德国铁路120型电力机车
更多操作
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120.1
120.2
120.5
752
1987年（120.1型）
1989年（120.1型）
东方红
交通红
340kN
1:4,28
德国铁路120型电力机车（DB-Baureihe 120）是世界上首款投入量产的三相电铁路机车。其工作原理是将来自接触网的交流电经过三相的牵引变频器提取后，再驱动异步电动机。机车采用Bo'Bo'轴式，总长19200mm，连续功率5600Kw，采用4台三相异步牵引电机。支持15Kv16.7Hz交流电，最高运营时速200km/h，安全系统支持Sifa，LZB，Indusi（PZB）。电气设备由BBC（布朗-博韦里股份公司，Brown, Boveri & Cie）提供，克劳斯-玛菲、克虏伯和亨舍尔负责机械部件。首批5台原型车（120 001-5 – 120 005-6）于1979年至1980年完成制造。
2020年7月5日，120型机车在德国铁路长途公司（DB Fernverkehr ）正式退役。该机车在IC高速铁路运输中服役超过30年。120 102-9和120 105-2在最后一次按图定时刻表运行牵引从斯图加特到慕尼黑的IC 2161。之后，部分机车重新投入货运，到2023年11月，本系列最后的机车被德国铁路退役。部分机车出售私营铁路公司。不幸的是，目前也有若干机车已被报废。
研发
自1899年以来，带有固定电压和频率的高架电缆或第三接触轨便已经使用交流电驱动轨道车辆，而随着现代半导体技术的发展，上世纪六十年代起还可以借助车辆本身的变频器产生三相电。电动机输出功率是直接通过可变电压和可变频率进行调节。德国联邦铁路对三相交流传动技术的首次体验是来自于自
1971年起投入试运营的亨舍尔DE2500型柴油机车。这些机车的其中一台（202 002号）在1976年被移除了柴油发动机和发电机，并附挂有一节有主变压器、受电弓、四象限脉冲变流器等设备的BDnrf型（Steuerwagen BDnrf）控制车，负责对机车进行供电。在这种方式中，可以进行三相电力机车模拟运作。车组在15千伏16.7赫兹的低频单相交流电气化铁路上运作良好，并证明了一款可降低维护成本和停车时间的通用型机车在技术上是可行的，促成了120型电力机车的研发合同最终在1976年面世，其中BBC负责电气部件，而克劳斯-玛菲、克虏伯和亨舍尔则共同负责机械部件。
1979年5月14日，120 001-5号机车作为首台采用交流传动技术的机车交付德国联邦铁路使用。它最初被批准的最高速度为160公里/小时，并在纽伦堡编组场车辆段进行实践测试。至1980年1月，它的另外4个兄弟120 002-1号至120 005-6号机车也陆续交付使用，其中在外观上略有不同的120 005-6号机车被批准的最高速度达到200公里/小时。
1980年8月13日，120 002-1号机车在汉诺威-汉堡铁路的策勒至乌埃尔岑区间的运行速度达到231公里/小时，创造了三相电车辆的新世界纪录。[1]
1984年10月17日，120 001-3号机车牵引250吨重的特别列车，在奥格斯堡至多瑙沃特区间的运行速度达到265公里/小时。在时任联邦交通部长维尔纳·多林格尔的见证下，刷新了三相电机车的轨道车辆速度纪录。为此，机车对齿轮传动比及挡风玻璃进行了修改，同时车速表的标度也已被替换。
在之后为期四年的运转试验中，5台试产机车的运行里程共达到400万公里。之后，从 1989 年3月起，这五台机车开始担当轨道工程车并更改编号为752型机车，并承担新购项目的部件测试，随但在后来运营当中，逐渐更名为之前的120型编号。自2002年初以来，再没有120型的试产机车运用于常规服务。最后，120 003号机车由纽伦堡交通博物馆持有，它停放于奥格斯堡铁路公园。752 001-8（120 001-5）号机车在2004年4月21日在苏森与426 011 相撞发生事故被报废并在现场进行拆解，[2]期间752 002-8（120 002-1）号机车也已经报废。120 005-8号机车被租借至了魏玛铁道博物馆，752 004-2（120 004-7）号机车作为最后一台退役的原型机车，于2012年6月保存于科布伦茨德国铁路博物馆。
