DB Class 101 — это класс трехфазных электровозов, построенных компанией Adtranz и эксплуатируемых компанией DB Fernverkehr в Германии. В период с 1996 по 1999 год было построено 145 локомотивов для замены 30-летнего и стареющего Class 103 в качестве флагмана Deutsche Bahn , в основном для перевозки междугородних поездов. С 2024 года эта серия в настоящее время выводится из эксплуатации и утилизируется.
В Соединенных Штатах Bombardier ALP-46 является производным от DB Class 101. Bombardier Traxx имеет общее происхождение.
Около 1990 года стало очевидно, что нынешние электровозы, обслуживающие тяжелые и быстрые (скорости более 160 км/ч или 99 миль/ч) междугородние перевозки, класс 103 , изнашиваются. Их годовой пробег до 350 000 км (217 000 миль), а также более быстрые и тяжелые поезда, для которых эти агрегаты не были предназначены, означали увеличение износа блоков управления, тяговых двигателей и рам тележек. Кроме того, в рамках программы DB 90 и для сокращения расходов использовалась теория «Drive to Deterioration» ( Fahren auf Verschleiß ), что еще больше увеличивало нагрузку.
Другой класс в аналогичной службе, 60 единиц трехфазного локомотива класса 120 , также достигли стадии, когда и их возраст, и их конструкция означали постоянно растущие технические проблемы. Наконец, было 89 локомотивов бывшего восточногерманского класса 112, способных развивать скорость до 160 км/ч (99 миль/ч), но эти единицы уже не были современными и требовали расходов с точки зрения стоимости содержания, аналогичной существующим другим классам в этой службе. Кроме того, этот класс был чем-то вроде политического пасынка, и DB желала действительно нового дизайна по образцу трехфазных локомотивов класса 120.
В начале 1991 года DB впервые объявила о разработке проектов новых высокопроизводительных универсальных локомотивов, используя название программы Class 121. Были предложены проекты универсального трехфазного локомотива с выходной мощностью свыше 6 мегаватт (8000 лошадиных сил) и максимальной скоростью 200 км/ч (120 миль/ч), что оказалось слишком дорогим для DB. Кроме того, из-за разделения услуг на различные области эксплуатации внезапно отпала необходимость в универсальном локомотиве.
В декабре 1991 года был инициирован второй общеевропейский тендерный процесс, предоставивший компаниям-участникам больше пространства для собственных идей. Было предложено более 30 проектов, мощностью от менее 5 МВт (6700 л. с.) до более 6 МВт (8000 л. с.), включая силовые головные части ( Triebkopf ) и блоки только с одной кабиной водителя (аналогично E464 , который сегодня эксплуатируется в Италии ). Последняя идея не была реализована DB, поскольку она оказалась слишком негибкой в эксплуатационных испытаниях, а разница в цене оказалась минимальной.
Негерманские компании Škoda , Ansaldo и GEC-Alsthom выбыли из конкурса на ранней стадии, поскольку местные методы строительства и достижения существующих подразделений не нашли одобрения у DB. С другой стороны, немецкие компании Siemens , AEG и Adtranz смогли блеснуть своими модульными конструкциями локомотивов, которые можно было настраивать в соответствии с требованиями разных клиентов и которые имели много общих элементов в каждом модуле.
.jpg/1280px-DB_101_017-2_(8535152818).jpg)
У Siemens и Krauss-Maffei уже был в эксплуатации прототип EuroSprinter класса 127, а AEG Schienenfahrzeugtechnik смогла очень быстро представить рабочий демонстрационный прототип своей концепции 12X , будущего 128001. У ABB Henschel не было современных прототипов, а только концепция под названием Eco2000 и демонстрация технологии на основе двух уже 15-летних перестроенных локомотивов класса 120 .
Для разработки компонентов для Eco2001 компания ABB Henschel использовала два прототипа локомотива класса 120, 120 004 и 005, которые были переоборудованы компанией ABB в 1992 году для испытания новых технологий в эксплуатации. 120 005 получил новые преобразователи электроэнергии на основе GTO- тиристоров , а также новую бортовую электронику. 120 004 дополнительно получил гибкие поплавковые тележки, адаптированные из агрегатов ICE с приводными стержнями вместо поворотных пальцев, дисковыми тормозами и использованием нового биоразлагаемого полиолэфирного охлаждающего агента для главного трансформатора. Оба этих переконфигурированных локомотива преодолели большие расстояния в регулярном режиме IC без сбоев.
