خط علوي

الخط العلوي أو السلك العلوي هو كابل كهربائي يُستخدم لنقل الطاقة الكهربائية إلى القاطرات الكهربائية ، والقطارات الكهربائية متعددة الوحدات ، وحافلات الترولي ، والترام . ويُطلق الاتحاد الدولي للسكك الحديدية على هذه التقنية مصطلح " الخط العلوي" . ^{[ 1 ]} ويُعرف أيضاً بأسماء مختلفة، منها: السلك العلوي المعلق ، وخط التلامس العلوي (OCL)، ونظام التلامس العلوي (OCS)، والمعدات العلوية (OHE)، ومعدات الخط العلوي (OLE أو OHLE)، والخطوط العلوية (OHL)، والأسلاك العلوية (OHW)، وسلك الجر ، وسلك الترولي .

يتكون خط النقل الهوائي من سلك واحد أو أكثر (أو قضبان، خاصة في الأنفاق) موضوعة فوق مسارات السكك الحديدية ، ويتم رفعها إلى جهد كهربائي عالٍ عن طريق توصيلها بمحطات تغذية على فترات منتظمة على طول المسار. وعادةً ما يتم تغذية محطات التغذية من شبكة كهربائية ذات جهد عالٍ .

تستخدم القطارات الكهربائية التي تستمد تيارها من الخطوط العلوية جهازًا مثل البانتوغراف أو جامع التيار المقوس أو عمود التوصيل. يضغط هذا الجهاز على الجانب السفلي لأدنى سلك علوي، وهو سلك التلامس. جامعات التيار موصلة للكهرباء، مما يسمح بتدفق التيار إلى القطار أو الترام، ثم عودته إلى محطة التغذية عبر العجلات الفولاذية على أحد أو كلا قضيبَي السكة. يمكن للقاطرات غير الكهربائية (مثل قاطرات الديزل ) المرور على هذه المسارات دون التأثير على الخط العلوي، على الرغم من احتمال وجود صعوبات تتعلق بالارتفاع المسموح به . تشمل أنظمة نقل الطاقة الكهربائية البديلة للقطارات السكة الثالثة ، وإمداد الطاقة من مستوى الأرض ، والبطاريات ، والحث الكهرومغناطيسي .

لا تستطيع المركبات مثل الحافلات ذات الإطارات المطاطية توفير مسار عودة للتيار عبر عجلاتها، ويجب عليها بدلاً من ذلك استخدام زوج من الأسلاك العلوية لتوفير كل من التيار ومسار عودته.

يتطلب تجميع التيار الجيد أن تبقى هندسة سلك التلامس ضمن حدود محددة. ويتحقق ذلك عادةً عن طريق دعم سلك التلامس بسلك ثانٍ يُعرف باسمسلك التوصيل ، أوالسلك المعلق،فيمساره الطبيعيبين نقطتين. يُربط هذا السلك بسلك التلامس على فترات منتظمة بواسطة أسلاك رأسية تُعرف باسم "الوصلات" أو "أسلاك التوصيل". يُثبّت هذا السلك بانتظام على الهياكل بواسطةبكرةأو وصلة أومشبك. ثم يتعرض النظام بأكملهلشد.

لإطالة عمر حشوة الكربون الموجودة أعلى البانتوغراف، يُمرر سلك التلامس فوق المسار المستقيم بشكل متعرج قليلاً إلى يسار ويمين المركز من كل دعامة إلى التي تليها، بحيث يتآكل الحشوة بالتساوي. أما على المنحنيات، فإن السلك "المستقيم" بين الدعامات يجعل نقطة التلامس تعبر سطح البانتوغراف أثناء مرور القطار حول المنحنى. وتُسمى حركة سلك التلامس فوق رأس البانتوغراف "الكنس".

لا يتطلب أعمدة الترام انحناءً متعرجاً للخط العلوي. أما بالنسبة للترام ، فيُستخدم سلك توصيل بدون سلك حامل.

تتميز مناطق المستودعات عادةً بوجود سلك واحد فقط، وتُعرف باسم "المعدات البسيطة" أو "سلك الترام". كانت أنظمة الخطوط العلوية المبكرة تحتوي على سلك واحد فقط، مما حدّ من السرعات القصوى. ولتمكين سرعات أعلى، تم تطوير نوعين إضافيين من المعدات:

• تستخدم المعدات المخيطة سلكًا إضافيًا عند كل هيكل دعم، ينتهي على جانبي سلك التوصيل/السلسلة.
• تستخدم المعدات المركبة سلك دعم ثانٍ، يُعرف باسم "السلك المساعد"، بين سلك الإرسال/السلسلة وسلك التلامس. تدعم وصلات فرعية السلك المساعد من سلك الإرسال، بينما تدعم وصلات فرعية إضافية سلك التلامس من السلك المساعد. يمكن أن يكون السلك المساعد مصنوعًا من معدن أكثر توصيلًا ولكنه أقل مقاومة للتآكل، مما يزيد من كفاءة النقل.

كانت الأسلاك الموصلة القديمة توفر دعماً مادياً لسلك التلامس دون ربط الأسلاك الموصلة بالسلسلة كهربائياً. أما الأنظمة الحديثة فتستخدم أسلاكاً موصلة تحمل التيار، مما يلغي الحاجة إلى أسلاك منفصلة.

