Rückstrom (Bahn)

Als Rückstrom bezeichnet man die Summe der elektrischen Ströme, welche zwischen Bahnenergieverbraucher und Bahnstromspeisequelle über die Schienen und danach ggf. auch über weitere Rückleitungen fließt. Speisequelle, Hin- und Rückleiter sowie Verbraucher bilden einen elektrischen Betriebsstromkreis.

Elektrischer Betriebsstromkreis

Bahnenergieverbraucher

Bahnenergieverbraucher im Betriebsstromkreis sind unter anderem:

Triebfahrzeuge mit den Fahrmotoren für die eigentliche Zugförderung (Traktion) sowie mit z. B. Beleuchtung, Bordelektronik, Kompressoren, Zugfunk;
Weitere Lasten in den Triebwagen beziehungsweise in den Wagen über die Zugsammelschiene z. B. Beleuchtung, Klimaanlage, Türsteuerung, Zugheizung, Bordbistro, TV an Bord, 50-Hz-Bordnetz u. ä.;

Zusätzlich können weitere Verbraucher im Betriebsstromkreis auftreten, die aber auch unabhängig davon versorgt werden können. Die Speisung erfolgt in diesem Fall über Transformatoren die auch als Masttransformator ausgeführt sein können:

Speisequellen

Speisequellen sind die Unterwerke, die die Energie des öffentlichen oder Bahnstromnetzes an Speise- und Fahrleitung übergeben und bei denen die Rückströme in den Rückleiterschienen wieder zusammenlaufen und zum zweiten Pol geleitet werden.

Rückleiter

Datei:Bahnerdung 7208.JPG

Rückleiter bei 15 kV ~ Bahnstromsystem

Rückleiter führen den Rückstrom zur Speisequelle zurück. Rückleiter sind zuvorderst die Schienen der Gleise. Da aber die Gleise direkt und/oder kapazitiv mit dem Erdreich verbunden sind und auch die Speisequellen geerdet sind, fließt ein Teil des Rückstroms auch über das Erdreich.

Jede Speisequelle versorgt einen Speisebezirk mit elektrischer Energie. In jedem Speisebezirk befinden sich i. d. R. mehrere Züge, Triebfahrzeuge oder stationäre Verbraucher. Das heißt, am Ort der Speisequelle treffen alle diesbezüglichen Rückströme ein. Entsprechend stark müssen die Rückleiteranschlüsse am Ort der Speisequelle dimensioniert sein.

Stromrichtung

Die Bahnstromversorgung der elektrifizierten Eisenbahnen arbeitet nach dem Zwei-Leiter-Prinzip, bei der es für den elektrischen Strom nur einen Hin- und einen Rückleiter gibt. Die Stromrichtung wird nach der Energiebereitstellung definiert: Die Speisung der Verbraucher erfolgt von der Speisequelle quasi mit Hinstrom zu den Verbrauchern. Nach Umsetzung der Energie vor Ort fließt der Strom zurück zur Speisequelle.

Hinleiter sind die Speise- und Fahrleitungen.
- Speiseleitungen sind Kabel zu den Fahrleitungsabschnitten.
- Fahrleitungen sind
  - Oberleitungen (bei Fern-, Regional-, Werks- bzw. Grubenbahnen),
  - Stromschienen (bei S-, U- oder Grubenbahnen).
Rückleiter sind die Schienen, das Erdreich, besondere Kabel oder Rückstromschienen.

Diese Richtungsbetrachtung wird sowohl bei Gleichstrom- als auch bei Wechselstrombahnen angewandt, unabhängig davon, welche physikalische Polarität der elektrischen Spannung und welche physikalische Stromflussrichtung tatsächlich vorliegt.

