Stromschiene

Sammelschiene

Sammelschienen werden häufig zur variablen Lichtgestaltung eingesetzt, bei der die Leuchte von den Zwängen der Festinstallation befreit wird. Für welche Strahler sind welche Stromschienen geeignet. Wie hoch ist der Spannungsbedarf der Stromschienenstrahler? Kein anderes Produkt hat seit der Erfindung der Glühlampe das Lichtdesign so revolutioniert wie die Stromschiene.

mw-headline" id="Sammelschienen_f.C3.BCr_Elektroschienen">="Sammelschienen_für_elektrische_Schienen">Gleise für Elektroschienen>[Bearbeitung | | |/span>Quellcode editieren]>

In diesem Beitrag werden Sammelschienen als Stromversorgung für bewegte Geräte vorgestellt. Die Bezeichnung wird auch für unflexible Elektrokabel verwendet. Die Sammelschiene ist eine meist aus steifem Werkstoff bestehende Versorgungsleitung für den Elektroantrieb von Schienenfahrzeugen und anderen mobilen Stromverbrauchern, z.B. Kränen. Sammelschienen für Elektrozüge bestehen heute in der Regel aus Alu mit eingerollter abriebfester Edelstahl-Lauffläche oder dem preiswerteren, aber weniger leitfähigen Weich-Eisen, kaum Stahltyp.

Am ehesten ist es möglich, ein Gleis mit elektrischer Leistung zu versorgen, indem jede einzelne Eisenbahnschiene einen Strommast darstellt und die Schwelle neben der eigentlichen Montage eine isolierende Funktion hat. Aufgrund der oben genannten Probleme wird die Stromversorgung über die Schienen im Eisenbahnbetrieb nicht mehr verwendet.

In der Modellbahn ist diese Technologie der Energieversorgung jedoch weit verbreiteten (Zweischienen-Zweidraht-System). Im Falle von Elektrobahnen werden Schleifleitungen in der Regel an der Seite des Gleises angebracht. In der Region London und Südengland gibt es ein ausgedehntes Netzwerk von U-, S- und Fernbahnen, das mit Schleifleitungen in zentraler und seitlicher Lage ausgerüstet ist. Die Verwendung einer dritten Tragschiene, die nur zur Stromversorgung, nicht aber zum Transport des Fahrzeuggewichtes genutzt wird, hat den Vorzug, dass sie besser isolierbar ist und daher mit höherer Spannung betrieben werden kann (bis zu 1500 V, im Vergleich zu 200 V für die Stromversorgung über Tragschienen).

Eine tiefliegende Stromschiene kann jedoch aus sicherheitstechnischen Gründen nur in Zügen eingesetzt werden, deren Gleisstruktur nicht befahren werden darf, so dass sie hauptsächlich in Untergrundbahnen, aber auch in einigen S- und Fernverkehrszügen eingesetzt wird. Durch die Stromschienenführung kann insbesondere bei der Tunnelbahn ein kleines und wirtschaftliches Durchgangsprofil verwirklicht werden. An die Triebfahrzeuge oder Triebzüge werden in der Regel mehrere Stromabnehmer angeschlossen.

Dadurch ist es möglich, Zwischenräume in der Stromschiene, z.B. in Zungenbereichen, funktionell zu überwinden. Dadurch ist die Energieversorgung auch dann gewährleistet, wenn ein Mahlschuh beim Auftreffen auf ein Hindernis an der Sollbruchstelle ausfällt. Am Anfang und Ende von Sammelschienenabschnitten wird die Sammelschiene gegen die Federkraft der Stromkollektoren zur Seite oder nach oben geführt, damit die Stromkollektoren sanft auf die Sammelschiene gleiten können.

Weil Gleichstromschienen in der Regel mit großen Strömen arbeiten (2 - 20 kA gegenüber den 1,5 kA bei 15 kV Wechselstromschienen), kommt der niedrigere Spannungsfall durch den im Vergleich zu einer Freileitung grösseren Stromschienenquerschnitt zum Tragen. Erdnahe Schleifleitungen haben gegenüber Fahrleitungen folgende Vorteile: Die Montage ist kostengünstiger, da sowohl die Maste und Mastgründungen als auch die Abspannseile für Freileitungen und Tragseile nicht mehr benötigt werden.