يعود تاريخ نظام النقل الحالي إلى حوالي مئة عام. وفي سبعينيات القرن الماضي، اقترحت شركة بيريللي للإنشاءات نظامًا أبسط، يتألف من سلك واحد مُثبَّت عند كل دعامة بطول 2.5 متر (8 أقدام وبوصتين ) داخل عارضة ألومنيوم مقذوفة ومثبتة، مع كشف سطح تلامس السلك. وقد أدى تطبيق شد أعلى قليلاً من الشد المستخدم قبل تثبيت العارضة إلى تشكيل السلك بشكل منحني، مما يسهل التعامل معه بسرعة 400 كم/ساعة (250 ميل/ساعة) بواسطة جهاز تجميع التيار الهوائي المؤازر بتسارع لا يتجاوز 3 أضعاف تسارع الجاذبية الأرضية.     

خطوط هوائية متوازية

تتطلب الدائرة الكهربائية موصلين على الأقل. تستخدم الترامات والسكك الحديدية الخط العلوي كطرف موجب للدائرة، والقضبان الفولاذية كطرف سالب. أما في حافلات الترولي أو عربات الترولي ، فلا توجد قضبان لتيار العودة، إذ تستخدم هذه المركبات إطارات مطاطية على سطح الطريق. تستخدم حافلات الترولي خطًا علويًا موازيًا ثانيًا للعودة، وعمودين كهربائيين ، يتصل كل منهما بسلك علوي. ( عادةً ما تكون أجهزة تجميع التيار غير متوافقة مع الخطوط العلوية المتوازية). تُستكمل الدائرة باستخدام كلا السلكين. كما تُستخدم الأسلاك العلوية المتوازية في بعض خطوط السكك الحديدية النادرة التي تعمل بنظام التيار المتردد ثلاثي الأطوار .

في الاتحاد السوفيتي، استُخدمت الأنواع التالية من الأسلاك/الكابلات. ^{[ 2 ]} بالنسبة لسلك التوصيل، استُخدم النحاس الصلب المسحوب على البارد لضمان توصيل جيد . السلك ليس دائريًا، بل يحتوي على أخاديد جانبية لتركيب علاقات الأسلاك. كانت المقاسات (مساحة المقطع العرضي) 85 أو 100 أو 150  مم² ^. لزيادة متانة السلك، كان يُضاف إليه أحيانًا 0.04% من القصدير. يجب أن يتحمل السلك الحرارة الناتجة عن الشرارة الكهربائية، ولذلك لا يُنصح أبدًا بوصل هذه الأسلاك حراريًا.

يجب أن يكون سلك التوصيل (أو السلك المعلق) قويًا وذا موصلية جيدة. استخدموا أسلاكًا متعددة الشعيرات (أو كابلات) تحتوي كل منها على 19 شعيرة. استُخدم النحاس والألومنيوم و/أو الفولاذ في صناعة الشعيرات. يمكن أن تكون جميع الشعيرات الـ 19 مصنوعة من نفس المعدن أو مزيج من المعادن بناءً على الخصائص المطلوبة. على سبيل المثال ، استُخدمت أسلاك الفولاذ لزيادة المتانة، بينما استُخدمت أسلاك الألومنيوم أو النحاس لزيادة الموصلية. ^{[ 3 ]} يوجد نوع آخر يبدو وكأنه مصنوع بالكامل من أسلاك النحاس، ولكن بداخل كل سلك يوجد قلب فولاذي لزيادة المتانة. كانت الشعيرات الفولاذية مجلفنة، ولكن لتحسين الحماية من التآكل، يمكن طلاؤها بمادة مضادة للتآكل.

في سلوفينيا  ، حيث يُستخدم نظام 3 كيلوفولت، يبلغ الحجم القياسي لأسلاك التوصيل 100 و150  مم² . ^أما سلك السلسلة فيُصنع من النحاس أو سبائك النحاس بمساحات 70 أو 120 أو 150  مم² ^. تتكون المقاطع العرضية الأصغر من 19 جديلة، بينما تتكون المقاطع الأكبر من 37 جديلة. يتكون التكوينان القياسيان للخطوط الرئيسية من سلكي توصيل بمساحة 100 ^مم²  وسلك أو سلكي سلسلة بمساحة 120 ^مم² ، ليصبح المجموع 320 أو 440 مم² ^. غالبًا ما يُستخدم سلك توصيل واحد فقط للخطوط الجانبية. ^{[ 4 ]}  

في المملكة المتحدة ودول الاتحاد الأوروبي ، يُصنع سلك التوصيل عادةً من سبيكة نحاسية ممزوجة بمعادن أخرى. تتراوح أحجامه بين 80 و100 و107 و120 و150 مم² ^{. تشمل المواد الشائعة} النحاس العادي والنحاس عالي المقاومة ، والنحاس الفضي ، والنحاس الكادميوم ، والنحاس المغنيسيوم ، والنحاس القصدير ، ويمكن تمييز كل منها من خلال أخاديد تعريفية مميزة على طول الجزء العلوي من سلك التوصيل. تختلف هذه الأخاديد في عددها وموقعها على قوس الجزء العلوي. ^{[ 5 ]} يُختار النحاس لموصليته الممتازة ، مع إضافة معادن أخرى لزيادة قوة الشد . يتم اختيار المادة بناءً على احتياجات النظام المحدد، مع مراعاة التوازن بين الحاجة إلى الموصلية وقوة الشد.

