Stromabnehmer

Ein Stromabnehmer ist ein verschleißfreundliches Schleitelement, üblicherweise aus Kohle oder einem Kupfer-Graphit-Verbundstoff, das in direktem elektrischem Kontakt mit der aktiven Stromschiene oder Fahrtschiene einer elektrifizierten Eisenbahnstrecke sitzt. Während der Zug fährt, behält der Schleifer durchgehend den Kontakt mit der Schienenoberfläche, sammelt elektrischen Strom ein und leitet ihn über Kabel zu den Fahrtmotoren und Hilfssystemen des Zuges weiter. Bei den meisten Systemen trägt jeder Zug zwei oder mehr Schleifer, einen pro aktiver Schiene, die von gefederten Rahmen, sogenannten Stromabnehmern oder Kontaktrahmen, fest gegen die Schiene gepresst werden.

Der Schleifer selbst ist ein flacher oder leicht gekrümmter Block, typischerweise 100 bis 200 Millimeter lang und 40 bis 80 Millimeter breit, mit einem Gewicht zwischen 2 und 5 Kilogramm je nach Material und Ausführung. Kohleschleifer sind billiger und leichter herzustellen, verschleißen aber schneller und erzeugen mehr Verschleißpartikel auf der Schiene. Kupfer-Graphit-Schleifer halten länger und leiten Wärme besser ab, was sie für Hochgeschwindigkeits- oder Schwerlastbahnen bevorzugt macht, wobei sie deutlich teurer sind. Der Schleifer wird in einen Halter geschraubt oder gesteckt, der eine Höhenverstellung und bei manchen Ausführungen eine begrenzte Seitwärtsbewegung ermöglicht, um leichte Schienenversätze auszugleichen.

Verschleiß ist das dominierende Wartungsproblem. Schleifer halten typischerweise zwischen 100.000 und 500.000 Kilometer Betriebsleistung, bevor die Kontaktfläche abgebaut ist und der elektrische Widerstand unzulässig ansteigt. Verschlissene Schleifer verursachen Funkenbildung, Schienenlichtbogen und flächenhafte Stromausfälle; gleichzeitig zerkratzen und zerfurchen sie die Schienenoberfläche und verkürzen deren Lebensdauer erheblich. Regelmäßige Sichtprüfung und Widerstandsmessungen sind gängige Praxis. Die meisten Systeme empfehlen den Schleiferaustausch, bevor der Verschleiß kritisch wird, üblicherweise wenn der Schleifer 60 bis 70 Prozent seiner Originaldicke verloren hat.

Betriebsprobleme und Ausfallarten

Schleifer verschleißen vorzeitig, wenn die Schienenoberfläche mit Öl, feuchtem Laub oder Mineralablagerungen verschmutzt ist; diese verringern die Haftung und erhöhen die Lichtbogenbildung. Korrosion des Stromabnehmers selbst kann den Kontaktwiderstand vor dem Schleifer erhöhen. Fehlausrichtung des Schleifers zur Schiene, verursacht durch verschlissene Lagerstifte oder beschädigte Rahmenteile, führt zu ungleichmäßigem Druck und beschleunigt den Verschleiß an einer Kante. Bei Frost oder Eis verlieren manche Schleiferwerkstoffe den Kontakt völlig und verursachen einen kompletten Stromausfall, bis das Eis abgelöst ist.

Der Begriff Stromabnehmer ist spezifisch für Stromschienensysteme; Fahrleitungssysteme mit Stromabnehmer verwenden ein anderes Kontaktelement, das Stromabnehmer-Schleifstück oder Kontaktschuh genannt wird, das bei viel höherer Spannung arbeitet und ganz andere mechanische Anforderungen hat. Ein Schleifer muss für seine spezifische Schienenspannung, das Schienenprofil und die Schienenwerkstoffe ausgelegt und abgestimmt sein, was einen Austausch zwischen Systemen selten möglich macht. Versorgung und Ersatzteillogistik sind für jeden Stromschienenbetreiber kritisch; eine Flotte von 100 Zügen kann jederzeit mehrere hundert Schleifer im Lager benötigen.