德国联邦铁路111型电力机车

歷史

111型電力機車是德國聯邦鐵路110型電力機車的後續車型。當110型停產後，市場上仍然需要進一步高速運轉的電力機車，因此在1970年代初，當時的德國聯邦鐵路決定在技術已日趨成熟的110型基礎上研發後續車型111型。
新機車的研發重點在於新式轉向架的運用和改善駕駛環境，藉此提高司機在高速運行時的平穩度。因此，總部設於慕尼黑的聯邦鐵路中央局和克勞斯-瑪菲開發了一套「德國聯邦鐵路標準化駕駛室」（DB-Einheitsführerstand），它根據最新的人體工程學設計，至今仍被廣泛運用於德國鐵路的新造機車和控制車當中。
首台機車，111 001號車於1974年12月在克勞斯-瑪菲工廠竣工。其餘的226台機車則在1984年以前、除克勞斯-瑪菲外還分別由亨舍爾、克虜伯、西門子和AEG製造，BBC也參與了機車電氣部分的生產。111型機車本應是德國聯邦鐵路採購的最後一款使用傳統交流電技術的電力機車，因為此後它僅專注於開發三相異步技術的機車（120型電力機車作為德國的首款三相交流電機車，已在伺機而動）。然而在1991年，德國聯邦鐵路因為政治原因全數接收了德國國營鐵路的機車，其中在原東德運行的112.1型電力機車也是使用傳統交流電技術。

S-Bahn運營

由於完全使用動力分散式列車的成本過於昂貴，以及出於政治考量，萊茵-魯爾S-Bahn在1979年也採購了111型機車，它們決定利用該機車牽引與德國聯邦鐵路420型電力動車組相同的x型車廂，組成動力集中式列車編組。因此111 111號車至111 188號車需要返廠進行改造，變更為與S-Bahn相應的塗裝及加裝設備，例如首次在機車上使用的多路復用目的地顯示屏。
為了與常規的111型機車作區分，用於S-Bahn的111型機車在內部又被稱作113型，並甚至計劃將此作為正式型號。但自那時起，所有的111型機車均已主要運用於區域鐵路運輸，因此其餘搭載有目的地顯示屏的111型機車已不再需要進行區分。

長途運營

1979年，德國聯邦鐵路為創造更大的運營收益，開始在城際列車類別中引入二等車廂。此外，城際列車的運行網絡也被擴大，在主要線路上的發車間隔提升至每小時1班。而主要擔當本務的德國聯邦鐵路103型電力機車原本是為高速運行而設的機車，在140-160km/h的限速中牽引重載列車會對其大馬力發動機磨損嚴重。同時，111型機車已對轉向架進行了優化，在性能方面仍有提升的空間。因此自1980年5月起，所有111型機車的最高限速由150km/h調整至160km/h，從而開始擔當城際列車的牽引任務。隨著區際列車投入鐵路運輸後，也有為數不少的111型機車投入這一類別的服務，主要運行於限速在160km/h一下的線路中。

近代運營

在德國鐵路改革的第三階段後，111型機車全數配屬至德鐵區域運輸，因此其運營範圍越來越集中在區域鐵路運輸。大約從1998年開始，尤其是在區際列車的數量大幅縮減後，111型機車在長途運輸中的運用已變得非常罕見，它們大多由長途客運機車所取代。在S-Bahn運營中，111型機車自1993年起開始被逐步替換為原東德的德國鐵路143型電力機車，不過，最後的111型機車仍可在1997年6月發布的S-Bahn服務中出現。從2010年12月至2013年初期間，紐倫堡S-Bahn重新使用111型機車擔當牽引任務，作為當時尚未批准運行的新造德國鐵路442型電力動車組的臨時替代品。111型機車牽引貨運列車的運作除了在投入運營的第一年外，僅有個別情況發生在境外。近年來，他已完全不再擔當貨列牽引任務。
隨著雙層車廂從1990年代開始大量交付使用，111型機車時至今日仍在主要線路上牽引這類車廂擔當現代化的鐵路客運任務。但近年來，這一任務已更多的交由新造的德國鐵路146型電力機車擔當，同時在其它方面富餘的德國鐵路114型電力機車也會參與到這項工作中。111型機車則繼續擔當傳統的單層推挽式車廂任務，持續不斷的運用得益於其技術的通用性和最高限速的設定，這極大的延長了它的使用年限。
111型機車在不久的將來會被替換，不斷交付的146型機車將會逐漸全面取代包括111型、141型、110型以及143型機車在內的牽引任務。自2013年初以來，已有許多111型機車達到退役和報廢的年限。然而，最終的停運截止期限和召回仍然沒有明確的時間表。