К удивлению многих наблюдателей, в декабре 1994 года DB подписала письмо о намерениях с ABB Henschel, в результате чего 28 июля 1995 года был заказан 145 локомотивов. Первый локомотив класса 101 был торжественно представлен 1 июля 1996 года. Этот локомотив, как и первые три локомотива этого класса, имел цветовую схему «Orient Red». К этому времени ABB Henschel объединилась с AEG, чтобы стать Adtranz, и некоторые из кузовов теперь производились на заводе в Хеннигсдорфе , в то время как другие строились в Касселе . Кузова, которые были изготовлены в Хеннигсдорфе, перевозились на платформах по автобану в Кассель, где они были прикреплены к тележкам, изготовленным во Вроцлаве в Польше, и сборка была завершена. 19 февраля 1997 года первый локомотив класса 101 был официально введен в эксплуатацию.
N%C3%BCrnbergHbf.jpg/1280px-DBAG_101_116_(Stirnseite)N%C3%BCrnbergHbf.jpg)
Локомотивы класса 101 изначально выделялись из-за необычно большого наклона спереди и сзади. Кузов должен был быть как можно более аэродинамичным, так и в то же время максимально экономичным. По этим причинам конструкторы отказались от передней части с несколькими изогнутыми областями. Дальнейшее сужение передней части также было отклонено, так как это означало бы увеличение расстояния между локомотивом и вагонами в случаях, когда они были разделены. Это свело бы на нет преимущество более заостренной передней части из-за турбулентности воздуха, создаваемой в пространстве между вагонами.
Для создания опорных конструкций для ходовой части были сварены массивные С-образные секции из стальных пластин различной прочности в Хеннигсдорфе и на заводе Adtranz во Вроцлаве. Буферы по обе стороны от передней части рассчитаны на выдерживание усилий до 1000 кН (220 000 фунт -сила ), в то время как передняя часть под верхними окнами может выдерживать усилия до 7000 кН (1 600 000 фунт- сила ).
Передняя часть кабины машиниста изготовлена из стального листа толщиной 4 мм (0,157 дюйма). Передние оконные стекла могут использоваться с любой стороны локомотива и просто вклеиваются в корпус без оконной рамы. Крыша кабины машиниста является частью корпуса, а не крыши. Четыре двери по бокам ведут прямо в кабины машиниста и изготовлены из легкого сплава.
Боковые окна кабины водителя в классе 101 имели поворотные окна, чтобы избежать оконного колодца, который часто оказывался подверженным коррозии (окна в классах 145 и 152 по-прежнему были утопленными). Все окна и двери полностью герметизированы с помощью специального герметизирующего участка.
Боковые панели кузова имеют толщину 3 мм и поддерживаются колонными секциями, между которыми проложены части кабельных каналов. Боковые панели охватывают область от задней части кабин водителя до начала наклонной секции крыши, которая является частью съемных секций крыши. Они заканчиваются кверху полой секцией, которая затем принимает секции крыши. Боковые панели соединены между собой двумя сварными калитками/поясами, изготовленными из стального листа.
Крыша изготовлена из алюминия и состоит из трех отдельных секций. Решетки вентилятора и скат крыши относятся к секциям крыши и могут быть сняты как часть крыши, что делает всю ширину кузова доступной для работы с оборудованием внутри. Секции крыши опираются на боковые панели, их соединительные ремни и неподвижные крыши кабин водителя, а в секции встроено плавающее уплотнение. Секции крыши полностью плоские по аэродинамическим причинам, за исключением пантографов , сигнальных рожков и антенны для радиосвязи.
Поскольку все на крыше установлено лишь немного ниже верхнего края крыши кабины машиниста, почти ничего не задевает ветер — даже опущенный пантограф трудно обнаружить. По сравнению с другими немецкими локомотивами, пантографы установлены «неправильно» — шарниры направлены внутрь. Это также сделано по аэродинамическим причинам — поскольку качалку пантографа необходимо расположить над центром тележек, пантографы бы выступали в приподнятую крышу кабины машиниста.