تُحفظ أسلاك السلسلة العلوية مشدودة ميكانيكيًا لأن البانتوغراف يُحدث اهتزازات ميكانيكية في السلك. يجب أن تنتقل هذه الموجات بسرعة أكبر من سرعة القطار لتجنب تكوّن موجات ثابتة قد تؤدي إلى قطع السلك. يُسهم شد الخط في تسريع انتقال الموجات، كما يُقلل من الترهل الناتج عن الجاذبية.

في السرعات المتوسطة والعالية، تُشد الأسلاك عادةً بواسطة أثقال أو أحيانًا بواسطة شدادات هيدروليكية. تُعرف كلتا الطريقتين باسم "الشد التلقائي" أو "الشد الثابت"، وتضمنان أن يكون الشد مستقلاً تقريبًا عن درجة الحرارة. تتراوح قيم الشد عادةً بين 9 و20 كيلو نيوتن (2000 و4500 رطل ) لكل سلك. عند استخدام الأثقال، تنزلق لأعلى ولأسفل على قضيب أو أنبوب متصل بالصاري لمنعها من التأرجح. مؤخرًا، بدأ استخدام شدادات زنبركية. تحتوي هذه الأجهزة على زنبرك التواء مزود بترتيب كامة لضمان تطبيق شد ثابت (بدلاً من أن يتغير الشد تناسبياً مع التمدد). تتضمن بعض الأجهزة أيضًا آليات لضبط صلابة الزنبرك لتسهيل الصيانة.  

في السرعات المنخفضة والأنفاق ذات درجات الحرارة الثابتة، يمكن استخدام معدات التوصيل الثابت (FT)، حيث تُوصل الأسلاك مباشرةً بالهياكل عند طرفي الخط العلوي. يبلغ الشد عادةً حوالي 10 كيلو نيوتن (2200 رطل) . يترهل هذا النوع من المعدات في الظروف الحارة ويكون مشدودًا في الظروف الباردة.  

في نظام النقل الهوائي، يكون الطول المتصل لخط النقل محدودًا بسبب تغير ارتفاع الأثقال نتيجة تمدد وانكماش الخط مع تغيرات درجة الحرارة. تتناسب هذه الحركة طرديًا مع المسافة بين نقاط التثبيت. ويبلغ طول الشد حدًا أقصى. بالنسبة لمعظم معدات خطوط النقل الهوائي ذات جهد 25 كيلوفولت في المملكة المتحدة، يبلغ الحد الأقصى لطول الشد 1970 مترًا (6460 قدمًا) . ^{[ 6 ]}  

تتمثل إحدى المشكلات الإضافية في معدات نظام النقل الآلي في أنه عند تثبيت أوزان موازنة على طرفي السلك، يصبح طول الشد بأكمله حر الحركة على طول السكة. ولتجنب ذلك، تُستخدم نقطة تثبيت مركزية (MPA) قريبة من منتصف طول الشد، لتقييد حركة سلك التوصيل/السلسلة عن طريق تثبيته؛ إذ لا يمكن لسلك التلامس وحوامل التعليق الخاصة به التحرك إلا ضمن حدود نقطة التثبيت المركزية. تُثبّت نقاط التثبيت المركزية أحيانًا على الجسور المنخفضة، أو تُربط بأعمدة السلسلة الرأسية أو دعامات السلسلة البوابية. ويمكن اعتبار طول الشد نقطة مركزية ثابتة، حيث يتمدد وينكمش نصفا طول الشد مع تغير درجة الحرارة.

تتضمن معظم الأنظمة مكابح لمنع الأسلاك من الانفلات تمامًا في حال انقطاع أحدها أو فقدان الشد. تستخدم الأنظمة الألمانية عادةً بكرة شد كبيرة واحدة (تعتمد أساسًا على آلية سقاطة ) ذات حافة مسننة، مثبتة على ذراع مفصلي متصل بالصاري. في الوضع الطبيعي، يؤدي سحب الأثقال للأسفل وسحب الأسلاك المشدودة للأعلى إلى رفع البكرة بحيث تصبح أسنانها بعيدة تمامًا عن أي عائق على الصاري. يمكن للبكرة أن تدور بحرية بينما تتحرك الأثقال لأعلى أو لأسفل مع انقباض الأسلاك أو تمددها. في حال فقدان الشد، تسقط البكرة عائدةً نحو الصاري، ويعلق أحد أسنانها في العائق. هذا يوقف الدوران، ويحد من التلف، ويحافظ على الجزء السليم من السلك حتى يتم إصلاحه. تستخدم أنظمة أخرى آليات كبح متنوعة، عادةً مع بكرات أصغر متعددة في نظام بكرة وحبل .

يتم تقسيم الخطوط إلى أقسام للحد من نطاق الانقطاع وللسماح بالصيانة.

فاصل مقطعي

للسماح بصيانة خط النقل العلوي دون الحاجة إلى إيقاف تشغيل النظام بأكمله، يُقسّم الخط إلى أجزاء منفصلة كهربائيًا تُعرف باسم "الأقسام". غالبًا ما تتوافق الأقسام مع أطوال الشد. يُعرف الانتقال من قسم إلى آخر باسم "انقطاع القسم"، ويتم ضبطه بحيث يكون جامع التيار في المركبة على اتصال مستمر بأحد السلكين.