Rückstromkonzept

Datei:Stahl-Oberleitungsmast Deutsche Bahn.jpg

Fahrleitungsmast mit zusätzlichem Rückleiter (oben, ohne Isolator aufgehängt) und Speiseleitung auf Stützisolator

Die Rückstromführung über die Schienen ist aus verschiedenen Gründen nicht in jedem Fall ausreichend und muss situationsbezogen untersucht werden. Probleme können durch einen zu hohen elektrischen Widerstand, was zu einer schlechten Spannungsqualität führt und so die Leistung am Triebfahrzeug begrenzt, aber auch die Verschiebung des Erdpotentials sowie Streuströme verursachen.<ref>{{#if:2025-06-15|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:http://web.archive.org/web/20250615185756/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-A%7C{{#if:Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-A – Teknisk regelverk|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://web.archive.org/web/20250615185756/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-A}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-A – Teknisk regelverk}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-A%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-A – Teknisk regelverk}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-A}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-A – Teknisk regelverk}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:http://web.archive.org/web/20250615185756/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-A{{#if: 2026-02-26 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Der aus den Fahrschienen ins Erdreich austretende Strom wird als Streustrom, früher auch als Irr- oder vagabundierender Strom bezeichnet. Er fließt im Erdreich und – so vorhanden – auch über in der Erde liegende metallene Teile (Rohre, Erdungsanlagen u. ä.). Dabei kommt es an diesen Anlagen zu Korrosionsschäden und thermischer Beeinflussung. Umfang und Geschwindigkeit der Korrosion ist bei Gleich- und Wechselstrom unterschiedlich, Korrosionsschäden sind bei Gleichstrom deutlich ausgeprägter.

Der Widerstandsbelag beträgt pro Schiene 30 mΩ/km (Profil 60E2) für Gleichstrom. Der Widerstandswert halbiert sich wenn beide Schienen genutzt werden können auf 15 mΩ/km. Im Fall von Wechselstrom ist der Widerstand signifikant höher, aufgrund des verstärkten Skin-Effekts, bedingt durch die ferromagnetische Eigenschaft des Stahls. Bei einer Frequenz von 16,7 Hz erhöht sich dadurch der spezifische Schienenwiderstand auf 200 mΩ/km pro Schiene, beziehungsweise 100 mΩ/km für beide Schienen.<ref name=":2">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Verstärkung der Rückleitung

Die untenstehenden Ansätze senken mittels Verstärkung der Rückleitung den Widerstand. Damit werden die Streuströme verringert und gleichzeitig die Spannungsqualität erhöht.

Vermaschung der Rückleitung

Im Bereich mit mehreren Gleisen (z. B. in Bahnhöfen) verteilt sich der Rückstrom je nach den vorliegenden Übergangswiderständen zwischen Schienen und Erdreich unterschiedlich. Dabei könnte es zu unterschiedlichen elektrischen Potentialen der einzelnen Schienen oder Gleise kommen. Dagegen werden möglichst viele Schienen- und Gleisverbinder angebracht. Das dient sowohl dem Ausgleich der elektrischen Spannung zwischen den Gleisen als auch der Erhöhung des Gesamtquerschnitts der Rückleitung, was zur Verminderung des elektrischen Widerstands der Rückleitung und damit zur Verminderung der elektrischen Energieverluste im Betriebsstromkreis führt.

Die mögliche Anzahl der Schienen- und Gleisverbinder wird jedoch eingeschränkt durch die Notwendigkeit der Einrichtung von isolierten Gleisabschnitten für die Leit- und Sicherungstechnik.

Zusätzliche Rückleiter

Ein zusätzlicher zur Strecke verlegter Rückleiter, der in regelmäßigen Abständen mit den Schienen verbundener ist, senkt den Rückleiterwiderstand. Dieser zusätzliche Rückleiter wird ohne Isolator an den Fahrleitungsmasten mitgeführt und auch als Erdseil bezeichnet. Der zusätzliche Rückleiter wird auch zur Masterdung verwendet. Dabei ist er alle 250 m mit den Schienen verbunden. Dies stellt zusammen mit der Vermaschung die Standardlösung in Deutschland, Schweiz und Österreich dar.<ref name=":0" />

Der Widerstandsbelag eines Erdseils von 95 mm² Kupfer beträgt 0,184 Ω/km. Damit wird der Rückleitungswiderstand signifikant gesenkt (dies jeweils parallel zu den oben genannten Schienenwiderständen). Das Erdseil wird dabei möglichst nahe an der Fahrleitung und Speiseleitung verlegt, damit sich die Magnetische Flussdichten möglichst gegenseitig kompensieren. Diese magnetische Kopplung erhöht den Anteil des Rückstroms im Erdseil und verbessert die elektromagnetische Verträglichkeit der Bahnstromanlage.<ref name=":2" />

