西ドイツ国鉄111形電気機関車

概要

111形電気機関車は110形の後継モデルである。110形の生産が終了した後でもさらなる高速機関車への需要があったため、1970年にドイツ連邦鉄道（当時）は実証済みの110形の部品を基礎として、後継となる111形を開発することを決定した。
注目すべき特長として、新型台車の採用によって高速運転時の騒音・振動が改善されたこと、そして運転手の作業環境が改善されたことを挙げることができる。後者については人間工学にもとづいて設計されたドイツ鉄道統一型運転台が開発され、その後も新しい機関車・制御客車・動力車に採用され続けている。
111形001号機はクラウス＝マッファイ製作所で製造された。1984年まで計227両が製造され、クラウス＝マッファイ・ヘンシェル、クルップが機械構造部門を、シーメンス、AEG、ブラウン・ボベリ (BBC) が電気部門を担当した。
111形は六期の製造ロットで分類される。111形は001－070号機、071－110号機、111－146号機、147－178号機、179－210号機、211－227号機で区分されて、三番目・四番目のロット分はSバーン用機関車である。なお最後の製造ロット分はドイツ連邦鉄道が実際に必要としていたのではなく、メーカー各社の製造ラインを稼働させるために生産された。
111形はドイツ連邦鉄道にとって、最後に調達される交流用電気機関車となり、その後は交直両用電気機関車へ移行するはずだった。（すでに120形が登場していたが、初期不良が続いていた）しかし東西ドイツ統一後には政治的な理由により、従来型の東ドイツ製243形が112.1形として導入されることとなった。

Sバーン用機関車

ライン＝ルールSバーンの新規開業にあたり、複数の便所を備え、より快適に長距離運行を過ごすことができる車輌が求められた。また政治的な理由により、上記の120形が完成するまでの間、各車輛メーカーが最小限の労力で新車輛を開発することとなった。そこで1979年、当初計画されていた420形（複数のトイレを備えた電車）の代わりに、111形機関車とX客車（x-Wagen）を組み合わせたプッシュプル列車を投入することが決定された。111号機から188号機までの機関車は当時Sバーンで用いられたオレンジ色・灰白色で「ポップカラー」で塗装された。Sバーン車輛として必要になる行先案内表示が設置され、初めての試みとして列車の信号制御ケーブル (Information- und Steuerungsleitung) によって制御される時分割多重化方式プッシュプル列車制御装置 (zeitmultiplexe Wendezugsteuerung) が導入された。また運転手用に社内放送装置と、扉開閉制御装置も設けられた。
Sバーン用の111形を公式に「113形電気機関車」として改番する動きもあったが、全ての機関車が地域輸送へ投入され、プッシュプル運転に対応できるよう改造されたことで、区別の必要はなくなった。

特急列車用機関車

やはり1979年、利用客の増大を図るため、インターシティで二等客車が導入された。さらにICの路線網は拡充されて、主要路線は毎時運行（Stundentakt）が確保された。この頃、純粋な高速運行向け103形機関車を時速140から160キロメートルの速度で走行させた場合、重量級の客車を比較的低速で牽引することによって、高速向けの電動機が激しく摩耗するなどの問題がすでに明らかになっていた。また103形の生産数は145輌であり、当時の需要を満たすには少な過ぎた。台車を再調整したうえで、1980年5月から111形の許容速度が時速150キロメートルから160キロメートルへ引き上げられ、その時から111形はインターシティ列車にも投入されることとなった。111形はもっぱらミュンヘンから南方へのインターシティー特急に投入され、オーバーバイエルンやオーストリアを結ぶ長距離路線、例えば「カルヴェンデル特急」を牽引した。インターレギオの導入の時には、最高時速が160キロメートルを超えない路線については、同列車は111形によって運行された。

近年の運用

第三次鉄道改革の後で111形はDBレギオへ配属され、さらに地域輸送に集中している。1998年ごろから長距離路線、とくにインターレギオ列車での運行が急激に減少し、ごくまれに長距離列車用機関車を置き換える程度にとどまっている。
Sバーンの場合、1993年以降は旧東ドイツ国鉄の143形が111形を置き換え始め、1997年6月にはすべての111形がSバーン運行から外れた。そのご、ニュルンベルクSバーンでは2010年12月から2013年初頭までの期間、111形とプシュプル方式の客車による列車が、442形電車の運行がまだ承認されなかったので、代替列車として導入された。貨物列車での運用は、111形登場当初にわずかな事例があるのみである。
1990年初期から大量に普及された二階建て客車は111形機関車ととも運行され、ドイツの幹線鉄道路線における現代的な地域旅客輸送手段という印象を与えた。最近では新しい146形や、他から転用されてきた114形が111形を置き換えつつあり、これは従来の通常型客車でも同様である。それでも111形は技術的な多様性や許容速度といった特性が評価され、幅広い運行分野で活用され続けてきた。
新型の146形は当初、141形・110形や143形といった在来機種の弱点を補う目的で導入されたため、111形の廃車は長らく検討されなかった。しかし2013年以降、111形機関車は運行命数が切れた車輛から登録抹消のうえでスクラップされている。111形の全廃はいまだ未定である。