بالنسبة لمجمعات التيار المقوسة وأجهزة تجميع التيار، يتم ذلك عن طريق مدّ سلكي تلامس جنبًا إلى جنب على طول المسافة بين دعامتين أو أربع دعامات سلكية. ينزل سلك جديد ويرتفع السلك القديم، مما يسمح لجهاز تجميع التيار بالانتقال بسلاسة من أحدهما إلى الآخر. لا يتلامس السلكان (مع أن مجمع التيار المقوس أو جهاز تجميع التيار يكون على اتصال قصير مع كلا السلكين). في التشغيل العادي، يكون القسمان متصلين كهربائيًا؛ وقد يكون هذا الاتصال، بحسب النظام، عازلًا أو نقطة تلامس ثابتة أو محولًا معززًا. يسمح العازل بقطع التيار عن القسم لأغراض الصيانة.

في الأسلاك العلوية المصممة لأعمدة الترام، يتم ذلك بوجود قسم محايد بين الأسلاك، مما يستلزم وجود عازل. يجب على سائق الترام أو الحافلة الكهربائية خفض سحب الطاقة مؤقتًا قبل مرور عمود الترام، لمنع تلف العازل بسبب القوس الكهربائي.

يجب عدم مرور القاطرات المجهزة بجامع التيار الكهربائي عبر فاصل في أحد جانبي خط السكة الحديدية عندما يكون أحد الجانبين مفصولًا عن التيار. قد تُحاصر القاطرة، ولكن عند مرورها عبر الفاصل، يقوم جامع التيار الكهربائي بتوصيل خطي التغذية الكهربائية لفترة وجيزة. إذا كان الخط المقابل مفصولًا عن التيار، فقد يؤدي هذا الارتفاع المفاجئ في الجهد إلى فصل قواطع التيار. في حال كان الخط قيد الصيانة، قد تحدث إصابة نتيجة إعادة توصيل التغذية الكهربائية إلى خط التغذية فجأة. حتى مع تأريض خط التغذية بشكل صحيح لحماية الأفراد، فإن القوس الكهربائي المتولد عبر جامع التيار الكهربائي قد يُلحق الضرر به أو بعازل خط التغذية أو كليهما.

القسم المحايد (انقطاع الطور)

في بعض الأحيان، في أنظمة السكك الحديدية أو الترام أو الحافلات الكهربائية الكبيرة، يكون من الضروري تزويد أجزاء مختلفة من المسار بالطاقة من شبكات كهربائية مختلفة، دون ضمان تزامن الأطوار. قد تُربط الخطوط الطويلة بالشبكة الوطنية للبلاد في نقاط وأطوار مختلفة. (أحيانًا تُغذى الأجزاء بفولتيات أو ترددات مختلفة). قد تكون الشبكات متزامنة بشكل طبيعي، ولكن قد تحدث أعطال تعيق هذا التزامن. لا يُمثل هذا مشكلة لأنظمة التيار المستمر . أما أنظمة التيار المتردد، فلها آثار أمنية خاصة، إذ يعمل نظام كهربة السكك الحديدية كوصلة خلفية بين أجزاء مختلفة، مما يؤدي، من بين أمور أخرى، إلى إعادة تزويد جزء من الشبكة، الذي تم فصله للصيانة، بالطاقة من محطة السكك الحديدية الفرعية، مما يُشكل خطرًا.

لهذه الأسباب، تُوضع أقسام محايدة في نظام الكهرباء بين الأقسام المُغذّاة من نقاط مختلفة في الشبكة الوطنية، أو من أطوار مختلفة، أو من شبكات غير متزامنة. ومن غير المرغوب فيه بتاتًا ربط الشبكات غير المتزامنة. ولا يكفي فصل القسم ببساطة للحماية من ذلك، إذ يقوم جامع التيار بتوصيل كلا القسمين لفترة وجيزة. ^{[ 7 ]}

في دول مثل فرنسا وجنوب أفريقيا وأستراليا والمملكة المتحدة، يقوم زوج من المغناطيسات الدائمة بجانب القضبان على جانبي القسم المحايد بتشغيل محول طاقة مثبت على عربة القطار، مما يؤدي إلى فتح وإغلاق قاطع دائرة كهربائية كبير عند مرور القاطرة أو عربة البانتوغراف الخاصة بوحدة متعددة فوقها. ^{[ 8 ]} في المملكة المتحدة، تُستخدم معدات مشابهة لنظام الإنذار التلقائي (AWS)، ولكن مع أزواج من المغناطيسات موضوعة خارج قضبان التشغيل (بدلاً من مغناطيسات نظام الإنذار التلقائي الموضوعة في منتصف المسافة بين القضبان). تحذر اللافتات الجانبية على الطريق المؤدي إلى القسم المحايد السائقَ بضرورة إيقاف تشغيل الطاقة الكهربائية والتحرك بانسيابية عبر القسم الميت.