Die Stromschiene ist wesentlich widerstandsfähiger und widerstandsfähiger gegen Entgleisungen des Stromabnehmers, die in der Regel zu schwerwiegenden Schäden an einer Fahrleitung führt. In Ballungszentren sind erdnahe Schleifleitungen trotz des erhöhten Materialverbrauchs oft günstiger zu verlegen und zu betreiben als Freileitungen, die auf engstem Raum schwer zu verlegen sind. Erdnahe Schleifleitungen haben folgende Vorteile gegenüber Fahrleitungen:

Durch die starre Schleifschuhbahn einer steifen Stromschiene ist die Drehzahl auf ca. 120 km/h begrenzt. Sammelschienen können von oben montiert werden (z.B. von oben und von der Seite beschichtete Sammelschienen haben zwar den großen Nutzen einer einfachen Unterstützung, aber ein Berührschutz ist nur bedingt möglich. Bodenbeschichtete Sammelschienen sind zwar mechanischer aufwendiger, aber der Berührschutz ist effektiver.

Schleifleitungen werden in Deutschland, soweit möglich, mit einer Isolierschutzhülle ausgestattet. Die von oben oder von unten beschichteten Sammelschienen werden in der Weiche im Schalterbereich durchbrochen. Wenn dies aus fahrdynamischer Sicht nicht gerechtfertigt ist, z.B. wegen der Steigungsbedingungen, ist an der jeweiligen Position eine unterbrechungsfreie Stromversorgung notwendig, an der jeweiligen Position wird ein Sammelschienenhochlauf installiert.

An diesen Punkten werden die von oben beschichteten Sammelschienen erhöht und die von oben beschichteten gesenkt. Da die Berührungssicherheit beim Sammelschienenanlauf begrenzt ist, werden Sammelschienenanläufe mit einer Warnfarbe markiert. Bei der U-Bahn London wird ein Netz mit zwei Schleifleitungen eingesetzt, von denen eine Schleifleitung (+420 V, +630 V für gemischten Betrieb mit Bahn) quer und eine andere (-210 V, 0 V für gemischten Betrieb) zentral im Fahrweg liegen.

Auch in VAL und vergleichbaren Anlagen wie dem London Stansted Airport People Mover kommen in einigen Fällen zentrale Schleifleitungen zum Einsatz. Falls die Arbeit im Bereich des Gleises eine gefahrlose Trennung der Sammelschiene erfordert, werden Stromprüfboxen und Kurzschlüsse verwendet (die Grafik verdeutlicht die Applikation mit einer oben geöffneten Sammelschiene). Ab 1887 setzte Siemens & Halske in Budapest sowie in Wien und Berlin ein Verfahren ein, bei dem die beiden Gleise der Straßenbahn aus je zwei Schienenhälften mit einem nach oben geöffneten Spalt bildeten.

Die beiden Schienen wurden in mehreren Meter Abstand an isolierende Befestigungen in Hufeisenform angebracht. 3 ][4] Das Verfahren wurde in Budapest ab 1887 auf der Teststrecke Westbahnhof-Ringstraße-Királystraße mit einer Spurbreite von 1000 Millimeter und von 1889 bis etwa zur Hälfte der 1920er Jahre im Stadtzentrum von Budapest auf einer Spurbreite von 1435 Millimeter eingesetzt.

Für die Stromversorgung verwendet die Wuppertal Hängebahn eine Stromschiene, die auf Isolierungen unter dem Laufprofil aufgesetzt wird. War die Verlegung einer Freileitung, z.B. an der Ringstrasse in Wien, oder die Überquerung der Unter den Lindenstrasse in Berlin aus Imagegründen nicht erwünscht, wurden die Strassenbahnen bereits Ende des XIX. und Anfang des XIX. Jahrhunderts mit Schleifleitungen ausgerüstet, die zwischen den Schienen im Strassenbelag eingelassen waren.