車体と主要機器

機関車の構造は根本的に110形の構造と似ているが、部分的に改善または拡充されたところがある。機械構造分野では、車輪が連珠形リンク (Lemniskatelink) で支持される新型台車を挙げることができる。台車と車体の間には防振ゴムとコイルばねを組み合わせた「フレキシコイルばね」が設けられている。電気分野では、110形や140形と同じWB372形電動機および変圧器が採用されている。111形の駆動方式には当初103形と同じカルダン軸リンク式が計画されたが、これは160km以上の高速走行に適しているため、最終的には110形と同じ半吊り掛け式となった。
屋根にはZ字形集電装置SBS65形は設置される予定だったが、1ー3シリーズに部分的に設置され、すぐ菱形集電装置のDBS54形に交換された。SBS65形は103形に集電装置として使用されたため、初期に製造された機関車は今日までDBS54a形を持って走行している。147号機からは例外なくSBS65形が採択され、5シリーズから新型のSBS81形が機関車に設置されている。1980年の初めに4両の機関車に新しい集電装置のWBL79形は試験の目的に設置された。
変圧器は機械室の中間に位置したおり、機械室の分割は変圧器の前後に中央機械室通路がある。主電動機の起動 (Schaltung) はサイリスタのスウィッチを通じる28段階の論理回路の手段に高圧側に起きる。電動機は固有の制動抵抗器の作動で電気的な制動装置として使用できる。制動装置の作動で発生する熱は屋根の送風機を経て放出される。制動装置は最後の110形シリーズに設置されたホール素子を通じて同じく制御される。111形には電気ブレーキ以外に圧縮空気ブレーキ・補助ブレーキ・台車当たり紡錘形非常用ブレーキ (Spindelhandbremse) 一機が設置されている。正常制動 (Betriebsbremsung) の場合、機関士のブレーキヴァルヴと調整装置 (Bremssteller) を通じて電気ブレーキは統制され、その作用で間接圧縮空気ブレーキは動作しない。緊急制動 (Schnellbremsung) の場合だけ、圧縮空気ブレーキも電気ブレーキも作動する。電気ブレーキが不能となったら、空気ブレーキはすぐ有効に作動する。現在に111形機関車には圧縮空気ブレーキにだけではなく電気ブレーキにも作動する電気的な車輪滑り予防装置 (Gleitschutz) が改善されている。
制御コンセプト及び主電気回路は110形のことに比べて変わらなかったが、新たに追加された上限値検出器は111形の安楽な作動を可能にする。機関車はイムパルス調整レバー或いは牽引力の電気調整装置を通じて選択的に制御される。牽引力の制御 (Z-Steurung) は、指定された牽引力は機関士の追加調節なしでほとんど一定に保ち続ける或いは多少減少することを保証する。上限値検出器は回路への干渉により、電動機電流、集電装置から受ける電流,、駆動機電圧は許容最大値を超えないことを保証する。自動式の車輪空転予防装置 (Schleuderschutz) はその検出器の中に統合されて、小さい摩擦力や車輪空転傾向の場合、タップと空転予防制動装置の上に作動する。全体機関車のプッシュプル列車は36本のケーブルによって制御される。Sバーン用として指定された、111号機から188号機までには一部は工場出荷の時或いは一部は出荷の後で多重時間プッシュプル制御装置 (Zeitmultiplexe Wendezugsteuerung, ZWS) 及び付加的な多重周波数列車制御装置 (Frequenzmultiplexe Zugsteuerung) が設置された。1990年代中期幾つの旧Sバーン用機関車に多重時間重連運転制御装置 (Zeitmultiplexe Doppeltraktionsteuerung, ZDS) が装着され、今頃までほぼ全ての111形は多重時間及び多重周波数制御装置で改良された。
点型列車制御装置のI60機種は111形の工場出荷の時に装着された。リレー論理回路に基盤する制御装置は速度を時間関係だけで検出し、機関車が140 km/h以上で走行する場合に、補助機関士の協力が必要だった。人力を減らして安全を高める為に、列車制御装置のI60R機種がコンピューター技術の応用で開発された。I60Rは機関車の運転方式を経路に従って判明し、信号看過走行 (Signalüberfahrung) にもっと早く反応できる。フランクフルトの車両基地で新技術の列車制御装置が160 km/hの走行する111形に設置された。