量产
120.1型
经过四年的运转试验后，德国联邦铁路在1984年订购了60台量产机车，命名为120.1型，包括5台原型机车被批准运营时速为200公里/小时，并按计划用于IC和IR服务。与原型机车相比，量产机车仅作出了很小的改动，例如取消了作为备用的内置电阻制动等等，在1987年1月13日，首台量产化的三相电机车——120 101-1号机车交付给了原德国联邦铁路慕尼黑福莱曼维修车间使用。量产机车的交付一直持续到1989年底。它们立即投入至定期班次服务，开始执行一个精简的交路计划，于白天牵引城际列车及区际列车，并在夜间牵引快速货运列车。120 137-5号至120 160-7号机车在交付时采用经过修改的传动齿轮比，以获得在高速行驶时更高的牵引力。然而，这项变化也导致了机车在低速运行时的牵引力更低。
在德国铁路改革的第三阶段中，120型机车被加入到长途客运部门（即如今的德铁长途运输（DB Fernverkehr ）），因此也对其在货运列车服务运用中也作出了限制。
120型机车作为气密性轨道车辆最初被运用至几个隧道区间，包括1988年5月建成通车的汉诺威-维尔茨堡高速铁路的维尔茨堡-富尔达南段，这主要是因为当时仍然缺乏足够的气密性轨道车辆可用。但由于存在早期探明的高损坏率问题，在1988年8月有高达35%的120型机车无法正常使用。而自120 136-7号机车起发生的轮轴保护箱使用困难情况，则导致了更多机车延误运营。
如今，德国铁路仍主要将120型机车运用于城际列车服务。但由于机车在最初几年存在过度使用的情况（白天长途客运，夜间重载货运），因此其可靠性在这期间已显着减弱，底盘断裂和其它严重损害也日益增加。120型机车在2007年达到一个运营小高峰。有37台120型机车在3条城际列车的交路运行图中运用，同时也可作为新开通的、时速高达200公里/小时的慕尼黑-纽伦堡快车的补充使用，但已很少用作牵引货运列车。
最先从服务运营中退役的120 110-2号、158-1号和159-9号机车被用来作为交换配件的来源，其后由于运力需求的增加，它们又重返服务运营。120 158号机车（截至2011年1月）则继续用作配件交换来源，机体是在2010年6月16日报废，并在长期封存于慕尼黑之后，已于德绍维修车间完成拆解。截至2011年1月，仍有49台120.1型机车处于运营状态。
120.2型
120.2型机车是指5台驻扎于罗斯托克的机车，专门用于牵引名为“汉萨快车”的动力集中式列车，由5节新式双层车厢组成。这条线路也是“波罗的海沿岸（Ostseeküste）”网络的一部分。有5台120型机车在2007年首次搭载了短途客运软件包（目的地显示器、列车调度系统及服务器等），并被重定型为120.2型，使用连续的运营编号（201-9号至205-0号）进行排列。它们在罗斯托-什未林-汉堡线路中的最高运行速度为160公里/小时。由于联邦铁道部最初拒绝为120.2型发放运营牌照，所以这条线路在2008年春季以前都只能使用112型机车运营。
至2010年底，再有三台机车使用新的运营编号120 206号至208号（原120 136-7号、139-1号及117-7号）交付给德铁区域运输莱茵兰公司（后合并至德铁区域运输北威州公司），并驻扎在亚琛。它们主要被用做牵引北威州的莱茵-锡根快车。由于故障率增加，机车在当地被暂停使用并封存。同时驻扎于罗斯托克的5台机车也由于各种磨损及到期维修原因而经常造成运力不足，因此3台驻扎在亚琛的机车也相继移交罗斯托克使用。在2013年春季，120 207号和208号机车已经返回亚琛使用，而120 206号机车则留在罗斯托克。
| 更名前 | 更名后 |
|---|---|
| 120 116 | 120 201 |
| 120 129 | 120 202 |
| 120 107 | 120 203 |
| 120 128 | 120 204 |
| 120 121 | 120 205 |
| 120 117 | 120 206 |
| 120 136 | 120 207 |
| 120 139 | 120 208 |
120.5型