يتكون القسم المحايد أو فاصل الطور من قطعتين معزولتين متجاورتين مع جزء قصير من الخط لا ينتمي إلى أي من الشبكتين. تزيد بعض الأنظمة من مستوى الأمان بتأريض منتصف القسم المحايد. يضمن وجود هذا الجزء المؤرض في المنتصف أنه في حال تعطل الجهاز المُتحكم به بواسطة المحول، وعدم قيام المُشغل بفصل الطاقة، يتم توجيه الطاقة الموجودة في القوس الكهربائي الذي يُحدثه البانتوغراف أثناء مروره بالقسم المحايد إلى الأرض، مما يؤدي إلى تشغيل قواطع الدائرة في المحطة الفرعية، بدلاً من أن يقوم القوس الكهربائي إما بتوصيل العوازل إلى قسم معطل للصيانة، أو قسم مُغذى من طور مختلف، أو إنشاء وصلة خلفية بين أجزاء مختلفة من الشبكة الوطنية للبلاد.

في سكة حديد بنسلفانيا ، كان يتم الإشارة إلى انقطاعات الطور بواسطة إشارة ضوئية موضعية، حيث تحتوي جميع المواضع الشعاعية الثمانية على عدسات، دون وجود ضوء مركزي. عند تفعيل انقطاع الطور (أي عندما تكون أقسام السلك العلوي خارج الطور)، تضيء جميع الأضواء. وقد صُممت هذه الإشارة الضوئية الموضعية في الأصل من قبل سكة حديد بنسلفانيا، ثم استمرت شركة أمتراك في استخدامها ، واعتمدتها شركة مترو نورث . وكانت تُعلق لافتات معدنية على دعامات السلك العلوي، تحمل الأحرف "PB" التي تم تشكيلها بنمط من الثقوب المحفورة.

الفجوات

قد توجد فجوات في خطوط الكهرباء العلوية أحيانًا، عند التحويل من جهد كهربائي إلى آخر، أو لتوفير مساحة كافية للسفن عند الجسور المتحركة، كبديل أبسط لقضبان الطاقة العلوية المتحركة. تمر القطارات الكهربائية عبر هذه الفجوات. ولمنع حدوث شرارة كهربائية، يجب فصل التيار الكهربائي قبل الوصول إلى الفجوة، وعادةً ما يتم إنزال جامع التيار.

Given limited clearance such as in tunnels, the overhead wire may be replaced by a rigid overhead rail. An early example was in the tunnels of the Baltimore Belt Line, where a Π section bar (fabricated from three strips of iron and mounted on wood) was used, with the brass contact running inside the groove.^[9] When the overhead line was raised in the Simplon Tunnel to accommodate taller rolling stock, a rail was used. A rigid overhead rail may also be used in places where tensioning the wires is impractical, for example on moveable bridges. In modern uses, it is very common for underground sections of trams, metros, and mainline railways to use a rigid overhead wire in their tunnels, while using normal overhead wires in their above ground sections.

In a movable bridge that uses a rigid overhead rail, there is a need to transition from the catenary wire system into an overhead conductor rail at the bridge portal (the last traction current pylon before the movable bridge). For example, the power supply can be done through a catenary wire system near a swing bridge. The catenary wire typically comprises messenger wire (also called catenary wire) and a contact wire where it meets the pantograph. The messenger wire is terminated at the portal, while the contact wire runs into the overhead conductor rail profile at the transition end section before it is terminated at the portal. There is a gap between the overhead conductor rail at the transition end section and the overhead conductor rail that runs across the entire span of the swing bridge. The gap is required for the swing bridge to be opened and closed. To connect the conductor rails together when the bridge is closed, there is another conductor rail section called "rotary overlap" that is equipped with a motor. When the bridge is fully closed, the motor of the rotary overlap is operated to turn it from a tilted position into the horizontal position, connecting the conductor rails at the transition end section and the bridge together to supply power.^[10]

Short overhead conductor rails are installed at tram stops as for the Combino Supra.^[11]

تستمد الترام طاقتها من سلك علوي واحد بجهد يتراوح بين 500 و750 فولت تيار مستمر. أما الحافلات الكهربائية فتستمد طاقتها من سلكين علويين بجهد مماثل، ويجب عزل أحد سلكي الحافلة الكهربائية على الأقل عن أسلاك الترام. ويتم ذلك عادةً بتمديد أسلاك الحافلة الكهربائية بشكل متواصل عبر التقاطع، مع وضع موصلات الترام أسفلها ببضعة سنتيمترات. بالقرب من نقطة التقاطع على كل جانب، يتحول سلك الترام إلى قضيب صلب يمتد موازياً لأسلاك الحافلة الكهربائية لمسافة نصف متر تقريباً. ويُعلق قضيب آخر بزاوية مماثلة عند طرفيه بين أسلاك الحافلة الكهربائية، موصولاً كهربائياً بسلك الترام من الأعلى. ويقوم جامع التيار في الترام بربط الموصلات المختلفة، مما يوفر له تياراً مستمراً. 

عند تقاطع سلك الترام، تتم حماية أسلاك الترام بواسطة حوض مقلوب من مادة عازلة يمتد 20 أو 30 ملم (0.79 أو 1.18 بوصة) إلى الأسفل.  

