miniatuur|Reparatie van bovenleiding miniatuur|Doorsnede van de rijdraad in Nederland thumb|Een rolveerspanner in Oosterbeek De bovenleiding is een elektriciteitsleiding die elektrische energie overbrengt naar voertuigen: treinen, trolleybussen en trams. De rijdraad is het onderdeel van de bovenleiding dat in contact komt met de stroomafnemer van het voertuig. De stroom loopt via deze weg van de bovenleiding naar het voertuig. De retourstroom loopt gewoonlijk via de rails van een trein, en soms via een tweede kabel in de bovenleiding, zoals bij trolleybussen. Het aanleggen van bovenleiding boven bestaand spoor noemt men elektrificatie, een spoorweg met bovenleiding is een geëlektrificeerd spoor.
Hoe sneller het voertuig rijdt, hoe strakker de rijdraad moet staan. Bij trams en bij trolleybussen in stadsverkeer is het niet problematisch als de draad tussen de ophangpunten enigszins doorhangt. De ophangpunten veroorzaken dan een kleine verticale knik in de draad. Bij hogere snelheden wordt een draagkabel gebruikt. Met hangdraden wordt de rijdraad aan de draagkabel opgehangen, waardoor het doorhangen goeddeels kan worden gecompenseerd. Dit maakt hogere snelheden mogelijk, doordat er nauwelijks verticale knikken meer zijn waardoor het contact tussen stroomafnemer en rijdraad onderbroken wordt.
Trein miniatuur|Bovenleiding bij een tunnel in Rijswijk miniatuur|De kenmerkende betonnen bovenleidingportalen tussen Utrecht en Hilversum miniatuur|Een 400 kV eenfasige spoorwegtransformator om het net van een Franse hogesnelheidstrein te voeden miniatuur|Waarschuwingsbord: "Aanraken draden levensgevaarlijk" bij een brug over het spoor. Ook bij overwegen kan zo'n bord voorkomen. miniatuur|Stroomrail bij S-tog te Kopenhagen miniatuur|Spanningssluis tussen Roosendaal (1500 V) en Essen (3000 V). Zo'n spanningssluis, met bovenleidingsonderbreking en spanningsverandering, moet met gezakte stroomafnemers worden gepasseerd, waarbij de treinmotoren worden omgeschakeld op de andere spanning.
Kabels en rijdraden miniatuur|Uiteinde van de draagkabel in Nederland Afspanning Om de rijdraad voldoende strak boven het spoor te houden heeft bovenleiding van een trein altijd een draagkabel, en is ook de rijdraad afgespannen. Met gewichten en tegenwoordig ook met rolveerspanners aan begin en aan het eind van een bovenleidingssectie wordt het uitzetten van de koperen rijdraden gecompenseerd, zodat de bovenleiding voldoende strak gespannen blijft. Volkomen strak is onmogelijk, de draad zal tussen de ophangpunten onder invloed van de zwaartekracht altijd een beetje doorzakken en de sterkste draad zal breken als men dat met zwaardere gewichten tracht te voorkomen. Bovendien zal de draagkabel uitzetten en krimpen en dus wat verder of minder ver doorhangen, waardoor er bij de ophangpunten van de draagkabel kleine verticale knikken in de rijdraad ontstaan. Daardoor kunnen treinen bij dit type bovenleiding niet sneller dan ongeveer rijden. Bij hogere snelheden kan de pantograaf (stroomafnemer) de verticale oneffenheden van de bovenleiding niet volgen en ontstaan er vonken. Deze vonken veroorzaken vonkerosie. Doordat deze vonkerosie steeds op dezelfde plaatsen optreedt, veroorzaakt dat op die plaatsen grote slijtage aan de rijdraad. Bij snelheden boven ongeveer hangt men rond de ophangpunten van de draagkabel een hulpdraagkabel onder de draagkabel, de Y-draad. Rond de ophangpunten van de draagkabel is de rijdraad dan opgehangen aan de Y-draad. Dat verkleint de knikken in de rijdraad. Dit voldoet bij snelheden tot . Bij nog hogere snelheden moet ook de draagkabel afgespannen worden, waarbij de ophangpunten van de draagkabel in horizontale richting beweegbaar zijn.