120 153-2号和120 160-7号机车在2005年初被售予德铁系统技术，并在纽伦堡车间进行了IS 703号彻底大修。它们使用不同的运营编号，其中120 153-2号更改为120 501-2号，120 160-7号则改为120 502-0号。两台机车都用作牵引测试及测量列车在德国各地运行。在2006年世界杯足球赛期间，机车又被租借至德铁长途运输，用作牵引定期列车班次。120.5型机车仍可以在机车缺乏的情况下用作牵引长途列车班次。120 502号在2013年被漆上了与测量车厢相匹配的黄色涂装。2016 年，120 501-2恢复了旧编号120 153-2，并归还给德铁长途运输。
121型及后续研发型号
在2005年12月11日起实施的运行图调整中，原德铁汽车列车有限公司（DB AutoZug GmbH）向德铁长途运输购入了部分120型机车，以用作牵引它们的人车同行班次。这些机车仍驻扎在慕尼黑，并计划重定型为121型，但只有120 113号列车完成了改变。这是因为机车在交付前由于长途客运需求量上升，又返回德铁长途运输运营。
将121型作为120型机车后续型号的计划并没有实现，早已有两台原型机使用过这一编号进行测试（因为当局希望保留121型，并将其用于127 001（西门子ES64P型电力机车）号机车和128 001（AEG 12X型电力机车）号机车）。120型机车在1980年代的原始概念是作为一款通用型机车，但随着铁路改革的推进而丧失了其必要性，因为已独立运作的德国铁路各业务部门基于成本原因而更青睐于使用切合自身需求的车辆。
之后，为了开发101型机车，ABB亨舍尔征调了120 004号和005号机车。由于ABB亨舍尔没有现代化版本的样车，而是仅有一个名为Eco2000的概念，因此其技术展示均需基于两台运营已达15年的120型试产机车进行。由于Eco2000的部件开发需要依靠120型的试产机车120 004号和005号机车，因此ABB在1992年对两台机车进行了改造，以便使新的技术能够在实践中检验。其中120 005号机车搭载了基于可关断晶闸管（GTO）技术的新式变频器及全新的航空电子控制设备；120 004号机车则在此基础上还搭载了适用于ICE列车的盘式制动器、整体集成传动单元，以及用于主变压器的生物降解多元醇酯冷却剂。两台机车在此配置下参与了日常的城际列车运营，并在长距离的牵引工作中从未发生故障。120 004号机车则因为高成本的改造而被视作101型机车的原型车。
高速动车组ICE-1列车和ICE-2列车的动力车是由120型机车直接演变而来。此外，它还启发了当代新型高性能电力机车的设计灵感，当中包括101型、152型（127 001号的后续发展）和145型（128 001号的后续发展）。
机车设施
电气系统
120型机车在辅助运行方面采用了全新的方式：它首次采用三相电辅助电网，相邻的较小电机也允许对辅助运行进行控制。120型机车设有3个辅助变流器（Hilfsbetriebeumrichter，简称HBU），并通过主变压的辅助绕组进行传输。1号和2号HBU负责分别供应每副转向架上的两台牵引电动机，并每个都配备关联的变压器油冷散热装置。电动机的转数可根据散热需求进行灵活控制。3号HBU按固定的频率运作，并供应至其它的辅助设备，例如变压器机油泵等。120型机车的空气压缩机也通过3号HBU供应。为了让启动更为简便，空气压缩机在切换至3号HBU时会短暂关闭。机车会自动监控所有相关的温度数值。如果完全稳定的辅助运行超出数值上限，机车则会发出牵引闭锁。
在主变压器的4个独立的次级绕组背后，采用的是与此前德国轨道电气工程学技术显著不同的技术。每个次级绕组均被连接至对应的油冷式牵引变频器（由这些模块组成： 四象限整流器、带有陷波器和解耦电容器的直流电压中间回路和脉冲逆变器），每两个牵引变频器被接通在一起，共同供应单个转向架上的两台电动机。变压器次级侧的单相交流电压通过四象限整流器整流为直流电压。额定电压为2800伏（最高允许3200伏）的中间电路由一个调谐为33⅓赫兹的滤波器和一个解耦电容器组成。脉冲逆变器由中间回路馈入，并产生三相交流电的可变电压（0-2200伏相位）和频率（0.4-150赫兹）用于牵引电动机。异步驱动的脉冲逆变器可将上限为200赫兹的循环频率转化为20赫兹的电动机频率。高于20赫兹时则可使用同步循环的方式以避免电动机电流发生拍频。由于四象限整流器和脉冲逆变器的基本构造非常相似，因此它们也可执行反向操作，例如用于机车的再生制动：脉冲逆变器将电动机产生的三相电流输送至中间回路，再由四象限整流器重新整流为单相交流电压，并回馈至接触网。