حتى عام ١٩٤٦، كان معبر سكة حديد في ستوكهولم ، السويد، يربط خط السكة الحديدية جنوب محطة ستوكهولم المركزية بخط الترام. كان الترام يعمل بجهد ٦٠٠-٧٠٠  فولت تيار مستمر، بينما كانت السكة الحديدية تعمل بجهد ١٥ كيلوفولت تيار متردد . في قرية أوبرنتفيلدن السويسرية ، يتقاطع خط مينزيكن-آراو-شوفتلاند، الذي يعمل بجهد ٧٥٠  فولت تيار مستمر ، مع خط سكة حديد SBB الذي يعمل بجهد ١٥  كيلوفولت تيار متردد. كان هناك معبر مماثل بين الخطين في سور، لكنه استُبدل بنفق في عام ٢٠١٠. لا تزال بعض المعابر قائمة بين الترام/القطار الخفيف والسكك الحديدية في ألمانيا. في زيورخ ، سويسرا، يتقاطع خط حافلات الترولي VBZ رقم ٣٢ مع خط سكة حديد أوتليبيرغ الذي يعمل بجهد ١٢٠٠ فولت تيار مستمر . في العديد من الأماكن، تتقاطع خطوط حافلات الترولي مع خط الترام. في بعض المدن، كانت حافلات الترولي والترام تتشاركان سلك التغذية الموجب. في مثل هذه الحالات، يمكن استخدام ضفدع الحافلة الكهربائية العادي. 

بدلاً من ذلك، يمكن وضع فواصل المقاطع عند نقطة العبور، بحيث يكون العبور معطلاً كهربائياً.

استخدمت بعض خطوط السكك الحديدية خطين أو ثلاثة خطوط علوية، عادةً لنقل التيار ثلاثي الأطوار . يُستخدم هذا النظام فقط في خطي سكة حديد غورنرغرات ويونغفراو في سويسرا، وقطار بوتي دو لا رون في فرنسا، وسكة حديد كوركوفادو المسننة في البرازيل. وحتى عام ١٩٧٦، كان هذا النظام شائع الاستخدام في إيطاليا. في هذه الخطوط، يُستخدم الموصلان لنقل طورين مختلفين من التيار المتردد ثلاثي الأطوار، بينما يُستخدم القضيب لنقل الطور الثالث. ولم يُستخدم السلك المحايد.

استخدمت بعض خطوط السكك الحديدية ذات التيار المتردد ثلاثي الأطوار ثلاثة أسلاك علوية. وكانت هذه الخطوط عبارة عن خط سكة حديد تجريبي لشركة سيمنز في برلين-ليشتنبرغ عام 1898 (بطول 1.8 كيلومتر (1.1 ميل) )، وخط السكة الحديد العسكري بين مارينفيلد وزوسن بين عامي 1901 و1904 (بطول 23.4 كيلومتر (14.5 ميل) )، وقسم بطول 800 متر (2600 قدم) من خط سكة حديد لنقل الفحم بالقرب من كولونيا بين عامي 1940 و1949.   

في أنظمة التيار المستمر، كانت الخطوط العلوية ثنائية القطب تستخدم أحيانًا لتجنب التآكل الجلفاني للأجزاء المعدنية بالقرب من السكة الحديدية، كما هو الحال في خط سكة حديد Chemin de fer de la Mure .

جميع الأنظمة التي تحتوي على خطوط علوية متعددة معرضة لخطر كبير لحدوث دوائر قصر عند المحولات، وبالتالي تميل إلى أن تكون غير عملية في الاستخدام، خاصة عند استخدام الفولتية العالية أو عندما تمر القطارات عبر النقاط بسرعة عالية.

كان خط سكة حديد سيهلتال زيورخ أوتليبيرغ يضم خطين بنظامي كهرباء مختلفين. ولتمكين استخدام أنظمة كهربائية مختلفة على المسارات المشتركة، وُضع سلك التغذية الكهربائية العلوي لخط سيهلتال فوق القطار مباشرةً، بينما وُضع سلك التغذية الكهربائية العلوي لخط أوتليبيرغ على أحد الجانبين. استُخدم هذا التكوين حتى صيف عام ٢٠٢٢، ومنذ ذلك الحين تم تحويل خط أوتليبيرغ  إلى التكوين القياسي ١٥ كيلوفولت ١٦.٧ هرتز. ^{[ ١٣ ]}

نظام الأسلاك العلوية هو نظام من الأسلاك العلوية يستخدم لتزويد قاطرة أو ترام أو عربة قطار خفيف بالكهرباء وهي مجهزة بجهاز تجميع التيار .

على عكس الأسلاك العلوية البسيطة، حيث يُثبّت السلك غير المعزول بمشابك على أسلاك متقاطعة متقاربة مدعومة بأعمدة، تستخدم أنظمة الأسلاك المعلقة سلكين على الأقل. يُعلّق سلك التعليق أو السلك الحامل عند شدّ محدد بين هياكل الخط، ويُشدّ سلك ثانٍ بواسطة السلك الحامل، ويُثبّت به على فترات متقاربة بواسطة مشابك وأسلاك توصيل تُعرف باسم أسلاك التوصيل . يكون السلك الثاني مستقيمًا ومستويًا، موازيًا لخط السكة الحديدية ، ومعلقًا فوقه كما هو الحال في جسر معلق فوق الماء.

تُعدّ أنظمة الأسلاك العلوية مناسبة للتشغيل عالي السرعة، بينما تُستخدم أنظمة الأسلاك البسيطة، الأقل تكلفة في الإنشاء والصيانة، بشكل شائع في خطوط السكك الحديدية الخفيفة أو الترام، وخاصة في شوارع المدن. ويمكن تزويد هذه المركبات إما بجامع تيار أو بعمود توصيل .