Am Beispiel der Neubaustrecke Mattstetten–Rothrist wird mit einem Erdseil von 165 mm² Kupferäquivalent eine Rückstromverteilung von 40,6 % Schienen, 36,3 % Erdseil und 23,1 % Erdreich erreicht. Die Verteilung ist aber stark ortsabhängig. Beim Triebfahrzeug ist der Schienenstrom am höchsten. Bereits bei der ersten Verbindung mit dem Erdseil verlagert sich ein großer Teil des Rückstroms in dieses. Der Strom im Erdreich ist am höchsten auf halber Strecke zwischen Triebfahrzeug und Unterwerk. Dazwischen erfolgt eine kontinuierliche Verlagerung des Rückstroms ins Erdreich beziehungsweise wieder zurück in die Schienen und Erdseil. Bei schlecht leitendem Erdreich, wie beispielsweise bei der Lötschberg-Bergstrecke, kann ein zweites Erdseil notwendig sein, um gefährliche Schrittspannungen zu vermeiden.<ref name=":2" />

Saugtransformatorensysteme

Datei:Sugtransformator ny typ.jpg

Saugtransformator in einer Bahnstromanlage Der Rückleiter ist hier mit zwei Leiterseilen ausgeführt und mit kurzen Isolatoren isoliert. Der Anschluss der beiden Fahrleitungssegmente erfolgt über die Leitungen mit den langen Isolatoren.

Mit Saugtransformatoren, auch als Boosttransformatoren (BT) bezeichnet, ist es möglich, den Rückstrom von Wechselstrombahnen gezielt zu lenken. Saugtransformatoren sind technisch einfache Querregeltransformatoren und ähnlich ausgeführt wie Stromwandler. Saugtransformatoren weisen ein fixes Übersetzungsverhältnis von 1:1 auf. Dabei wird jeweils eine Wicklung in die Fahrleitung in Reihe eingeschleift und die andere Wicklung in Reihe in die Rückleitung eingeschleift. So ist durch die Übersetzungsverhältnis von 1:1 sichergestellt, dass in der Fahrleitung und in der Rückleitung der gleiche Strom fließt. Mit diesem Prinzip lässt sich der Rückstrom gezielt lenken und damit Streuströme reduzieren. Zudem werden Potentialverschiebungen reduziert. Verschiedene Saugtransformatorensysteme werden in Norwegen und Schweden verwendet.<ref>{{#if:2025-06-15|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:http://web.archive.org/web/20250615175747/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming%7C{{#if:Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming – Teknisk regelverk|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://web.archive.org/web/20250615175747/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming – Teknisk regelverk}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming – Teknisk regelverk}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming – Teknisk regelverk}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:http://web.archive.org/web/20250615175747/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming{{#if: 2026-02-26 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Streckensegmente ohne zusätzlicher Rückleiter

In diesem Fall wird die Fahrleitung inklusive den Schienen in Streckensegmente aufgeteilt. Dabei werden auch die Schienen mittels Isolierstößen getrennt. Mit Saugtransformatoren werden die Streckensegmente verbunden. Der Rückstrom fließt dabei weiterhin in den Schienen, wird aber durch die Saugtransformatoren besser gelenkt mit dem Effekt, dass die Streustrombereiche verkleinert werden.<ref>{{#if:2025-07-17|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:http://web.archive.org/web/20250717033508/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-B%7C{{#if:Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-B – Teknisk regelverk|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://web.archive.org/web/20250717033508/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-B}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-B – Teknisk regelverk}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-B%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-B – Teknisk regelverk}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-B}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-B – Teknisk regelverk}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:http://web.archive.org/web/20250717033508/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-B{{#if: 2026-02-26 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Streckensegmente mit zusätzlichem Rückleiter

In diesem Fall wird ein getrennter und isolierter Rückleiter verwendet, in den der Rückstrom mittels den Saugtransformatoren gesogen wird. Nur die Fahrleitung ist in diesem Fall in Segmente aufgeteilt, die mit Saugtransformatoren verbunden sind. In jedem Segment gibt es eine Verbindung vom isolierten Rückleiter zur Schiene. Einen Streustrombereich gibt es daher nur noch zwischen dem Triebfahrzeug und dem Verbindungspunkt von der Schiene mit dem isolierten Rückleiter. In den übrigen Segmenten fließt kein Rückstrom in den Schienen.<ref name=":1">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-C|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-C}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-C%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-C}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-C}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-C}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Bane Nor{{#if: 2026-02-26 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Streckensegmente mit teilweise zusätzlichem Rückleiter