Особенностью вагонов класса 101 являются боковые крышки рамы тележки . Они монтируются вдоль рамы и закрывают область вплоть до подшипников колес.
Adtranz и Henschel стремились разработать тележки для класса 101, которые бы обеспечивали максимально возможную широту для будущей эволюции. Поэтому тележки были спроектированы для максимальной скорости 250 км/ч (160 миль/ч) и напрямую получены из конструкции ICE, хотя локомотивы класса 101 были способны развивать максимальную скорость только 220 километров в час (140 миль/ч). Кроме того, тележки были спроектированы так, чтобы иметь возможность поддерживать колесную пару других размеров. Также возможна установка радиально регулируемой оси, например, такой, которая используется в классе 460 Швейцарских федеральных железных дорог , но DB решила обойтись без этой опции.
Несмотря на то, что тележки класса 101 были переработаны из тележек поездов ICE, в их работе есть существенные различия. Тележки единиц класса 101 производят впечатление компактных, в то время как тележки поездов ICE не кажутся такими уж сжатыми. Причина этого в том, что тележки для локомотивов класса 101 должны были быть спроектированы как для обеспечения высокой стабильности скорости, так и для хорошей производительности в крутых поворотах. Это потребовало использования более короткой колесной базы и больших колес. Тележки в поездах ICE не должны были учитывать некоторые из крутых поворотов, которые должны были проходить поезда класса 101. В частности, колесная база была уменьшена с 3000 мм (118,1 дюйма) для ICE до 2650 мм (104,3 дюйма) для единиц класса 101.
Использование этих компактных тележек привело к значительному уменьшению относительного перемещения между кузовом и тележками, и стало возможным проложить соединительные кабели к двигателю вне вентиляционных каналов. Это упростило конструкцию и привело к увеличению срока службы.
Тележки состоят из двух боковых главных балок и двух поперечных балок на каждом конце; средняя сварная поперечная балка отсутствует. Передача тягового и тормозного усилия от тележки к локомотиву происходит через две тяги, которые соединяют локомотив через поворотный штифт с тележкой. Поворотные штифты установлены с небольшим наклоном, чтобы обеспечить образование прямого угла к также слегка наклонным тягам. Тяги подпружинены примерно на 40 мм (1,57 дюйма) к поворотному штифту, так что движение тележки может быть сбалансировано.
Полые оси, изготовленные из хромомолибденового сплава, несут массивные колеса и подшипники колесной пары на каждом конце. Колеса имеют типичный немецкий размер, 1250 мм (49,21 дюйма), с минимальным размером 1170 мм (46,06 дюйма) после износа. Оси монтируются через полые валы в корпус коробки передач, который вместе с тяговым двигателем обозначается как « интегрированная общая трансмиссия » или IGA. И производитель, и DB надеялись, таким образом, на значительное снижение расходов на техническое обслуживание с его выдающейся (и в 120 004 доказанной) герметичностью масла, что также способствует большей защите окружающей среды.
Передача мощности на ось и вал осуществляется через универсальный шарнир (также известный как шарнир Гука или карданный шарнир) с резиновыми элементами. Два колеса каждой тележки крепятся шестью очень большими болтами, которые видны с платформы.
На полых валах установлены два вентилируемых дисковых тормоза, для которых достаточно места из-за отсутствующей поперечной балки и поворотного пальца, как упоминалось выше. Дисковые тормоза раздельные и вентилируются изнутри. Их можно обслуживать или заменять снизу, без необходимости вынимать всю ось. При обычном торможении в первую очередь используется рекуперативный тормоз , а тяговый двигатель служит генератором. Взаимодействие между дисковыми тормозами и рекуперативными тормозами контролируется специальным компьютером управления тормозами.
Каждое колесо имеет свой собственный тормозной цилиндр, а каждая колесная пара также оснащена дополнительным тормозным цилиндром для пружинного тормоза, который работает как ручной/стояночный тормоз и может удерживать локомотив на уклоне до 4 процентов.
