德國聯邦鐵路151型電力機車
德國聯邦鐵路151型電力機車（德語：DB-Baureihe 151）是德國聯邦鐵路在1972年至1978年期間生產的一款電力機車，主要用作重載貨物運輸。它是根據標準化電力機車計劃中所取得的經驗而進一步開發的。
| 德國聯邦鐵路151型電力機車 德國鐵路151型電力機車 | |
|---|---|
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| 概覽 | |
| 類型 | 電力機車 |
| 生產商 | 克虜伯、亨舍爾、克勞斯-瑪菲（機械部件） 西門子、AEG、BBC（電氣部件） |
| 營運編號 | 151 001–170 |
| 生產年份 | 1972–1978 |
| 產量 | 170 |
| 運用地點 | 德國聯邦鐵路/德國鐵路 |
| 技術數據 | |
| UIC軸式 | Co'Co' |
| 軌距 | 1,435毫米（4呎8+1⁄2吋） |
| 軸重 | 19.7公噸 |
| 機車長度 | 19,490毫米 |
| 整備重量 | 118公噸 |
| 供電電壓 | 15千伏16⅔赫茲交流電 |
| 供電方式 | 架空電纜 |
| 牽引電動機 | 6台 |
| 最高速度 | 120公里/小時 |
| 牽引功率 | 5,982千瓦（持續） 6,288千瓦（每小時） |
| 牽引力 | 395千牛頓 |
| 制動方式 | 空氣制動、電阻制動 |
| 安全系統 | Sifa、PZB |
歷史
規劃及生產
151型機車是1973年以前生產的標準化電力機車150型的繼任機型。開發新型號機車的最初設想是在1969年提出，源於德國聯邦鐵路迫切需要提高自身相對於公路貨運的競爭地位。同時經濟繁榮也帶動了貨運需求量的不斷上升。為了達到這些目標，德國聯邦鐵路對貨運服務制定了新的經營績效計劃，其中快速貨運列車應當可以負載1,000噸達到120公里/小時、普快貨運列車負載1,200噸達到100公里小時以及過境貨運列車負載2,000噸達到80公里/小時，並且每個績效都能適應高達5‰的坡度。而既有的大牽引力機車150型已不足以滿足這一計劃。此外，150型機車的營運服務也始終遭到詬病，因其牽引力會在速度達到80公里/小時以上後大幅下降，並在這一速度範圍內的高負荷運行中經常引致牽引電動機燒毀。因此，重新設計一款用作重載貨運的機車已被提上日程。根據慕尼黑聯邦鐵路中央局的要求，電氣部件將交由AEG公司開發，機械部件則交由克虜伯公司開發。
由於新機車需要儘可能快的交付使用，因此完全重新設計的方案被排除了，技術的進一步發展將通過現有的走行技術及電氣設備來達成。在最初研究的可能性方案中，150型機車通過修改傳動齒輪比可以達到120公里/小時，並且在改用絕緣等級為F級的線圈後，其EKB760型摩打的耐熱性也顯著增強。然而這些考量在最終只能作罷，因為它證明了這樣的一種150型機車只能滿足負載1,200噸達到100公里小時的普快貨運列車需求。慕尼黑聯邦鐵路中央局和AEG的工程師們此時又將目光轉移至最初由西門子-舒克爾特開發的WBM372-22型摩打，它們已被搭載至110型、139型和140型機車之中。這款牽引電動機的性能更為強大，已有超過4,800台在這些機型中使用，並被證實運用效果非常良好。這表明，一台配有這款摩打的6軸機車將能夠全面滿足新的營運方案，它只需將摩打此前的B級材料轉變為絕緣的F級。由於150型機車的轉向架無法搭載這款摩打，並且由於採用了更強大、更重的新型變壓器，因此重新設計一款新的機車車體變得十分必要。工程師在這一部分則是借鑑了103型機車的設計。值得一提的是，為儘可能的經受考驗，新機車還大量使用了110型和140型機車的既有部件[1]。
1972年11月21日，首台機車151 001號由AEG及克虜伯交付使用，隨後還有另外11台試產機車也陸續在量產前交付，以進行廣泛的測試。與標準化電力機車一樣，參與生產的車廠除了AEG和克虜伯外，量產機車還分別由BBC和西門子負責電氣部件、亨舍爾和克勞斯-瑪菲負責機械部件。德國聯邦鐵路共採購了170台同型號機車，它們最初分別駐紮在哈根及紐倫堡。
151型機車的初始塗裝是001號至075號採用的帶有黑色條紋的氧化鉻綠色塗裝，這是當時專屬於速度達到120公里/小時的電力機車塗裝。151 073號機車以及自151 076號塗裝則在交付時採用了當時新推出的海藍色/米色配色方案。相對於其它機型，由海藍色/米色塗裝重新噴漆為綠色的塗裝除了151 044號機車外從未發生，但綠色的機車直至1990年代初並不少見，然後被直接重漆為東方紅色或交通紅色。最後一台採用綠色塗裝的機車151 049號，它被德國鐵路指定為博物館機車，但已被加裝了單臂集電弓並在2008年初也被漆以了交通紅色塗裝[2]。
