffchen, die durch an der Unterseite aufgeschlitzte Rohre geführt wurden. Im Planbetrieb verwendet wurden Kontaktschiffchen erstmals ab 1883 bei der Lokalbahn Mödling–Hinterbrühl und ab 1884 bei der Frankfurt-Offenbacher Trambahn-Gesellschaft (FOTG).

Kontaktwagen Eine Alternative zum Kontaktschiffchen stellten kleine vierrädrige Kontaktwagen mit Rollen dar, die ähnlich einer Laufkatze auf den beiden Fahrdrähten liefen und von einer Verbindungsleitung hinter dem Motorfahrzeug hergezogen wurden. Dieses von Werner Siemens entwickelte Prinzip kam erstmals beim 1882 vorgestellten Elektromote zur Anwendung, später wurde es auch bei Schienenfahrzeugen benutzt.

Von diesen Kontaktwagen leitet sich auch die englische Bezeichnung trolley für solche – später mit festen Stangen statt der Kabelverbindung versehenen – Fahrzeuge ab. Insbesondere gilt dies für Oberleitungsbusse, die deshalb in weiten Teilen der Welt Trolleybus genannt werden. Die Kontaktwagen neigten jedoch zum Entgleisen, außerdem war das Befahren von Abzweigungen (Weichen) in den Fahrleitungen problematisch. Bei Zugkreuzungen wurden deshalb die Kontaktwagen gegenseitig übergeben.

Die elektrisch betriebene Strausseefähre benutzt noch heute einen Kontaktwagen, der allerdings nur über ein Rad verfügt. Da nur ein einziges Fahrzeug eingesetzt wird und die Oberleitung des Fahrwegs nur über ein einziges Spannfeld verfügt, wird bei der Strausseefähre eine Kontaktwagenkonstruktion eingesetzt, bei der dieser die Oberleitung vollständig umschließt.

Stangenstromabnehmer Stangenstromabnehmer mit Kontaktrolle (Rollenstromabnehmer) mini|Langes Zwei­richtungs­fahr­zeug mit separaten Rollen­strom­abnehmern für jeweils eine Richtung mini|Detailaufnahme einer Kontaktrolle mini|Rollenstromabnehmer beim Passieren einer Luftweiche Erst die Umstellung auf von unten gegen den Fahrdraht gedrückte Stromabnehmer unter Verzicht auf die Kontaktwagen machte die Stromzuführung betriebssicher. Diese Stangen- oder Rollenstromabnehmer, in der Schweiz auch Trolleystromabnehmer genannt,Paul F. Schneeberger: Verkehrsbetriebe der Stadt Luzern, 100 Jahre Tram, Autobus und Trolleybus. Minirex, Luzern 1999, ISBN 3-907014-12-X, S. 226. gehören damit zu den ältesten Bauformen. Der US-amerikanische Ingenieur Frank J. Sprague setzte sie erstmals 1889 bei der Straßenbahn in Richmond (Virginia) ein. Das Unternehmen Thomson-Houston verbesserte das System und machte es auch in Europa bekannt. In Deutschland fand das System erstmals bei der Nordwestdeutschen Gewerbe- und Industrieausstellung 1890 in Bremen Anwendung.

Rollenstromabnehmer bestehen heute meist aus einer langen Stange, die auf dem Fahrzeugdach seitlich schwenkbar gelagert ist und durch eine Feder nach oben gedrückt wird. An ihrem oberen Ende befindet sich eine (Messing-)Rolle mit einer Rille entlang des Umfanges, die von unten am Fahrdraht entlangrollt und den elektrischen Kontakt herstellt. Einen weiteren Kontakt bildet das Lager aus Graphit, das die Verbindung zur Stange herstellt. Der relativ geringe Durchmesser der Stromabnehmerrolle führt bei schnell fahrenden Fahrzeugen zu erheblichen Drehzahlen.