Тяговые двигатели, которые спроектированы без корпуса, могут достигать максимальной скорости 220 км/ч (140 миль/ч) при максимальных 3810 оборотах в минуту; передаточное отношение 3,95 предотвращает обороты более 4000/мин. Максимальная выходная мощность составляет 1683 кВт (2257 л. с.); крутящий момент достигает 4220 ньютон-метров (3110 фут-фунт-сил). Воздуходувки тяговых двигателей управляются встроенными датчиками и питаются от вспомогательного электрического инвертора. Охлаждающий воздух транспортируется по закрытому воздуховоду, что поддерживает чистоту в машинном отделении. Этот охлаждающий воздух поступает в тяговый двигатель через гибкие сильфоны, проходит через « интегрированную общую трансмиссию » и выпускается через отверстия в коробке передач. Максимальный расход воздуха, транспортируемый каждым нагнетателем, составляет 2,1 м 3 /с (74 куб. фута/с), из которых 0,5 м 3 (18 куб. футов) транспортируется в машинное отделение. Каждый тяговый двигатель весит 2186 кг (4819 фунтов), а вся тележка весит около 17 т (17 длинных тонн; 19 коротких тонн).
Весь тяговый привод установлен на вспомогательной балке в центре тележки и прикреплен к внешним сторонам посредством двух маятников. Возможен монтаж в центре, так как тележки не имеют поворотных пальцев; тележка подпирается над рамой восемью пружинами flexicoil. Получающаяся в результате свобода движения во всех направлениях ограничивается гидравлическими буферами и резиновыми элементами. Благодаря использованию этой подвески flexicoil многие компоненты, которые либо изнашивались, либо требовали дорогостоящего обслуживания, были устранены.
Система сжатого воздуха в классе 101 похожа на систему, используемую в других локомотивах. Через воздухозаборник в машинном отделении воздух всасывается через фильтр и сжимается винтовым компрессором до максимального давления 10 бар (1000 кПа; 150 фунтов на кв. дюйм). Компрессор управляется устройством контроля давления и автоматически включается при давлении 8,5 бар (850 кПа; 123 фунтов на кв. дюйм), а затем отключается при давлении 10 бар (1000 кПа; 150 фунтов на кв. дюйм). Затем сжатый воздух проходит через блок кондиционирования воздуха и хранится в двух основных воздушных резервуарах объемом 400 литров (88 имп галлонов; 110 галлонов США). Вся система защищена от избыточного давления двумя предохранительными клапанами, которые срабатывают при давлении 10,5 и 12 бар (1,05 и 1,20 МПа; 152 и 174 фунтов на кв. дюйм). Компрессор также контролируется индивидуально и отключается при температуре масла выше 110 °C (230 °F).
В случаях, когда при запуске локомотива не хватает воздуха, даже если система оснащена автоматически срабатывающим запорным клапаном при остановке локомотива, можно подавать воздух на токоприемники и главный выключатель с помощью вспомогательного компрессора с питанием от аккумуляторной батареи, под давлением до 7 бар (700 кПа; 100 фунтов на кв. дюйм).
Система сжатого воздуха обеспечивает питание следующих компонентов:
Чтобы увеличить передачу мощности поезда и тормозов от колес к рельсам, локомотив может распылять песок на рельсы. Песок хранится в восьми контейнерах, по одному на колесо, на ходовой части. При активации машинистом сжатый воздух подается через систему дозирования песка, и песок выдувается через водосточные трубы к передней части передних колес по направлению движения. При температуре ниже 5 °C (41 °F) эта система нагревается, и песок регулярно перемешивается внутри контейнеров.
Для сохранения фланца колеса в канал между фланцем и поверхностью переднего колеса автоматически распыляется биоразлагаемый жир/масло с помощью сжатого воздуха в зависимости от текущей скорости.
На крыше каждой кабины водителя установлены два свистка, которые издают предупреждающие звуки частотой 370 и 660 Гц. Эти свистки активируются с помощью напорного клапана, расположенного на полу кабины около ног водителя, или с помощью пневматических кнопок, расположенных вокруг кабины водителя.
Два пантографа типа DSA 350 SEK (распознаваемые как полупантографы, в отличие от ромбовидных полных пантографов) были первоначально разработаны компанией Dornier и построены в Берлине-Хеннигсдорфе. Сегодня фирма Stemman-Technik GmbH в Шюттдорфе производит и продает эти агрегаты. Они весят 270 кг (600 фунтов ).
