德國聯邦鐵路 151 型電力機車

德國聯邦鐵路 151 型電力機車（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，主要用作過載貨物運輸。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。

歷史

1.1 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 型機車的運營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執行中經常引致牽引電動機燒燬。因此，重新設計一款用作過載貨運的機車已被提上日程。根據慕尼黑的要求，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透過現有的走行技術及電氣裝置來實現。在最初研究的可能性方案中，150 型機車透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 級的繞組後，其 EKB760 型電動機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開發的 WBM372-22 型電動機，它們已被搭載至 110 型、139 型和 140 型機車之中。這款牽引電動機的效能更為強大，已有超過 4,800 臺在這些機型中使用，並被證實運用效果非常良好。這表明，一臺配有這款電動機的 6 軸機車將能夠全面滿足新的運營方案，它只需將電動機此前的 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電動機，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。

1972 年 11 月 21 日，首臺機車 151 001 號由 AEG 及克虜伯交付使用，隨後還有另外 11 臺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，參與生產的製造商除了 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 臺同型號機車，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。最後一臺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，但已被加裝了單臂受電弓並在 2008 年初也被漆以了塗裝。

1.2 運用

151 型機車原則上也適用於客運服務，它們早前曾運用於至普羅布斯策拉的定期班次服務，並在運力不足的線路，例如斯圖加特周邊地區以及中使用。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。

20 臺機車在 1976 年配備了 AK69e 型全自動中央緩衝聯結器，以用作牽引由北海沿岸港口至及薩爾州的動力分散式過載鐵礦列車。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辛克鐵路。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執行，並可擔當跨境運輸任務。

1.3 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聯結器重新裝配為螺桿聯結器，並以非運營性的狀態儲存在。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）。

1.4 私鐵運營

隨著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運營商：

結構

2.1 機械部件

輕型鋼結構的三軸轉向架透過橋架上類似樞軸頸的吊臂傳輸車輛效力及制動力。機車的重量則是透過共用橋架上每副轉向架的 8 個靈活浮動彈簧實現支撐。輪軸由進行傳動，每個中間輪軸為了獲得更好的曲線透過效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。首臺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透過的 6 臺軸流風機進入，外部空氣則透過克拉特型（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執行的油冷卻機輸送，它們是透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。兩臺制動阻力風機透過其各自轉向架的區域吸取冷卻空氣，並透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汙染，因此最初的通風計劃，即機械艙的每一側各設 12 個雙噴嘴進氣格柵的計劃，在首臺原型機的生產過程中也不得不作出修改，使得冷卻空氣只能透過每側兩組、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。

2.2 電氣部分

為了達到高效能的計劃，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透過閘流體斷路器執行。高架電纜的供電是透過兩副 DBS54 型雙臂受電弓來獲取，部分機車在最近段修的過程中則改裝了 SBS65 型單臂受電弓。此外，一些機車也搭載了 DSA-200 型受電弓，它具有珩磨條監控功能。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% 的輸出效能。輪軸的動力傳輸是透過西門子 - 舒克爾特研發的實現。

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透過每副轉向架上的一個閘流體整流器實現，後者與主變壓器（33 伏，132 千伏安）的勵磁繞組相連線。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，滑動輪可透過降低自身牽引電動機的制動電流並自行再次恢復常態。電阻裝置的構造採用類似 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臺相連。瞬時制動功率最高可達 6,600 千瓦，並透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器，制動位置為 G、P 和 P2）是在常規執行直至車輛靜止前不久（5 公里 / 小時）之間生效，它比依靠高架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電動機和接觸網電流、電動機和接觸網電壓以及每臺電動機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）”，是透過一個進行控制。

與 150 型機車相比，151 型機車的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。新設計的是在 151 型機車面世兩年後才在 111 型機車中推行，因此在這裡並未採用；但其人體工程學設計相對於 150 型機車已經有所改善。

機車的安全裝置有機械或電子的（Sifa）、（PZB）以及如今根據新要求使用的 PZB 90 型軟體版本。而裝置、動力集中式列車和動力分散式列車的控制裝置也是可用的。大多數配屬紐倫堡的 151 型機車為了能在新造線路中運營，還加裝了（LZB/I80 型），它們均配備了用於（EBuLa）的新型計算機。