Um Stangenstromabnehmer in abgezogener Lage zu arretieren und einen Wagen sicher spannungslos zu machen, werden auf dem Dach Haken angebracht. In der Vergangenheit war es auch üblich, die Stangen mit der Stromabnehmerleine am Wagenkasten festzubinden.

Gegenüber den später entwickelten Bügelstromabnehmern weisen die Rollenstromabnehmer allerdings einige schwerwiegende Nachteile auf: Der Stromabnehmer kann von der Fahrleitung abrutschen (sogenannte Stangen-Entgleisung) und dabei die Oberleitung oder sonstige Leitungen beschädigen. Stehen an den Endstellen keine Wendeschleifen zur Verfügung, muss er beim Fahrtrichtungswechsel manuell umgelegt werden. Hierzu muss das Personal die Stange mit einem Seil abziehen, in weitem Bogen um das Fahrzeug herumgehen und sie auf der anderen Seite wieder anlegen. Daher hatten lange vierachsige Zweirichtungswagen oft zwei Rollenstromabnehmer, weil das Personal zum Einfädeln der Kontaktrolle direkt unter der Fahrleitung stehen muss. Die Oberleitungskonstruktion ist aufwändiger als bei Bügelstromabnehmern, da die Fahrleitung knickfrei geführt sein muss. Sie muss Gleisbögen präzise folgen, was zusätzliche Aufhängungen und damit auch zusätzliche Oberleitungsmasten und -rosetten mit Querdrähten erfordert. Zudem darf der Fahrdraht-Verlauf an Verbindungsstellen keine Konstruktionen enthalten, die einen ungestörten Durchlauf der Stromabnehmer-Rollen behindern könnten, was selbsttätig wirkende Feder- oder Gewichtsnachspannungen ausschließt. Bei Verzweigungen müssen spezielle Fahrleitungsweichen (sogenannte „Luftweichen“) eingebaut werden. Eine Alternative ist, die Stange manuell umzulegen, was aber zusätzliche Betriebshalte bedeutet und damit die Fahrzeit erhöht. Teilweise führte man bei eingleisigen Strecken Fahrdrähte doppelt, um zumindest für Ausweichen auf Luftweichen verzichten zu können. Zusätzlich wurde damit der Fahrdrahtquerschnitt erhöht. Die Fahrleitung ist beim Betrieb anfälliger gegen Vereisen, weil sie anders als beim Bügelbetrieb nicht freigekratzt wird. Bei Dunkelheit ist das manuelle Ein- beziehungsweise Umdrahten erschwert.

Rollenstromabnehmer fanden ab 1890 weltweit große Verbreitung, vor allem bei Straßenbahnen. Die technischen Unzulänglichkeiten führten jedoch nach und nach zu einem weitgehenden Verschwinden der Rollenstromabnehmer. Vor allem bei Betrieben, die ihren Wagenpark jahrzehntelang nicht modernisieren konnten, wie etwa in weiten Teilen Amerikas, waren dort häufig noch lange Wagen mit Rollenstromabnehmern im Einsatz. Der letzte Straßenbahnbetrieb in Deutschland mit Stangenstromabnehmern war die Straßenbahn Hamburg, sie wurde 1978 stillgelegt.

Die letzten europäischen Straßenbahnbetriebe mit Rollenstromabnehmern sind die Straßenbahn Lissabon, die zwar ab 1995 ihr Netz weitgehend auf Bügelstromabnehmer umgestellt hat, aber zwei ihrer sechs Linien wegen des eingeschränkten Lichtraumprofils und der Nähe zu den Fenstern von Wohngebäuden in den engen Gassen weiterhin mit diesem System betreibt, die Straßenbahn Porto, die Straßenbahn Sintra, die Tramvia Blau in Barcelona, die Manx Electric Railway und die Straßenbahn Blackpool, auf der aber ein Teil der Fahrzeuge mit Scherenstromabnehmern verkehrt. Gelegentlich noch anzutreffen sind sie in Amerika, beispielsweise in den USA bei der F Market & Wharves-Linie in San Francisco und bei der Ashmont–Mattapan High Speed Line in Boston oder der Straßenbahn Santa Teresa im brasilianischen Rio de Janeiro. Weitere außereuropäische Systeme sind die Straßenbahn Alexandria sowie die Straßenbahn Kalkutta.