Пантографы крепятся винтами к крыше в трех точках. Пантограф 1 напрямую через крышу подключается к главному выключателю управления в машинном отделении; пантограф 2 подключается через кабельный сросток, проходящий вдоль боковой стены машинного отделения, к главному выключателю. Контактные башмаки оснащены системой контроля на случай поломки контактного башмака. Внутри контактного башмака, изготовленного из графита, проходит воздушный канал, находящийся под избыточным давлением. В случае поломки воздух выходит, заставляя пантограф автоматически втягиваться, предотвращая возможное повреждение контактного провода.
Пантографы поднимаются с помощью сжатого воздуха, который подается под давлением 5 бар (500 кПа или 73 фунта на квадратный дюйм) в подъемный цилиндр. Подъем пантографа занимает 5 секунд, а возврат — 4 секунды. Контактный башмак давит на контактный провод с регулируемым давлением от 70 до 120 Н (16 и 27 фунт- сила-сила ). Машинист управляет пантографом с помощью кнопки на пульте машиниста (настройки: «Вверх», «Вниз» и «Вниз + шлифовка для экстренных случаев»). Выбор пантографа для использования может быть предоставлен машинистом локомотиву, который автоматически будет использовать задний пантограф в направлении движения или, в двухколейном режиме, когда сцеплены два локомотива, это будет передний пантограф на переднем локомотиве и задний пантограф на заднем локомотиве. В противном случае машинист, используя переключатель, расположенный на столе управления аккумулятором в кабине машиниста 1, может поднять один или другой, или оба вместе. Это преимущество в первую очередь при маневровых/переключательных операциях, когда в противном случае смена кабины водителя на другую означала бы автоматическое переключение с одного пантографа на другой. В случаях переключения пантографа сначала поднимается тот блок, который был в нижнем положении, и после того, как он успешно прижат к контактному проводу, опускается работающий пантограф.
Сжатый воздух для подъема и опускания пантографа, а также для системы контроля контактных башмаков подается по двум тефлоновым шлангам на крыше, которые должны выдерживать напряжение контактного провода 15 000 вольт.
В отличие от локомотивов других классов, трансформатор в классе 101 подвешен под полом машинного отделения на раме, что позволило создать очень чистую и незагроможденную конфигурацию машинного отделения. Это также привело к тому, что конструкция трансформатора сильно отличалась от предыдущих локомотивов. Бак изготовлен из легкой стали, но должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать незначительное сход с рельсов или другую аварию; поэтому некоторые области были усилены более прочными сварными секциями.
Трансформатор имеет семь [ необходимо дополнительное пояснение ] электрических катушек:
Трансформатор охлаждается охлаждающим агентом, изготовленным из смеси полиол-эстер, которая рециркулируется двумя независимыми герметичными насосами; эти насосы делают возникновение утечек практически невозможным. Каждый насос может быть изолирован отдельно, и поэтому его можно легко заменить. В случае выхода из строя одного насоса охлаждающий агент остается в баке трансформатора; трансформатор способен обеспечивать мощность на уровне 65% от полной мощности при работе всего одного насоса.
Вагоны класса 101 оснащены автоматической системой управления приводом и тормозами (AFB, или Automatische Fahr- und Bremssteuerung), которая помогает машинисту и обеспечивает наилучшее ускорение и торможение при любых возможных условиях. AFB также может поддерживать постоянную скорость локомотива.
Класс 101 также был оснащен Superschlupfregelung («контроль сверхпроскальзывания»), который контролирует максимальное количество оборотов колес в минуту и может автоматически ограничивать обороты, чтобы избежать повреждения поверхности колеса или переключения на песок. Это позволяет максимизировать функциональное сцепление между колесом и рельсом. Эта система требует очень точной информации о текущей скорости, что привело к установке радарной системы в пол локомотива, которая отправляет необходимые данные о скорости в компьютерную систему. Оказалось, что радар был не нужен, и что эта система управления хорошо функционирует без данных, предоставляемых радаром.
Локомотивы также оснащены разработанной ABB компьютеризированной 16-битной системой управления MICAS S. Управление, мониторинг и диагностика транспортного средства осуществляется с помощью системы шин. Этот тип системы означал значительное сокращение количества проводов, особенно по сравнению с классом 120 ; большая часть проводов размещена в боковых стенках корпуса.
Центральный блок управления (ZSG), который является ядром системы, присутствует дважды для резервирования. Все данные, которые собираются различными бортовыми системами, отправляются в ZSG для обработки, и все команды, которые влияют на транспортное средство, исходят от ZSG.