結構

111型機車的結構基本上是根據110型機車的基礎所設計，但對一些部件進行了改良和優化。其中的機械部件，尤其是轉向架採用了新的技術，輪對在此採用雙紐線傳動杆傳動。而作為車體的支撐，採用的是靈活性的高圓簧懸掛。在電氣部件中，111型機車繼續沿用原110型和140型的驅動馬達和變壓器。在傳動方式上，最初採用的是與103型機車類似的萬向空心軸傳動，在110 466號機車對空心軸彈性傳動完成測試驗證後，110型及111型機車又轉換為這一方式。而103型機車的傳動方式僅在160km/h以上的速度中才能發揮顯著的優點。111型機車車頂搭載了全新的SBS 65型單臂受電弓，但是部分機車（111 001號-111 146號）在使用後不久便被拆卸更換為DBS 54型雙臂受電弓，這也是103型機車所使用的類型。因此111型機車的首個系列至今仍在使用DBS 54型受電弓。然後從111 147號機車開始統一使用SBS 65型受電弓，從111 179號機車開始則使用改良版本的SBS 81型。另有4台機車111 103-105號和109號在1980年代經過測試後，開始使用WBL 79型受電弓，這是至今仍在使用的中置鉸接受電弓。
變壓器維持直立安設於發動機房的中部，然而發動機房的區域劃分經過了修改，以便使變壓器的前端和後端僅通過一條中央通道連接。牽引電動機的電路通過既定的方式由高電壓端輸送至電動機運作，後者通過晶閘管斷路器設有28個檔位。電動機也可以作為電動制動器，然後再經由各自的電阻制動進行運作。111型機車的制動性能及功率均比110型機車有所提高。機車制動產生的熱量通過機頂的通風口散失。制動器由霍爾效應傳感器控制，後者已在最後生產的110型機車中投入使用。除電動制動器外，機車還配備多極空氣制動器，可以通過氣動、直動輔助制動和每個轉向架的主軸制動。當行車制動與司機制動閥被間接激活，以及電動制動器對制動盤進行耦合控制後，空氣制動器與機車的間接效力會被禁用。只有在快速制動時，空氣制動器和電動制動器才會同時運作。而當電動制動器失效後，空氣制動器會立即補充制動。目前，111系列的機車均已加裝電子防滑設備，它可通過兩種制動器運作，以避免機車在秋季因車輪過度磨損而造成的傾斜。
111型機車的控制系統和主電路與以往的110型機車相比幾乎沒有發生變化，但新增加了一套此前已運用於103型和151型機車的監控限制裝置，並允許111型機車的操作變得更為簡單：操作員可以通過脈衝控制器（上下推桿）或電子牽引力控制系統對機車進行控制。這些所謂的「Z控制系統」（Z-Steuerung）能確保預先選擇的電動機在大致保持恆定運作的狀態下不進行干預，即便是在提速時的轉數略有下降。因為隨著速度的增加，車輪與軌道之間的摩擦係數也會略有減少。這套監控限制裝置也被稱為「啟動監控器」（Anfahrüberwachung），它通過持續介入變速器，以確保對電動機、電壓以及電流的最大值進行監測。自動防滑設備也被集成至啟動監控器中，可在低附著力和過彎的情況下發揮防滑制動作用。所有機車均配備了可與動力集中式或動力分散式控制車相接的36芯控制電纜接口。運用於S-Bahn服務的111 111號至188號機車在出廠時加裝了動力集中式列車時刻顯示屏控制設備（zeitmultiplexe Wendezugsteuerung，簡稱ZWS）以及用於普通車廂的時刻顯示屏增強控制設備（ZWS-Zusatz），即如今改稱的多路復用顯示屏設備（frequenzmultiplexe Zugsteuerung，簡稱FMZ）。在用作牽引雙層車廂時，部分原S-Bahn機車還於1990年代加裝了雙層列車時刻顯示屏控制設備（zeitmultiplexe Doppeltraktionssteuerung，簡稱ZDS）。同時，幾乎所有其它的111型機車均已配備ZWS、ZDS或FMZ設備，部分更是加裝了旅客信息系統。
所有機車在出廠時均配備了當前使用的PZB I60型列車控制系統。由於這套基於繼電器迴路的系統只能監控隨時間變化的速度，因此使用該系統的機車在運行速度超過140km/h時通常需要配備一位額外的控制員。為了節省人力資源，以及增加安全性，製造商又開發了一套基於電腦技術的列車控制系統，被稱作I60R型。它可監控駕駛情況和路徑狀況，並在信號切換前及時作出反應。1990年代初，111 210號至218號共計9台機車搭載了此設備進行測試和驗證。隨著新型列車控制系統的交付使用，111型機車的最高限速可以達到160km/h。