運用
151型機車原則上也適用於客運服務，它們早前曾運用於弗蘭肯森林鐵路至普羅布斯策拉的定期班次服務，並在運力不足的路綫，例如史特加周邊地區以及魯爾-西格鐵路中使用。如今這已不再可能了，因為機車缺乏（如今已成為強制性配備的）0公里啟動車門開關連鎖。
20台機車在1976年配備了AK69e型全自動中央緩衝連接器，以用作牽引由北海沿岸港口至薩爾茨吉特煉鋼廠及薩爾州的動力分散式重載鐵礦列車。這項改動是十分必要的，因為總重為4,000噸（後提高為6,000噸）的礦石列車牽引力對於正常使用的螺杆連接器而言超負荷了。
151型機車在1994年如同其它大多數德國機車一樣，被移交至德國鐵路股份公司及其分支機構或子公司所持有。目前這些機車均配屬德鐵信可。同時這些機車在賬面上全數駐紮在紐倫堡，但它們在德國範圍內的一切運用都沒有發生任何變化。機車也允許在奧地利聯邦鐵路轄下的路網中運行，並可擔當跨境運輸任務。
現狀
一些達到使用年限或遭受嚴重損壞的151型機車在這期間已被停用和報廢。其中151 121號機車由全自動中央緩衝連接器重新裝配為螺杆連接器，並以非營運性的狀態保存在科布倫茲德國鐵路博物館。151 124號及170號機車則在2013年售予了SRI鐵路投資公司（SRI Rail Invest）[3]。
私鐵營運
隨着德國鐵路出售禁令的解除，有大量151型機車售予了私營鐵路鐵路公司：
| 機車編號（德鐵） | 鐵路公司 | 備註 |
|---|---|---|
| 151 004-9 | RBH物流 | 重編為RBH268號/營運中 |
| 151 007-2 | SRI | 備件源 |
| 151 014-8 | RBH | 重編為RBH269號/營運中 |
| 151 024-7 | RBH | 重編為RBH265號/營運中 |
| 151 025-4 | RBH | 重編為RBH270號/營運中 |
| 151 033-8 | SRI | 營運中 |
| 151 038-7 | RBH | 重編為為RBH261號/營運中 |
| 151 039-5 | SRI | 營運中 |
| 151 079-1 | RBH | 重編為RBH271號/營運中 |
| 151 081-7 | RBH | 重編為RBH272號/營運中 |
| 151 083-3 | RBH | 重編為RBH273號/營運中 |
| 151 084-1 | RBH | 重編為RBH266號/營運中 |
| 151 116-1 | 未知鐵路公司 | 機車不再由德國鐵路持有，鐵路公司不詳/營運中 |
| 151 123-7 | RBH | 重編為RBH263號/營運中 |
| 151 124-5 | SRI | 持有者為SRI，並租借至波茲坦鐵路公司（EGP） |
| 151 127-8 | RBH | 重編為RBH274號/營運中 |
| 151 143-5 | RBH | 重編為RBH264號/營運中 |
| 151 144-3 | RBH | 重編為RBH267號/營運中 |
| 151 147-6 | RBH | 重編為RBH275號/營運中 |
| 151 151 | RBH | 重編為RBH276號/營運中 |
| 151 152-6 | RBH | 重編為RBH262號/營運中 |
| 151 170-8 | SRI | 持有者為SRI，並租借至HSL |
結構
機械部件
輕型鋼結構的三軸轉向架通過橋架上類似樞軸頸的吊臂傳輸車輛效力及制動力。機車的重量則是通過共用橋架上每副轉向架的8個靈活浮動彈簧達成支撐。輪軸由雙紐線傳動杆進行傳動，每個中間輪軸為了獲得更好的曲線通過性能可以側向偏移最多10毫米。
機車的車體結構在原則上主要參照103型機車，它同樣採用了與後者相同的兩個可整體更換的駕駛室和三個嵌入式的中段頂罩。總體而言，151型機車由於電氣部分的重量而比150型機車更重5公噸，這種「過剩」的重量必須由相應的輕量化車輛部件進行彌補。首台試產機車的整備重量為118公噸，使得它即便在不使用輕型鋁材的情況下也可以達到124噸的目標重量等級。
