А что мешает взять 2 транса (1 виток первички - N вторички), которые держат 3 кА постоянки (по 1 витку) без насыщения (вплоть до зазора в сердечнике) и зацепить их последовательно в цепь питания или заземления (проще) электровоза. Поятно, что трансы маленькими не будут, дак на то и РЖД, там все гигантское.
На самом деле постоянный ток первички можно скомпенсировать током во вторичной обмотке, но это отдельный вопрос.
На вторичную обмотку одного подать напряжение нейтральной частоты (20-40 Гц, например) а со вторичной обмотки второго измерить ток. Ну и отдельно измерить напряжение на электровозе стандартными напряженческими трансами (можно с емкостной развязкой).
Понятно, что измерения нужно проводить синхронно и с накоплением, чтобы помех не набрать. Да и фильтры на выбранную частоту не помешают, чтобы входы не напрягать всякими помехами. Ну и калибрануть нужно аккуратно, но это можно делать и без электровоза.
А если на переменке, так еще проще, только один токовый транс нужен (есть стандартные ТТ) и измерять на питающей частоте опять же стандартным ТН.
Глаза боятся, руки делают