vierte Schiene
Englisch: fourth rail
Eine zusätzliche Schiene neben der dritten Schiene (Stromschiene), die hauptsächlich von der Londoner U-Bahn zur Stromrückleitung verwendet wird, um Probleme zu vermeiden, die durch die Verwendung der Betriebsschienen für die Stromrückleitung unter Tage entstehen.
Vierschienenanlage: die Rückleitung, die die Londoner U-Bahn am Leben erhält
Die Vierschienenanlage ist eine separate Stromschiene, die neben der stromführenden dritten Schiene in U-Bahnen der Londoner Underground verläuft. Während die dritte Schiene mit 630 Volt Gleichstrom Energie liefert, schließt die vierte Schiene den Stromkreis, indem sie den Rückstrom vom Fahrmotordes Zuges zurück zur Stromversorgungsstation aufnimmt. Diese Trennung ist notwendig, weil die Nutzung der beiden Laufschienen für die Rückleitung, wie bei manchen anderen Bahnen üblich, zu erheblicher Korrosion und Störungen unter der Erde führt.
Die Londoner Underground entschied sich für die Vierschienenlösung, weil die Tunnel eine feindselige Umgebung für herkömmliche Rückleitung darstellten. In den feuchten, beengten Bereichen der Tiefbahnlinien beschleunigt Streuströmung durch Stahllaufschienen die Oxidation und verursacht elektrochemische Probleme in der Tunnelkonstruktion selbst. Die vierte Schiene, isoliert von den Laufschienen und den Tunnelwänden, leitet den Rückstrom über einen kontrollierten Weg ab. Dieses System wurde zum Standard bei den Tiefbahnlinien und blieb auch bei den Flachbahnlinien aus Gründen der Einheitlichkeit erhalten.
Die vierte Schiene sitzt zwischen den beiden Laufschienen und wird in regelmäßigen Abständen von Keramik- oder Gusseisenisolatoren gestützt. Ihr Profil ist kleiner als das der dritten Schiene, aber ähnlich robust und besteht normalerweise aus Aluminium-Legierung oder Stahl. Die Drehgestelle der Züge tragen zwei Stromabnehmer, die sowohl die stromführende dritte Schiene als auch die vierte Schiene gleichzeitig überbrücken und gewährleisten so während der Fahrt elektrische Kontinuität. Der Kontaktverlust mit einer der Schienen führt zum Stromausfall.
Die vierte Schiene ist aus Sicht des Fahrers völlig passiv; sie erfordert keine Steuerung und keine Überwachung. Sie kann jedoch keine Verschmutzung vertragen. Blätter, Schmutz oder auf ihr stehende Gleisarbeiter führen nicht unmittelbar zum Ausfall, aber die Ansammlung leitfähigen Materials kann Rückleitungswege schaffen, die die vierte Schiene ganz umgehen und damit das Problem mit Streuströmung wieder einführen, das das System verhindern sollte. Regelmäßiges Reinigen beider Stromschienen gehört deshalb zur Routinewartung.
Die vierte Schiene ist unter großen U-Bahn-Systemen einzigartig bei der Londoner Underground. Paris, Berlin und Tokio nutzen einzelne Stromschienen mit verschiedenen Rückleitungsmethoden, und die meisten Eisenbahnstrecken akzeptieren die Rückleitung über Laufschienen als technischen Kompromiss. Das macht die vierte Schiene zu einer typisch britischen Ingenieurlösung, entstanden aus der besonderen Geologie und den Tunnelbaumethoden der viktorianischen Ära.