牽引電動機的冷卻空氣通過機械室的6台軸流風機進入，外部空氣則通過克拉特型（Bauart Klatte）的雙噴嘴格柵進入機械室，它們被安裝在引擎蓋前部和後部的側壁上進行補充進風。用於變壓器油冷的冷卻空氣也經由同樣作為軸流風機運行的油冷卻機輸送，它們是通過中央機械室外殼的小型頂架格柵進入，並在穿過油冷卻機後向下從轉向架之間吹出。兩台制動阻力風機通過其各自轉向架的區域吸取冷卻空氣，並通過兩側外殼頂部區域的格柵向上吹出。由於103型機車樣式的冷卻空氣導向會加重機械室的灰塵污染，因此最初的通風計劃，即機車機械室的每一側各設12個雙噴嘴進氣格柵的計劃，在首台原型機的生產過程中也不得不作出修改，使得冷卻空氣只能通過每側兩組、每組3副的空氣格柵吸取。而先前進行的試驗已經表明，即便縮小格柵頁片和因此而增加的空氣吸入速度，也沒有顯著數量的水或雪會被夾帶進入機械室。
電氣部分
為了達到高性能的計劃，機車使用了新開發的、額定功率為6,325千瓦的三邊形主變壓器。加裝的高壓開關有28個速度級，採用隨動式控制運作。負載電流的切換實際上是通過閘流體斷路器執行。架空電纜的供電是通過兩副DBS54型雙臂集電弓來獲取，部分機車在最近段修的過程中則改裝了SBS65型單臂集電弓。此外，一些機車也搭載了DSA-200型集電弓，它具有集電弓碳刷監控功能。電流是經由車頂斷路器（目前已停用）及壓縮空氣總開關傳導至主變壓器。
14極的WB372-22f型牽引電動機採用的是與E10型/E40型機車相同的設計原理，但它使用F級的絕緣材料代替了B級材，可提高大約20%的輸出性能。輪軸的動力傳輸是通過西門子-舒克爾特研發的膠圈彈簧傳動達成。
151型機車配備了新造的他勵式電阻制動，這是基於110 288號和289號機車的成熟經驗而開發的。除了7個級別的規定額定值外，制動調節器還可在每副轉向架上獨立工作。在制動狀態下牽引電動機的勵磁是通過每副轉向架上的一個閘流體整流器達成，後者與主變壓器（33伏，132千伏安）的勵磁線圈相連接。每個牽引電動機都有作用於其自身的制動電阻。其優點在於，滑動輪可通過降低自身牽引電動機的制動電流並自行再次恢復常態。電阻設備的構造採用類似103型機車的設計。每3個波紋形狀和腮形交錯的電阻帶會與一個帶有通風裝置的制動電阻台相連。瞬時制動功率最高可達6,600千瓦，並通過制動電阻根據最近20秒的溫度監控恆定減弱至3,260千瓦。制動電阻的2個或5個風機則在電壓下降時工作。
型號為KE-GPP2EmZ型的空氣制動器（多級的克諾爾單室制動機，制動位置為G、P和P2）是在例行運行直至車輛靜止前不久（5公里/小時）之間生效，它比依靠架空電纜電流的電阻制動要更早控制。若火車司機在列車停止前已經發出清晰的指令，則機車的空氣制動器不會預先生效。
一個起動監控裝置會根據定義的摩打和電纜電流特徵曲線、摩打和電纜電壓以及每台摩打的轉數差異進行監控，在必要時，它可以介入轉換開關的控制或開啟防抱死制動的控制，由此避免列車在溜滑的軌道或大負荷的情況下失控。在隨動控制器失效時則還有一個輔助駕駛開關可用，它也被稱之為「彈球機（Flipper）」，是通過一個逆轉機進行控制。
與150型機車相比，151型機車的駕駛室擁有更好的隔音效果，並且工作元件的佈局也根據人體工程學進行最佳化。新設計的德鐵標準化駕駛室是在151型機車面世兩年後才在111型機車中推行，因此在這裏並未採用；但其人體工程學設計相對於150型機車已經有所改善。
機車的安全設備有機械或電子的緊急列車停止裝置（Sifa）、點狀列車控制裝置（PZB）以及如今根據新要求使用的PZB 90型軟件版本。而車載無線電設備、動力集中式列車和動力分散式列車的控制設備也是可用的。大多數配屬紐倫堡的151型機車為了能在新造路綫中營運，還加裝了連續列車監控系統（LZB/I80型），它們均配備了用於電子運行圖和速限（EBuLa）的新型電腦。
註釋
- ^ （德文）Die Entwicklungsgeschichte der BR 151. br151.de. [2013-12-27]. （原始內容存檔於2008-04-18）.
- ^ （德文）Revisionsdaten.de. [2010-10-14].[永久失效連結]
- ^ （德文）eisenbahn-magazin 1/2013, S. 80
參考書目
- （德文）Horst J. Obermayer. Taschenbuch Deutsche Elektrolokomotiven. Stuttgart: Franckh Verlag. 1976. ISBN 3-440-03754-1.
- （荷蘭文）Gerrit Nieuwenhuis, Richard Latten. Spoorwegen; diverse jaargangen. Alkmaar: Uitgeverij de Alk BV.
外部連結