Durch einen ausklappbaren Gleitkontakt unter dem Fahrbahnboden wird die enge Lücke im Fahrbahnbelag geschlossen und die Elektroverbindung zum Auto hergestellt. Aus Frankreich stammte die Technologie von Innorail, heute Teil der Alstom-Gruppe, die die Mittelstrombahn für Strassenbahnen wiederbelebt hat.

Zwischen den beiden Stromschienen ist eine Stromschiene, die 750 V DC aushalten kann. Der Sammelschienenstrang ist in Einzelabschnitte untergliedert. Fährt ein Strassenbahnzug über die Stromschiene, überträgt er per Funksignal ein kodiertes Zeichen, das den Teil der Stromschiene, der sich komplett unter dem Wagen verbirgt, mit Strom versorgt.

Auch in anderen Strassenbahnen kommt das Verfahren zum Einsatz - seit 2011 in den Strassenbahnen Angers und Reims. Bombardier's "PRIMOVE" verfügt auch über eine Stromversorgung, die in Abschnitte unterteilt ist, die erst beim Befahren des Fahrzeugs auslöst. In Ausnahmefällen können Schleifleitungen auch ein Teil einer Freileitung sein, z.B. in Werkstätten oder Tunnels mit begrenztem Abstand, wie dem Nord-Süd-Fernleitungstunnel in Berlin, wo die 15 kV Wechselspannung in Teilen über eine Decken-Stromschiene eingespeist wird.

In jüngster Zeit wurden Elektrostraßenbahnen in Tunnels oft nicht mit einem Oberleitungsdraht, sondern mit einer Decken-Stromschiene ausgestattet. Zu diesem Zweck kann die Stromschiene verschwenkt oder angehoben werden, was den Einsatz von Hebeböcken und Kränen erlaubt oder erleichtert. Außerdem können in langgestreckten Tunnels parallele Leitungen zur Fahrleitung weggelassen oder verkleinert werden, da die Stromschiene in der Regel einen Durchmesser von 1300 mm2 hat.

Bei Gleichstromschienen mit Seitensammelschienen liegt die obere Spannungsgrenze derzeit bei 1500 V. Hier sind die Isolierabstände und die Entfernungen für eine nicht zulässige Approximation so klein, dass der Aufbau von erdnahen Schleifleitungen nur aufgrund dieser Eigenschaft möglich ist. Durch die deutlich erhöhten Stromstärken in Gleichstrompfaden (P=U-I) neigen die Berührungsflächen der Stromkollektoren zum Fliegen und Abbrennen von mehr Funken, die jedoch durch die grössere Berührungsfläche am Schliffschuh ausgeregelt werden.

Es wurden nach der Markteinführung von stationären Umrichtern keine neuen Sammelschienensysteme mit DC-Spannung entwickelt. Von der Sammelschiene wird der Strom über so genannte Schleifbacken zugeführt, die an den Seiten der Drehgestelle der Kraftfahrzeuge befestigt sind. Bei dieser Anlage wird der Strom wie bei anderen Elektrobahnen über die Laufräder und Laufschienen zurückgeführt.

Die Sammelschienenhalterung korrespondiert mit dem Wannsee-Bahntyp. Von der Sammelschiene zum Kfz wird die Energieversorgung grundsätzlich über Schleifkontakte, bei Seitenschienen über so genannte Gleitschuhe, die an der Seite des Drehgestells oder an der Fahrzeugkarosserie montiert werden, realisiert.

Der Strom wird in der Regel über die Metallräder und -schienen zurückgeführt. Die Stromschiene wird in Deutschland in den Gleichstrom-(Real-)U-Bahnen in Berlin, Hamburg, München und Nürnberg sowie in den S-Bahnen in Berlin (750 V) und Hamburg (1200 V) eingesetzt. Über eine Stromschiene wird auch die Hängebahn Wuppertal mit Strom gespeist.