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Autotransformatorensysteme

Ein alternativer Ansatz für Wechselstrombahnen ist der Einsatz des Autotransformatorensystems (AT). Dafür werden entlang der Strecke in regelmäßigen Abständen Autotransformatoren eingesetzt, welche zum einen den Rückstrom aus der Schiene ziehen und gleichzeitig die Fahrleitung speisen. Es findet deshalb eine Erhöhung der Spannungsqualität und eine Verringerung der Streuströme statt. Zur Versorgung der Autotransformatoren wird eine zusätzliche Leitung, die eine um 180° phasenverschobene Spannung zur Fahrleitung führt benötigt. Diese zusätzliche Leitung wird negative Feeder genannt.

Mit Speiseleitung und Segmentierung der Fahrleitung

Datei:ATSHommelvik.jpg

Autotransformatorstation 2 × 15 kV / 16,7 Hz. Oben auf dem Fahrleitungsmast befinden sich die Speiseleitungen (beschriftet mit NL und PL), sowie ein zweipoliger Masttrenner. Der Anschluss des Autotransformator am Streckenrand im grünen Trafohaus erfolgt per Kabel.

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Nur zusätzlichen negative Feeder

In diesem Fall wird auf eine Speiseleitung verzichtet und die Autotransformatoren werden direkt mit der Fahrleitung, den Schienen und dem negative Feeder verbunden.<ref>{{#if:2025-06-24|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:http://web.archive.org/web/20250624222602/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-F%7C{{#if:Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-F – Teknisk regelverk|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://web.archive.org/web/20250624222602/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-F}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-F – Teknisk regelverk}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-F%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-F – Teknisk regelverk}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-F}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-F – Teknisk regelverk}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:http://web.archive.org/web/20250624222602/https://trv.banenor.no/wiki/Kontaktledning/Prosjektering_og_Bygging/Elektrisk_utforming/Vedlegg/Elutforming-F{{#if: 2026-02-26 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Gefahren durch Rückstrom

Galvanisch verbundene Netze

Rückstrom beeinflusst auch immer die Schutzerdung von Anlagen im Bereich elektrischer Bahnen und umgekehrt. Daher sollte durch geeignete Maßnahmen ausgeschlossen werden, dass Anteile eines Rückstroms auch über geerdete Anlagen fließen.

Ebenso sollte ausgeschlossen werden, dass Anteile von Rückströmen über die Zugsammelschiene von Zügen fließen. Dafür existieren spezielle Vorgaben in Projektierungs- oder Planungsrichtlinien. Eine Ausnahme von dieser Regel ist beispielsweise die RENFE-Baureihe 730 („Talgo 250 Hybrid“), bei der die Zugsammelschiene doppelt ausgeführt ist: Bei Betrieb des Generatorwagens (für nicht-elektrifizierte Strecken) wird dann der Rückstrom über eine der beiden Zugsammelschienen geführt, und nicht über die Gleise.

Bei Bauzuständen

Bei Bauarbeiten am Oberbau (z.Vorlage:NnbspB. Schienenauswechslung, Trennen oder Einsetzen von Schienen) ist zu beachten, dass bei einer Unterbrechung des „Rückleiters Schiene“ der Rückstrom einen anderen Weg nimmt. Damit dieser nicht über die Baumaschinen oder Menschen fließt, ist die Unterbrechungsstelle, wenn es keine ausreichenden Verbindungen, beispielsweise mit parallelen Gleisen gibt, vorher mit ausreichend dimensionierten Rückleiterseilen zu überbrücken. Besonders wichtig sind Ersatzmaßnahmen bei eingleisigen elektrifizierten Strecken und Abschnitten mit einschienig isolierten Gleisstromkreisen. Es betrifft auch das Ablegen von Erdverbindern und Anschlussseilen von Drosselstoßtransformatoren bei zweischienig isolierten Gleisstromkreisen.