ZSG состоит из 4 процессоров, которые контролируют управление поездом и системы безопасности, включая систему мертвого человека. Система безопасности также включает PZB 90, которая обеспечивает соблюдение сигналов и других правил (например, приближение к стоп-сигналу на высокой скорости, нарушение предписанной скорости) и может остановить поезд с помощью экстренного торможения, если это необходимо. Еще одна система безопасности — LZB 80, которая поддерживает постоянный контакт поезда с центральным пунктом управления, где все поезда на линии контролируются на предмет местоположения и скорости. В локомотивах 101 140–144 тестируется Европейская система управления поездом (ETCS), которая выполняет функции, аналогичные описанным выше, но предназначена для общеевропейской работы.
В систему управления также включено электронное расписание EBuLa, которое помогает отслеживать расписание, скорость, временные ограничения скорости и другие нарушения на линии, установленное на каждом поезде DB AG.
Диагностическая система DAVID также была дополнительно усовершенствована из версии ICE в классе 101. Эта система позволяет осуществлять мониторинг и диагностику неисправностей и предоставляет возможные решения в режиме реального времени водителю и депо по техобслуживанию. Кроме того, время техобслуживания сокращается, поскольку зона техобслуживания может подготовиться к уже выявленным проблемам, запросив систему в любое время, а не только в определенных точках сети, как в случае с версией ICE этой системы.
Первоначальный план предусматривал, что класс 101 будет базироваться в одном из главных междугородных транспортных узлов Германии, а именно во Франкфурте . Изменения локомотивов, которые были необходимы там из-за его конечного типа станции, позволили бы идеально выровнять графики движения и работы по техническому обслуживанию этих локомотивов.
Затем выяснилось, что из-за постоянно растущего числа поездов ICE с контрольными вагонами, прибывающих во Франкфурт, решения DB запускать только поезда типа push-pull на вокзал Франкфурта и необходимых крупных инвестиций для создания нового высокотехнологичного депо на станции, этот план был пересмотрен. В то же время были созданы резервные мощности в уважаемом депо ICE в Гамбурге-Айдельштедте , поскольку депо там было построено для размещения поездов ICE с 14 центральными вагонами, а использовались только 12 центральных вагонов. Эти резервные мощности теперь будут использоваться для обслуживания единиц класса 101.
В первые годы работы в этом депо производитель Adtranz, чтобы выполнить свои гарантийные обязательства, разместил в Гамбург-Айдельштедте команду из 15 сотрудников. В 2002 году там все еще присутствовали два представителя Adtranz.
Базирование локомотивов класса 101 в Гамбурге все еще казалось DB более экономически эффективным, чем строительство нового депо где-то еще, даже несмотря на то, что это означало наем новых машинистов в Гамбурге для иногда сложной, но необходимой маневровой/перестановочной работы. Базирование на относительно "форпосте" на самом севере Германии также создавало проблемы с графиком обслуживания подразделений.
Каждые 100 000 км локомотивы класса 101 отправляются в Гамбург для периодического технического обслуживания ( Frist ), где устраняются мелкие технические неполадки. В этом депо также имеется подрельсовый токарный станок для перепрофилирования шин. В первые годы локомотивы отправлялись в главный железнодорожный цех ( Ausbesserungswerk , или AW) в Нюрнберге для капитального ремонта; из-за проблем с производительностью на этом AW их иногда отправляли на завод-изготовитель в Кассель . В настоящее время AW в Дессау отвечает за капитальные работы по техническому обслуживанию единиц класса 101.
По состоянию на сентябрь 2024 года 34 локомотива уже были списаны. [1] Первыми были списаны локомотивы 101 144 и 101 112 в декабре 2020 года. Первыми были списаны локомотивы 101 112 и 101 119 в Опладене в сентябре 2021 года после того, как с них были сняты пригодные для повторного использования запасные части.
Поставка большего количества новых единиц ICE привела к избытку локомотивов. Поскольку Deutsche Bahn также планирует заменить IC1 в ближайшие годы, локомотивы класса 101 должны быть выведены из эксплуатации с 2023 года; их можно было бы использовать в DB Cargo, но в настоящее время локомотивы не требуются.