System Dickinson (1893) mini|1898: Werbung für das System Dickinson, hier angewendet bei der Straßenbahn Liegnitz Eine Weiterentwicklung des Systems Sprague von 1889 stellte das vier Jahre später vorgestellte System Dickinson dar, das vor allem in Großbritannien Verbreitung fand.Johannes Zacharias: Elektrische Straßenbahnen, 1903, S. 87. Erfinder Alfred Dickinson ließ sich am 21. Februar 1893, ebenfalls in den Vereinigten Staaten, einen Stangenstromabnehmer mit je einem Gelenk am Fuß und an der Spitze der Stange patentieren, das heißt die Rolle ist zum einen auf dem Wagendach drehbar gelagert und zum anderen am Stangenkopf zusätzlich noch um eine vertikale Achse drehbar.

Bei diesem auch Dickinsonrolle genannten Prinzip musste der Fahrdraht nicht mehr exakt der Gleisgeometrie folgen, weil die Stromabnehmerstange eine seitliche Abweichung um bis zu dreieinhalb Meter erlaubte. Insbesondere in engen Bögen oder dicht aufeinander folgenden Gegenbögen ohne Zwischengerade waren dadurch deutlich weniger Abspannpunkte notwendig. Zudem konnte auch bei Trassierung in Straßenmitte auf einseitig aufgestellte Oberleitungsmasten auf dem Gehweg zurückgegriffen werden. Somit waren die Straßenbahngesellschaften nicht auf das Einverständnis der Hausbesitzer angewiesen, ihnen die Anbringung von Oberleitungsrosetten für die Querdrähte zu erlauben beziehungsweise mussten nicht auf beiden Straßenseiten Masten aufgestellt werden. Des Weiteren konnten die Oberleitungsmasten mit kürzeren, optisch unauffälligeren, Auslegern ausgestattet werden. Besonders vorteilhaft war das System Dickinson für doppelstöckige Straßenbahnwagen mit offenem Oberdeck, den sogenannten Decksitzwagen. Durch den seitlich versetzten Fahrdraht liefen die oben sitzenden Fahrgäste nicht Gefahr, beim Aufstehen mit der Oberleitung in Kontakt zu kommen. In Deutschland wurde als erstes der 1893 gebaute Triebwagen 141 der Straßenbahn Dresden mit einem Dickinson-Stromabnehmer ausgestattet.

Stangenstromabnehmer mit Schleifschuh

Eine Weiterentwicklung des Stangenstromabnehmers mit Kontaktrolle ist der Stangenstromabnehmer mit Schleifschuh, auch Kontaktschuh genannt. Hier wird statt der Rolle ein austauschbares Kohleschleifstück eingesetzt. Dies ermöglicht vor allem eine größere Kontaktfläche gegenüber der Rolle. Bereits die 1893 eröffnete Strassenbahn Stansstad–Stans verwendete solche Schleifstücke.Bahnen nach Engelberg. ISBN 3-907014-10-3, S. 28. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde dieses Prinzip vom Ingenieur Max Schiemann speziell für Oberleitungsbusse weiterentwickelt, indem die Stromabnehmerköpfe drehbar ausgeführt wurden. Dieses System kam erstmals auf der ab 1901 betriebenen Gleislosen Bielathal-Motorbahn mit elektrischer Oberleitung zur Anwendung. Bei Oberleitungsbussen ist es bis heute üblich. Kontaktschuhe mit drehbarer Lagerung erlauben den Fahrzeugen größere Toleranzen bezüglich der seitlichen Abweichung, so dass sie auch einige Meter neben der Oberleitung fahren können. Dies erleichtert die Fahrdrahtführung besonders in der Nähe von Gebäuden und in S-Kurven. Andererseits erfordern auch Schleifschuhe die Installation von Luftweichen.