هياكل دعم الكهرباء

تُستخدم طرقٌ متنوعة لدعم معدات خطوط النقل العلوية. يجب أن توفر هذه الطرق الدعم (الوضع الرأسي لأسلاك التوصيل والوصلات) والتثبيت (الوضع الأفقي لأسلاك التوصيل والوصلات). تُصمَّم الأجزاء المعدنية المسؤولة عن تثبيت خطوط النقل العلوية عادةً بحيث تتكيف في المستوى الرأسي مع حركة جامع التيار أسفلها. وغالبًا ما تُصمَّم هذه الأجزاء للسماح بالتثبيت المستقل ميكانيكيًا، حيث يكون كل سلك توصيل وسلك وصلات لكل مسار مستقلًا ميكانيكيًا عن مسارات الأسلاك المجاورة.

يُلخّص ما يلي الأنواع العامة لهياكل الدعم. ^{[ 14 ] : 136-147}

• ناتئ مفرد
  • أبسط أنواع هياكل OLE وأكثرها شيوعًا والتي تدعم وتسجل سلكًا واحدًا يمتد فوق مسار واحد.
• ناتئ مزدوج
  • يشبه التصميم السابق، لكنه مزود بذراعين ناتئين متجاورين على عمود واحد. يُستخدم غالبًا عند التقاء مسارين سلكيين.
• ناتئ متقابل
  • سلكان يمتدان فوق مسارين مدعومان ومثبتان بواسطة عمود واحد موضوع في منتصف المسارين، مع أذرع ناتئة متصلة بالجانبين المتقابلين. يُستخدم هذا النظام بكثرة في أنظمة الترام والسكك الحديدية الخفيفة، ولكنه قد يظهر أيضًا في خطوط السكك الحديدية الثقيلة.
• نظام التعليق ذو المسارين (TTC)
  • يمتد سلكان فوق مسارين مدعومين بعمود واحد مع هيكل ذراع يمتد إلى المسار الثاني. توفر أنظمة التحكم في المسارين (TTCs) عادةً تسجيلًا مستقلًا ميكانيكيًا، ولكن يوجد نوع فرعي يُسمى "نظام الكابولي ذو السلك المزدوج" حيث يكون ذراعا التسجيل متصلين ميكانيكيًا. تُستخدم أنظمة التحكم في المسارين غالبًا في المناطق ذات التربة الوعرة أو العوائق على أحد جانبي خط السكة الحديدية ذي المسارين. كما تُستخدم أحيانًا لتقليل أعمال الركائز، حيث لا يلزم سوى إخراج مسار واحد من الخدمة في هذه المرحلة من الإنشاء.
• البوابات
  • تُعرف البوابات أيضًا باسم "الجسور المتحركة"، وهي هياكل ضخمة مزودة بأعمدة على جانبيها وعارضة فولاذية ثابتة بينهما. تُستخدم بكثرة في أجزاء من خطوط السكك الحديدية التي تضم أكثر من مسارين. توفر البوابات عادةً تسجيلًا ميكانيكيًا مستقلًا، إلا أن هناك أنواعًا أخرى مزودة بأسلاك ربط تربط ميكانيكيًا مسارات الأسلاك المتجاورة. تُستخدم البوابات أحيانًا في خطوط السكك الحديدية ذات المسارين فوق الجسور والأنفاق أو في المناطق ذات التربة غير المستوية، وذلك لأنها تُقلل من قوى الدوران المؤثرة على أساساتها.
• مدى الرأس
  • An alternative method to supporting multi-track areas, headspans consist of a mast at either side of the railway and various cables running horizontally between the two masts (called span wires) to support and register all wire runs at tension. Because the tension of all wire runs and span wires are required simultaneously to hold up the OLE wires, headspans by definition do not provide mechanically independent registration and a failure of one OLE or span wire will bring all wire runs out of geometric limits. Headspans are cheaper and less obtrusive than portals and so are well suited to low speed complex multitrack areas like stations, station approaches, depots and sidings, and areas where visual intrusion is an important consideration. They are also capable of supporting tracks with speeds up to 200km/h (125mph) but provide significant reliability disadvantages over portals or TTCs for this application.

Tunnels, low overbridges and other location specific features (retaining walls, adjacent rockfaces etc) frequently require bespoke OLE structures that may incorporate some features of the generic types above.

قد تتضرر خطوط الكهرباء العلوية بفعل الرياح القوية. ^{[ 17 ]} كما يمكن أن تضرب الصواعق الأسلاك العلوية أو أنظمة الدعم، مما يؤدي إلى توقف القطارات بسبب ارتفاع مفاجئ في التيار الكهربائي . ^{[ 14 ]}

خلال الطقس البارد أو المتجمد، قد يغطي الجليد خطوط النقل الهوائية. وهذا قد يؤدي إلى ضعف التوصيل الكهربائي بين المجمع وخط النقل، مما ينتج عنه شرارات كهربائية وارتفاعات مفاجئة في التيار. ^{[ 18 ]} كما أن طبقات الجليد تزيد من وزنها، وتزيد من مساحة سطحها المعرضة للرياح، مما يزيد بالتالي من الحمل على الأسلاك ودعاماتها.