Einige U-Bahnen, wie die in London und Mailand, werden mit zwei Schleifleitungen auf dem Fahrweg gefahren, von denen eine in der Mitte des Gleises zwischen den Schienen liegt. Ab den 1930er Jahren wurden viele Landstrecken in Südengland mit Schleifleitungen (660 V DC) elektrisch versorgt, da das dort vorhandene Spurmaß zu gering (vor allem zu niedrig) war, um die Stromzufuhr mit Oberleitungen ohne große Umbaumaßnahmen zu ermöglichen.

Auch im Fern- und Frachtverkehr werden für den Einsatz auf Schleifleitungen ausgerüstete Loks verwendet und durch Diesellokomotiven erweitert. Für den Fernverkehr haben sich Schleifleitungen (seitlich oder unten) vor allem aus rein technisch bedingten Erwägungen nicht flächendeckend etabliert. Die Hauptgründe dafür sind: ein Stromschienenstau (S-Bahn Berlin). Ansonsten muss eine von oben oder unten beschichtete Sammelschiene immer vor der Frequenzweiche stehen, um hinter der Frequenzweiche fortgesetzt zu werden, wodurch die Stromversorgung der Einzelschienenabschnitte aufwändig über Stromkabel und Leistungsschalter sichergestellt wird.

Weichenteile können ohne Stromunterbrechung nur von mehreren Einheiten mit einer entsprechenden Anzahl von Schiebern und - wenigstens zum Teil - einer durchgehenden Stromleitung durchquert werden. Der Bahnbetrieb mit Lokomotivwagen ohne zusätzlichen Stromsammler an den Waggons ist zwar prinzipiell möglich, würde sich aber aufgrund von Lücken in den Stromschienen an den Waggons und hier insbesondere in den Weichenausgängen auf eine antriebslose Pendelfahrt beschränken, da die Lok hier zeitweilig nicht mit Elektrizität gespeist wird.

Bei höherer Leistung über größere Entfernungen ist eine größere Stromstärke vorteilhafter, da die hier fließende Stromstärke geringer ist. Dazu müssen die Entfernungen zwischen Bahn und Pantograph grösser sein. Oftmals wird dies besser mit Freileitungen (anstelle von Isolator- oder Kunststoffzwischenlagen) erreicht. Der beste Weg, dieses Phänomen zu lösen, ist, die Spannungen zu erhöhen.

Aber auch bei höheren Spannungen erhöht sich der erforderliche Mindestisolationsabstand. Die Stromschiene kann mit einem weiteren Sicherheitsabstand kaum ohne Profil verlegt werden, und entsprechende gedämmte Stromkollektoren an den durch Verschmutzung gefährdeten Wagen wären zudem schwierig in Betrieb zu nehmen. Daher beträgt die Maximalspannung, für die Sammelschienen eingesetzt werden können, ca. 1500 V.

Das Risiko eines Stromschlags durch unzulässiges Herantreten und Kontaktieren (z.B. durch Kleinkinder, Haustiere oder unachtsame Erwachsene) ist deutlich höher als bei Fahrleitungen. Bahnübergänge mit Strassen, durch die unberechtigte Personen die Stromschiene erreichen können, sind bei Neuinstallationen untersagt. Grundsätzlich kann eine Bahnstrecke mit Fahrleitung und Stromschiene ausgerüstet werden.

Aktuelles Beispiel ist der Birkenwerder Hauptbahnhof (b Berlin), auf dem beide Bahnsteige sowie drei Gleisanschlüsse mit Stromschiene und Fahrleitung ausrüsten. Es können jedoch Schwierigkeiten bei der wechselseitigen Einflussnahme auf die Schaltungen entstehen, solange diese nicht - wie in Birkenwerder - potentialgetrennt sind. Durch den Spannungsfall entlang des Gleises kann vom Sammelschienensystem in das Oberleitungsnetz Strom fliessen (selten umgekehrt).

Die britische Fernverkehrsbahn arbeitet zum Teil mit einer eigenen Rückleitung, um die Schwierigkeiten zu lindern. So wurde die Freileitung auf den Linien im Norden Londons und auf dem Kanaltunnel Rail Link genutzt, während der Schienentransport im Süd- und Südwesten des Bundeslandes nach wie vor auf Schleifleitungen erfolgt.