Bij de Belgische spoorwegen, waar de bovenleidingspanning 3000 volt is, en bij de 1500 volt-bovenleiding in Frankrijk wordt vaak gebruikgemaakt van een extra draagkabel vlak boven de koperen rijdraden, de zogenoemde compound-bovenleiding.
Afstanden De hoogte van de rijdraad is in België tussen 4,80 meter en 6,00 meter en in Nederland tussen 5,10 meter en 5,50 meter boven de kop van de spoorstaaf. In Nederland is een bovenleidingssectie – afstand tussen de gewichten of rolveren – maximaal 1600 meter lang.
Rijdraad In Nederland zijn er twee rijdraden naast elkaar. Dat geeft een beter contact en is bovendien wenselijk vanwege de lage spanning (1500 V) en dus hoge stroomsterkte.
thumb|Zigzag in de bovenleiding Om de pantograaf gelijkmatig te laten afslijten, wordt de rijdraad met een lichte zigzag boven het spoor gespannen. Dit komt ook de stabiliteit van de bovenleiding ten goede, doordat dit het zijdelings slingeren van de bovenleiding tegengaat. Boven een recht stuk spoor in Nederland is die afwijking afwisselend 33 centimeter uit het midden naar links en naar rechts. Zijn er twee rijdraden, dan wijken ze samen naar links en rechts uit. In bogen beschrijft de bovenleiding een deel van een veelhoek, waardoor de effectieve oriëntatie ook zigzag verloopt. Dit alles heeft de voordelen van gelijkmatige slijtage van de pantograaf en een eenvoudiger bouw. In de jaren twintig van de 20e eeuw heeft de NS bij wijze van proef tussen Leiden en Haarlem de twee rijdraden afzonderlijk laten zigzaggen (naar elkaar toe, van elkaar af) in plaats van de beide rijdraden tegelijkertijd te laten zigzaggen, zoals nu gedaan wordt. Dit systeem bleek te bewerkelijk te zijn door de vele verschillende afstandhouders.
Voeding De bovenleiding wordt gevoed door onderstations. Lage bovenleidingsspanningen leggen soms beperkingen op aan de uitbating van spoorlijnen, doordat de onderstations soms het gevraagde vermogen niet kunnen leveren, bijvoorbeeld als twee zware treinen tegelijk vertrekken. Ze zullen dan slechts langzaam kunnen optrekken.
Transport De bovenleiding moet in staat zijn om de elektrische stroom met voldoende lage elektrische weerstand te vervoeren van een onderstation naar het punt waar een stroomafnemer op een bepaald moment is. Hoe meer treinen er in een bovenleidingsectie rijden en hoe lager de spanning (voltage) is, hoe hoger de stroomsterkte (ampèrage) zal zijn.
Bij een spanning hoger dan 10.000 volt bieden de draagkabel en de rijdraad voldoende capaciteit om de benodigde stroomsterkte te geleiden. Dan is één rijdraad voldoende om de stroom te transporteren van het voedingsstation naar de stroomafnemer. Bij lagere spanningen worden vaak twee rijdraden toegepast om de stroom met voldoende lage weerstand naar de stroomafnemer te geleiden. En ondanks de extra rijdraad is de geleidingscapaciteit van de bovenleiding dan vaak niet groot genoeg en wordt er nog een extra versterkingsleiding of -kabel aangebracht, die op regelmatige afstanden met de draagkabel en de rijdraden wordt verbonden. ProRail hangt de versterkingsleiding vaak naast de draagkabel.
In Nederland is de totale koperdoorsnede van de vier doorgaande leidingen 500 mm². De twee rijdraden zijn tegenwoordig ieder van 100 mm² koper met een geringe zilvertoeslag (CuAg 0,1, ook wel aangeduid met LSTP). Daardoor kent de draad bijna geen rek meer en is de hardheid toegenomen in vergelijking met de eerdere rijdraden uit elektrolytisch koper.Informatie van InfraSite, voorheen Railpedia. Gearchiveerd op 7 juni 2023. De draagkabel is van 150 mm² koper en de versterkingsleiding is ook van 150 mm² koper. Op sommige plaatsen ontbreekt de versterkingsleiding of wordt een dunnere draagkabel toegepast van 70 mm² brons. De doorsnede van de rijdraad heeft twee overlangse groeven in de bovenste helft,Een doorsnedetekening met enkele maten is te zien op deze pagina van het Spoorwegmuseum deze bieden grip voor de koperen klemmen die de hangdraden met de rijdraad verbinden, op de foto van de dwarsdoorsnede zijn die goed te zien. Dit is genormeerd volgens NEN-EN 50149.