قد تترهل الأسلاك خلال الطقس الحار، وإذا تشابكت مع جهاز تجميع التيار، فقد يؤدي ذلك إلى انقطاعها. وبالمثل، في الطقس البارد جداً، قد تنكمش وتنقطع.

قد يتطلب تركيب خطوط النقل الهوائية إعادة بناء الجسور لتوفير خلوص كهربائي آمن. ^{[ 19 ]}

تتطلب خطوط النقل الهوائية، كمعظم الأنظمة الكهربائية، استثمارًا رأسماليًا أكبر عند إنشائها مقارنةً بنظام غير كهربائي مماثل. فبينما لا يتطلب خط السكة الحديد غير الكهربائي سوى الأساسات والحصى والروابط والقضبان، يتطلب النظام الهوائي أيضًا نظامًا معقدًا من الهياكل الداعمة والخطوط والعوازل وأنظمة التحكم في الطاقة وخطوط الكهرباء، وكلها تحتاج إلى صيانة. وهذا ما يجعل الأنظمة غير الكهربائية أكثر جاذبية على المدى القصير، مع أن الأنظمة الكهربائية قد تُغطي تكاليفها في نهاية المطاف. كما أن تكلفة الإنشاء والصيانة الإضافية لكل ميل تجعل الأنظمة الهوائية أقل جاذبية على خطوط السكك الحديدية الطويلة القائمة، كتلك الموجودة في أمريكا الشمالية، حيث تكون المسافات بين المدن أطول بكثير مما هي عليه في أوروبا. تتطلب هذه الخطوط الطويلة استثمارات ضخمة في معدات خطوط النقل الهوائية، والتي من غير المرجح أن تهتم بها شركات السكك الحديدية الخاصة، وتواجه صعوبات كبيرة في تزويد أجزاء طويلة من الأسلاك الهوائية بالطاقة بشكل دائم، لا سيما في المناطق التي يتجاوز فيها الطلب على الطاقة العرض.

يعتبر الكثيرون خطوط النقل الهوائية " تلوثًا بصريًا " نظرًا لكثرة هياكل الدعم وشبكة الأسلاك والكابلات المعقدة التي تملأ الأجواء. وقد دفعت هذه الاعتبارات إلى التوجه نحو استبدال خطوط الطاقة والاتصالات الهوائية بكابلات مدفونة حيثما أمكن. وبلغت هذه المشكلة ذروتها في المملكة المتحدة مع مشروع كهربة خط السكة الحديد الرئيسي الغربي العظيم ، لا سيما عبر ممر غورينغ . وقد تشكلت مجموعة احتجاجية لها موقعها الإلكتروني الخاص. ^{[ 20 ]}

كما يمكن أن يتعرض الموصل النحاسي الثمين للسرقة، كما هو الحال على سبيل المثال في خط لاهور-خانيوال في باكستان وقسم جويرو-هراري من الخط في زيمبابوي .

قدّم فيرنر فون سيمنز أول ترام مزود بخطوط علوية في المعرض الدولي للكهرباء عام 1881 في باريس ، وقد أُزيلت هذه التركيبة بعد ذلك الحدث. وفي أكتوبر 1883، انطلقت أول خدمة ترام دائمة مزودة بخطوط علوية على خط ترام مودلينغ وهينتربرول في النمسا. كانت الترامات مزودة بخطوط علوية ثنائية القطب، تتكون من أنبوبين على شكل حرف U، تتدلى منهما أجهزة تجميع التيار الكهربائي وتتحرك كالمكوك. ومن أبريل إلى يونيو 1882، اختبر سيمنز نظامًا مشابهًا على جهازه "إلكتروموت" ، وهو نموذج أولي لحافلة الترولي .

كان استخدام سلك علوي مع جهاز تجميع التيار (البانتوغراف) الذي تحمله العربة ويضغط على الخط من الأسفل أبسط وأكثر فعالية. هذا النظام، المخصص لحركة القطارات ذات الخط أحادي القطب، اخترعه فرانك ج. سبراغ عام 1888. ومنذ عام 1889، استُخدم في سكة حديد ريتشموند يونيون للركاب في ريتشموند، فرجينيا ، وكان رائدًا في مجال الجر الكهربائي.

• كوبر، بي كيه (فبراير-مارس 1982). "الأسلاك العلوية وأسلاك التوصيل". مجلة عشاق السكك الحديدية . منشورات إيماب الوطنية. الصفحات 14-16 . الرقم الدولي الموحد للدوريات 0262-561X . رقم OCLC 49957965 .   
• كينور، غاري (أكتوبر 2021). كهربة الخطوط العلوية للسكك الحديدية، الطبعة السادسة . مؤسسة السكك الحديدية الدائمة. ISBN 9780903489157.
• "دليل قوة المتحولين جنسياً" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 يوليو 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مارس 2019 .
• ليودفينافيتشوس، ليونجيناس؛ دايليدكا، ستاسيس (1 يناير 2016). "جوانب صيانة السلسلة للتيار المستمر (DC) والتيار المتردد (AC)" . بروسيديا للهندسة . 134 : 268-275 . doi : 10.1016/j.proeng.2016.01.007 . ISSN 1877-7058 . 

• [ IRFCA ] أسئلة وأجوبة حول السكك الحديدية الهندية: الجر الكهربائي - الجزء الأول . irfca.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2018-03-06 .