Der Einsatz von Schleifleitungen ist nicht auf die Bahn begrenzt. Damit werden Brückenkräne und deren Fahrwerke sowie Labor- und Werkstattanlagen auch mit semi-mobilen Stromabnehmern für Wechsel- oder Dreiphasenstrom mit Schienen geliefert. Bei einem Geisterzug werden die Waggons von einer kräftig gebogenen Führungsschiene geführt, auf der sich an der Seite oder neben dem Fußboden Schleifleitungen befinden, die mit Sicherheitskleinspannung betrieben werden.

Bei der ovalen Elektro-Gokartbahn ermöglichen in Streifen gelegte und mit den beiden Strommasten verbundene Eisenbleche eine relativ freie Fahrspurwahl, solange das Fahrzeug nicht kreuzweise steht. Der Amusement Ride Carscooter kann überall hin mitgenommen werden, da er auf einer durchgehenden Stahlscheibe abrollt und eine federnde Metallkonsole unter einem gespanntem Drahtseilnetz als zweiter Mast des Netzteils mahlt.

Sie werden in oder an Decken, Wänden, Böden oder in Schaukästen befestigt und verfügen über bis zu vier im Aluminiumprofil integrierte Silber- oder Nickelschienen, die mit dem Sicherheitsleiter kontaktsicher verbunden sind und die zuschaltbaren Beleuchtungskörper über bis zu drei Kreise speisen und so Lichteffekte oder Nachtbeleuchtungen auslösen. Schleifleitungen werden für die Transporttechnik häufig als mehradrige Kasten-Schleifleitungen in Kunststoffträgersystemen mit Kupferleiter oder als parallele mehradrige Systeme mit Einfachschienen in einer Kunststoff-Kupfer-Kombination ausgelegt.

Aufgrund des großen Montageaufwands produziert die Modelleisenbahnindustrie keine prototypisch arbeitenden Schleifleitungen in Seitlage. Wie die anderen Modelle werden auch die dazugehörigen Fahrzeugtypen über die beiden Schienen mit Energie versorg. Im Gegensatz dazu war in den Anfängen der Elektro-Modellbahn eine galvanisch getrennte mittlere Schiene für die Energieversorgung weit verbreitete. Blechverzahnung, die durch Bohrungen in den Schwelle nach oben ragt, indem die Stromschiene verdeckt unter dem Gleiskörper verläuft und von einem zwischen die Räder des Triebfahrzeuges gehängten langem Ski-Schleifer beschichtet wird.

Auch heute noch wird dieses Verfahren eingesetzt, während Trix nur das Zweidrahtsystem "Trix Express International" von 1964 verkauft. Lego hatte auch eine Stromschiene in der Zwischenmitte zwischen den üblichen Montageschienen für die ersten 12 V betriebenen Bahnen. Die Stromübertragung zum Antrieb erfolgte über Gleitkontakte.

Durch die Nichtleitfähigkeit der Montageschienen selbst mussten zwei parallel verlaufende Schleifleitungen verlegt werden, was bedeutete, dass die Schienenstromkreise keine selbstschließenden Umkehrschleifen aufweisen durften, die auf das gleiche Fahrweg zurückkehrten, sondern nur ein Ringfunktionieren in eine Fahrtrichtung möglich war. Elektro-Modellautos, nur zweigleisig für das Kinderschlafzimmer oder mehrgleisig in Slotcar-Hallen haben neben den Schlitzen eine Stromschiene.

Gordon, Tschetwode, ISBN 1-874422-31-1, S. 6 Hochsprung Die Straßenbahn in Budapest. MÄRZ 2015. Hochsprung zu: Werner Kraus: Stromschienen-Oberleitung im Nord-Südtunnel Berlin. Eingetragen in: Elektr. Bergbahnen, Hub 8, Jahresgang 109, 2011, S. 398-403. xxxxx. xx1. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx. Ort: Elektrozüge.

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