Bij bovenleidingen voor 25 kV wisselspanning is er vaak een negative feeder-kabel aanwezig die in tegenfase staat met de bovenleiding voor de beperking van stoorsignalen die ontstaan bij 25 kV wisselspanning. Dit storen wordt elektromagnetische interferentie of EMI genoemd en die kan elektronische apparatuur negatief beïnvloeden.
Masten en portalen De bovenleidingmasten of bovenleidingsportalen zijn meestal van staal en soms van beton. Ze staan ongeveer 70 meter uit elkaar. Bij enkelspoor gebruikt men masten, bij dubbelspoor kan men portalen gebruiken. Een portaal overspant in de praktijk meestal niet meer dan vier sporen. Als de draagkabel is afgespannen, en de ophangpunten van de draagkabel daarom in horizontale richting moeten kunnen bewegen, kiest men vaker voor masten in plaats van portalen. In Duitsland worden vaak draadportalen toegepast. Een draadportaal bestaat uit twee hoge masten met daartussen een kabelconstructie waaraan de bovenleiding hangt. Met een draadportaal kunnen veel meer sporen overspannen worden, doordat een draadportaal veel lichter is dan een stalen portaal. Het nadeel is dat een draadportaal veel meer onderhoud vraagt, en dat een draadportaal de gevolgen van een incident met de bovenleiding van één spoor makkelijk door kan geven aan de bovenleiding boven andere sporen.
In Nederland hangt de bovenleiding van de trein meestal op 5,50 meter hoogte boven de kop van de spoorstaaf. De minimale hoogte is 5,10 meter. De voormalige Zoetermeer Stadslijn vormde een uitzondering met een bovenleidinghoogte van 4,65 meter.
Bijzondere constructies Bovenleidingen op beweegbare bruggen Op enkele plaatsen is de bovenleiding onderbroken boven een beweegbare brug (bijvoorbeeld bij de spoorbrug over de Drentsche Hoofdvaart bij Meppel of de draaibrug bij Alphen aan den Rijn), ook in Alkmaar en Groningen.In een artikel in De Limburger wordt een en ander uitgelegd Elektrische treinen kunnen met de pantograaf omhoog doorrijden, doordat de bovenleiding er geleidelijk aan omhoog loopt en aan de andere zijde weer omlaag, waarbij de stroomafnemer eerst in de uiterste stand omhoog komt en vervolgens weer tot de normale hoogte wordt ingedrukt. Wel moet in dat geval vaak de tractiestroom worden uitgeschakeld om de vorming van een vlamboog te voorkomen, die de bovenleiding kan beschadigen.Seinenboek (Inspectie Verkeer en Waterstaat), hoofdstuk 8: Seinen voor E-tractie. Bij andere bruggen is een deel van de bovenleiding vast aan de brug bevestigd en gaat dit deel mee open. Ook voor trams wordt dit wel toegepast. Het met de pantograaf omhoog rijden over een stuk spoor zonder bovenleiding wordt alleen in Nederland toegepast. Daarom moeten de pantografen van buitenlands materieel dat op het Nederlandse net rijdt, zoals de Beneluxtreinen en de Thalys, voorzien worden van een nok die voorkomt dat de pantograaf op de stukken zonder bovenleiding te ver uitklapt. In het eigen land moet deze voorziening weer uitgezet worden, omdat het in strijd is met de voorschriften voor het Belgische spoor.
In België wordt de bovenleiding op mobiele bruggen niet onderbroken, maar mogen treinen ze slechts gebruiken bij snelheden onder . Als een trein sneller rijdt, moet hij zijn pantograaf laten zakken.
Zo'n korte onderbreking is meestal geen probleem voor een elektrische trein: accu's blijven verlichting (soms slechts gedeeltelijk), omroepsysteem e.d. van stroom voorzien. Deze accu's worden opgeladen tijdens het rijden. Het kan gebeuren dat een trein net op de brug tot stilstand komt, en dan moet een andere lok te hulp komen om de gestrande trein weer onder de draad te trekken of te duwen.
Driefasenbovenleiding miniatuur|Dubbele bovenleiding en pantograaf van de Rhune-bergspoorlijn