塗裝

111型機車在其逾30年的運營生涯中曾使用過多種色彩塗裝。在剛交付使用時，它使用的是當時普遍的海藍色+米色塗裝；而在萊茵-魯爾S-Bahn中服役的111 111至188號機車則採用特有的橙色（RAL 2004）+灰色塗裝。
1985年，德國聯邦鐵路首次對配屬慕尼黑機務段的兩台機車（111 068號及069號）進行全新的紅色塗裝測試，並最終為其旗下所有的車型統一採用這種配色方案。而作為主要測試的一部分，原本採用海藍色+米色塗裝的機車在1987年底逐步替換為東方紅色（RAL 3031）為主色+白色圍嘴的配色方案作為一種對照。
隨著交通紅色（RAL 2020）的配色方案最終確立，原本採用海藍色+米色、東方紅色和S-Bahn色的塗裝逐漸在1990年代末期消失。其中的例外是111 156號、158號、175號和176號機車，它們僅對原S-Bahn塗裝進行更新：將機車腹部的橙色條紋更換為交通紅色條紋。時至今日，所有的111型機車（包括原S-Bahn機車）均已才用標準的交通紅色塗裝。
111 049號機車在1990年代初曾擔當漢莎機場快車的牽引本務，因此曾被漆以漢莎航空的黃色+淺灰色塗裝。111 030號機車也曾被冠以「吸血鬼機車」的稱謂，因為它在2005年以前均採用音樂劇《吸血鬼之舞》的廣告塗裝（深藍色）。
2008年5月30日，在慕尼黑建城850周年之際，111 027號機車面向公眾噴塗成特色油畫塗裝。這台銀色的機車展示的圖案包括慕尼黑之子和聖母教堂的塔尖。此外，德鐵區域運輸還計劃將111型機車運用於前往羅森海姆、特羅因斯泰因、米滕瓦爾德和烏爾姆等巴伐利亞南部線路之中，因此配屬巴伐利亞的3台同型號機車也分別被漆以巴伐利亞鐵路公司（標語為「Bahnland Bayern」，鐵道之國巴伐利亞）、德國阿爾卑斯俱樂部（標語為「Mit der Bahn in die Berge」，隨鐵路上山）和慕尼黑申辦2018年冬奧會的廣告塗裝。