Bei Arbeiten an der Fahrleitung muss diese vorher ausgeschaltet und geerdet werden. Die Schutzerdung erfolgt durch Verbindungen der Fahrleitung mit der Schiene mindestens vor und hinter der Arbeitsstelle. Damit teilt sich der Rückstrom auf die bisherige Schiene und parallel über die Erdungs- und Kurzschlussvorrichtungen auf die Fahrleitung auf. Das ist zu berücksichtigen, wenn die Fahrleitung aufgetrennt werden soll. Ähnlich wie oben bei Gleisen beschrieben, ist die vorgesehene Unterbrechungsstelle in der Fahrleitung vorher mit ausreichend dimensionierten Rückleiterseilen zu überbrücken.

Kurzschlussstrom

Im Falle eines Kurzschlusses im Bahnstromnetz kommt es zu vielfach höheren Strömen und damit auch Rückströmen. Wird der Kurzschluss durch die Sicherungseinrichtungen in den Unterwerken nicht rechtzeitig ausgeschaltet, können diese hohen Rückströme eine Gefährdung der Menschen, Fahrzeuge und Anlagen im Rückstromweg darstellen und zur Zerstörung von Bahnstromanlagen führen. Fehlende Schutzerden und Rückleiter (z. B. durch fehlerhaft ausgeführte Bauzustände, Zerstörung oder Diebstahl) bilden sogar eine unmittelbare, tödliche Gefahr für die Menschen.

Zusammentreffen von Gleich- und Wechselstrombahnen

Datei:J31 802 Wörth, Systemwechsel.jpg

Systemwechsel der Stadtbahn Karlsruhe in Wörth

An Schnittstellen von Gleich- und Wechselstrombahnen kann es zu einer gegenseitigen nachteiligen Beeinflussung durch Rückströme kommen. Schnittstellen können sein:

Systemtrennstellen an mit unterschiedlichen Spannungen elektrifizierten Bahnstrecken; das deutsche, österreichische und schweizerische Eisenbahnnetz werden beispielsweise mit niederfrequenter Wechselspannung gespeist, das niederländische, belgische, italienische und polnische mit Gleichspannung. In mehreren Ländern wie Frankreich, Spanien, Tschechien und der Slowakei gibt es ebenfalls zwei Fahrleitungsspannungen.
Kreuzung oder parallele Führung von Fernbahn (Wechselstrom) und S- oder U-Bahnen, Gruben- oder Straßenbahnen (Gleichstrom);

Die Beeinflussung des einen Netzes mit Rückströmen aus dem anderen Netz ist in beiden Richtungen unerwünscht:

Einerseits bedrohen hohe Rückströme und Kurzschlussströme aus dem Bahnnetz die meist energieschwächeren und spannungsniedrigeren Gleichstromanlagen.
Andererseits sättigen die Gleichströme Leistungstransformatoren und Motoren im Bahnenergienetz.
In beiden Fällen führen unkontrollierte Rückströme zu unkontrollierten Potentialen im beeinflussten Netz. Dies kann zur unzulässigen Überschreitung der Berührungsspannung und damit zu Gesundheits- oder Lebensgefährdung von Menschen führen, die mit den durchströmten Anlageteilen des einen oder anderen Netzes in Berührung kommen.

Zur Vermeidung von irregulären Verhältnissen werden die Gleisnetze von Gleich- und Wechselstrombahnen in Deutschland konsequent galvanisch getrennt. In Gleisverbindungen zwischen ihnen werden doppelte Isolierstöße, sogenannte »Abriegelstöße«, eingebaut. Wenn Gleisabschnitte gleichzeitig mit Wechsel- und Gleichspannung elektrifiziert werden müssen, dann ist es zur Beibehaltung der galvanischen Trennung erforderlich, die Wechselspannung über einen Trenntransformator einzuspeisen. Ein Beispiel dafür sind die Bahnsteig- und Kehrgleise im Bahnhof Birkenwerder (b Berlin). Eine andere Möglichkeit sind umschaltbare Fahrleitungsabschnitte. Genutzt wird sie insbesondere in Systemwechselbahnhöfen zwischen Gleich- und Wechselspannungsnetzen wie Aachen Hauptbahnhof, doch dann ist der gleichzeitige Betrieb von Gleich- und Wechselspannungsfahrzeugen nicht möglich.

Literatur

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Einzelnachweise