车顶上设有两副SBS 80型单臂受电弓，由原来的SBS 65型的标准进行开发，并允许以250公里/小时的最高速度运行，其90千克的构造也比SBS 65型更轻、并使用更好的悬架，以确保即便是在高速行驶中的安全接触。由于120型机车最初是作为测试载体设计，这也造成了车辆部件与传统机车相比也有所不同：主变压器第一次可以置于车辆底板下方，这使得机械舱可以保持非常干净和整洁，并在机械舱提供一条直通的中央过道。
制动系统
机车的制动装置除了电阻制动器外，还有一个连续性的、间接作用的KE-GPR型空气制动器作为辅助制动使用。在机车制动时通常只启动电子制动，空气制动仅在电阻制动失效时才进行干预和运作。与此相反的是标准机车的电阻制动并不会随着车辆速度的递减而降低制动力，但电阻制动则可以依靠交流传统技术将全部效能陷入近乎完全停顿状态。为了提高轨道的静止摩擦力，特别是在恶劣天气条件下的静止摩擦力，机车在随后安装了一个所谓的“清洁制动器”（Putzbremse），这是通过电阻制动运行的闸瓦式制动器，可提供0.25巴的制动缸压力。它通过对轮轴表面进行粗糙化处理，从而改善牵引力及制动力效果。驻车制动则通过一个弹簧制动器实现。
安全系统
除了规定的安全软件包外——包括紧急列车停止装置（Sifa）、由点状列车控制装置集成的线状列车控制装置（LZB）、车载无线电设备GSM-R以及自动驾驶及制动控制系统外，120型机车还配备有列车电空制动和架桥紧急制动（NBÜ，可使紧急制动列车避免在隧道内停车），并且加装有用于电子运行图和限速（EBuLa）。所有机车在交付时均搭载了用于列车控制车的多单元列车控制系统系统。其包含了首次应用的复合时刻动力集中式列车控制设备（ZWS），因此它与101型机车成为德国铁路仅有的两款可以驱动城际列车控制车达到200公里/小时的机车。试产机车则仍然搭载传统的动力集中式列车控制系统（KWS），它们允许用作驱动动力集中式列车运行。
驾驶室
120.1型机车在交付时便搭载了最早运用于111型机车上的气密性德国联邦铁路标准化驾驶室，120.0型在随后也完成了相应改造后，这些机车都能在新造的路线中运行。气密性的内部空间对高速行驶而言十分重要，因为列车在交会时、特别是在高压强的隧道中，其与外部空气本身通常具有超过400公里/小时的相对速度，最坏的情况可以导致听力受损。因此，使用的所有车辆都必须符合压力保护要求。
机车涂装
前5台试产机车120.0型在1979年交付时采用洋红色/米色的全欧快车涂装方案。为了改善空气动力学性能，120 005号机车使用了一个比其它4台试产机车更易更换的前罩。为了对应机车特有的弯曲前脸，紫红色与白色的分界边缘也随之向下伸展。出于这个原因，紫红色条纹必须斜向驾驶室一侧，这也使得其在外观上与众不同。
总共60台120.1型量产机车自1987年起采用当时新推出的东方红配色方案（RAL 3031），并在前脸设有一个白色的警示区域。警示区域从前侧两端弯曲延伸至前窗下缘，此后这一区域又改为东方红色的条纹从挡风玻璃下方伸出。在检查和维修的过程中，两种配色方案都进行过尝试，当中只有形状和尺寸会发生略微的变化。之后，自交通红的配色方案自1996年推出后，已有越来越多的机车采用了这款全新的、当前流行的涂装。
为了牵引黄色涂装的检测和测量车辆，120 502号机车在2013年被德铁系统技术漆以相匹配的黄色涂装。
此外，由于这一系列型号宽大的侧壁开放空间，120型机车也经常用作广告、艺术和周年纪念机车。
外部链接
- ↑ Ohne Autor: Die weiteren Pläne der Neuen Bahn. In: Bahn-Special, Die Neue Bahn. Nr. 1, 1991, Gera-Nova-Verlag, München, S. 78–79.
- ↑ https://www.die-zugfolgestelle.de/cgi-bin/galerie.cgi?seite=2320
- ↑ 120.2型机车介绍
车辆列表
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